DE1642255C - Verwendung von thermisch expandierten körnigen Perliten als von einer oberflächlichen Bodenschicht abgedeckte Zwischenschicht in Kulturböden - Google Patents

Description

die Flora mit genügend Wasser versehen wird. Auch Es wurde gefunden, daß bei einer der erfindungs-

bei kleinflächigen Agrikulturen ist es sehr vorteilhaft gemäßen Anordnung auch bei starker Wassersättigung

und zeitsparend, wenn die lästige Gießarbeit ganz eine Luftzirkulation in den Perliten gewährleistet

entfallen kann oder zumindest nur noch in viel größeren bleibt.

Perioden zu erfolgen braucht Die erfindungsgemäße 5 Gleichrangig wichtig mit der Schichtenanordnung Anordnung einer oberflächlichen Bodenschicht mit und ursächlich damit verknüpft sind die Fragen der darunterliegender Zwischenschicht aus Perliten ist, Verdunstungsgeschwindigkeit und des pflanzenverfügwie erwähnt, in ihrer Stärke und somit in ihrer Kapa- baren Wassers. Beide Vorgänge werden zum besseren zität variabel und den. jeweiligen Boden- und Klima- Verständnis nachfolgend näher erläutert:
Verhältnissen anpaßbar. In Wüstengebieten mit mei- io Bekanntlich verbrauchen die Pflanzen das über die stens rein sandigen Böden sind Fragen der Boden- Wurzel aufgenommene Wasser durch Transpiration schicht des autochthonen Bodens und der Zwischen- ihrer Blätter. Neben der Transpiration erfolgt der schicht aus Perliten von verhältnismäßig geringer größte Verlust des Speicherwassers durch Verdunstun-Problematik. Bei semiariden Gegenden, bzw. bei gen (Evaporation). Für die Höhe der Evaporation unseren KUmagebieten mit geografisch gesehen schnell 15 ist bekanntlich die Differenz zwischen dem Wasserwechselnden Bodenarten, ergeben sich noch andere dampfdruck und der verdunsteten Oberfläche und Gesichtspunkte, die Berücksichtigung finden müssen. dem in der umgebenden Atmosphäre maßgebend. Zur Dazu einige Erläuterungen: Überführung von Wasser in Dampf ist bekanntlich Es ist bekannt und durch Messungen erwiesen, daß Wärmeenergie nötig und damit ist die Evaporationsbei einer begrenzten Regcnfallmcngc von z. B. 50 mm 20 intensität im wesentlichen von der Energiezufuhr abdas Wasser bei Sandböden etwa 50 cm tief, bei Lehm- hängig, die wiederum von der Wärmeeinstrahlung boden vergleichsweise 5 cm eindringt. Es ist durch der Wärmeleitung und des Wärmeaustausches abhändie Durchlässigkeitseigenschaften der Materialien gig ist. Es ist ohne weiteres einleuchtend, daß selbst bedingt. Bei anschließender Sonneneinstrahlung wird die größte in einem Bodensystem vorhandene Speicherdurch Verdunstung der torfhaltige und der Lehm- 25 menge nur von bedingtem Nutzen ist, wenn die Verboden schneller ausgetrocknet sein als z. B. der Sand- dunstungsgeschwindigkeit sehr groß bzw. die Retenboden. Das erscheint auf den ersten Blick paradox, tion des Adsorptionsmaterials sehr gering ist. Nach weil bekannt ist, daß an sich die Wasserkapazität den bisherigen und bereits erwähnten praktischen von Lehm wesentlich größer ist als von Sand. Die Betrachtungen bei Blumentöpfen und nach gewissen Reihenfolge kehrt sich aber um, wenn durch längere 30 physikalischen Betiachtungen der geringen Wärme-Regenfälle alle Böden in gleicher Weise durchnäßt leitfähigkeitsunterschiede, die bei voll mit Wasser sind. Sowohl Sand als auch Lehm haben somit negative getränkten Stoffen nur noch vorhanden sein können, Eigenschaften. Der Sand hat zwar eine gute Durch- kam man zu der Schlußfolgerung, daß auch ζ. Β. lässigkeit, die eine genügende Tiefenwirkung gestattet, zwischen Perliten und sandigen Erden diesen Umdafür aber eine geringe Kapazität. Umgekehrt hat der 35 ständen kein nennenswerter Unterschied in der VerLehm demgegenüber eine brauchbare Wasseraufnahme- dunstungsgeschwindigkeit sein könnte. Um so Überfähigkeit, aber bei geringen Wasserzugaben bzw. bei raschender ist, daß die Annahmen nicht stimmen, sporadischen Regenfällen eine zu geringe Durchlässig- Dazu folgende praxisnahen Versuchsbeispicle:
keit. Neben der Wasserspeicherung muß ein guter Es wurden zwei verschiedene Verdunstungsversuchs-Boden wegen der lebensnotwendigen Durchlüftung 4° reihen mit je vier Einzelversuchen durchgeführt, und auch eine gute Krümelstruktur, d. h. Sekundär-Agglo- zwar wurden die gleichen Stoffe einmal in dünnerer meration von etwa 2 bis 4 mm Größe aufweisen. Die Schichtung (2 cm Stärke) und zum anderen in einer Perlite haben demgegenüber sowohl eine extrem stärkeren Lage (5 cm Stärke) zur Verdunstung aushohe Aufnahmefähigkeit als auch eine gute Wasser- gelegt. Die Auslegung der Materialien erfolgte in leitfähigkeit in vertikaler Richtung. Es ist also bei 45 offenen flachen Blechschalen bei einer Raumtemperader praktischen Anwendung wichtig, wenn man mit tür von 22"C und bei einer relativen Luftfeuchtigkeit Perliten den Boden optimal korrigieren will, auf die von etwa 60%. Zur Anwendung kamen jeweils 2,5 I vorgegebenen Verhältnisse Rücksicht zu nehmen. Bei folgender Materialien:

