DE29517526U1 - Pflanzsubstrat - Google Patents

Description

Pflanzsubstrat

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Pflanzsubstrat bestehend aus organischen und anorganischen Materialien.

Pflanzsubstrate sind in vielfältiger Zusammensetzung bekannt. Man versteht darunter im Gegensatz zu natürlichen gewachsenen Böden und Kompost eine Mischung von anorganischen und organischen Materialien, die nach biologischen und pflanzenwachstumsfordernden Kriterien zusammengestellt wurden.

Diese Pflanzensubstrate haben zum einen den Vorteil, daß man mit einer relativ hohen Sicherheit die biologischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften des Substrates durch Wahl geeigneter Ausgangsstoffe einstellen kann und zum anderen, daß auch Materialien eingesetzt werden können, die im kommunalen und industriellen Bereich als Abfallstoffe anfallen. Hinzu kommt, daß diese Pflanzsubstrate mit dem Vermischen sofort verwertbar sind und nicht einen langwierigen und nicht immer beherrschbaren Kompostierungsprozeß unterworfen werden müssen. Die Nährstoffgehalte dieser Pflanzsubstrate sind ohne

weiteres durch Zusatz von Düngemitteln für jede Kultur einstellbar. Dadurch ist man in der Lage, bestimmte pflanzenspezifische Eigenschaften des Substrates im voraus festzulegen. Als kommunale und industrielle Abfallprodukte werden häufig Klärschlamm, Holzabfälle, Stroh oder andere nicht weiter verwertbare Biomassen in Kompostierungsanlagen oder als Beimischung in Pflanzensubstraten verwendet.

Im Falle der Kompostierung entstehen wieder Produkte, deren physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften nicht im voraus definierbar sind. Während bei den sogenannten PflanzSubstraten hingegen definiertere physikalische, chemische und biologische Eigenschaften erreicht werden. So läßt sich das Wasseraufnahmevermögen eines Pflanzsubstrates durch entsprechende Wahl der Bestandteile ziemlich genau im voraus festlegen.

Allerdings hat man bei Pflanzsubstraten häufig eine verminderte mikrobiologische Aktivität zu verzeichnen, die sich erst nach längerer Zeit im Gegensatz zur Aktivität in Komposten ausbildet. Hinzu kommt, daß die Sorptionseigenschaften von Pflanzsubstraten, die normalerweise in Böden im wesentlichen an anorganische und organische Bodenkolloide gebunden sind, nicht optimal ausgebildet sind. Da die Sorption die für die Pflanzenernährung wichtigste Form der Nährstoffspeicherung darstellt, kann es in Verbindung mit einer ungünstigen mikrobiologischen Aktivität zu nachteiligen Folgen für die Pflanze kommen.

Auch die neuerdings eingesetzten inerten quellfähigen Polymere verbessern zwar das Wasserhaltevermögen des Substrates auf der einen Seite, andererseits verringern

sie jedoch auch im Gemisch mit anderen Substratbestandteilen eher die mikrobiologische Aktivität.

Im deutschen Gebrauchsmuster G 921 14 00.8 wird ein Pflanzsubstrat für Garten- und Hauspflanzen beschrieben. Dieses Substrat besteht aus einem quellfähigen Superabsorber auf polymerer organischer Grundlage, dem aufbereitete Holzabfälle, Klärschlamm oder andere organische und mineralische Produkte zugesetzt worden sind. Anschließend wird diese Mischung getrocknet und verpreßt und im verdichteten Zustand einem Anwender zugesandt. Auch dieses Pflanzsubstrat weist hinsichtlich seiner Sorptionseigenschaften und mikrobiologischer Aktivität eher Nachteile auf. Diese Nachteile sind vermutlich insbesondere darauf zurückzuführen, daß im gequollenen Zustand das Verhältnis zwischen Superabsorber und organischen Materialien bezüglich der mikrobiologisch aktiven Oberfläche ungünstig ist. Hinzu kommt, daß natürlich im getrockneten und gepreßten Zustand urspünglich möglicherweise vorhandene mikrobiologische Aktivität im Substrat weiter eingeschränkt wird.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Pflanzsubstrat anzubieten, das sowohl hinsichtlich seiner mikrobiologischen Aktivität als auch seiner Sorptionseigenschaften humusreichen natürlich gewachsenen Böden oder Komposten sehr nahe kommt bzw. übertrifft.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem aus organischen und anorganischen Materialien bestehenden Pflanzsubstrat, das überwiegend poröse, cellulose- und/oder ligninhaltige Fasern in Kombination mit einem

