DE69217668T2 - Vorrichtung zum kultivieren von pflanzen - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft die Fortpflanzung und das Kultivieren von Pflanzen und insbesondere die Methoden und eine Vorrichtung zum Kultivieren einer großen Anzahl von Pflanzen auf kleiner Fläche mit optimaler Nutzung des natürlichen und des künstlichen Lichts, um zu vermeiden, daß die Pflanzen um Licht kämpfen müssen.
• Bei herkömmlichen Treibhausmethoden werden Stecklinge in ein Substrat eingepflanzt und waagerecht künstlichem und/oder natürlichem Licht ausgesetzt. Es wird für jede Pflanze eine relativ große Bodenfläche benötigt und die Verwendung von Deckenlicht führt zu einer ungleichmäßigen Bestrahlung der einzelnen Pflanzen des Anbaus, wodurch die Wachstumsraten nicht einheitlich sind. Auch die Arbeit oder Ernte vom Boden ist durch eine unbequeme Arbeitshaltung arbeitsintensiv und langwierig.
• Das US Patent 3 529 379 beschreibt eine Vorrichtung, in der eingetopfte Pflanzen auf Tabletts gestellt werden, die mit einem Fördersystem verbunden sind, wobei die Pflanzen in vertikaler Ausrichtung gehalten werden und vertikal eine Vielzahl von vertikal in einer Reihe eben angeordneten Lichtquellen passieren. Die die Lichtquellen passierenden Pflanzen erhalten den größten Teil der Bestrahlung von der Seite und nicht senkrecht von oben.
• Das US Patent 3 882 634 beschreibt eine Vorrichtung, die die Pflanzenernte durch wirksame Aufhebung der Gravitationseinflüsse auf die Pflanzen steigert. Die Vorrichtung besteht aus einer Vielzahl von Pflanzenhalterungen, in denen die Pflanzen gehalten werden. Die Pflanzenhalterungen und die Pflanzen drehen sich um horizontale Achsen, die im wesentlichen senkrecht zu den Pflanzenstengeln verlaufen.
• Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung und eines Systems zum Kultivieren von Pflanzen, um eine große Anzahl von Pflanzen auf kleiner Fläche mit im wesentlichen gleichbleibender Bestrahlung aller Pflanzen anzubauen und um den Zugriff zu und die Arbeit an den Pflanzen ergonomisch zu erleichtern.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht die Vorrichtung zum Kultivieren von Pflanzen aus einem Paar im wesentlichen starren drehbaren Endgestellen zwecks Rotation um eine gemeinsame waagerecht verlaufende Achse, einer Anzahl von verlängerten Pflanzenhalteteilen, die mit ihren jeweiligen Enden an den jeweiligen Endgestellen befestigt sind und mit ihren Längsachsen im allgemeinen parallel angeordnet sind, wobei die Pflanzenhalteteile um ihre Längsachsen im Verhältnis zu den Endgestellen drehbar sind und die Pflanzenhalteteile mit radial verlaufenden, gleichmäßig an ihren Oberflächen angeordneten Pflanzenbehältern versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine verlängerte waagerechte, lineare, für Pflanzen förderliche Strahlungsquelle, die im wesentlichen einheitlich in alle radialen Richtungen strahlt, entlang der Drehachse der Endgestelle angeordnet ist, um die Oberflächen der Pflanzenhalteteile einer gleichbleibenden Einstrahlung aus allen Richtungen im Verhältnis zu der Pflanzenstengelrichtung auszusetzen. Die Pflanzenhalteteile sind um ihre jeweiligen Einzelachsen und auch um die Achse der Strahlungsquelle drehbar, um eine einheitliche Bestrahlung durch Umlicht zu erreichen. Die Pflanzenhalteteile sind vorzugsweise hohle, zylindrische Teile, die die Pflanzen zwecks Wachstum in im wesentlichen senkrechten Richtungen zu der Zylinderoberfläche in Sockeln oder Rillen halten. Nährstoffe können im Zylinderinneren in Form von Nebel, Tröpfchenspray oder als Flüssigkeitsstrom angeordnet werden.
• Vorzugsweise ist der Abstand der Pflanzenhalteteile von der Strahlungsquelle regulierbar, so daß die Intensität der Eintrahlung auf die Pflanzen geändert werden kann.
• Während sich die Anordnung der Pflanzenhalteteile um die mittlere Strahlungsquelle dreht, sind zusätzliche Strahlungsquellen, die der mittleren Strahlungsquelle ähneln und parallel zu ihr angeordnet sind, an räumlich festgelegten Stellen oder im Verhältnis zu der Anordnung der Pflanzenhalteteile festgelegten Stellen vorgesehen. Strahlung bedeutet nicht nur sichtbares Licht sondern aus Infrarot- und Ultraviolettlicht, wobei die Strahlung monochrom sein kann oder sich aus zahlreichen Frequenzen zusammensetzt.
