DE69011689T3 - Mineralfasern enthaltendes pflanzenwachstumsmedium. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Pflanzenwachstumsmedium, das Mineralfasern und ein Mittel zum Steigern der Wasserhaltefähigkeit umfaßt.
• Mineralfasern enthaltende Pflanzenwachstumsmedien können sowohl in der gebundenen Form, d. h. in Form von Blöcken, wie in der GB-Patentschrift NO. 1 336 426 beschrieben ist, als auch in ungebundener Form gefunden werden. Gleichgültig, ob ein Pflanzenwachstumsmedium in der gebundenen oder in der ungebundenen Form vorliegt, es sollte porös sein, so daß ausreichend Wasser und Luft für die Pflanzen zum Keimen und Wachsen in dem Wachstumsmedium angeliefert wird. Weiterhin sollte das Wachstumsmedium eine gute Wasserhaltefähigkeit besitzen.
• Pflanzenwachstumsblöcke können beispielsweise als Keimmedium und für wurzelnde Pflanzen unter kontrollierten Wachstumsbedingungen eingesetzt werden, z. B. in einem Gewächshaus, gefolgt vön der Umpflanzung der die gekeimten Pflanzen enthaltenden Blöcke. In Verbindung mit der Umpflanzung ist es lebenswichtig, daß die Wasserhaltefähigkeit des Wachstumsmediums ausreichend ist, um für die Pflanze schädliche Entwässerung zu vermeiden.
• Der Ausdruck "Wasserhaltefähigkeit" eines Wachstumsmediums bedeutet sowohl die Fähigkeit zum Widerstand gegen Entwässerung als auch die Wasser-Wiederaufsaugfähigkeit (die Wiederbefeuchtungsfähigkeit). Bei der Charakterisierung der Wasserhaltefähigkeit eines vorgegebenen Produktes wird eine sogenannte Wasserhaltefähigkeitskurve verwendet, die durch eine Messung bestimmt wird, bei welcher das Testmedium auf einem Träger wie Sand oder Erde angebracht ist, wobei dieser Träger eine bestimmte Tiefe besitzt und worin die Pegelhöhe einer gesättigten Wasserzone kontinuierlich angehoben oder erniedrigt werden kann. Die Wasserhaltefähigkeitskurve drückt die Beziehung zwischen dem Abstand von dem Boden des Mediums (der Oberseite des Trägers) herab zu der Oberfläche der darunter liegenden gesättigten Wasserzone, wobei dieser Abstand als der Saugdruck im folgenden bezeichnet wird, und dem entsprechenden Wassergehalt in dem Medium aus. Die Rückhaltekurve, die eine sogenannte Hysteresekurve ist, besteht aus zwei Kurventeilen, nämlich einem für ansteigenden Saugdruck (Drainage) und einem für abnehmenden saugdruck (Wiederbefeuchtung). Die Hysterese ist der Abstand zwischen den beiden Kurventeilen, gemessen in Gewichtsprozent oder Volumenprozent Wasser bei einem vorgegebenen Saugdruck.
• Bei mineralfaserhaltigen Pflanzenwachstumsmedien des Standes der Technik haben die Porengröße und die Variation der Porengröße im allgemeinen den Effekt, daß kleinere Porengröße und kleinere Variation hierin verbesserte Wasserhalte- und Wiederbefeuchtungsfähigkeit und geringere Hysterese ergeben.
• Wachstumsmedien sollten jedoch einen bestimmten mittleren Porendurchmesser und eine solche Variation der Porengrößen haben, daß ein ausreichender Gehalt an Luft und Wasser sichergestellt ist, beides sowohl während der Wachstumsphase als auch für eine bestimmte Periode im Anschluß an das Umpflanzen.
• Es wurden Versuche unternommen, nur aus Mineralfasern bestehende Pflanzenwachstumsmedien zu verwenden, jedoch haben solche Wachstumsmedien eine unzureichende Wasserhaltefähigkeit, wenn sie zu anderen Wachstumsmedien, z. B. umpflanzung ins Freie, umgepflanzt werden. So trocknen im allgemeinen Mineralfasern enthaltende Pflanzenwachstumsmedien, die nur aus Mineralfasern bestehen, bei Umpflanzung aus, wodurch den Pflanzen Schäden zugefügt werden.
• Weiterhin wurden Versuche unternommen, die Dichte von Pflanzenwachstumsmedien, die nur aus Mineralfasern bestehen, zu erhöhen, damit Medien erreicht werden, welche eine erhöhte Wasserhaltefähigkeit besitzen. Jedoch sind solche dichten Wachstumsmedien mit erhöhter Wasserhaltefähigkeit zu kompakt für das Eindringen von Pflanzenwurzeln. Darüberhinaus ist die Hysterese solcher Medien so gering, daß die Luftverorgung zu den Wurzeln der Pflanzen in nicht geeigneter Weise gehemmt wird.