quellfähigen, inerten, organischen Polymer enthält. Die hier verwendeten cellulose- und/oder ligninhaltigen porösen Fasern zeichnen sich durch eine sehr große wirksame Oberfläche aus und sind dadurch in der Lage, in Kombination mit inerten organischen Polymeren, die quellfähig sind und Ionenaustausch-Eigenschaften aufweisen, Mikroorganismen eine geeignete Lebens- und Entwicklungssphäre zu garantieren. Die porösen Fasern lassen sich aufgrund ihrer Kleinheit innig mit den Polymeranteilen vermischen. Es entsteht hierbei überraschend ein Verbund zwischen Polymer und Fasern, der es ermöglicht die Sorptionseigenschaften und die mikrobiologische Aktivität auch in den Mikroräumen des Substrates zu gewährleisten, nachdem die Kombination mit Kompost beimpft wurde.

Die porösen Fasern werden durch einen speziellen mechanischen thermischen Aufschluß hergestellt. Als Ausgangsmaterial dient Holz oder holzhähnliche sowie Stroh oder strohähnliche Materialien. Die Ausgangsmaterialien werden geschreddert und in einem speziellen Extruder zu feinen Fasern aufgeschlossen. Diese feinen Holzfasern weisen eine poröse Struktur und somit eine große Oberfläche auf, die gut zur reversiblen Bindung von Wasser und Nährstoffen geeignet ist und auch eine geeignete Unterlage für die Entwicklung von Mikroorganismen bildet. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften der porösen Fasern sind praktisch dem Torf gleich. Das betrifft vor allem die Rohdichte (trocken), den Porenanteil und damit auch die Luft- und Wasserkapazität, die organische Substanz und den Glührückstand in der Trockenmasse. Der pH-Wert im CaCl2-Auszug liegt vorteilhafterweise 1-2 Einheiten über dem des Torfes.

Diese porösen Fasern stellen den Hauptbestandteil des

erfindungsgemäßen wasserspeichernden Pflanzsubstrates dar.

Weitere wertbestimmende organische und anorganische Bestandteile sind gegebenenfalls Tone, weiteres Schreddergut aus biologischen Materialien, Komposterde und z.B. nährstoffhaltiges Abwasser von Biogasanlagen. Vorteilhafterweise kann das erfindungsgemäße Pflanzsubstrat bei seiner Herstellung mit den unbedingt notwendigen Spurenelementen im richtigen ausgewogenen Verhältnis dotiert werden. Zugeschnitten auf verschiedene Pflanzen und deren unterschiedliche Ernährung können im Bedarfsfalle die Nährstoffe Stickstoff, Phosphor, Kalium, Kalzium und Magnesium im richtigen Verhältnis besonders ausgewählt und dosiert werden. Durch die Auswahl langsam löslicher Düngekomponenten werden sowohl richtige Pflanzenernährung, sparsamer Verbrauch und gleichzeitig auch Schutz des Grundwassers ermöglicht. Leicht entstehende Stickstoff-Überdüngungen durch ein überhöhtes Angebot an Ammonium- und Amidstickstoff werden durch die optimalen Lebensbedingungen für Mikroorganismen, die den Nitrifikationsprozeß vorantreiben, verhindert. Ein besonders günstiges Volumenverhältnis wird erzielt, wenn 60 bis 90 Volumenteile poröse Fasern mit 10 bis 40 Teile quellbares Polymer vermischt werden. Der Quellungsgrad dieser Mischung beträgt bis zu 500.

