DE2047820A1

DE2047820A1 - Vorrichtung und Verfahren zur hydroponi sehen Kultivation von Pflanzen

Info

Publication number: DE2047820A1
Application number: DE19702047820
Authority: DE
Inventors: Othmar Dipl Ing Wien AOIg 31 02 Ruthner
Original assignee: Deutsche Sempent Gummiwerk GmbH, 8000 München
Priority date: 1969-10-02
Filing date: 1970-09-29
Publication date: 1971-04-15
Also published as: NL7014511A; FR2064925A5; AT313628B; CA922106A; GB1320940A; CH540636A; IL35396A0

Description

Case 6573

DEUTSCHE SSMPERIT GUMMIWERK GES.M.B₁H.

Vor r ic htun g_ und_ Verfahren ζ un_hjldr_oporii sch en Kultivation

von Pflanzen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur hydroponisehen Kultivation von Pflanzen mit einem umschlossenen Wurzelraum und einem Sproßraum, und auf ein Verfahren zur hydroponlsehen Kultivation von Pflanzen.

Diο vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die hydroponisohe Kultivation von Pflanzen zu rationalisieren, sodaß eine industrielle Fertigung von Pflanzen ermöglicht wird.

i)Hii Hauptaugenmerk der Wissenschaftler auf dem Gebiet der Ernährung richtet aich auf die Errichlleßung von neuen tierischen Protelriquellen. .Oo wurde aus diesen Bestrebungen heraus ein

BAD ORtGtNAL

109816/1537

kontinuierliches Verfahren zur Fermentation von Nährhefen entwickelt. Die Lösung dieser Probleme dürfte jedoch darin zu erblicken sein, die Gewinnung von Proteinen aus dem Meer 2:u rationalisieren. Bei den gesamten Betrachtungen über die Ernährung wird immer außer Acht gelassen, daß der Engpaß in der Ernährung wahrscheinlicherweise bei den Pflanzen liegt. 'Die Pflanzen sind die wichtigsten Vitaminspender, welche auch gleichzeitig Spurenelemente beinhalten und zusätzlich auch Proteine liefern. Es ist daher erforderlich, Einrichtungen und Verfahren zu schaffen, die eine möglichst schnelle und rationelle Kultivation von Pflanzen erlauben.

Eine Grundbedingung für die industrielle Kultivation von Pflanzen ist es, ihren Bedarf an Nährstoffen zu kennen. Die Untersuchungen über den Stoffwechsel von Pflanzen wurden in hydroponischen Kulturen durchgeführt. Hiefür werden Gefäße verwendet, in denen sich die Nährlösung befindet, in welche die Pflanzenwurzeln eintauchen.

Zu einer hydroponischen Kultivation von Pflanzen in industriellem Maßstab ist es nie wirklich gekommen. Als Grund hiefür ist anzusehen, daß die Anlagen bereits sehr kostspielig waren, sodaß keine Wirtschaftlichkeit gegeben war. Die Kulturgefäße, die im allgemeinen aus Glas, Aluminium oder Edelstahl sind, v/eisen einen solchen Preis auf, daß es aus wirtschaftlichen Gründen nicht möglich ist, diese zu verwerfen, wenn die Zucht einer Pflanzenart beendet ist, sondern erfordern vielmehr umständliche Reinigungsarbeiten, um sie wieder einsetzen zu können.

So ist beispielsweise eine Vorrichtung zur hydroponischen Kultivation von Pflanzen bekanntgeworden, die aus Rohren besteht, welche annähernd horizontal gelagert sind und an ihrer Oberseite Ausnehmungen für den Sproß der Pflanze aufweisen. Die Zufuhr der Nährlösung erfolgt in diesem Falle durch EinsprUhen. Das bewirkt eine übermäßige Entwicklung der Wurzeln auf Kosten des Sprosses einerseits, und andererseits sind die Kosten der

109816/1537

Anlage so hoch, daß eine Amortisation kaum zu erwarten ist. Weiters können Rohre mit einem runden Querschnitt nicht ohne Stützen an einer Unterlage verlegt v/erden, da diese sofort ihre Lage verändern würden, sodaß der Sproß am Boden zu liegen kommt. Es muß also eine eigene Haltevorrichtung für diese Rohre vorgesehen sein, wodurch der technische Aufwand wieder wesentlich vergrößert wird.

Eine weitere Vorrichtung zur hydroponischen Kultivation von Pflanzen besteht aus einem Rohr, welches ebenfalls öffnungen aufweist, in dessen öffnungen, die an der Oberseite des Rohres angeordnet sind, Einsätze einschiebbar sind. Diese Einsätze reichen bis zum Boden des Rohres und tauchen in eine Nährlösung ein. Diese Vorrichtung ist noch komplizierter als die vorher erwähnte Vorrichtung und gewährleistet noch dazu keine einwandfreie Zufuhr der Nährlösung, sodaß diese Vorrichtung für eine industrielle Fertigung von Pflanzen völlig ungeeignet ist.

Weiters ist es bekannt, Pflanzen auf einem Schwimmkörper zu züchten, wobei dieser Schwimmkörper von einem Schaumstoff gebildet wird, in dessen Innerem leichte, porenlose Kunststoffteilchen und Torfmullteilchen angeordnet sind. Diese Vorrichtung hat das Ziel, ausgedehnte V/asser flächen zur Kultivation von Landpflanzen zu nutzen. Da dieser Schwimmkörper aufgrund der Kapillarkräfte^andauernd mit Wasser angesogen ist, kann nur eine sehr beschränkte Anzahl von Pflanzen gezüchtet v/erden, da hier eine sehr mangelnde Durchlüftung des Wurzelraumes vorliegt.

Weiters ist es bekannt, Pflanzen in einem Schaumstoffkörper zu züchten, in dessen Innerem Torfmull und luftgefüllte Schläuche angeordnet sind. Diese Schläuche dienen als Püllstubstanz und haben für das Wachstum keinerlei Bedeutung.

109816/1537

Mit keiner dieser Ausführungen kann eine industrielle Kultivation von Pflanzen nach einem hydroponischen Verfahren durchgeführt werden.

Diese Nachteile werden von der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch vermieden, daß der Wurzelraum und gegebenenfalls der Sproßraum zumindest teilweise von zumindest einer Membran umschlossen ist. Membranen, z.B. Kunststoffolien, sind einerseits ausgesprochen preisgünstig und erlauben weiterhin eine bestimmte Permeabilität zu verwirklichen. So wird man die Durchlässigkeit der Membrane in Gebieten mit großem Viassermangel so einstellen, daß kein Wasserdampf entweichen kann, wohingegen z.B. ein'Gasaustausch noch möglich sein soll.