• Wenn sich die einzelnen Pflanzenhalteteile in "planetenartiger" Bewegung um ihre Achsen und um die Mittelachse drehen, so ist klar, daß die beiden Drehgeschwindigkeiten derart ausgerichtet sind, daß alle Pflanzen gleichmäßig der mittleren Lichtquelle ausgesetzt sind. Die Drehgeschwindigkeiten der einzelnen Zylinder und der Anordnung als ganzes können eingestellt werden, um die Auswirkungen auf das Wachstum der Pflanzen zu optimieren - langsamere Umdrehungen fördern das seitliche Wachstum und die Verästelung, schnellere Umdrehungen fördern das Wachstum der Spitzen.
• In einer vorteilhaften Verwendungsform dieser Vorrichtung werden Stecklinge zur Fortpflanzung in Pflanzenbehältern entlang eines langen Pflanzbandes angeordnet. Danach wird das Band spiralförmig um ein zylindrisches Pflanzenhalteteil gewickelt, wobei der Abstand der Pflanzenbehälter des Bands dem Abstand zwischen den Sockeln des Pflanzenhalteteils oder dem Band entspricht, das einer spiralförmigen Rille auf dem Zylinder folgt. Zwei oder mehr Bänder können um einen Zylinder gewickelt werden, um ein 'Ausdünnen' der Pflanzen durch Entfernen eines oder mehrerer Bänder von einer mehrfachen Bandspiralanordnung zu ermöglichen.
• Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
• Fig. 1 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer Pflanzenkultivierungsvorrichtung.
• Fig. 2 ist eine Teilschnittansicht eines Zylinders, der in der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung benutzt wird.
• In den Zeichnungen ist eine Vorrichtung 1 zum Kultivieren von Pflanzen dargestellt mit einem im wesentlichen rechteckigen Grundgestell bestehend aus zwei Endelementen 3 und zwei Seitenelementen 4. Die Unterlage kann fest oder beweglich sein. Von jeder Ecke des Grundgestells erstreckt sich ein Ständer 5 nach oben, der an seinem oberen Ende eine Führungsklammer 6 aufweist, die vorzugsweise mit (nicht abgebildeten) Führungsrollen versehen ist.
• In Längsrichtung zwischen den Endelementen 3 erstrecken sich zwei Träger 7. An den Trägerenden sind Klammern 8 angebracht, an denen Tragrollen 9 befestigt sind, die sich um parallel zu der Längsrichtung des Gestells verlaufende Achsen drehen.
• Von der Mitte eines jeden Endelements 3 erstreckt sich ein Mittelpfeiler 10 nach oben. Das obere Ende des Pfeilers hält den festen Mittelkern des Drehteils der Vorrichtung. Ein Schleifring und Drehverbindungen ermöglichen die Energie- und Nährstoffzufuhr zu den Drehelementen.
• Das Drehelement der Vorrichtung besteht aus einem Paar Endgestellen 11 mit je einem kreisförmigen Rand 12 und einer Anzahl von radial verlaufenden Speichen 13. In der dargestellten Ausführungsform sind die radial verlaufenden Speichen in Form von fünf parallelen Paaren angeordnet. Die Ränder 21 der Endgestelle 11 liegen auf den Tragrollen 9 und greifen in die Führungsklammern 6 an den öberen Enden der Ständer 5 ein.
• Die Endgestelle 11 sind koaxial angeordnet und können mit Hilfe eines Motors 14, der mit den Tragrollen 9 über die Antriebswellen 15 verbunden ist, in beide Richtungen um ihre Achsen gedreht werden. Es ist möglich, beide Rollen 9, die jeweils ein Endgestell 11 halten, anzutreiben. Es ist ebenfalls möglich, nur eine der Rollen 9 zusammen mit jedem Endgestell 11 anzutreiben. Die Rollen 9 werden derart angetrieben, daß sich die Endgestelle 11 mit der gleichen Geschwindigkeit und in die gleiche Richtung drehen.
• Zwischen den jeweiligen Speichenpaaren 13 der beiden Endgestelle 11 erstreckt sich eine Anzahl von Pflanzenhalteteilen 16. In der abgebildeten Ausführungsform sind die Pflanzenhalteteile runde Zylinder, es sind aber mehreckige Zylinder vorgesehen. Die Pflanzenhalteteile können aber auch konisch und die Achsen derart angeordnet sein, daß die Erzeuger des Kegels bei der Strahlungsquelle parallel dazu verlaufen. In der Abbildung sind fünf Zylinder 16 zu sehen. Die Zylinder sind an den Speichenpaaren 13 durch justierbare (nicht abgebildete) Befestigungselemente befestigt, so daß die Zylinder 16 in einem bestimmten radialen Abstand von der Achse der Drehvorrichtung angeordnet werden können. Der Zylinderdurchmesser kann entsprechend den Wachstumseigenschaften bestimmter Pflanzenspezien bestimmt werden.