Besonders vorteilhaft läßt sich das erfindungsgemäße PIfanzsubstrat bei der Anpflanzung von jungen Bäumen und Sträuchern in regenarmen oder karstigen Gebieten z.B. im Mittelmeerraum und in den Tropen einsetzen. Mit einem Minimum an Wasser und Nährstoffen läßt sich unter Verwendung dieser Mischung das Anwachsen von Pflanzen

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garantieren. Z.B. können in einen Plastiksack mit etwa 50 1 Inhalt tonige Erde, Kompost, Laub oder andere örtlich vorhandene organische Materialien mit etwa 10 bis 2 0% der erfindungsgemäßen Mischung aus porösen Fasern und inertes quellbares Polymer mischen, wobei hier das erfindungsgemäße Pflanzsubstrat insbesondere Wasserspeicher und Nährstofflieferant ist. In diesen Sack wird die Pflanze, z.B. ein Jung-Baum, gepflanzt und mit dem Sack in das Pflanzloch eingebracht. Diese gesamte Mischung kann nach dem Angießen quellen und 5 bis 10 1 Wasser speichern. Dadurch brauchen die Jungbäume nur ein- bis zweimal im Monat 10 bis 20 1 Wasser, um trotz ungünstiger trockener Bedingungen die Anwachsperiode des ersten Jahres zu überstehen. Man spart so 95% des sonst erforderlichen Düngers und bis zu 75% (ca. 500 1) Wasser pro Jahr und Baum, was in vielen Regionen eine Wiederbegrünung von Karst- und Wüstenflächen überhaupt erst möglich macht.

Das erfindungsgemäße Pflanzsubstrat stellt den Pflanzen zu jeder Zeit in der richten Menge Wasser zur Verfügung. Der Wurzelbereich der Pflanze bleibt feucht und nicht naß. Die Pflanze kann bis zu 40% schneller wachsen, die Häufigkeit des Bewässerns kann bis zu 7 0% reduziert werden.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Pflanzsubstrates werden mittels der folgenden Vergleichsuntersuchungen dargestellt.

Die Untersuchungen wurden anhand des Wachstums von Kresse durchgeführt.

Es wurden drei Varianten des Pflanzsubstrates {hinsichtlich Düngeart und -gehalt) im Vergleich mit einer kommerziellen Qualitätsblumenerde und einem mit

Nährsalz versehenen Quarzsand angesetzt. Das Pflanzsubstrat bestand aus 50 Vol% poröse Holzfasern, 29 Vol% Kompost, 9 VoI% Ton und 12 Vol% quellfähiges Polymer auf der Basis eines kationisierten, vernetzten Acrylamid/Acrylsäuren-Copolymerisat.

Probe la Pflanzsubstrat (65 mg NH₄ ⁺A Substrat) Probe Ib Pflanzsubstrat (135 mg NH₄ ⁺A Substrat)

Probe 2 Pflanzsubstrat (140 mg NH₄ ⁺A Substrat)

Probe 3 Qualitätsblumenerde mit Guano und Torf

(laut Deklaration für mehrere Wochen

ausreichend mit Dünger versorgt), ohne

zusätzliche Düngergabe

Probe 4 Quarzsand; mit Hydrodüngerlösung 2 mal gegossen (65 mg NH₄ ⁺A Substrat)

Der Ausgangswassergehalt aller Proben lag zwischen 57 und 63 %.

Mit jedem der aufgeführten Substrate wurden je 3 Blumentöpfe (7x7 cm; Höhe 7 cm) unter leichtem Andrücken bis ca. 1 cm unterhalb des Randes gefüllt. Je Topf wurde 1 g Kressesamen gleichmäßig aufgebracht und leicht angedrückt. Die Töpfe wurden nach der Aussaat mit Gipsplatten abgedeckt (Verdunstungsschutz). Die Töpfe wurden die gesamte Versuchsdauer bei 25 bis 27 ⁰C gehalten. Am zweiten Tag nach der Aussaat wurden die Gipsplatten abgenommen, da die Keimlinge der Proben la, Ib und 2 so hoch gewachsen waren, daß sie die Glasplatte berührten.
Die Proben la, Ib und 2 wurden über den gesamten Versuchszeitraum nicht gegossen. Die Proben 3 wurde am

2. und 5. Tag mit ca. 20 ml gegossen. Die Probe 4 wurde am 1. und 4. Tag mit 90 bzw. 3 0 ml Hydrodungerlosung gegossen und am 2., 3. und 5. Tag mit ca. 3 0 ml Leitungswasser.
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Die Entwicklung der Kresse wurde über 25 Tage begutachtet. Am 11. Tag nach der Aussaat wurde von jeder Probe von je einem Blumentopf die oberirdische Kressepflanzenmasse geerntet (abschneiden zwischen Wurzel und Stiel) und deren Gewicht sofort ermittelt. Die Durchwurzelung des Substrates wurde visuell eingeschätzt.

