DE2613548A1

DE2613548A1 - Verfahren und vorrichtung zum foerdern von pflanzenwachstum

Info

Publication number: DE2613548A1
Application number: DE19762613548
Authority: DE
Inventors: David Lindsay Guy Lainchbury; John Edward Preedy
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1975-04-09
Filing date: 1976-03-30
Publication date: 1976-10-21
Also published as: FR2306627B3; JPS51124544A; GB1539731A; IT1059052B; US4012867A; NL7603633A; FR2306627A1; CA1021940A; BE840492A

Description

PATENTANWÄLTE

Dipl.-Ing. P. WIFlTH · Dr. V. SCHMiED-KOWARZIK Dipl.-Ing. G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD ■ Dr. D. GUDEL

281134 6 FRANKFURT/M.

TELEFON (0611)

?87014 GR. ESCHENHE.IMER STR. 39

29.Märζ 1970
Da/~mr~

The British Petroleum Co.Ltd. Britannic House,

Moor Lane,
London. EC2Y 9BU
England

Verfahren und Vorrichtung zum Fördern von P'f 1 anz enwachs turn

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine hierfür geeignete Vorrichtung zum Fördern des Wachstums von Pflanzen.

Es ist bekannt, doppelwandige, mit Luft aufgeblasene Kunststoffolien zu verwenden, um aufzuziehenden Pflanzen Schutz, einschließlich Wärmeisolation, zu bieten. Das Wachstum der Pflanzen kann dadurch angeregt werden, daß eine mit Kohlendioxyd angereicherte Atmosphäre über den Pflanzen aufrechterhalten wird.

Nach der Erfindung kennzeichnet sich ein Verfahren zum Fördern des Pflanzenwachstums dadurch, daß a) man die Pflanzen innerhalb eines geschlossenen, die Pflanzen umgebenden Schutzgehäuses aufzieht, welches eine nicht durchlässige

609843/0344

ORIGINAL INSPECTE9

äußere Wand, die für Kohlendioxyd relativ undurchlässig ist und eine lichtdurchlässige innere Wand, die für Kohlendioxid relativ durchlässig ist, hat, wobei die innere und dieäußere Wand mit Abstand voneinander liegen, und einen geschlossenen Gasraum umschließen und daß b) Kohlendioxyo in den geschlossenen G&sraum eingeführt wird.

Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein geschlossenes Schutzgehäuse zur Aufnahme von Pflanzen vorgesehen, das eine lichtdurchlässige äußere Wand, die für Kohlendioxyd relativ undurchlässig ist, und eine lichtdurchlässige innere Wand, die für Kohlendioxyd relativ durchlässig ist, aufweist sowie eine Gas-Zuführeinrichtung, über die zwischen die innere und die äußere Wand Kohlendioxyd-Gas einführbar ist.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird einelichtdurchlässige geschlossene Platte bzw. Flane vorgesehen, die zum Herstellen eines geschlossenen Schutzgehäuses für Pflanzen geeignet ist, wobei eine Wand der Plane aus für Kohlendioxyd relativ undurchlässigem Material und die gegenüberliegende Wand aus für Kohlendioxyd relativ durchlässigem Material besteht, und wobei die Platte bzw. Plane eine Gaszuführeinrichtung zum Einführen von Kohlendioxyd-Gas zwischen die beiden Wände aufweist.

Das "geschlossene" Schutzgehäuse für Pflanzen gemäß der Erfindung, ist eines, das gegenüber der äußeren Atmosphäre hinreichend abgeschlossen werden kann, um Wärmeverluste zu vermeiden, die genügen würden, um die Wärmeisolfe rung durch die doppelte Wand zunichte zu machen, und das es gestattet, einen Partialdruck von Kohlensäure oberhalb desjenigen in der Atmosphäre aufrechtzuerhalten. Gleichermaßen ist der "geschlossene" Gasraum zwischen der inneren und der äußeren Wand ein solcher, der ausreichend vom

6098 A 3/03 4

_ 3 —

Äußeren und Inneren des die Pflanzen umgebenden Schutzgehäuses abgeschlossen werden kann, um dem Gas innerhalb des Raumes ein nützliches Maß an Wärmeisolierung ζυ verschaffen ur.d es zu ermöglichen, einen part^;.alen Druc'-s von Kohlensäure innerhalb des zwischen der inneren und der äußeren Wand eingeschlossenen Gasraums aufrechtzuerhalten, der oberhalb desjenigen innerhalb des die Pflanzen umgebenden Schutzgehäuses liegt.