Unter Membrane ist eine dünne Schichte, z.B. Folie oder Beschichtung zu verstehen, die undurchlässig, semipermeabel für bestimmte chemische Substanzen, z.B. Kohlendioxyd, Sauerstoff, gewisse Ionen etc., aber auch perforiert sein kann. Als Materialien .für eine Membran kommen beispielsweise lichtdurchlässige und lichtundurchlässige, z.B. schwarze oder metallisch glänzende Folien aus Polyäthylen, Polypropylen, Nitro-, Acetyl- oder regenerierter Cellulose, Polyacrylsäure- und Polyvinylpolymerisaten, oder aus Kondensationsprodukten von Phthalsäureanhydrid und Triäthanolamin, sowie Metallfolien in Frage, wobei die Auswahl des Materials je nach den erforderlichen Eigenschaften durchgeführt wird. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von Membranen liegt darin, daß eine Deformation des Wurzelraumes leichter durchgeführt werden kann, sodaß die Pflanzenkultur ohne weiteres dann auch auf nicht vorbearbeitete Flächen ausgelegt werden kann, ohne daß zu befürch- ten ist, daß der Sproß der Pflanze am Boden zu liegen kommt. Weiters besteht die Möglichkeit, daß die von einer Membran umschlossenen Wurzelräume zur Ernte zu einer zentralen Stelle eingezogen und die abgeernteten Membranen auf einer Trommel aufgewickelt werden. Es ist jedoch auch auf Grund der Membran möglich, die Pflanze mit den Wurzeln auf den Markt zu bringen, da

109816/1537

nur die Membran in entsprechende Stücke zerschnitten werden muß, wobei keine Beschädigung der Wurzeln erfolgt. Die Membran schützt dann die Wurzeln vor einer Zerstörung beim Transport. Die Lagerfähigkeit der Pflanzen wird dadurch wesentlich erhöht.

Ist zusätzlich der Sproßraum ebenfalls von einer Membran umgeben, so ist man weitgehend unabhängig von den gegebenen klimatischen Verhältnissen, und es wird dadurch möglich, sowohl dem Wurzelraum als auch dem Sproßraum diejenigen ökologischen Paktoren zuzuführen, die für ein optimales Wachstum Sorge tragen. Bei einer Membran, die den Sproßraum umgibt, besteht ebenfalls die Möglichkeit, einen gezielten Stoffaustausch mit der Umgebung durchzuführen, welcher bei anderen Systemen nur schwer realisiert werden kann.

In manchen Fällen kann es erwünscht sein, den V/urzelraum in der Erde anzuordnen. Man de;-ke hiebe! nur an die Aufzucht von Windschutzgürteln in sehr wasserarmen Gebieten. Es können dann die Pflanzen zuerst hydroponisch kultiviert werden, bis sie stark genug sind, die unwirtlichen Imweltbedingungen zu überleben. In diesem Falle ist es von Vorteil, wenn die Membran aus einem verrottbaren Material besteht, da dann der Durchwurzelung des Erdreichs kein Widerstand entgegengesetzt wird. Weiters ist dem Höhenwachstum der Pflanze,soferne nicht auch eine Membran für den Sproßraum vorgesehen ist, ebenfalls keine Grenze durch die Membran gesetzt.

Eine Schwierigkeit der hydroponischen Kultivation von Pflanzen besteht darin, da.3 es bei manchen Pflanzenarten zu einer Überentwicklung der Wurzeln kommen kann, sodaß der Sproß der Pflanze, welchen man im allgemeinen gewinnen will, nur ein relativ geringes Wachstum gegenüber den V/urzeln aufweist. V/eist der Wurzelraum eine Trägersubstanz für die Pflanzen auf, so wird dies vermieden und es wird gleichzeitig die Standfestigke^ .er Pflanzen erhöht.

109816/1537

Enthält die Trägersubstanz Material, z.B. Kunststoffolien, das von den Pflanzenwurzeln nicht durchdrungen werden kann, so wird dadurch ein verzweigteres Wurzelsystem erhalten, welches naturgemäß mehr Haarwurzeln aufweist, wodurch das Wachstum der Pflanze zusätzlich beschleunigt wird.

Besteht die Trägersubstanz aus einzelnen Stücken, so kann diese besonders leicht den erwünschten Bedingungen für eine bestimmte Pflanze angepaßt werden.

Ist der Wurzelraum von der Trägersubstanz erfüllt, so wird eine besonders gute Verankerung der Pflanze im Wurzelraum erreicht. Gleichzeitig ist in diesem Falle der Gas- und Flüssigkeitshaushalt besonders günstig zu regeln. Wenn zumindest ein Teil der Trägersubstanz porös ist, z.B. aus Polyurethanweichschaum, Polyurethanhartschaum, Harnstoff-Formaldehydharz schaum, porösem Polystyrol, Torf, porösem anorganischem Material oder aus einer Mischung dieser Bestandteile besteht, weist die Trägersubstanz eine große Oberfläche auf, wodurch der Stoffwechsel günstig beeinflußt wird. Die Trägersubstanz kann aus einer Mischung aus hydrophilem und/oder hydrophobem Material bestehen, wodurch der Be- und Entlüftung und Be- und Entwässerung der Pflanze besonders günstig Rechnung getragen wird.

Ist zumindest ein Teil der Trägersubstanz ein pH-Puffer, so wird hiedurch einer Änderung der Wasserstoffionenkonzentration im Wurzelraum auf besonders einfache Weise entgegenwirkt. Um den Ionenhaushalt gezielt beeinflussen zu können, ist es von Vorteil, wenn zumindest ein Teil der Trägersubstanz ein Anionen- und/oder Kationenaustauscher ist.

Weist zumindest ein Teil der Trägersubstanz, z.B. zylinderförmlge Stücke, NährstoffeiUrdfe pflanzen auf, so ist es möglich, in einer Vorrichtung Pflanzen zu züchten, die verschiedene ökologische Faktoren benötigen, sodaß auch eine hydroponische Kultivation von Mischkulturen besonders einfach ermöglicht wird.

109816/1537

20Α7820

Die Dosierung der zusätzlichen Nährstoffe erfolgt dann durch Zufügen eines Stückes der Trägersubstanz in entsprechender ■ Lange in den Wurzelraum, wodurch die erwünschte Menge bemessen werden kann.

V/eist die Membran des Wurzelraumes und gegebenenfalls die des Sproßraumes ungefähr kugelige Gestalt auf, so wird eine Einheit geschaffen, die einerseits sehr leicht zu handhaben ist und dem Raumbedürfnis einer oder weniger Pflanzen besonders günstig Rechnung tragt.

Weist die Membran des Wurzelraumes und gegebenenfalls die des Sproßraumes schlauchformige Gestalt auf, so wird eine Vorrichtung geschaffen, die einerseits sehr leicht zu fertigen ist und andererseits für die Kultivation von vielen Pflanzen von besonderem Vorteil ist, da die Zufuhr und gegebenenfalls auch die Abfuhr von ökologischen Faktoren besonders einfach durchgeführt werden kann. Ist die schlauchformige Membran des VJurzelraumes an einem Ende abgeschlossen und weist am anderen Ende eine Träger subs tanz für zumindest eine Pflanze auf, -so kann einerseits der Austausch der ökologischen Faktoren in größeren Zeiträumen durchgeführt werden, oder es besteht auch die Möglichkeit, Pflanzen in einem Gebiet, in dem Wassermangel herrscht, ohne großen Aufwand zu kultivieren.