• Die NL-Patentanmeldung No. 01724/88 beschreibt Pflanzenwachstumsblöcke, umfassend Mineralfasern und eine Erde in einer homogenen Mischung und in solchen Anteilen, daß die Form der Blöcke bei einem beliebigen Wassergehalt im wesentlichen beibehalten wird. Diese Medien haben eine gute Wasserhaltefähigkeit, aber sie sind zu dicht für das Wachstum von bestimmten Pflanzen. Zusätzlich sind die verwendeten Erdsorten zu kostspielig und darüberhinaus hat Erde den Nachteil, daß sie mit Samen und Mikroorganismen gefüllt ist, die vor der Anwendung durch Desinfektion unschädlich gemacht werden müssen, wobei diese Behandlung arbeitsaufwendig, kostspielig und unter bestimmten Umständen für die Umwelt schädlich ist.
• Weiter wurden Versuche unternommen, Mineral enthaltende Mischungen, umfassend Torf als Pflanzenwachstumsmedium, zu verwenden, jedoch variieren die Eigenschaften dieser Pflanzenwachstumsmedien breit wegen der Inhomogenität und der wechselnden Zusammensetzung von Torf. Darüberhinaus leidet Torf enthaltendes Wachstumsmedium an dem Nachteil, daß es keine dauerhafte Struktur als Folge der Zersetzung von Torf mit der Zeit aufweist.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Mineralfasern enthaltenden Pflanzenwachstumsmediums, das verbesserte Wasserhaltefähigkeitseigenschaften im Vergleich zu bekannten Pflanzenwachstumsmedien, die aus Mineralfasern bestehen,; besitzt, und das keine Desinfektion vor der Verwendung benötigt.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem Pflanzenwachstumsmedium gelöst, das Mineralfasern und ein Mittel zur Steigerung der Wasserhaltefähigkeit umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Mittel Lignit ist, der auf einer wasserfreien und aschefreien Grundlage von etwa 60 bis etwa 75 Gewichtsprozent Kohlenstoff, von etwa 17 bis etwa 33 Gewichtsprozent Sauerstoff und von etwa 3 bis etwa 8 Gewichtsprozent Wasserstoff, von etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent Schwefel und von etwa 0,4 bis etwa 3 Gewichtsprozent Stickstoff beinhaltet.
• Überraschenderweise wurde gefunden, daß Pflanzenwachstumsmedien, die eine Mischung von Mineralfasern und dem zuvor definierten Lignit umfassen, besonders gute Wasserhaltefähigkeitseigenschaften besitzen. Wenn daher ein Pflanzenwachstumsmedium gemäß der Erfindung benutzt wird, kann ein Wassergehalt bei einer Entwässerung erreicht werden, der bei Saugdrücken von 25 cm bis 150 cm , die z. B. Feldbedingungen entsprechen können&sub1; mehrere Male höher ist als der Wassergehalt eines nur aus Mineralfasern bestehenden Pflanzenwachstumsmediums. Darüberhinaus kann ein Wassergehalt mehrere Male höher als derjenige eines wiederbefeuchteten, nur aus Mineralfasern bestehenden Pflanzenwachstumsmediums beim Wiederbefeuchten erreicht werden
• Die DE-A-3.425 934 beschreibt ein Pflanzenwachstumsmedium, bestehend aus einem künstlichen Schaummaterial und umfassend zerkleinerte Braunkohle und/oder Rinde und/oder Torf oder andere organische Substanzen und/oder Materialien, die fur Pflanzenkultivierung erforderlich sind.
• Dieses vorbekannte Pflanzenwachstumsmedium gehört zu einem von dem Medium der Erfindung verschiedenen Typ, wie im Oberbegriff von Anspruch 1 angegeben, und weiter unterscheidet sich Braunkohle von dem in dem erfindungsgemäßen Mediun eingesetzten Lignit sowohl hinsichtlich Zusammensetzung als auch Eigenschaften, Braunkohle fehlt z. B. fehlt Wasserhaltefähigkeit oder sie ist reduziert im Vergleich zu kohlenstoffhaltigem Material.
• Die DD-A-227 872 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Pflanzenwachstumspellets, bestehend aus Mineralwolle und umfassend einen Nährstoff zusatz in Form von Braunkohleaschen und organischen Substanzen.
• Das in der DD-A-227 872 beschriebene Pflanzenwachstumsmedium des Standes der Technik umfaßt überhaupt kein Wasserrückhaltemittel.
• Lignit ist ein braunes oder schwarzes kohlenstoffhaltiges Mineralmaterial, das aus Torf in den tieferen Strukturen der Erdkruste bei mäßigem Druck gebildet wurde, da es eine Zwischenstufe zwischen Torf und Kohle beim Prozeß der Kohlebildung ist. Lignit ist eine außerordentlich preiswerte Quelle, da die tieferen Strukturen der Erdkruste gewaltige Reserven dieses Materials enthalten und es leicht herauszuholen ist, da es dicht unter der Erdoberfläche in dicken Schichten gefunden wird.