Die Wand,die "relativ undurchlässig" für Kohlendioxyd ist, gestattet nur einen relativ kleinen Anteil eines dem geschlossenen Gasraum zugeführten Kohlendioxyds in die Atmosphäre außerhalb zu diffundieren, vorzugsweise nicht mehr als 0,1 % nach Gewicht. Die "relativ durchlässige" Wand ist eine solche, die gegenüber der äußeren Wand relativ durchlässig ist.

Die durchschnittliche Konzentration der Kohlensäure oberhalb der Pflanzen innerhalb einer Periode von 24 Stunden beim Verfahren nach der Erfindung ist vorzugsweise wenigstens das Doppelte des normalen Kohlenstoffanteils in der Atmosphäre.

Die Höhe des die Pflanzen umgebenden Schutzgehäuses kann relativ klein sein, so daß sie als Glocke oder Kälteschutz verwendet werden kann. Andererseits kann das Schutzgehäuse jedoch auch ausreichend groß sein, um Bedienungspersonen den Zutritt zu ermöglichen, so daß es als Gewächshaus verwendet werden kann.

Wenn das Schutzgehäuse aus einer Mehrzahl von Platten bzw. Paneelen bzw. Einzelstücken aufgebaut ist, sind die inneren und äußeren Wände des Schutzgehäuses nicht durchgehend, sondern werden von-den inneren und äußeren Wänden der Einzelstücke gebildet.

Ü 0 9 B -': "·· ' TH A

Das Paneel kann ein starres Paneel bzw. eine starre Platte sein, die mit anderen Paneelen zusammengeklammert wird oder kann auf einem Rahmen montiert sein, um das Schutzgehäuse zu bilden.

Vorzugsweise wird das Paneel jedoch von Planen aus flexiblem ^aterial gebildet, die so zusammengeschlossen sind, daß sie aufgeblasen werden können,Indern in das Pan<-el Gas über eine Gas-Zuführeinrichtung eingeführt wird. Weiter v/erden vorzugsweise Verbindungen zwischen den gegenüberliegenden Wänden desPaneels vorgesehen, so daß beim Aufblasen das Paneel eher ein plattenartiges Aussehen erhält, als daß es eine spärische Form annimmt. Ein Vortsil der Verwendung eines aufblasbaren Paneels ist, daß durch Ändern des Aufblasmaßes der Abstand zwischen ien gegenüberliegenden Wänden und damit der Isolationsgrad geändert werden kann.

Das Stützgehäuse nach der Erfindug kann durch Aneinanderschließen einer Mehrzahl von Paneelen gebildet werden, um dadurch die Wände unddas Dach des Gehäuses zu bilden. Wenn jedoch ein aufblasbares Paneel aus flexiblen Materialplanen gebildet wird, kann das Gehäuse so ausgeführt werden, daß ein einziges Paneel über einen Stützrahmen angeordnet wird. Der Raum innerhalb des Schutzgehäuses kann vollständig von dem Paneel umschlossen sein. Es kann jedoch vorteilhc.^:;er sein, das Paneel so anzuordnen, daß es einen Durchgang von umgekehrt V- oder U-förmigem Querschnitt bildet, wobei gesonderte Abschlüsse für die Enden des Durchgangs vorgesehen werden.

Das Schutzgehäuse kann durch ein starres Rahmenwerk zum Abstützen der Wände aufrechtgehalten werden_c Die Wände können auch selbst aus genügend starrem Material gemacht sein, um das Gehäuse ohne Rahmenwerk aufrechtzuerhalten.

6 ο ο 8 /, τ / ο ;u

Eine weitere Alternative ist die Möglichkeit, daß bei flexiblen Wänden das Schutzgehäuse dadurch aufrechtgehalten wird, daß innerhalb des Gehäuses ein Druck oberhalb des Atinosphärendrucks aufrechterhalten wird. Weiter kann genügend Druck im Gasraum zwischen der inneren und der äußeren Wand des Gehäuses, wenn diese aus flexiblem Material bestehen, aufrechterhalten werden, um genügend Steifigkeit zu erhalten, welche das Schutzgehäuse aufrechthält. So kann es auch möglich sein, aufblasbare Paneele zu verwenden, um dem Paneel durch Aufblasen genügend Steifigkeit zu geben, um das Gehäuse aufrechtzuhalten.

Ein bevorzugtes aufblasbares Paneel kann aus zwei Planen von dem gleichen lichtdurchlässigen, flexiblen Kunststoff gebildet sein, der eine geringe Permeabilität für Kohlendioxyd hat, wobei der erforderliche Anstieg der Permeabilität bei der einen Wand dadurch erreicht wird, daß auf mechanischem Wege sehr kleine Poren in der diese Wand bildenden Plane geformt werden, so daß Gas durch diese Plane rascher hindurch diffundiert. Die Größe und Anzahl solcher Poren sollte jedoch nicht derart sein, daß das Paneel durch die zur Verfügung stehende Gaszufuhr nicht in aufgeblasenem Zustand gehalten werden kann.