Umhüllt die Membran des Sproßraumes diejenige des Wurzelraumes, so besteht die Möglichkeit, daß zumindest teilweise ein Austausch von ökologischen Faktoren zwischen Wurzelraum und Sproßraum durchgeführt werden kann, ohne daß hiebe! ein Stoffverlust, z.B. Wasserverlust, an die Athmosphäre in Kauf genommen werden muß.

Eine besonders einfache Membran für den Wurzelrau:n liegt dann vor, wenn sie die Gestalt eines annähernd U- oder V-förmigen Profils aufweist, wobei an beiden Enden die Schenkeln des Profils miteinander flüssigkeitsdicht verbunden sind. Man kann in der Öffnung des U- oder V-förmigen Profils die Trägersubstanz

109816/1537

für die Pflanzen anordnen.

Besonders einfach ist die Fertigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wenn durch die Membran des Wurzelraumes mehrere U- oder V-förmige Profile gebildet werden, die durch die Mem- ■ bran miteinander verbunden sind. Ist die Membran zwischen den U- und V-förmigen Profilen gefaltet, so können die Pflanzen mit steigendem Raumbedarf, d.h. Wachstum, auseinandergeschoben werden. Es wird hiedurch eine Platzersparnis im Kultivationsraum erreicht.

Bilden die Membran des Wurzelraumes und die des Sproßraumes gemeinsam einen Körper, dessen Querschnitt ungefähr der Form der Ziffer 8 entspricht, so ist sowohl für den Wurzelraum als auch für den Sproßraum eine besonders günstige Voraussetzung für den Austausch von ökologischen Faktoren, wie z.B. Sauerstoff, Kohlendioxyd etc. mit der Athmosphäre gegeben.

Weist die Membran des V/urzelraumes zumindest an einem Teil ungefähr wellenförmige Gestalt auf, und liegt gegebenenfalls an einem anderen Teil an, wobei dann die Bereiche des Wellentales mit den anliegenden Bereichen des anderen Teiles verbunden sind, wodurch durchlaufende Hohlräume gebildet werden, so wird hiedurch eine besonders leicht zu handhabende Einheit gebildet, welche für die Zucht von Pflanzen besonders geeignet 1st. Weist zumindest jeder zweite Hohlraum die Trägersubstanz für Pflanzen auf, dann können die übrigen Hohlräume zur Leitung für die ökologischen Faktoren verwendet werden.

Ist der VJurzelraum und gegebenenfalls der Sproßraum mit zumindest einer ökologischen Faktoren leitenden Leitung verbunden, so kann eine besonders gezielte und dosierte Zufuhr der ökologischen Faktoren durchgeführt v/erden. Weist die Membran des V/urzelraumes und gegebenenfalls die des Sproßraurnes Bereiche des bevorzugten Austausches für ökologische Faktoren auf, so kann ein stellenweiser bevorzugter Austausch iViV ökologische Faktoren durchgeführt werden, wodurch besonders günstige Wachstumsbedingungen

109818/1537

für die Pflanzen geschaffen v/erden. Sind die Bereiche der Verbindung zwischen Wurzelraum bzw. Sproßraum mit der oder den Leitungen für die ökologischen Paktoren durch permeable bzw. semipermeable Diaphragmen, z.B. Schaumstoff gebildet, so kann die Zufuhr der ökologischen Faktoren besonders günstig gesteuert x-ierden.

Besteht die Leitung für die ökologischen Paktoren aus einem Rohr oder Schlauch, so kann eine besonders einfache Zu- und gegebenenfalls Abfuhr der ökologischen Paktoren durchgeführt werden. Wird der Schlauch aus einer Membran gebildet, so sind einerseits die Kosten sehr niedrig zu halten und andererseits kann die erwünschte Permeabilität bzw. Semipertneabilitat sehr leicht erreicht werden.

Ist zumindest eine Leitung für die ökologischen P-tktoren im Inneren des Wurzelraumes angeordnet, so wird eine Vorrichtung geschaffen, die sehr platzsparend ist und weiters einen besonders günstigen Austausch der ökologischen Faktoren ermöglicht.

Sind mehrere V/urzelräume durch zumindest eine Leitung verbunden, so wird ein System zur hydroponischen.Kultur erhalten, das mit besonders geringem Arbeitsaufwand bedient werden kann.

Ist entlang des und im Wurzelraum zumindest eine v/eitere Membran angeordnet, die an der Membran des Wurzelraumes in Längsrichtung anliegt oder mit ihr verbunden ist, wodurch zumindest eine Leitung für die ökologischen B'aktoren gebildet ist, so wird eine Vorrichtung geschaffen, die in ihrer Fertigung besonders preiswert ist und gleichzeitig den Vorteil bietet, da3 die Z'-ifuhr der ökologischen Faktoren besonders einfach ist. Ist die v/eitere Membran aus einem für Pflanzenwurzeln durchdringbarem Material, z.B. Cellulose gebildet, so kann der Wurzelraum besonders klein gehalten werden, da der Raum der Leitungen für die Ökologischen Faktoren ebenfalls von den Wurzeln der Pflanzen benützt v/erden kann.

109816/1537

20Λ7320

Ist die Membran des Wurzelraumes und gegebenenfalls teilweise die des Sproßraumes von einer thermischen Isolierung, wie z.B. Kunststoffschaum, insbesondere Polyurethanweichschaum umgeben, so können Extremtemperaturen der Umgebung vom Wurzelraum bzw. vom Sproßraum abgehalten werden. Weist der Wurzelraum und/oder der Sproßraum eine Heiz- oder Kühleinrichtung, z.B. ein Leitungssystem, in dem ein Heiz- oder Kühlmedium geführt ist auf, so ist die Vorrichtung zur hydroponischen Kultivation von Pflanzen von den thermischen Um-Weltbedingungen unabhängig. Es kann somit in Gebieten eine Kultivation von Pflanzen durchgeführt werden, in denen die Temperatur zu hoch oder zu tief für die Pflanzen liegt, ohne daß hiebei eine Beeinträchtigung des Wachstums der Pflanzen verursacht wird.

Ist die Membran des Wurzelraumes und gegebenenfalls zum Teil die des Sproßraumes wärme- oder lichtstrahlenundurchlässig, so kann eine übermäßige Einstrahlung von V/arme und Licht vermieden werden, wodurch das Wachstum, z.B. das Blühen von Pflanzen, wesentlich beeinflußt werden kann.

Weist die Membran des V/urzelraumes ein großes Absorptions ■■·- mögen für Wärmestrahlen auf, so können Energiekosten für die Heizung des Wurzelraumes eingespart werden, wodurch die Kultivation wesentlich wirtschaftlicher gestaltet werden kann.

Um das Wachstum der Pflanzen besonders zu steuern und vom natürlichen Licht unabhängig zu sein, können im Sproßraum Lichtquellen angeordnet sein. Es wird dadurch möglich, die exakten Belichtungsbedingungen für die Pflanzen unabhängig von dem natürlichen Licht zu erreichen.

