DE2519800A1

DE2519800A1 - Anlage zur zuechtung von pflanzen

Info

Publication number: DE2519800A1
Application number: DE19752519800
Authority: DE
Inventors: Othmar Dipl Ing Dr Tec Ruthner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-05-06
Filing date: 1975-05-03
Publication date: 1975-11-20
Also published as: GB1472302A; AT325883B; JPS50157142A; DD119961A5; SU952089A3; AU8065575A; SE7504952L; ATA372774A; CA1020749A; US4035949A; CH593602A5; ZA752876B

Description

DIPL.-PHYS. DS R. KEIL _{2 Mai}

Patentar.wa.te
6 Frankfurt/M. 1, Araraelburgstr. 34 "K 83 P 50

Dipl.Ing. Dr.techn. Othmar RUTHNER in Wien, (Österreich)

Anlage zur Züchtung von Pflanzen

Die Erfindung betrifft eine zur Züchtung von Pflanzen dienende Anlage, deren Aufbau den Vorteil bietet, durch Verwendung gleicher Elemente im Baukastensystem beliebig viele Kulturräume und Manipulationsräume errichten und darin den Lebensraum des Züchtungsgutes entsprechend der Entwicklung desselben bzw, dem gewünschten Züchtungsprogramm durch besondere Maßnahmen anpassen zu können*

Bei der kontinuierlichen Produktion von Pflanzen bzw. deren Inhaltsstoffen und eventuell unmittelbar anschließender Weiterverarbeitung werden geeignete Pflanzen mit entsprechender genetischer Streubreite, unabhängig vom standortbedingten Klima während ihres Wachstums durch ein gesteuertes Umweltfaktorenangebot derart manipuliert, daß es möglich wird, mit Hilfe der verwendeten Pflanzen ein gewähltes Produktionsziel optimal zu erreichen. Nach bekannten Verfahren werden mittels Pließbandsystemen bzw. Umlaufbahnen die Pflanzen durch Klimaräume in waagrechter, schräger und vertikaler Richtung geführt, wobei in konstanten Zeitabschnitten Saatgut in die Produktionsanlage eingebracht wird und erntereife Pflanzenprodukte konstant entnommen werden.

Um es jedoch zu ermöglichen, daß die Pflanzen in allen ihren WachstumsStadien optimal mit den steuerbaren UmweltfaKtoren

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in Berührung gebracht werden, ist es notwendig, auch deren kleinsterforderlichen Lebensraum bzw. den Kulturraum entsprechend variabel zu gestalten und außer den Kulturräumen, zwecks besserer Manipulation, auch spezielle Reaktionsräume zu schaffen.

Eine Jungpflanze benötigt einen wesentliche« kleineren Kulturraum als die erwachsene Pflanze, Je nach morphologischer Gestalt und erntereifer Wachstumsgröße betragen die einzelnen Kulturvolumina oft ein Vielfaches ihrer Anfangsgröße. So benötigt z,B, eine Junge Paprikapflanze einen Kulturraum von ca, 2 Liter, während die Pflanze zur Erntezeit je nach Sorte 50 - 80 Liter benötigt. Es liegen oft Verhältnisse bis 1 - 100 vor.

Um allen diesen Problemen Rechnung tragen zu können, wird eine Anlage mit mehreren aufeinanderfolgenden Kulturräumen, in denen Pflanzen auf Umlaufsystemen durch umweltgesteuerte Zonen geführt werden, vorgeschlagen, bei welcher erfindungsgemäß in Abständen voneinander gleiche, den Umriß der lotrechten Quer»- schnitte der Kulturräume bestimmende Rahmen vorgesehen sind, welche durch Seitenwände bzw. Tragelemente derselben verbunden sind und im Bereiche der stirnseitigen Enden der Kulturräume Abschlußwände, Trennwände od.dgl. tragen und Scheiben bilden.