undurchlässigeren Böden sollte die auf der Zwischen- , _ .. ,,, _. . . „.. nut-,..

schicht aus Perliten liegende Deckschicht möglichst 50 ¹^ P"".^te (Bez. P) m.t einer Körnung 0 b.s 2 mm;

gering gehalten werden, damit trotz geringer Durch- bcnuttgewicnt ο g/i,

lässigkeit das Wasser die Zwischenschicht aus Perliten Wasserautnanme 3uu g/i.

erreichen kann. Bei sandigem Boden sollte aus diesem 2. Perlite (Bez. G) mit einer Körnung 0 bis 4 mm;

und einem anderen Grund, auf den später eingegan- Schüttgewicht 87 g/l;

gen wird, wegen der hohen Verdunstquote eher um- 55 Wasseraufnahme 360 g/l.

gekehrt verfahren werden. — Die Forderung nach 3. Sand mit einer Körnung von 0 bis 2 mm;

einer guten Krümelstruktur wegen des notwendigen Schüttgewicht 1560 g/l;

Sauerstoffgehaltes ist bei verschmierenden Lehmböden Wasseraufnahme 280 g/l.

oft nur durch eine mühevolle Auflockerung der 4, Gartenerde Körnung 0 bis 3 mm;

Krusten durch Hacken usw. zu erreichen. Die körnigen 60 Schüttgewicht 1040 g/l;

Perlite mit ihrer inneren Kapillarstruktur erfüllen an Wasseraufnahme 280 g/l.
sich in idealer Weise die Bedingungen einer guten

Durchlüftung. Allerdings wird die Durchlüftungs- Die Materialien wurden nut Wasser gesättigt und

fähigkeit stärkstens beeinträchtigt, wenn die Perlite dann in den Schalen parallel einmal in dünner und

wie bei der bisherigen üblichen Anwendung mit ver- 65 einmal in dicker Schicht zur Verdunstung ausgesetzt.

schmierenden lehmigen Böden vermischt werden, Dabei wurden täglich ilie Wasserverluste gemessen, wobei dünn die positiven Eigenschaften durch die bis die Substanzen völlig ausgetrocknet waren. Hs

Oberflächenbezüge des Einzelkorns verwischt werden. ergaben sich folgende Verdunstungszeiten:

A. Bei dünner Lage (2 cm): und In fester gebundenes Adsorptions- bzw. Kapillar-, ..Probe 1: 240 Stunden wasser. Es ist nicht allein die Gesamtwasserkapazität