• Ein Beispiel einer typischen Zusammensetzung von Lignit ist: 64 Gew.-% Kohlenstoff, 5 Gew.-% Wasserstoff, 27 Gew.-% Sauerstoff, 1 Gew.-% Stickstoff und 3 Gew.-% Schwefel.
• Da Lignit ein mineralisiertes organisches Material ist, enthält er weder Samen noch Mikroorganismen, und daher ist eine Desinfektion nicht erforderlich.
• Weiter weist Lignit den Vorteil auf, daß er seine hydrophilen Eigenschaften, d. h. seine Wiederbefeuchtungsfähigkeit, selbst nach übermäßigem Austrocknen beibehält. Lignit hat eine sehr hohe Ionenaustauschkapazität, d. h. gute Fähigkeit zur Adsorption von Nährstoffen in Form von Ionen, was besonders bei Verwendung von Pflanzenwachstumsmedium für Freiland-Umpflanzungen vorteilhaft ist. Außerdem ist Lignit einfach bei der Hersteilung einzusetzen.
• Das erfindungsgemäße Pflanzenwachstumsmedium umfaßt bevorzugt von 5 bis 80 Gew.-%, mehr bevorzugt von 20 bis 50 Gew.-%, an Lignit und bevorzugt von 20 bis 95 Gew.-%&sub1; mehr bevorzugt von 50 bis 80 Gew.-%, an Mineralfasern.
• Das erfindungsgemäße Pflanzenwachstumsmedium kann wahlweise auch Ton enthalten. Durch Zugabe von Ton, der kapillare Poren enthält, wird die Wasserrückhaltekurve weiter nach oben verschoben, d. h. die Wasserhalte- und Wiederbefeuchtungsfähigkeit wird gleichlaufend mit der Abnahme der Hysterese angehoben.
• Das Pflanzenwachstumsmedium enthält bevorzugt von 5 bis 15 Gew.-% Ton.
• Zusätzlich kann das Pflanzenwachstumsmedium wahlweise traditionell benutzte Herstellungsmittel und -hilfsstoffe umfassen, wie Bindemittel, Tenside, Superabsorbentien und Mittel zur Steuerung des Luftgehaltes und Wasserhalteeigenschaften des Wachstumsmediums, wie expandierten Ton, Schaumkunststoffverbindungen, Vermiculit, Perlit, cellulosehaltige Verbindungen und Mutterboden.
• Die meisten bekannten Polymere, sowohl natürliche Polymere wie Stärke als auch künstlich hergestellte Polymere wie Phenolformaldehydharz ksnnen als Bindemittel verwendet werden. Phenolformaldehydharz wird bevorzugt benutzt.
• Traditionell angewandte Tenside umfassen z. B. verschiedene Ethylen- und Propylenoxidkondensate.
• Das anwendungsfertige Pflanzenwachstumsmedium kann in der gebundenen Form wie in Form von Blöcken&sub1; Platten oder Matten, als Granulen oder als lose Krume, oder in der ungebundenen losen Form vorliegen.
• Der Ausdruck "Mineralfasern" umfaßt Steinwollefasern, Schlackenfasern und Glaswollefasern plus natürlich vorkommenden Fasermaterialien wie Wollastonit.
• Im folgenden wird die Erfindung im Detail mit Bezug auf das folgende Beispiel beschrieben.
Beispiel
• Die Wasserhalteeigenschaften von zwei unterschiedlichen pflanzenwachstumsblöcken wurde durch Bestimmung der Wasserrückhaltekurven für die beiden Blocktypen bestimmt. Die Retentionskurve für ein gegebenes Medium wurde aus Messungen bestimmt, welche durch Anordnen des Testobjektes auf einer nivellierten Sandschicht, worin der Saugdruck kontinuierlich über die Höhe einer wassergesättigten Zone in der Sandschicht reguliert werden kann, durchgeführt wurden.
• Einer der untersuchten Blöcke bestand aus 60 Gew.-% Lignit, 35 Gew.-% Mineralfasern und 5 Gew.-% Bindemittel, und die Dichte betrug 335 kg/m³, während der andere Block nur aus gebundenen Mineralfasern mit einer Dichte von 70,9 kg/m³ bestand.
• Die erhaltenen Ergebnisse ergeben sich aus der Zeichnung, welche in Form einer Kurve die Beziehung zwischen Saugdruck und Wassergehalt für die beiden Blöcke, zuerst während ansteigendem Saugdruck und dann während abnehmendem Saugdruck zeigt (die Kurventeile für jeden Block), wobei jede Kurve einen Durchschnittswert von vier Messungen zeigt.
• Es ist aus der Zeichnung ersichtlich, daß der Wassergehalt des Lignit enthaltenden Blocks im Vergleich zu dem nur aus Mineralfasern bestehenden Block insbesondere bei größeren Saugdrücken angehoben war, d. h. verbesserte Wasserhaltefähigkeit, und daß der Lignit enthaltende Block viel weniger Hysterese zeigte, d. h. eine verbesserte Wiederbefeuchtungsfähigkeit.