Für solche Kulturräume ist es zweckmäßig, Umlaufsysteme zu verwenden, bei welchen Umlaufbahnen lediglich über obere Transport- und Tragrollen frei hängend geführt sind·

In.vorteilhafter Weise können zumindest an einzelnen Stellen zwischen benachbarten Kulturräumen und/oder an mindestens einem Ende der Anlage zwei in Abstand voneinander angeordnete scheibenartige Trennwände angeordnet sein, zwischen denen ein

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Manipulationsraum zur Aufnahme von Einrichtungen für die Umweltbeeinflussung, Einrichtungen zum Umsetzen von Pflanzen aus einem Kulturraum in den nachfolgenden u.dgl. vorgesehen ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert, in welcher Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anlage und deren Einrichtungen schematisch dargestellt sind. Es zeigen: Fig. 1 eine Anlage mit drei Kulturräumen in schaubildlicher Darstellung, die Fig. 2 und Fig. 3 je eine Ausführungsform eines zwischen zwei Kulturräumen vorgesehenen Manipulationsraumes, Fig. 4 einen Teil eines Umlaufsystems in schaubildlicher Darstellung und Fig. 5 einen Teil eines Gehänges des Umlaufsystems.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage ist in drei Kulturräume 1, 2, 3 gegliedert, die stirnseitig durch Trennwände 4 abgeschlossen sind, welche von einem, die Umrißform des Querschnittes der Kulturräume bestimmenden Rahmen 5 eingeschlossen sind. Die einzelnen Längen dieser Kulturräume sind von den Mittelwerten der jeweiligen Wachsturasabschnitte und Reaktionszeiten phemophysiologischer Einflüsse der Pflanzen abhängig. In jedem dieser Kulturräume befindet sich eine Umlaufbahn bzw. -kette 6, die zyklisch oder kontinuierlich die Pflanzen durch den Klimaraum führt.

Die Umlaufbahnen werden zweckmäßig nur von oberen Transport- und Tragrollen 7 angetrieben bzw, getragen. Es entstehen Schlingen, welche frei nach unten in Kettenlinienform durchhängen. Die konstanten Schlingenlängen sind durch den Zahnradantrieb gegeben.

In besonderen Fällen insbesohders beim Übersetzen der Pflanzen von einem Klimaraum zum anderen kann die Umlaufbahn auch unten

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in Kettenrädern zwangsläufig geführt werden.

Die Kulturräume bewirken einen gesteuerten ökophysiologischen Wachstumsverlauf der Pflanzen. Sie können aber auch als Reaktionsräume dienen, in denen physikalisch chemische Reaktionen (chemophysiologische Reaktionen) z.B. Gasreaktionen CO2, CN, C₂H^, NH, etc. wie Bestrahlungen auch radioaktiver Art (zur Beeinflussung der Bildung sekundärer Stoffwechsel» produkte) durchgeführt werden. Die Reaktionsräume sind zumeist durch Gasschleußen abgeschirmt.

Die Kulturräume 1-3 sind durch doppelte Wände getrennt, welche auch einen Zwischenraum 8 einschließen, der auch an den Enden der Anlage vorhanden ist und als Manipulationsraum dient, in welchem Einrichtungen zur Aufbereitung der Luft in den Kulturräumen, Einrichtungen zum Umsetzen des Züchtungsgutes aus einem in den anderen Züchtungsraum u.a. vorgesehen sein können. Im vorliegenden Falle sind zwei Leitungen 9, 10 vorgesehen, von welchen beispielsweise die eine 10 aufbereitete Luft aus einer Versorgungsquelle an Abzweigleitungen 13 abgibt, welche die Luft durch klappengesteuerte Schlitze 14 in die Kulturräume lenkt, während die andere Leitung 9 verbrauchte Luft aus den Kulturräumen zu einer Aufteereitungsstelle 11 führt. Dieses Versorgungssystem kann, wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, so ausgeführt sein, daß die Manipulationsräume aufeinanderfolgend abwechselnd für die Zu- und für die Abfuhr • der Luft ausgeführt sind. Bei den für die Zufuhr der Luft ausgelegten Manipulationsräumen sind in beiden diesen Manipulationsraum einschließenden Trennwänden im unteren Teil derselben die bereits erwähnten Schlitze 14 vorgesehen, während die gegenüberliegenden Trennwände im oberen Teil klappengesteuerte Schlitze 15 zur Abfuhr verbrauchter Luft zu den in die Leitung 9 mündenden Abzweigleitungen 16 besitzen. In analoger Weise können weitere Versorgungsleitungen für verschiedene Gase,

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Nährlösungen u.a. vorgesehen und im Boden unterhalb der Anlage oder neben derselben geführt sein.

Das Saatgut oder die Jungpflanze wird, wie die Fig. 4 und 5 zeigen, in Substratwürfeln oder -stöpseln 17 angezogen, welche in Abständen voneinander in geschlitzte Rohre 18, Schläuche od.dgl. eingesetzt sind, die mit Preßlingen, aus Kunststoff od.dgl. zur Bereithaltung von Nährstoffen gefüllt sind und über Drähte 19 an Trägern 20 aufgehängt sind, welche vom Umlaufsystem mitgenommen werden. Die Anordnung der Stöpsel bzw. Würfel 17 im Rohr 18.sowie die Aufhängung desselben am Träger ist so getroffen, daß der Abstand zwischen benachbarten Pflanzen sowie der Höhenabstand zum Träger 20 der Entwicklung der Pflanzen entsprechend vergrößerbar ist.