Probe 2: 192 Stunden . {Austropfsättigung) des Bodens von Belang, sondern Probe 3: 144 Stunden auch vor allem die sogenannte Feldkapazität, worunter Probe 4: 192 Stunden 5 man die von dem Boden entgegen der Schwerkraft

B. Bei dicker Lage (5 cm): ' gehaltene Wassermenge versteht. Die Bindung des Probe 1: 844 Stunden Wassers im Boden ist jedoch von sehr unterschied-Probe 2: 480 Stunden licher Intensität Es bedarf immer großer Saugkräfte, Probe 3:216 Stunden das fester gebundene Wasser zu nutzen. Wasser, dessen Probe 4: 240 Stunden ¹⁰ Bindungsintensität IS atü übersteigt, kann bekanntlich

von den Pflanzenwurzeln nicht mehr aufgenommen

Die Versnchswerte erbrachten in verschiedener Hin- werden (Welkepunkt). Sowohl die Feldkapazität als sieht überraschende und unerwartete Ergebnisse. Zu- auch der Welkepunkt lassen sich messen. Es ist annächst ist der große Unterschied in der Verdunstungs- zustreben, daß der Welkepunkt natürlich möglichst zeit zwischen einer 2-cm- und einer 5-cm-Lage von 15 tief liegt. Das pflanzenverfügbare Wasser resultiert größter Bedeutung. Bei dünner Lage ergibt sich all- aus der Differenz der Feldkapazität und Welkepunkt, gemein eine größere Verdunstun ^geschwindigkeit, Es wurde jedoch bei Perliten gefunden, daß der Welkewobci die Werte der Produkte enger zusammenrücken; punkl so lief liegt (etwa 1 Volumprozent), daß dieser die relativen Unterschiede bleiben jedoch gewahrt. praktisch vernachlässigt werden kann und in erster Es ist jedoch klar, daß bei sehr dünner Lage die Unter- 20 Linie die Feldkapazitätswerte in die Betrachtung einscliiedc praktisch unbedeutend werden. Umgekehrt bezogen werden können. Es wurde durch Messungen ließ sich die Vermutung bestätigen, daß bei Lagen, gefunden, daß die vorgeschlagene Nachzerkleinerung die 10 cm und größer sind, sich ein Mehrfaches dieser der Perlitenkörner, wie sie auch im gewissen Rahmen Verdunstungszeiten ergibt. Daß die relativ großen auf die Dauer im Boden erfolgen kann, nicht von Unterschiede, z. B. zwischen den Proben 1 und 4 25 Nachteil, sondern überraschenderweise eher von Vor-(bei dicker Lage) nicht mit der absoluten Wassermenge teil ist. Es mag damit zusammenhängen, daß durch zusammenhängen, geht aus folgendem Vergleich, der die mechanische Einwirkung vorher oberflächlich versieh aus den Einzelheiten der Versuche ergiht, hervor. schlossene Poren und Kapillaren geöffnet werden. Jedes Bei Probe 1 war nach etwa 180Slunben 50% des einzelne Perlitkorn enthält unzählige mikrofeine Wassers verdunstet; die verbleibende Restmenge ent- 30 Poren. Auf Grund der glasigen Struktur des Aussprach etwa der Gesamtwassermenge der Probe 4. gangsmalerials kann bei mechanischer Beanspruchung Während jedoch bei Probe 1 noch weitere 664 Stunden eines größeren Kornes dieses sehrwohl in kleinere mit zur Verdunstung benötigt wurden, betrug die Ver- entsprechend größerer Oberfläche zerdrückt werden, dunstungszcit bei Probe 4 nur 240 Stunden. Es darf es ist aber niemals möglich, die einzelnen Poren zusomit als sicher angenommen werden, daß auch für 35 sammenzudrücken, wie dies beispielsweise beim expandic Steuerung der Verdunstungsgeschwindigkeit struk- dierten Vermiculiten der Fall ist. Es ist ohne weiteres turcllc Eigenschaften des Materials von entscheidender klar, daß ein feingemahlenes Adsorptionsmaterial in Bedeutung sind. Auf die strukturellen Unterschiede der Regel wegen der größeren Volumenverdichlung der Pcrlilcproben 1 und 2 wird später noch einge- gegenüber einem grobkörnigen Stoff eine höhere Gegangen. Es wurde weiterhin gefunden, daß in diesem 4° samtaufsaugkapazilät aufweisen wird. Betreffs der Feld-Zusammenhang die Steighöhenwanderung und die kapazität wäre jedoch eher das Gegenteil zu erwarten. Sleighöhcngcschwindigkeit der Stoffe zu beachten Normalerweise müßte man annehmen, daß ein ansind. Jc nach Körnung und Struktur eines Stoffes gemahlenes Material mit mehr oder weniger freiwandcrl Wasser verschieden schnell und verschieden gelegten Kapillaren eine absorbierte Flüssigkeit gegen hoch vertikal nach oben. Iis wurde gefunden, daß 45 eine Saugspannung verstärkt abgeben würde.
Wasser in Pcrlilcn im Gegensatz zur Gartenerde und Hierzu einige erläuternde Versuchsbeispiele:
Sandcn nur eng begrenzte Steighöhen von etwa 10 cm