Ist zumindest eine Zuleitung und zumindest eine Ableitung für die ökologischen Faktoren vorgesehen, wobei die Zu- und Ableitungen über den Wurzelraum und/oder den Sproßraum miteinander in Verbindung stehen, so kann die hydroponische Kultur, z.B. in Schläuchen sehr großer Länge durchgeführt werden, da einer-

109816/1537

" ⁿ " 2U47320

seits die ökologischen Faktoren für die Pflanzen immer in der erwünschten Konzentration zugeführt v/erden und andererseits durch die Ableitung der ökologischen Paktoren die Stoffwechselprodukte, die ausgeschieden werden, ebenfalls abgeleitet werden. Es wird dadurch erreicht, daß keine Ablagerung von toxischen oder verwesten Substanzen im Wurzelraum bzw. Sproßraum erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur hydroponischen Kultivation von Pflanzen, bei dem eine kontinuierliche und/oder periodische Zufuhr von Nährstoffen erfolgt, besteht im wesentlichen darin, da3 die Zufuhr und eine Abfuhr von ökologischen Faktoren entsprechend den Umweltsbedingungen und den erforderlichen Wachstumsbedingungen und der Art der Pflanzen erfolgt, wobei gleichzeitig die Stoffwechselprodukte zumindest teilweise abgeleitet werden und gegebenenfalls auch eine Regelung des Energiehaushaltes, z.B. Wärmehaushaltes od.dgl. entlang des gesamten Wurzel- und/oder Sproßraumes durchgeführt wird. Unter ökologischen Faktoren sind sämtliche für das Wachstum erforderlichen Stoffe und Energien zu verstehen. So zählen z.B. Wasser, Sauerstoff und Kohlensäure, Nährstoffe wie Phosphor, Kalium usv. sowie Licht, Wärme oder sonstige Energiestrahlen, insbesondere elektromagnetische Strahlen, zu den ökologischen Faktoren. Durch dieses Verfahren wird eine gezielte und geregelte Kultivation von Pflanzen im industriellen Ausmaß gewährleistet.

Werden die ökologischen Faktoren durch mehrere Leitungen dem Wurzel- und gegebenenfalls Sproßraum zugeleitet, wobei einzelne Faktoren, wie z.B. die Stickstoffnährlösung, Kohlensäure, Sauerstoff usw. in einzelnen Leitungen voneinander getrennt zugeführt werden, so können in einem System Pflanzen gezüchtet v/erden, die verschiedene ökologische Faktoren benötigen, da eine bevorzugte Zufuhr von bestimmten ökologischen Faktoren zu bestimmten Pflanzen ermöglicht wird.

109816/1537

2ÜA7C20

Wird dem Wurzelraum ein sauerstoffhältiges Gas zugeleitet, so wird das Wachstum der Wurzeln besonders gefördert, was insbesondere am Anfang des Pflanzenwachstums von größter Bedeutung ist. Wird hingegen dem Sproßraum ein kohlendioxyd- und sauerstoffhältiges^ Gas zugeleitet, wobei der CCU-Gehe.lt über 0,03 #, vorzugsweise über 1 %, und der Oo-Gehalt unter 20 % liegt, so v/erden besonders günstige Bedingungen für das Wachstum des Sprosses geschaffen.

Wird der Wurzel- und 'oder Sproßraum durch Kühl- oder Wärmemittel thermisch reguliert, so kann unabhängig von den klimatischen Verhältnissen die jeweils erforderliche Temperatur eingestellt werden, wobei diese Temperatur auch in Abhängigkeit vom Pflanzenwachstum geregelt werden kann.

Wird dem Wurzel- und⁷oder Sproßraum elektromagnetische Strahlung zugeführt, so kann damit im Wurzel- und/oder Sproßraum das Wachstum der Pflanzen gesteuert werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von schematischen Zeichnungen und Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. \ ist die schematische Darstellung der Kultivationsräume einer Pflanze;

Pig. 2 ist die Darstellung einer Pflanze, wobei der Wurzelraum von einer Membrane umgeben ist;

bei der Darstellung in Fig. 3 ist. sowohl der Wurzel- als auch der Sproßraum von einer Membran umgeben; in Fig. 4 ist ein Wurzelraum dargestellt, der mit einzelnen Stücken einer Trägersubstanz gefüllt ist; in den Fig. 5 und 6 sind von einer Membran umschlossene Wurzelräume dargestellt, die auf einem Gehänge angeordnet sind; Fig. 7 ist die Darstellung einer perforierten Membran für einen schlauchförmigen Wurzelraum;

in Fig. 8 ist eine Membran für den Wurzel raum dargestellt, in der sich eine Leitung für die okolopinahen Faktoren befindet; die Fig. 9» 10 und 11 zeigen verschiedene Ansichten einer U-profilförmigen Membran für den V/urzelraum; in der Fig. 12 ist ein schlauohförmiger Wurzelraum dargestellt, der an einem Ende einen Trägerkörper für die Pflanze aufweist; in der Fig. I3 ist der Wurzelraum innerhalb der Membran des Sproßraumes angeordnet;

die Fig. 14 bis 22 zej gen verschiedene Möglichkeiten der Zuführung der ökologischen Faktoren;

die Darstellung der Fig. 2j5 und 24 zeigen weitere Formen des Trägerkörpers für die Pflanzen;

die Fig. 25 und 26 zeigen Wurzelräume, die nur teilweise von einer Membran umschlossen sind;

in den Fig. 27 und 28 sind weitere Formen für den Würze Ir.'ium dargestellt. ^ 109816/1537

Pig. 1 zeigt die schematische Darstellung einer Pflanze und dient zur Erläuterung der Begriffe Sproßraum und Wurzelraum. Eine Pflanze besteht aus einem Sproß 1 und Wurzeln 2. Dem Sproß,entsprechend im allgemeinen dem Grünteil der Pflanze, ist der Sproßraum 3, den unterirdischen Teilen der Pflanze, wie z.B. den Wurzeln, Knollen oder Zwiebeln, der Wurzelraum 4 zugeordnet.

In Fig. 2 ist eine Pflanze dargestellt, deren Wurzeln in der Trägersubstanz 7 angeordnet sind. Diese Trägersubstanz ist von einer Membran 5 umgeben. In der Trägersubstanz sind Streifen 8 einer Kunststoffolie angeordnet, die von den Pflanzenvmrzeln nicht durchdrungen werden können. Wächst nun eine Wurzel zu diesem Kunststoffstreifen, so wird die Wurzel entweder abgelenkt, oder die Wurzel teilt sich. Auf jeden Fall wird eine Verzweigung der Wurzeln erreicht, wodurch die Bildung von Haarwurzeln gefördert wird, was sodann eine Beschleunigung der Aufnahme von ökologischen Faktoren zur Folge hat, wodurch das Wachstum der Pflanzen beschleunigt wird.

Der Sproß- und Wurzelraum der in Fig. 3 dargestellten Pflanze wird von einer Membran 5 umgeben, wobei der Querschnitt ungefähr der Ziffer 8 entspricht. Eine Vorrichtung dieser Art wird man dann verwenden, wenn ein beschränkter aktiver Kontakt zwischen dem Wurzelraum und dem Sproßraum erwünscht ist.