Die einzelnen Kulturräume können so beschaffen sein, daß in ihnen aufeinanderfolgend jeweils ein Züchtungsabschnitt abläuft, so daß die Pflanzen am Ende jedes Züchtungsabschnittes von der Umlaufbahn des einen Kulturraumes auf die Umlaufbahn des anderen umgesetzt werden müssen. Dies kann manuell oder mechanisch erfolgen, wofür z.B. die Manipulationsräume herangezogen werden, in welchen Platz für eine Bedienungsperson bzw. eine Umsetzeinrichtung sein kann, die mittels Greifern den Träger 20 von einer Umlaufbahn abhebt und auf die andere aufsetzt. Diese Greifer können, wie Fig. 2 zeigt, als Schwenkarme ausgeführt sein, die pneumatisch oder hydraulisch ein- und ausfahrbar sind, oder, wie Fig. 3 zeigt, in mehrfacher Anordnung zu einem Umlaufband zusammengefaßt sein. Während des Umsetzens können mit den Pflanzen zusätzliche Manipulationen, z.B. Ausschneiden von Pflanzen, durchgeführt werden. Bei der Ausführungsform nach Flg. 3 wird die Umsetzvorrichtung an ihren beiden Eintrittsstellen in die benachbarten Kulturräume durch Schleussen 22 geführt, durch welche den jeweiligen Klimaverhältnissen des angeschlossenen Kulturraumes angepaßte Luft

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geblasen wird, die einen Klimaaustausch zwischen den beiden Kulturräumen verhindert.

Die Dach-, Seiten- und Zwischenwände der Kulturräume können aus durchsichtigem oder durchscheinendem Material bestehen, wobei Verdunkelungseinrichtungen für photoperiodische Steuerungen vorgesehen sein können. Weiters ist es möglich, zur Reflexion natürlicher oder künstlicher Lichtstrahlen Folien aus reflektierendem Material z.B. Aluminiumfolien in Verbindung mit Aufrollvorrichtungen in den Manipulationsräumen oder an den Seitenwänden anzuordnen, wobei die absorbierte Wärme von den Aluminiumfolien durch Luft abgeführt werden kann, während das Licht weitgehend reflektiert wird. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, die als Trennwände vorgesehenen Scheiben aus Aluminiumfolien zu fertigen oder mit solchen Folien zu belegen. Die Lichtverhältnisse können auch durch Veränderung des Abstandes zwischen den auf- und absteigenden Teilen der Umlaufbahnen gesteuert werden, wofür die Transport- und Tragrollen 7 gegeneinander verstellbar angeordnet sein können. Dies bedingt, daß die Transportrollenlager auf einer horizontalen Tragkonstruktion seitlich verschiebbar befestigt werden. Mittels einer Kardanwelle oder einer horizontalen Umlaufkette werden über Kettenräder die Umlaufbahnen gemeinsam angetrieben.

Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung verschiedene konstruktive Änderungen und Weiterausbildungen vorgenommen werden.

So ist es beispielsweise möglich, die vorzugsweise als Scheiben ausgebildeten Trennwände 4 verstellbar auszuführen, so daß die Länge Kulturräume bei Änderung des Züchtungsprogramms entsprechend den durch die Entwicklung der Pflanzen erforderlichen Lebensraum oder der gewünschten Verweilzeit variiert werden können. *

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Bei einfachen scheibenartigen Trennwänden können in diesen Öffnungen zum Einsetzen bzw. Hindurchführen von Umsetzvorrichtungen vorgesehen sein.

Bei großen Gebäudelängen der Produktionsanlagen (mehrere 100 m) ist es zweckmäßig, für jeden Klimaraum peripher angeordnete Klimastationen zu errichten, welche von einem Zentralgebäude elektronisch gesteuert werden.