erreicht. Demgegenüber wandert Wasser in sandigen a. Die Perlite (gemäß dem obigen Versuchsbeispiel 1)

Irden schneller und wesentlich höher. Da die Ver- i,_{a(len c}j_ne WasserkapazHät von 50 Volumpro-

dunstung in oder in der Nähe der Oberfläche natur- 50 /._cnt; die Fcldkapazitäl betrug 25 Volumprozent,

gemäß ansteigt, ist es vorteilhaft, daß das Wasser aus _{ß Die Perljtc ( äß obj} Versuchsbeispiel 2)

dem .Reservoir, der aus Perhtcn bestehenden /wischen- _{haUcn demge} ^b _{ßenüber e}ine Wasserkapazität von

schicht längere Wegstrecken.und Zeilenbenötigt um 36 Volumprozent und eine Feldkapazilät von

zur Oberfläche zu kommen. Is ist deshalb bei sandigen 20 Volumnrozcnt

oberflächlichen Bodenschichten vorteilhaft, die Perlit- 55 „ _ , „ , . ..„„ ..,->,

schicht möglichst tief zu verlegen, z. U. mindestens ^{C Der humose} ?^{and (}.S^emaß 5f'V",^{cl 3) hatle ein}5

eine Spatcnticfc von etwa 15 cm. Bei undurchlässigen GesamtwasserkapazHal von 28 Volumprozent und

oberflächlichen Bodenschichten ist diese Maßnahme ^cine I'cldkapaz.tät von nur 10 Volumprozent,

nicht erforderlich. Im Gegenteil wegen der geringen ^{D Die} Perlite nach Λ wurden leicht gemahlen,

Durchlässigkeit ist es notwendig, die oberflächliche 6" ^{so daß das} Schüttgewicht von 85 g/l auf 140 g/l

Bodenschicht möglichst gering zu hallen. anstieg. Die Wasserkapazität betrug nun 53 Vo-

Ncbcn dem Verdunstungsverlust ist natürlich auch lumprozcnt und die Feldkapazitäl 35 Volum-

dic Betrachtung ilcs 'pflanzenverfügbaren Wassers prozent.

wichtig, da ja die meisten Pllan/en über Wurzel- Ii. Die Perlite nach B ergaben nach einer leichten

systeme verfugen, die sehr tief in die Erdschichten 65 Anmahhing cine ScluiMgcwiclilsstcigcriing auf

hineinreichen. Das im Boden befindliche Wasser unter- 150 g/l. Die Wasserkapaz.ilät erhöhte sich auf

teilt man bndcnkumllich bekanntlich in Sickerwasser, 47 Volumprozent und die Fcldkapazität auf

das ohne festere Bindung zum Grundwasser abläuft, 25 Volumprozent.

Die Versuche bestätigen, daß die angemahlenen feineren Perlitmaterialien wider Erwarten höhere Feldkapazitätszahlen aufweisen. Auffällig ist auch das unterschiedliche Verhalten der beiden Perlittypen A und B. Die Werte liegen allgemein bei Perliten A günstiger als bei Perliten B. Das heißt, daß im Rahmen der erfindungsgemäßen Maßnahmen Feinkömigkeit anzustreben ist.