Die Trägersubstanz für die Pflanzen kann homogen sein und aus einem Stück, oder wie in Fig. 4 dargestellt aus einzelnen Stücken 9 bestehen.

In den Fig. 5 und 6 ist ein schlauchförmiger bzw. kugelförmiger Wurzelraum 4 dargestellt, der durch eine Membran 5 umschlossen ist. Diese Membranen sind an einer Aufhängeeinrichtung IjJ, z.B. Draht, Schnur od.dgl. aufgehängt. Diese Aufhängovorrichtung 13 kann, wie in Fig. 6 dargestellt, gleichzeitig als Stütze für eine rankende Pflanze, z.B. Luzerngräser, dienen. Diese Membranen 5 können, wie in Fig. 7 dargestellt, Perforationen 12 aufwoicon, wobei dann ein offenes System vorliegt, bei welchem

109816/1537 SADORfQiNAL

durch periodisches Tauchen eine Zufuhr von Nährstoffen erfolgt. Wird das .System aus der Nährlösung wieder herausgezogen, so rinnt die Nährlösung mit den ausgeschiedenen Stoffwechselprodukton ab und es erfolgt eine Belüftung des Wurzelraumes, sodaß ein Verfaulen der Wurzeln verhindert wird.

In Fig. 8 ist eine Membran 5 dargestellt, die durch eine Spirale, z.B. aus Kunststoff, Metall od.dgl. in ihrer Form gehalten wird. Innerhalb dieser Membran 5 ist eine Leitung 10 für ökologische Faktoren angeordnet, die in gleicher V/eise wie die Membran 5 des Wurzelraumes gehalten sein kann.

In Fig. 9 ist eine Vorrichtung dargestellt, in der durch die Membran 5 des Wurzelraumes mehrere U- oder V-förmige Profile gebildet werden, die durch die Membran verbunden sind. Die Membran zwischen den Profilen ist gefaltet. Gehalten wird die Membran durch Träger 14, die gleichzeitig als Halteeinrichtung für die Trägersubstanz 7 der Pflanzen dienen. Wie aus Fig. ersichtlich, können die Stücke 9 der Trägersubstanz entlang des U- oder V-förmigen Profiles verschoben werden, was mit dem Wachstum der Pflanze durchgeführt v/ird. Weiters besteht durch die gefaltete Membran zwischen den U- und V-förmigen Profi": a die Möglichkeit, auch in dieser Richtung den Abstand der Pflanzen entsprechend deren Wachstum anzupassen.

Eine besonders einfach und vorteilhaft zu bedienende Vorrichtung ist in Fig. 11 dargestellt. Die Membran 5» die den Wurzelraum umschließt, wird in und um ein Profil 15 gelegt, wobei sowohl die Membran als auch das Profil Ausnehmungen 16 aufweisen. Oberhalb dieser Ausnehmungen 16 sind Würfel, z.B. aus Polyurethanhartschaum angeordnet, die ungefähr die Abmessung 4 χ 4 χ 4 cm besitzen. Die beiden Enden der Membran 5 sind an einem Ende in die Höhe gehalten, wodurch ein kommunizierendes Gefäß entsteht. Will man nun einen Austausch der ökologischen Faktoren durchführen, so ist es lediglich erforderlich, entweder

BAD ORiGfNAL 1098 16/1537

das Profil 15 mit den Pflanzen zu heben, dann müssen jedoch die Enden der Membran unabhängig vom Profil aufgehängt sein; oder es v/erden die beiden Enden, gegebenenfalls auch nur ein Ende der Membran 5 abgesenkt., wodurch die ökologischen Faktoren, die im V.^rurzelraum vorhanden waren, herausgegossen werden. Sodann ist es nur mehr erforderlich das Profil 16 abzusenken, bzw. die Enden der Membran 5 wieder zu heben. Hierauf kann eine erneute Füllung des Wurzelraumes mit den ökologischen Faktoren durchgeführt werden. Die Enden der Folie können beispielsweise durch Haken 17, die am Profil 16 befestigt sind und durch die Membran hindurchgeführt werden, gehalten werden, indem die Enden Löcher aufweisen, welche zur Befestigung an den Haken 17 dienen.

In Fig. 12 ist eine schlauchförmige Membran 5 für den WürzeIraum dargestellt, die an einem Ende abgeschlossen ist und am anderen Ende eine Trägersubstanz 9 für die Pflanze aufweist. Eine Vorrichtung dieser Art hat den Vorteil, daß einer Pflanze ein crosses Reservoir an bestimmten ökologischen Paktoren mitgegeben werden kann, sodaß diese in unwirtlichen Gebieten, wo die Pflanze nur geringe Wascerkonzentration und wenig Nährstoff vorfinden würde, gedeihen kann. Zur Kultivation von Pflanzen mit einer Vorrichtung dieser Art ist es dann lediglich erforderlich, die Vorrichtung auf den Boden aufzulegen. Soferne die Kultivation der Pflanzen in einem Gewächshaus, vorzugsweise in einem Turmgewächshaus, durchgeführt wird, kann auch in diesem Falle eine Zu- und Abfuhr von ökologischen Faktoren durchgeführt v/erden. Es ist lediglich erforderlich, daß der schlauchförmige WürzeIraum unterhalb der Trägersubstanz für die Pflanzen eine öffnung 12 aufweist, durch die dann die Entleerung und Füllung durchgeführt werden kann.

In Fig. 13 ist eine Vorrichtung dargestellt, bei der die Membran 6 des Spro3raumes den '.'urzelraum umschließt. Die Membran 6 kann, wie dargestellt, außen oder innen von einer thermischen Isolierung 19, z.B. Kunststoffschaurn, umgeben sein. Eine Vorrichtung dieser Art wird insbesondere dann von Interesse sein, wenn die Umgebungstemneratur starken Schwankungen unterliegt, wie

109816/1537 ^ÖAD

- ιβ -

2U47320

dies beispielsweise in ' Wüstengebieten der Fall ist, und wenn das Wachstum der Pflanze durch Zufuhr von ökologischen Faktoren in den Sproßraum wesentlich beschleunigt werden soll. Die Gestalt des Wurzel- und des Sproßraumes kann beispielsweise schlauch- oder kugelförmig sein. Bei einem kugelförmigen Wurzelraum und auch bei einem schlauchförmigen Wurzelraum kann die Zufuhr der ökologischen Faktoren auf verschiedenste Art und V/eise durchgeführt werden.