Claims (8)

1. Pflanzenwachstumsmedium, das Mineralfasern und ein Mittel zum Steigern der Wasserhaltefähigkeit beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Mittel Lignit ist, der auf einer wasserfreien und aschefreien Grundlage von etwa 60 bis etwa 75 Gewichtsprozent Kohlenstoff, von etwa 17 bis etwa 33 Gewichtsprozent Sauerstoff und von etwa 3 bis etwa 8 Gewichtsprozent Wasserstoff, von etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent Schwefel und von etwa 0,4 bis etwa 3 Gewichtsprozent Stickstoff beinhaltet.

2. Pflanzenwachstumsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es von 5 bis 80 Gewichtsprozent des Lignits und von 20 bis 95 Gewichtsprozent Mineralfasern beinhaltet.

3. Pflanzenwachstumsmedium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es von 20 bis 50 Gewichtsprozent des Lignits und von 50 bis 80 Gewichtsprozent Mineralfasern beinhaltet.

4. Pflanzenwachstumsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner Ton beinhaltet.

5. Pflanzenwachstumsmedium nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es von 5 bis 15 Gewichtsprozent Ton beinhaltet.

6. Pflanzenwachstumsmedium nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner ein Bindemittel beinhaltet.

7. Pflanzenwachstumsmedium nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner ein Tensid beinhaltet.

8. Pflanzenwachstumsmedium nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner ein Superabsorbens beinhaltet.

.9.. Pflanzenwachstumsmedium nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner ein oder mehrere aus der aus porig-zelligem Ton, Schaumkunststoffverbindungen, Vermiculit, Perlit, cellulosehaltigen Materialien und Humus zusammengesetzten Gruppe ausgewählte(s) Mittel beinhaltet.