Wenn auch die Nährstoffzufuhr Ύοη oben her erfolgt, so ist es doch vorteilhaft, die aus Perliten bestehende Zwischenschicht bei der Verlegung bereits

mit Düngerstoffen zu versehen, daß das Pflanzenwachstum ohne Stockungen gleich einsetzen kann. Es ist keine Schwierigkeit, den Perliten Düngerstoff in fester oder flüssiger Form zuzusetzen. Es wurde gefunden, daß derartige Düngerzugaben von den Perlitkapillaren stark festgehalten werden, so daß bei Regenfällen eine langsamere und dosierte Abgabe erfolgt. Versuche bestätigen, daß man zur völligen restlosen Abgabe die doppelte Wassermenge zur Auswaschung ίο benötigt als bei körnigen Düngersalzen ohne Verbindung mit Perliten.

'" 209038/2

Claims (1)

1. ten Schichten verlegt wurden. Bei diesem Verfahren

   Patentanspruch: war die Feuchthaltung nur ein untergeordneter Neben

   zweck.

   'Verwendung von thermisch expandierten körni- Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von gen Perliten als von einer oberflächlichen Boden- S thermisch expandierten körnigen Perliten als von einer schicht abgedeckte Zwischenschicht in Kultur- oberflächlichen Bodenschicht abgedeckte Zwischenböden, wobei vorzugsweise die Perlitschicht min- schicht in Kulturböden, wobei vorzugsweise die Perlitdestens 50 mm und die Bodenschicht bei leicht schicht mindestens SO mm und die Bodenschicht bei durchlässigen Böden mindestens 150 mm, bei leicht durchlässigen Böden mindestens 150 mm, bei schwer durchlässigen Böden etwa 100 mm dick io schwer durchlässigen Böden etwa 100 mm dick sind, sind, die Perlitschicht aus Perliten mit hoher die Perlitschicht aus Perliten mit hoher Feldkapazität Feldkapazität besteht, die Perlite aus feinkörnigen besteht, die Perlite aus feinkörnigen Rohperüten her-Rohperliten hergestellt sind sowie oberflächlich gestellt sind sowie oberflächlich geöffnete Poren aufgeöffnete Poren aufweisen und der Perlitschicht weisen, und der Perlitschicht Düngesalze und/oder Düngesalze und/oder Düngesalzlösungen beige- 15 Düngesalzlösungen beigegeben sind. Der erfinderische geben sind. Fortschritt liegt unter anderem in der Hauptsache

   darin, daß gefunden wurde, daß wider Erwarten ein

   wesentlicher wirkungsmäßiger Unterschied darin besteht, ob Perlite wie bisher nur mit dem Boden ver-20 mjscht werden oder ob sie schichtweise unter die

   Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von natürliche Kulturbodenschicht in einer bestimmten thermisch expandierten, körnigen Perliten als von einer Tiefe eingebracht werden. Die schichtweise Einbrinoberflächlichen Bodenschicht abgedeckte Zwischen- gung hat sich überraschenderweise als ein sehr großer schicht in Kulturböden. Vorteil herausgestellt. Auch bei anderen Feuchtigkeits-

   Seit vielen Jahren sind Versuche und Bemühungen as rägerstoffen, wie z. B. bei den obengenannten organibekannt, im landwirtschaftlichen und gärtnerischen sehen Produkten, wurde gelegentlich empfohlen, Sinne hinsichtlich ihrer Bodenstruktur und Feuchtig- Materialschichten von z. B. 10 cm Dicke unter eine keitsspeicherung schlechte Kulturböden durch Unter- Sanddeckschicht zu legen. Der Unterschied besteht mischung von Zusatzstoffen oder Aufbringung von jedoch darin, daß bei diesen Stoffen die Schichtanor¹-Trägerstoffen zu verbessern. 30 nung keine so unabdingbare Forderung ist wie bei