So besteht beispielsweise die in Fig. 14 dargestellte Möglichkeit, die Leitung 10 für die ökologischen Faktoren mit Rohransätzen 20 zu versehen, auf die dann die Membranen der Wurzelräume aufgesteckt werden. Weiters besteht die Möglichkeit, wie in Fig. 15 dargestellt, daß die Leitung 10 für die ökologischen Faktoren Perforationen 21 aufweist und die Membranen der Wurzelräume auf diese Leitung aufgeschoben sind, wobei die Perforationen innerhalb des Wurzelraumes angeordnet sein müssen. Bei dieser Anordnung besteht die Möglichkeit, eine gewisse Verschiebung der Wurzelräume auf'der Leitung für die ökologischen Faktoren durchzuführen. Dem steigenden Platzbedürfnis der Pflanzen mit dem Wachstum wird besonders günstig dadurch Rechnung getragen, daß die Leitung 10 für die ökologischen Faktoren durch einen Schlauch größerer Länge gebildet wird, auf dem die Wurzelräume je nach dem Wachsturn der Pflanzen auseinandergeschoben werden können.

Naturgemäß kann, wie in Fig. 16 dargestellt, im Inneren des schlauchförmigen Wurzelraumes ebenfalls eine Leitung 22 für die ökologischen Faktoren angeordnet sein. Diese Leitung 22 weist Bereiche des bevorzugten Stoffaustausches mit der Umgebung auf, z.B. Perforationen. Wurzelräume, die im Inneren ein perforiertes Rohr oder eine perforierte Membran aufweisen, eignen sich besonders gut für eine Zufuhr der ökologischen Faktoren durch Tauchen, da die Nährlösung beim Tauchen in das Innere der Leitung rasch eindringt, wohingegen beim Herausziehen des Wurzelraumes aus der Nährlösung sich die Leitung sofort wieder entleert und für eine

109816/1537

2U47820

Belüftung der Wurzeln Sorge trägt. Eine Zufuhr von ökologischen Faktoren mit einer, im Inneren des Wurzelraumes angeordneten Leitung, die Perforationen aufweist, v/ird im allgemeinen nur für die KuItivation von Pflanzen bei relativ kleinen schlauchförrnigen Wurzelräumen durchgeführt werden, da bei längeren Gebilden innerhalb des schlauehformigen Wurzelraumes eine Abnahme der Konzentration der ökologischen Paktoren eintreten würde, sodaß eine gleichmäßige Ernährung der Pflanzen nicht gewährleistet wäre. Bei der Kultivation von Pflanzen, deren Wurzelraum von einer langen schlauehformigen Membran umgeben ist, ist es daher erforderlich, die Zufuhr und Abfuhr der ökologischen Paktoren in den Wurzelraum aus den dafür vorgesehenen Leitungen in Querrichtung zur Schlauchachse durchzuführen.

Die Zu- und Ableitungen können, wie in Fig. 17 und 18 dargestellt, entweder außerhalb des Wurzelraumes angeordnet sein, oder wie in Fig. 19 dargestellt, innerhalb des Wurzelraumes angeordnet sein. Naturgemäß ist erforderlich, daß der Druck in der Zuleitung großer ist als der im Wurzelraum, und dieser muß wieder größer sein, als der in der Ableitung. Bei der in der Fig. l8 dargestellten Vorrichtung wird die Zuleitung 24 und die Ableitung 25 durch entsprechendes Falten und Verbinden der Membran 5 des Wurzelraumes erhalten. Es besteht auch die Möglichkeit, wie in Fig. 17 dargestellt, an der Membran 5 des Wurzelraumes Membranen flüssJgkeitKdicht anzuordnen, jedoch ist es in diesem Fall erforderlich, den Wurzelraum mit Bereichen des bevorzugten Stoffaustausches, z.B. Perforationen 26, oder mit Schaumstoffstücken, semipermeabler! Membranen od.dgl. zu versehen. Als besonders günstig hat es sich bei der Fertigung erwiesen, die Schweißnaht bzw. Verbindungsstellen der Membran 5 in jenem Bereich anzuordnen, wo der Sproß aus dem Wurzelraum hervortritt. Es ist in diesem Fall nicht erforderlich, in die Membran ein Loch zu stoßen, sondern man kann schon bei der Fertigung der Membran darauf achten, daß die Membran nicht in allen Bereichen verschweißt ist.

109816/1537

2U4 7 8

Bei der in Pig. 19 dargestellten Vorrichtung wird die Zuleitung und die Ableitung durch Membranen 28 gebildet, die im Inneren des Wurzelraumes angeordnet sind und an der Membran des Wurzelraumes anliegen oder mit dieser verbunden sind. Diese Verrichtung ist besonders platzsparend und ist besonders für eine gute Durchlüftung des Wurzelraumes geeignet.

In Pig. 20 ist eine weitere Vorrichtung dargestellt, bei der die Membran des Wurzelraumes annähernd horizontal auf einer Unterlage aufliegt und bei der weiters zwischen den beiden Teilen der Membran die Trägersubstanz angeordnet ist, welche beispielsweise quaderförmig und in Längsrichtung angeordnet sein kann oder die Form eines Zylinders aufweist und normal zur Fläche der Membran angeordnet ist. Bei einer Einrichtung dieser Art können auf relativ großen Flächen leicht Pflanzen kultiviert werden, wobei es in diesem Falle zu keiner wesentlichen Abnahme der Konzentration der ökologischen Faktoren kommt, da das Leitungssystem für die ökologischen Faktoren ein sehr großes Volumen aufweist und es daher nur zu sehr geringen Konzentrationsänderungen kommen kanu. Das Leitungssystem für die ökologischen Faktoren wird durch den freien Raum im Wurzelra'-n gebildet.

Wie in Fig. 21 und 22 dargestellt, besteht auch die Möglichkeit, daß die Membran des Wurzelraumes zumindest an einem Teil zumindest wellenförmige Gestalt aufweist und wie in Fig. 21 dargestellt am anderen Teil anliegt, wobei die Bereiche des Wellentales mit den anliegenden Bereichen des anderen Teiles verbunden sind, wodurch durchlaufende Hohlräume gebildet werden, die als Ableitung 25 bzw. als Zuleitung 24 für die ökologischen Faktoren dienen. Bei der in Fig. 22 dargestellten Einrichtung sind eigene Zu- und Ableitungen im Wurzelraum angeordnet. Diese Vorrichtung ist insbesondere für solche Pflanzen geeignet, die ein relativ großes Platzbedürfnis für die Wurzeln aufweisen.

BAD ORlQtNAL

109816/1537

" ¹⁹ * 20A782G

Die Trägersubstanz für die Pflanzen kann in verschiedener V/eise im Wurzelraum angeordnet sein. So kann die Trägersubstanz beispielsweise, wie in BMg. 23 dargestellt, die Form von Scheiben aufweisen, die entlang der Leitung 10 für die ökologischen Faktoren hin- und hergeschoben werden können.

Weiters besteht die Möglichkeit, um die Leitung für die ökologischen Faktoren, wie in Fig. 24 dargestellt, eine flexible Trägersubstanz herumzuwickeln, z.B. wie dies bei der Fertigung von Kabeln bekannt ist. Es können hiebei Streifen auf verschiedenem Material um die Leitung für die ökologischen Faktoren herumgewickelt werden. Soferne eine Zufuhr der ökologischen Faktoren nicht von innen erfolgt, kann naturgemäß um jeden anderen Gegenstand herum die Wicklung des Trägerkörpers durchgeführt werden. Dieser Körper aus der Trägersubstanz für die Pflanze wird sodann mit einer Membran umgeben. Diese kann beispielsweise auch durch Tauchen des Körpers in eine Kunststoffdispersion erzeugt werden.