Es wird jedoch als bevorzugte Ausführungsform angesehen, die eine Wand aus einem Paneel von flexibler Plane aus Kunststoff zu machen, der eine geringe Permeabilität für Kohlendioxyd hat und die gegenüberliegende Wand aus einem Material, dem eine höhere Permeabilität für Kohlendioxyd inherent ist. Ein weiteres Beispiel für ein geeignetes Matenal für diejenige Wand, die relativ undurchlässig für Kohlendioxyd ist, ist polyvinylchlorid mit einer Dicke zwischen 25 und 250 pm_f z.B. 125 pm , während ein geeigne- · tes Material für die Wand, die relativ durchlässig für Kohlendioxyd ist, orientiertes Polyaethylen geringer Dichte

6 0 9 8 4 3 / 0 3 4 A

- 6 mit einer Dicke zwischen 12 und 125 ,um, z.B. 25 um ist.

Die ¥and, die relativ durchlässig fur Kohlendioxyd ist, kann z.B. 50 - 1000 χ durchlässiger, beispielsweise 5oo χ durcüLässiger, für Kohlendioxyd sein als diejenige Wand, die relativ undurchlässig für Kohlendio:-.yd is

t.

Die Durchlässigkeit der Wand, die relativ undurchlässig für Kohlendioxyd ist, beträgt vorzugsweise weniger als 9 x 10-1° kg/m^/sek, insbesondere 1,6 χ 10""^° kg/m^/sek unter den Bedingungen, denen die Wand bei Gebrauch unterliegt.

Wenn das Schutzgehäuse ein aufblasbares Paneel aufweist, kann das Paneel lediglich durch Kohlendioxyd - Gas aufgeblasen v/erden, wobei das Paneel an einen Vorrats-Zylinder mit Kohlendioxyd-Gas angeschlossen ist, um den Gesamtverlust an Gas aus dem Paneel zu kompensieren. Stattdessen kann das Paneel, wenn es im wesentlichen undurchlässig für Sauerstoff oder Stickstoff ist, mit beispielsweise Luft aufgeblasen v/erden, und es braucht dem Paneel dann nur genügend Kohlendioxyd zugeführt zu werden, um den Partialdruck des Kohlendioxyds innerhalb des Paneels auf einer Höhe über der in der Außenatmosphäre zu halten, die erforderlich ist, um dem gewünschten Partialdruck an Kohlendioxyd innerhalb des Schutzgehäuses zu ergeben. Der Partialdruck des Kohlendioxyds, der innerhalb des Paneels für einen gegebenen Partialdruck an Kohlensäure im Pflanzenschutzgchäuse erforderlich ist, hängt ab von der absoluten Permeabilität der relativ durchlässigen Wand, von der relativen Permeabilität beider Wände und von dem Maß, in dem Kohlendioxyd aus dem Schutzgehäuse entv/eichen kann.

Die bei der Erfindung zu verwendende Gas-Zuführeinrichtung kann ein Rohr enthalten, daß in den Gasraum zwischen der inneren und der äußeren v.and führt. Dieses Rohr kann an

6098 43/0344

seinem außerhalb des Gasraums gelegenen Ende mit einem Konnektor zum Anschluß /eine Kohlensäurequelle verbunden sein. Stattdessen kann ein Anschluß unmittelbar in der inneren oder der äußeren Wand vorgesehen sein, über· den eine Kohlensäure quelle mi-j dem Gasraum zwischen den Wenden verbunden v/erCen kann.

Die Kohlensäurequelle kann ein Zylinder mit Kohlensäure sein. Stattdessen kann auch Abfallgas verwendet werden.