• Die Zylinder 16 sind ebenfalls drehbar im Verhältnis zu dem Endgestell 11. Diese Drehbewegung erfolgt entweder in die gleiche oder in die entgegengesetzte Richtung zu der Drehrichtung der Endgestelle. Vorzugsweise wird jeder Zylinder 16 durch einen getrennt steuerbaren (nicht abgebildeten) Motor gedreht, so daß die Drehgeschwindigkeit eines jeden Zylinders 16 einzeln gesteuert werden kann. Alternativ kann ein gemeinsamer Antrieb mit einem Räderwerk, einer Kette oder einem Kabel vorgesehen werden.
• Entlang der Achse des Drehteils der Vorrichtung erstreckt sich eine im wesentlichen lineare Strahlungsquelle 17, die gleichmäßig in alle Strahlungsrichtungen strahlt. Der bevorzugte Aufbau der Strahlungsquelle 17 besteht aus einer Vielzahl einzelner Lampen, die entlang der Mittelachse der Vorrichtung in Abständen angeordnet sind. Das Spektrum der abgegebenen Strahlung kann bestimmt werden, um gewissen Wachstumsanforderungen einer zu kultivierenden Pflanzenspezies zu entsprechen. Das Spektrum kann variabel sein, um den verschiedenen Wachstumszyklen der Pflanze zu entsprechen. Einwelliges Licht mit einer für eine bestimmte zu kultivierende Pflanzenart passend ausgewählten Frequenz ist vorteilhaft, da es für eine energetisch effiziente Bestrahlung der Pflanzen sorgt. Die Bestrahlung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich sein.
• Jeder der Zylinder 16 (siehe Fig. 2) wird an seinen Enden in Lagern 18 gehalten, die wiederum von Tragarmen 19 gehalten werden, die an den Speichen 13 der Endgestelle 11 angebracht werden können.
• In der dargestellten Ausführungsform sind die Zylinder 16 als Hohlkörper dargestellt und an ihrer Oberfläche in Abständen mit nach innen gerichteten röhrenförmigen Sockeln 20 versehen. Die Sockel 20 erstrecken sich nach innen in den Zylinder mit einem Abstand, der geringer ist als der des Radius der Zylinder, so daß ein mittlerer Zwischenraum entlang des Achsenbereichs des Zylinders 16 bestehen bleibt.
• Pflanzen wie Sämlinge oder Stecklinge werden von den Sockeln 20 unter Verwendung von Pflanzenhaltern 21 aufgenommen. In der abgebildeten Ausführungsform besteht jeder Pflanzenhalter 21 aus einer Schraubenfeder 22, deren Enden einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als der Durchmesser des Sockels 20 und dessen Mittelbereich einen Durchmesser aufweisen kann, der im wesentlich dem Durchmesser des Sockels 20 entspricht. Die Schraubenfeder 22 befindet sich in einer porösen, flexiblen Membrane oder Netz 23 und bildet einen zylindrischen Behälter. Ein Nährstoff 24 befindet sich in dem durch die Feder 22 und die Membrane 23 geformten Behälter und der Nährstoff 24 hält die Pflanze 25, bei der es sich um einen in den Nährstoff 24 eingepflanzten Steckling oder um einen in den durch die Feder 22 und die Membrane 23 gebildeten Behälter eingesetzten Sämling handeln kann.
• Jeder Zylinder 16 weist eine Vielzahl von sich in radiale Richtungen erstreckenden Sockeln 10 auf Jeder Sockel 20 kann einen Pflanzenhalter 21 für eine Pflanze 25 aufnehmen. Durch die Spannkraft der Feder 22 können die Pflanzenhalter 21 in die Sockel gedrückt werden, wo sie von den breiteren Enden der Feder 22 in den Sockeln 20 gehalten werden. Die Pflanzenhalterungen und Pflanzen können durch Ziehen aus den Sockeln 20 genommen werden.