In kontinuierlich arbeitenden, industriellen Gewächshäusern muß gegebenenfalls der Wurzelraum von Zeit zu Zeit dem Pflanzenwachstum entsprechend vergrößert werden. Zu diesem Zwecke werden mit Trägersübstanz gefüllte Wurzelräume 31 nach Fig. 25 vorgesehen, deren Membranen eineji Längsschlitz 33 besitzen, in den unter Aufweitung des Wurzelraumes mit JungDflanzen besetzte Schläuche der früheren Ausführungen eingesetzt werden kennen, so daß die Wurzeln der Pflanzen aus diesen Schläuchen in den v/eiteren Wurzelraum 31 wachsen können. Die den Längsschlitz 33 begrenzenden Seitenkanten der Membran sind dabei nach innen umgelegt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 26 ist ein solcher Wurzelraum mit eingesetztem Wurzelraum 30 in den Schlitz 33 eines weiteren Wurzelraumes 32 eingesetzt, der aussehens- und funktionsmäßig dem Wurzelraum 31 gleich kommt, nur größere Dimension hat. In dieser WeiS"e können beliebig viele Schläuche der Konstruktion nach Fig. 25 ineinandergesetzt werden und allenfalls mit verschiedenen Trägersubstanzen. gefüllt sein.

109816/1537

In den Fig. 27 und 28 sind zwei weitere Formen für den Wurzelraum dargestellt, wobei jeweils eine Leitung 10 für die ökologischen Faktoren vorgesehen ist.

Beispiel 1

Hydroponische Kultivation von Tomaten

Es wurden Samen von Keczkemeter Buschtomaten der Sorte Merevszaru in einem Polyurethanhartschaumwürfel (3 χ 3 χ 3 cm) in einem Glashaus gezüchtet. Diese Schaumstoffwürfel wurden einmal mit einer Lösung aus einem Volldünger (1 g/l Leitungswasser) getränkt. Für die Wasserzufuhr wurde periodisch Sorge getragen.

Nach 3 VJochen wurden diese Pflanzen samt den Schaumstoffwürfeln in einen schlauchartigen Körper, der aus einer perforierten (30 % der Fläche waren Löcher) schwarzen Polyäthylenmembran (Folie) mit einem Durchmesser von 85 mm bestand, in einem Abstand von 200 mm eingesetzt. Der Körper war mit Polyurethanhartschaum gefüllt, welcher· 60 % bis 70 % der maximalen Wasserrückhaltekapazität aufwies (maximale Wasserrückhaltekapazität ist dann gegeben, wenn sämtliche Poren des Schaumes mit Wasser gefüllt bleiben). Der bepflanzte Körper wurde 3 Mal pro Tag in eine Nährlösung getaucht. Die Tauchung selbst betrug 10 Sekunden. Die ökologischen Faktoren Licht, Wärme und die Gase wurden nicht geregelt, sondern es wurden die Versuche in den natürlichen klimatischen Bedingungen von Mitteleuropa durchgeführt.

In der ersten Woche war die Nährlösung l^oig, in der zweiten Woche 2$o und bis zur Ernte 3$°ig· Die Lösungen enthalten neben den Nährstoffen auch Spurenelemente (Fe, Mn, Zn, Cu, Al, Ni, Co, Ti, Li, Su, J, Br, B, Mo). Es erfolgte eine Änderung des Verhältnisses von N:P₂ 0(-:Κ_?0 je nach dem Zustand der Pflanzen. Nach l4o Tagen der Kultivation erfolgte die Ernte. Die Tomaten' waren gleichmäßig groß, hart (ein besonderes Merkmal der Tomatensorte), schön rot, von ausgezeichnetem Geschmack und wiesen einen sehr hohen Vitamingehalt auf. Es wurden pro Pflanze im Durchschnitt 2,25 kg Tomaten geerntet. Bei entsprechenden Freilandversuchen mit der gleichen Sorte war ein Zeitraum.von I60 Tagen bis zum Reifen erforderlich, wobei pro m 8 kg geerntet wurden. Bezogen

109816/1537

auf das Plächenbedürfnis in der Pflanze bei der hydroponisehen Kultivation ergibt sich ein Ertrag von 56 kg/m .

Beispiel 2

Hydroponische Kultivation von Salat

Es wurden Samen von einem Salat der Sorte Kagraner Sommer in einen Polyurethanhartschaumwürfel (3 χ 3 χ 5 era) gezüchtet. Der Würfel wurde einmal mit einer 0,5$oigen Lösung aus einem Volldünger getränkt. Für die Wasserzufuhr wurde periodisch gesorgt. Nach 14 Tagen wurden diese Pflanzen samt Schaumstoffwürfel in einen schlauchartigen Körper aus einer perforierten schv;arzen Polyäthylenmembran (3j5$ der Fläche waren perforiert) mit einem Durchmesser von 70 mm in einem Abstand voneinander von 200 mm eingesetzt. Der schlauchartige Körper war mit einer Mischung aus 20 % porösem Polystyrol und 80 % Polyurethanhartschaum gefüllt. Das Wasserrückhaltevermögen betrug 70 %. Dieser bepflanzte, schlauchartige Körper wurde alle 4 Minuten 6 Sekunden lang in eine l^oige Nährlösung, die auch Spurenelemente enthält, getaucht.

Die Machttemperaturen bewegten sich zwischen 10 C und 15 C die Tagtemperaturen zwischen 15°C und 3O⁰C. Die übrigen Bedingungen wie z.B. Licht, Gashaushalt waren durch das mitteleuropäische Klima gegeben. Mach 65 Tagen betrug das durchschnittliche Sproßgewicht 250 g. Bei einem entsprechenden Freilandversuch wurde erst nach 90 Tagen ein Sproßgewicht von 250 g erreicht.

109816/1537

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur hydroponischen Kultivation von Pflanzen mit einem umschlossenen Wurzelraum und einem Sproßraum, dadurch gekennzeichnet, daß der Wurzelraum (4) und gegebenenfalls der Sproßraum (3) zumindest teilweise von zumindest einer Membran (5» 6) umschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5, 6) aus einem verrottbaren Material besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wurzelraum (4) eine Trägersubstanz (7) für Pflanzen aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägersubstanz (7) Material, z.B. Kunststoffolien (8), enthält, das von den Pflanzenwurzeln nicht durchdrungen werden kann.'

5· Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichr , daß die Trägersubstanz (7) aus einzelnen Stücken (9) besteht.

6. Vorrichtung nach Ansprüche J>,k oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Trägersubstanz (7) den Wurzelraum (4) erfüllt.

7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägersubstanz (7) aus einer Mischung aus hydrophilem und/oder hydrophobem Material besteht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Trägersubstanz (7) porös ist, z.B. aus Polyurethanweichschaum, Polyurethanhartschaum, Formaldehydharnstoffschaum, porösem Polystyrol, Torf, porösem anorganischen Material oder aus einer Mischung dieser Bestandteile besteht.