Die Anlage ermöglicht weiters, daß die Umlaufbahnen auch in das Freie geführt werden, was besonders für Jungpflanzen, welche später im Freiland ausgesetzt werden müssen (Jungpflanzen für Aufforstung) eine Abhärtung derselben ermöglichen)

Durch Errichtung gekühlter Klimaräume z.B. von eventuell tiefgelegenen Kühl- und Dunkelräumen können Vernalisätionen "Winterjahreszeiten¹¹ simuliert werden. Dies ist z.B. für mehrjährige Pflanzen, welche Kälteperioden in ihrer Entwicklung benötigen, erforderlich, (Z.B. Erdbeerproduktionen, Forstpflanzen, etc.) Auch die Wintersimulation für Coniferen kann dadurch ermöglicht werden.

Da die Pflanze für einen technologischen Prozeß mit einem bestimmten Produktionsziel lediglich als genetischer Informationsträger verwendet wird, ist es zweckmäßig, zur Erreichung eines optimalen Produktionszieles die Pflanze unmittelbar bzw. direkt in ihrem Erntestadium zu verwerten. Dies gilt insbesonders für die Gewinnung von Pflanzeninhaltsstoffen (sekundäre StoffWechselprodukte etc.) Die Pflanze wird als Rohstoff kontinuierlich zur direkten fabriksmäßigen Weiterverarbeitung eingesetzt, wobei sie z.B. durch Zerkleinerung, Extraktion und Aufarbeitung mittels chemischer Methoden direkt eine Erzeugung von reinen kristallisierten Stoffen, z.B. Sekundärprodukten, Alkaloiden, Glykosiden, Pigmenten etc., ermöglicht.

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Claims

Patentansprüche :

1/ Anlage zur Züchtung von Pflanzen, bei welcher mehrere aufeinanderfolgende Kulturräume vorgesehen sind, in denen Pflanzen auf Umlaufsystemen durch umweltgesteuerte Zonen geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in Abständen voneinander gleiche, den Umriß der lotrechten Querschnitte der Kulturräume (1, 2, 3) bestimmende Rahmen (5) vorgesehen sind, welche durch Seitenwände bzw, Tragelemente derselben verbunden sind·und im Bereiche der stirnseii^jn Enden der Kulturräume Abschlußwände, Trennwände (4) od.dgl. tragen und Scheiben bilden,

2, Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den je einen Kulturraum (1 -3) begrenzenden Trennwänden (4) jeweils ein Umlaufsystem mit einer auf oberen Transport- und Tragrollen (7) geführten, frei hängende Bahnschlangen bildende Umlaufbahn (6) vorgesehen ist,

3, Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an einzelnen, Stellen zwischen benachbarten Kulturräumen und/oder an mindestens einem Ende der Anlage zwei in Abstand voneinander angeordnete Trennwände (4) angeordnet sind, zwischen denen ein Manipulationsraum (8) zur Aufnahme von Einrichtungen für die Umweltbeeinflussung, Einrichtungen zum Umsetzen von Pflanzen aus einem Kulturraum (1-3) in den nachfolgenden u.dgl. vorgesehen ist,

4, Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenartigen Trennwände (4) gegeneinander verstellbar sind.

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5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die scheifcenartigen Trennwände (4) aus durchsichtigem Kunststoff bestehen.

6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenartigen Trennwände (4) aus Aluminiumfolien bestehen.

7₉ Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (4) Schleusen (22) für den Durchtritt von Pflanzen mittels Fördereinrichtungen besitzen.

8, Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

in den Schleusen (22) eine den jeweiligen Klimaverhältnissen des anschließenden Kulturraumes (1-3) angepaßte Luftströmung vorgesehen ist,

9. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufbahn (6) der einzelnen Kulturräume (1 - 3) in einem zyklischen Kreis läuft,

10. Anlage nach Anspruch 1, oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Umsetzen von das Züchtungsgut aufnehmenden Trägern (20) von der Umlaufbahn (6) eines Kulturraumes (1, 2) auf die Umlaufbahn (6) des nachfolgenden Kulturraumes (2, 3) in den Trennwänden (4) oder Manipulationsräumen (8) Umsetzeinrichtungen mit pneumatisch oder hydraulisch betätigten Greifern (21) vorgesehen sind, welche als schwenkbare Arme oder Umlaufbänder ausgebildet sind,

11, Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifer (21) pneumatisch oder hydraulisch ein- und ausfahrbar sind.

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12. Anlage nach Anspruch- 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transport- und Tragrollen (7) mittels einer Kardanwelle oder einer horizontal laufenden Kette angetrieben sind.

13. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transport- und Tragrollen (7) seitlich verschiebbar sind«

14. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die scheibenförmigen Trennwände (4) durch Klappen verschließbare Schlitze (14, 15) zir Ein- und Ausfuhr Gasstföme besitzen.

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