Die Rate, mit der Kohlendioxyd durch die für Kohlendioxyd relativ durchlässige Wand hindurchtritt, hängt nicht nur von der Durchlässigkeit der Wand ab, sondern auch vom Differentialdruck der Kohlensäure über dieser Wand. Es kann . wünschenswert sein, eine Vorrichtung zum Steuern des Kohlensäuredrucks im Raum zwischen der inneren und der äußeren Wand in Abstimmung auf die Temperatur im Innern des Schutzgehäuses vorzusehen. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist, daß viele Kunststoffmateriäien, die eine innerente hohe Permeabilität für Kohlendioxyd haben, ein Ansteigen der Permeabilität mit steigender Temperatur zeigen. Wenn daher die innere Wand des Schutzgehäuses aus einem solchen Material gebildet ist, kann eine größere Menge an Kohlensäure durch die Wand hindurch in das Innere des Schutzgehäuses dringen, wenn die Temperatur hoch ist. In solchen Zeiten ist das Sonnenlicht im allgemeinen hell und die Pflanzen wachsen sehr rasch, und haben einen grösseren Bedaf an Kohlensäure.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Kohlensäure in das Schutzgehäuse über den ganzen Bereich der Wand abgegeben wird, die relativ durchlässig für Kohlensäure ist. Dies ergibt eine gleichmäßigere Verteilung

R 0 9 8 A 3 / 0 ?· U

des Kohlendioxyds im Innern des Schutzgehäuses.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert , und zwar zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Gewächshauses, wobei die doppelwandige Kunststoffbedeckung z.T. v/egge schnitt en ist;

Fig. 2 vergrößert einen Querschnitt durch einen kleinen Teil der doppelwandigen Kunststoffbedeckung des Gewächshauses der Fig. 1;

Fig. 3 perspektivisch eine andere Ausführungsform des Gewäohohauses gemäß der Erfindung, wobei die doppelwandige Kunststoffbedeckung teilweise weggeschnitten ist; und

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Zuführeinrichtung für Kohlendioxyd in das Gewächshaus der Fig. 3.

Fig. 1 zeigt ein Gewächshaus aus einer Vielzahl von Stützrahmen 1, deren jeder die Form eines umgekehrten U hat und dessen Enden in den Boden eingegraben sind. Die Stützrahmen

1 sind durch eine Stange 2 verbunden. Eine doppelv/andige Bedeckung 3 von steppdeckenartiger Formation ist über die Rahmen gelegt. Diese Bedeckung ist hergestellt (wie in Fig.

2 mehr im einzelnen gezeigt ist) aus einer äußeren Wand aus einer Folie 4 aus durchsichtigem Polyvinylchlorid von 125 ym Dicke und einer inneren Wand aus .einer Folie 5 aus durchsichtigem Polyaethylen geringer Dichte von 25 um Dicke. Die Folien 4 und 5 sind entlang von Linien 6 vereinigt und ergeben dadurch eine Plane von steppdeckenartigem Aussehen. Der Abstand zwischen den Linien 6 kann beispielsweise

B r. ■■ · ι '\ ι v_:. " u h

zv/ei Fuß (60 cm) betragen. Die äußeren und inneren Folien 4 und 5 sind an jede'n Ende des Gewächshauses miteinander verschweißt, um einen gasdichten Raum zwischen den Folien zu bilden. Eine (nicht gzeigte) Einrichtung ist vorgesehen, uni in jeden der Abschnitte _> in die die äußere Bedeckung unterteilt ist, Kohlendioxyd einzuführen. Wände aus Glas oder Kunststoff (die hier nicht gezeigt si:nd) sind &n jedem Ende des Gewächshauses vorgesehen, und die unteren Enden der äußeren Kunststoffbedeckung sind in einen das Gewächshaus umgebenden Graben eingegraben, um das Innere des Gewächshauses abzudichten.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführugsform eines Gewächshauses gemäß der Erfindung. Dieses hat Stützrahmen 1, deren Endon in den Boden eingegraben sind, und eine Stange 2, welche die Stützrahmen 1 verbindet sowie eine Bedeckung aus einerdoppelwandigen Kunststoffolie, die über dem Stützrahmeniangeordnet ist. Die äußere Kunststoffolie 4 besteht aus durchsichtigem Polyvinylchlorid 125 pm dick und die innere Folie 5 aus durchsichtigem Polyaethylen geringer Dichte 25 ,um dick. Die innere und die äußere Folie sind nicht steppdeckenartig miteinander verbunden, wie bei Fig. aber sind durch den Verbindungsstab 2 getrennt. Von der Anordnung der Kunststoffolien abgesehen, ist dieses Gewächshaus nach Fig. 3 so ausgebildet wie bei Fig. 1 beschrieben.