109816/1537

2ÜA7820

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Trägersubstanz (7) ein pH-Puffer ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche j5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Trägersubstanz (7) ein Anionen- und/oder Kationenaustauscher ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche J5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Trägersubstanz (7) Nährstoffe für Pflanzen aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5 bzw. 6) des Wurzelraumes (4) und gegebenenfalls die des Sproßraumes (j>) ungef-ähr kugelige Gestalt aufv/eist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5 bzw. 6) des Wurzelraumes (4) und gegebenenfalls die des Sproßraumes (j5) schlauchförmige Gestalt aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5) des Wurzelraumes an einem Ende abgeschlossen ist und am anderen Ende die Trägersubstanz (7) für zumindest eine Pflanze aufweist.

15· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (6) des Sproßraumes diejenige des Wurzelraumes umhüllt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und I5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5) des V/urzelraumes (4) die Gestalt eines annähernd U- oder V-förmigen Profils aufweist und an beiden Enden die Schenkeln des Profils miteinander flüssigkeitsdicht verbunden sind.

109816/1537

" ^2it " 2Ü47320

17· Vorrichtung nach Anspruch 1β, dadurch gekennzeichnet, daß in der öffnung des U- oder V-förmigen Profils die Trägersubstanz (7) fur die Pflanzen angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder I7, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Membran des Wurzelraumes mehrere U- oder V-förmige Profile gebildet werden, die durch die Membran miteinander verbunden sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5) zwischen den U- oder V-förmigen Profilen .gefaltet ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis Ij5 und I5 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran des Wurzelraumes und die des Sproßraumes gemeinsam einen Körper bilden, dessen Querschnitt ungefähr demjenigen der Ziffer 8 entspricht.

21. Vorrichtung-nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und IJ bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5) des Wurzelraumes zumindest an einem Teil'ungefähr wellenförmige Gestalt aufweist und gegebenenfalls am anderen Teil anliegt, wobei dann die Bereiche des Wellentales mit den anliegenden Bereichen des anderen Teiles verbunden sind, wodurch durchlaufende Hohlräume gebildet sind.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest jeder zweite Hohlraum Trägersubstanz für Pflanzen

. aufweist.

2J. Vorrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Wurzelraum und gegebenenfalls der Sproßraum mit zumindest einer ökologische Faktoren leitenden Leitung verbunden ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane des V/urzelraumes und gegebenenfalls die des Sproßraumes Bereiche des bevorzugten Austausches für ökologische Faktoren aufweisen.

BAD ORIGINAL

109816/ 1 537

2Ü47820

25· Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche der Verbindung zwischen Wurzelraum bzw. Sproßraum mit der oder den Leitungen für die ökologischen Paktoren durch permeable bzw. semipermeable Diaphragmen, z.B. Schaumstoff, gebildet sind.

26. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Hohlraum als Leitung für die ökologischen Paktoren dient.

27· Vorrichtung nach Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung für die ökologischen Paktoren aus einem Rohr oder Schlauch besteht.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch aus einer Membran besteht.

29· Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran des Schlauches Bereiche des bevorzugten Austausches für die ökologischen Paktoren aufweist.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Leitung für die ökologischen Paktoren im Inneren des Wurzelraumes angeordnet ist.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Wurzelräume durch zumindest eine Leitung verbunden sind.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und I3 bis 31» dadurch gekennzeichnet, daß entlang des und im Wurzelraum zumindest eine weitere Membran angeordnet ist, die an der Membran des V/urzelraumes in Längsrichtung anliegt oder verbunden ist, wodurch zumindest eine Leitung für die ökologischen Paktoren gebildet ist.

109816/1537

2Ü47320

33· Vorrichtung nach Anspruch 32* dadurch gekennzeichnet, daß
die weitere Membran aus einem für Pflanzenwurzeln durchdringbaren Material, z.B. Cellulose, gebildet ist.

~$k. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 33* dadurch gekennzeichnet, daß die Membran des Wurzelraumes und gegebenenfalls teilweise die des Sproßraumes von einer thermischen Isolierung (19), z.B. aus Kunststoffschaum wie Polyurethanweichschaum, umgeben ist.

35· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3^* dadurch gekennzeichnet, daß der V/urzelraum und/oder der Sproßraum eine
Heiz- oder Kühleinrichtung, z.B. ein Leitungssystem, in dem
ein Heiz- oder Kühlmedium geführt ist, aufweist.

36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran des Wurzelraumes und gegebenenfalls zum Teil die des Sproßraumes Wärme- und Lichtstrahlen undurchlässig ist.

37- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 35* dadurch gekennzeichnet, daß die Membran des Wurzelraumes ein großes Absorptionsvermögen für Wärmestrahlen aufweist.

38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 37* dadurch gekennzeichnet, daß im Sproßraum Lichtquellen angeordnet sind.

39· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 38* dadurch gekennzeichnet, .daß zumindest eine Zuleitung und zumindest eine
Ableitung für die ökologischen Paktoren vorgesehen ist, wobei die Zu- und Ableitungen über den Wurzelraum und/oder den
Sproßraum miteinander in Verbindung stehen.

109816/1537

** 2047320

40. !''erfahren zur hydroponischen Kultivation von Pflsnzen mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 39, wobei eine kontinuierliche und ⁷Oder periodische Zufuhr von Nährstoffen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr und eine Abfuhr von ökologischen Faktoren entsprechend den Umweltsbedingungen und den erforderlichen Wachstumsbedingungen der Art der Pflanzen erfolgt, wobei gleichzeitig die Stoffwechselprodukte zumindest teilweise abgeleitet werden und gegebenenfalls auch eine. Regelung des Energiehaushaltes, z.B. Wärmehaushaltes, entlang des gesamten Wurzelraumes, und/oder Sproßraumes durchgeführt wird.

41. Verfahren nach Anspruch 4o, dadurch gekennzeichnet, daß die ökologischen Traktoren durch mehrere Leitungen dem Wurzel- und/oder Sproßraum zugeleitet v/erden, wobei einzelne Faktoren, wie z.B. Stickstoffnährlösung, Sauerstoff, Kohlendioxyd usw., in einzelnen Leitungen voneinander getrennt geführt werden.

42. Verfahren nach Anspruch 40 oder 4l, dadurch gekennzeichnet, daß dem V.'urzelraum ein sauerstoffhältiges Gas zugeleitet wird.

hj>. Verfahren nach Anspruch 40, 4l oder 42, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sproßraum ein kohlendioxyd- und sauerstoffhältiges Gas zugeleitet wird, wobei der C0₂-Gehalt über 0,03 %» vorzugsweise über 1 % und der Sauerstoffgehalt unter 20 fo liegt.

44. Verfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß der Wurzel- und/oder Sproßraum, z.B. durch Kühl- oder Ivärmemittel, thermisch reguliert wird.

45· Verfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wurzel- und^der Sproßraum elektromagnetische Strahlung zugeführt wird.

DEUTSCHE SEMPERIT GUMMIWERK GES.M.B.H.

IΊ

109816/1537