   So hut man zur Auflockerung von schweren zur Perliteu. Diere Maßnahme wird bei diesen Produkten Vernässung neigenden Böden zwecks Erreichung einer häufig nur zur Unterbringung der Windverwehungsbesscren Durchlüftung z. B. Polystyrol-Schaumstoffe, gefahr angeordnet. Der strukturelle, andersartige die bei geschlossenen Poren selbst kein Wasser auf- Kapillaraufbau der Perlite läßt jedoch nicht ohne nehmen, mit gutem Erfolg Kulturerden beigemischt. 35 weiteres Analogieschlüsse zu, die von den organischen Demgegenüber wurden, wie ebenfalls bekannt, sowohl Stoffen hergeleitet werden. Es hat sich zudem heraus-Ilarnstoff-Formaldehyd-Harzschäume als auch Poly- gestellt, daß Kunststoffe längst nicht die mechanische styrol-Schaumstoffe mit offenen Poren, die an sich Belastung vertragen, wie das mineralische glasähnliche über eine beachtliche Wasseraufnahmekapazität ver- Perlitkorn. Von den Deckschichten wird das in den fügen, in ariden und semiariden Gegenden zur Feuch- 40 Perliten eingeschlossene Wasser nicht an die Korntigkcilsspcicherung sehr trockener Böden empfohlen. oberfläche ausgepreßt, weil das Perlitkorn festigkeits-Weiterhin sind auch noch Kondensationsprodukte mäßig viel stabiler ist. Das ist folgenschwer, weil an bekanntgeworden, auf der Basis Alginat-Pentaerythrit- die Kornoberfläche gelangtes Wasser leichter ver-Soibitderivat-Formaldehyd, die sich mit der Zeit im dunstet.

   Boden jedoch zu Glucosen u. a. umsetzen. 45 Das bisherige Versagen beim Perliteinsatz mag

   Außer den genannten organischen Verbindungen zum Teil außerdem auch daran gelegen haben, daß ist auch in bereits geringem Umfang der Einsatz von man die Perlite in gärtnerischer Hinsicht nur bzw. thermisch expandierten körnigen Perliten und Vcrmi- zu sehr als ein etwas andersartiges Gestein als üblichen culilen für derartige Zwecke bekanntgeworden. Ther- Sand angesehen und daher keinen Anreiz darin gemisch expandierte Perlite entstehen bekanntlich durch 5° sehen hat, dieses Material schichtenweise in den Boden Erhitzung über 1000^ÜC von feinkörnigen Rohperüten, zu legen, an Stelle des üblichen Aufstreuens. Dieses einem Mineral aus der Gruppe der vulkanischen Vorurteil, daß zu einem krassen Fehlurteil führte, Gläser. Technische Perlite sind ein poröses, körniges wird durch die Erfindung beseitigt. Produkt in der Größenordnung von etwa 0 bis 5 mm, Die praktische Einbringung einer feuchtigkeits-

   Raumgewicht 50 bis 150 kg/cbm, das bekanntlich 55 speichernden Zwischenschicht aus Perliten macht ein hohes Aufsaugvermögen für Flüssigkeiten auf- grundsätzlich keine Schwierigkeiten, wobei auch verweist. Der Einsatz begrenzte sich bisher hauptsächlich schiedene Varianten in Anpassung an die jeweiligen auf die Stecklingsvermchrung und auf Zusätze bei Verhältnisse denkbar sind.

   Erden /weeks Hodenauflockerung. Perlite konnten Für eine gärtnerische und landwirtschaftliche Feuch- ,

   insgesamt gesehen gegen den bisher üblicherweise am 60 tigkeitsspeicherung im Boden liegt ein großes weit meisten verwandten lorf nicht konkurrieren, weil bei gestreutes Bedürfnis vor. Man hat bisher zu sehr ander Verwendung lediglich der Gesichtspunkt des Aus- genommen, nur bei ariden Wüstengcbieten könnte tausches gegen Torf betrachtet wurde. Aus preislichen eine derartige Wasserspeicherung im Boden von InGründen können aber Perlite niemals für denselben teresse sein. Es ist aber keine Frage, daß auch ein Zweck in Deutschland mit Torf konkurrieren. Pcrlile 65 Einsatz in unseren Breitengraden sehr dienlich sein wurden bisher im wesentlichen als Aiiflockcruiigs- kann. Im Sinne der Erfindung ist es nämlich mit mittel eingesetzt, das bedeutet, daß Perlite mit dem billigen Mitteln möglich, eine Wasserspeicherung so jeweiligen lirdmaterial vermischt und nicht in getrenn- vorzunehmen, daß bei sommerlich trockenen Perioden