Eine Zuführeinrichtung für Kohlendioxyd-Gas zur Verwendung bei dem Gewächshaus der Fig. 3 ist in Fig. 4 gezeigt. Die Zuführeinrichtung 7 v/eist ein Rohr 8 auf, das durch die äußere Wand 4 des Gewächshauses hindurchragt, so daß Kohlendioxyd, das dem Rohr 8 zugeführt wird, in den Gasraum zwischen den Wänden 4 und 5 über den vorspringenden Teil 9

609843/0344

- ίο -

des Rohres eingeführt werden kann. Die äußere Wand 4, welche die Zuführeinrichtung umgibt, ist zwischen Dichtungen 10 und 12 eingeklemmt. Die Dichtung 10 liegt gegen einen Flansch 11 an, der fest bzw. einstückig mit dem Rohr 8 verbunden ist. Eine Zwischenlegscheibe 13 wird von einer "Mutter 14 gegen die Dichtung 12 gedrückt, wobei die Mutter 14 mit einem gewindetragenden Ende 18 des Rohrs 8 in Eingriff steht.

Patent- bzw. Sch utzansprüche 609343/034 4

Claims

29.Märζ 1976 The British Petroleum Co.Ltd.

Da/-mr- Case GRD.3901

Patent- bzw. Schutzansprüche

Doppelv/andiges Schutzgehäuse aus lichtdurchlässigem Material für Pflanzen,

dadurch gekennzeichnet, daß eine äußere, lichtdurchlässige Wand (4) aus für Kohlendioxyd relativ undurchlässigem Material vorgesehen ist, sowie eine innere, lichtdurchlässige V.and (5) aus für Kohlendioxyd relativ durchlässigem Material, und daß weiter eine Zuführeinrichtung (7*8) zum Einleiten von Kohlendioxyd-Gas zwischen die beiden Wände (4 bzw. 5) vorgesehen ist.
2. Lichtdurchlässiger, geschlossener Plattenkörper zum Herstellen eines Schutzgehäuses für Pflanzen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wand (4) des Körpers relativ undurchlässig für Kohlendioxyd und die gegenüberliegende Wand (5) relativ durchlässig für Kohlendioxyd ist,wobei am Plattenkörper eine Zuführeinrichtung (7, 8) zum Einleiten von Kohlendioxyd-Gas zwischen die beiden Wände vorgesehen ist.
3. Schutzgehäuse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß seine Größe ausreichend für den Zutritt von Bedienungspersonen bemessen ist.
4.. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus miteinander verbundenen Planen (5) aus flexiblem Material hergestellt und durch Einführen von Gas über die Zuführeinrichtung (7, 8) aufblasbar ist.

β 0 Cl - /. 3 / ; !
5. Vorrichtung nach Anspruch^,
dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungen (6) zwischen den einander gegenüberstehenden Wänden (5, 4) vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberstehenden Wände (4, 5) von Planen aus dem gleichen lichtdurchlässigen, flexiblen Kunststoffmaterial gebildet sind, das eine geringe Durchlässigkeit für Kohlendioxyd hat, wobei die Durchlässigkeit der einen Wand für Kohlendioxyd durch mechanisch in der diese Wand bildenden Plane angebrachte Poren vergrößert ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Wand (4) aus flexiblem Kunststoffolien-Material geformt ist, das eine geringe Permeabilität Ir Kohlendioxyd hat und die andere V^:and (5) aus einem flexiblem Kunststoffolien-Material, dem eine höhere Permeabilität für Kohlendixyd inherent ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (5) mit relativer Durchlässigkeit für Kohlendioxyd 50 bis 1000 mal durchlässiger für Kohlendioxyd ist als die Wand (4), die relativ undurchlässig für PZohlendioxyd ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Permeabilität der Wand (4), die relativ undurchlässig für Kohlendioxyd ist, weniger als neun χ 10"^ kg/m^/ sek unter den Bedingungen beträgt, bei denen die Wand .praktisch benutzt wird.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (4), die relativ undurchlässig für Kohlendioxyd ist, aus Polyvinylchlorid mit einer Dicke zwischen 25 und 250 Uüi hergestellt ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (5), die relativ durchlässig für Kohlendioxyd ist, aus orientiertem Polyaethylen geringer Dichte mit einer Dicke zwischen 12 und 125 pn hergestellt ist.
12. Verfahrenzom Fördern des Wachstums von Pflanzen, das sich dadurch kennzeichnet, daß a) man die Pflanzen innerhalb eines geschlossenen, die Pflanzen umgebenden Schutzgehäuses aufzieht, welches eine nicht durchlässige äußere Wand, die für Kohlendioxyd relativ undurchlässig ist und eine lichtdurchlässige innere Wand, die für Kohlendioxyd relativ durchlässig ist, hat, wobei die innere und die äußere Wand mit Abstand voneinander liegen und einen geschlossenen Gasraum umschließen und daß b) Kohlendioxyd in den geschlossenen Gasraum eingeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schutzgehäuse nach einem der Ansprüche 3 bis verwendet v/ird.

/1

Patentanwal

609843/0344