Die Auswertung der Bonitierung der Keimung und des Wachstums der Kresse und der Grünmassebildung der Proben ergab folgendes Bild:

Bei den Ansätzen mit dem erfindungsgemäßen Pflanzsubstrat (Probe la, Ib und 2) keimte die Kresse am schnellsten und gleichmäßigsten, obwohl relativ hohe NH4⁺-Konzentrationen vorlagen.

Die Kressepflanzen wuchsen am üppigsten und sind 1 bis 2 cm höher als bei den Proben 3 und 4. Das wird auch verdeutlicht an der am 11. Tag geernteten Kressegrünmasse.

Ohne Gießen über den Versuchszeitraum von 25 Tagen bei 25 bis 27 ⁰C blieben die Kressepflanzen auf dem Pflanzsubstrat Oase über den längsten Zeitraum frisch.

Die Probe 3, obwohl ausgewiesen als Qualitätsblumenerde, zeigte schon am 5. bis 7.Tag nach der Aussaat Schädigungen. Mehrere Pflanzen begannen umzufallen und abzusterben. Die Proben wurden daher mit sehr schlechtem Ergebnis aus dem Versuch genommen.

Die Probe 4 zeigte sehr verzögertes Keimen und Wachstum. Durch zusätzliches Gießen mit 210 ml je Blumentopf in den ersten Tagen nach der Aussaat konnte noch eine gute Entwicklung der Kresse bis ca. zum 14. Tag erreicht werden. Die Grünmasse betrug aber am 11. Tag nur 68 bzw. 81 % im Vergleich mit den Proben auf Pflanzsubstrat. Nach dem 14. Tag begannen die Pflanzen stark zu vertrocknen.

Hier zeigt sich, daß ein sorptionsschwaches Substrat mit geringer mikrobiologischer Aktivität und einem NH4 ⁺ -Gehalt von nur 65 mg/1 Substrat bereits zu verzögerter Keimung und gehemmtem Wachstum führt.

Claims (9)

•t t**· Schutzansprüche

1. Pflanzsubstrat, bestehend aus organischen und anorganischen Materialien,

gekennzeichnet dadurch,

daß das Pflanzsubstrat cellulose-und/oder ligninhaltige, überwiegend poröse Fasern in Kombination mit einem inerten quellfähigen organischen Polymer enthält.
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2. Pflanzsubstrat nach Anspruch 1,
gekennzeichnet dadurch,

daß Kompost enthalten ist.
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3. Pflanzsubstrat nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch,

daß lehm- und tonhaltige Materialien gegebenenfalls in Kombination mit Kompost enthalten sind.

4. Pflanzsubstrat nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch,

daß gegebenenfalls zusätzlich Düngemittel enthalten sind.

5. Pflanzsubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch,

daß poröse Holzfasern enthalten sind.

6. Pflanzsubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch,

daß die porösen Fasern das Ergebnis einer Schredder- und daran sich anschließenden Extruderbehandlung sind.

7. Pflanzsubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch,

daß als inertes organisches Polymer quellfähige, synthetische, ionisierte, vernetzte Acrylamid/Acrylsäurecopolymerisate enthalten sind.

8. Pflanzsubstrat bestehend aus

30-85 Vol% cellulose- und/oder ligninhaltige

poröse Fasern,

3,5 - 3 0 Vo 1% inertes, organisches, quellfähiges Polymer im vorgequollenen Zustand

12 - 40 Vol% Kompost

3-20 Vol% Ton

und Dünger nach Nährstoffbedarf der Pflanze.

9. Pflanzsubstrat nach Anspruch 8,
gekennzeichnet dadurch,

daß das Vorquellungsverhältnis 1 kg trockenes Polymer zu 10 1 beträgt.