• In dem Zylinder 16 ist ein sich axial erstreckendes Röhrensystem vorgesehen, um den wachsenden Pflanzen Wasser und Nährstoffe zuzuführen. In der abgebildeten Ausführungsform ist eine Nährstoffzuführrohrleitung 26 mit beabstandeten Düsen 27 angeordnet, die das Innere des Zylinders 16 mit einem Nährstoffspray versorgen. Das Nährstoffspray kann in dem Zylinder einen Nebel bilden oder die Form größerer Tröpfchen aufweisen, die auf die Membranen 23 an den radial angeordneten inneren Enden der Pflanzenhalter 21 gerichtet sind. Alternativ können einzeln gesteuerte an einer gemeinsamen Zuführleitung befestigte Zapfen angeordnet werden, um jeden Pflanzenhalter mit einem kontrollierten Flüssigkeitsstrom zu versorgen. Um überschüssiges Wasser und Nährstoffe aus dem Inneren des Zylinders 16 zu entfernen, ist eine gewundene Wand 28 im Inneren des Zylinders 16 befestigt, so daß die Drehung des Zylinders zur Folge hat, daß sich die Flüssigkeit, die sich durch die Schwerkraft in dem Zylinder sammelt, axial entlang dem Zylinder zu einem Ende bewegt und dabei die Wurzeln aller auf dem Weg liegenden Pflanzen wässert. Die am Ende des Zylinders angesammelte Flüssigkeit kann durch einen (nicht abgebildeten) Saugkanal entfernt werden. Die Höhe der gewundenen Wand 28 ist geringer als die der Sockel 20, so daß Flüssigkeiten in dem Zylinder 16 zu dem Ende des Zylinders geführt werden und nicht aus leeren Sockeln 20 abfließen.
• Alternativ zu der Verwendung einer gewundenen Wand zum Auffangen und Verteilen von Flüssigkeiten und Nährstoffen kann ein Saugen an einer Stelle in dem Zylinder und die Zufuhr von Flüssigkeiten an entfernt gelegenen Stellen in dem Zylinder eine Strömung in dem Zylinder zwecks Abgabe von Wasser, Gasen und Nährstoffen an die Pflanzenwurzeln erzeugen, und dies selbst unter Bedingungen ohne Schwerkraft. Um die Wurzelentwicklung kontrollieren zu können, kann der mittlere Bereich der Zylinder selektiv beleuchtet werden, da Licht das Wachstum der Wurzeln hemmt. Wird gewünscht, die Wurzelentwicklung einzuschränken, kann das Licht in den Zylindern geregelt werden. Auch die Temperatur in dem mittleren Bereich kann durch Erwärmen oder Kühlen gesteuert werden, um rhizophäre Bedingungen zu schaffen, die von der Umgebungstemperatur und/oder der Feuchtigkeit abweichen.
• In der Praxis kann die Vorrichtung in einem Treibhaus aufgestellt werden, um die Fortpflanzung einer hohen Anzahl von Sämlingen und/oder Stecklingen auf relativ kleiner Fläche zu ermöglichen. Die Bereitstellung einer Lichtquelle, die sich entlang der Drehachse der beiden Endgestelle 11 erstreckt, die wiederum mit der Drehbewegung der Endgestelle 11 und der Drehung der Zylinder 16 gekuppelt ist, sorgt für eine äußerst einheitliche Bestrahlung der wachsenden Pflanzen und hebt im wesentlichen geotropische Auswirkungen auf, wodurch die Pflanzen im wesentlichen mit geraden Stengeln wachsen, die sich radial von den Zylindern 16 erstrecken. Um ein ausgeglichenes Bestrahlungsniveau für die in den Zylindern 16 wachsenden Pflanzen zu erhalten, kann der axiale Abstand der Lichtquellen eingestellt werden, um die Lichtquellen an den Endbereichen der linearen Quelle 17 zusammenzuführen. Um zu vermeiden, daß die Spitzen der Pflanzen sich der Lichtquelle 17 zu sehr nähern, ist der radiale Abstand der Zylinder 16 im Verhältnis zu den Endgestellen 11 von Zeit zu Zeit - je nach Wachstum der Pflanzen - neu einzustellen.
• Obgleich dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, so sind doch zusätzliche Strahlungsquellen - entweder natürliches Licht oder der linearen Lichtquelle 17 ähnelnde Lichtquellen - vorgesehen, die sich vorzugsweise zwischen den Endgestellen 11 parallel zu der mittleren Lichtquelle 17 erstrecken. Alternativ können lineare Lichtquellen parallel zu der mittleren Lichtquelle 17 an Halterungen angeordnet werden, die an den Ständern 5 oder den das Grundgestell bildenden Elementen 3 und 4 befestigt sind. Ein besonderer Vorteil der in der Mitte angeordneten Lichtquelle innerhalb der Drehanordnung der Pflanzen liegt in der stärkeren direkten Bestrahlung aller Blattoberflächen einschließlich der Blattunterseiten, was zu einem starken Wachstum führt.
• Neben der höheren Dichte von Pflanzen pro Quadratmeter Bodenfläche verfügt die Vorrichtung über zahlreiche weitere Vorteile in der Benutzung. Es ist vorteilhaft, daß, wenn Arbeiten an den Pflanzen erforderlich sind, sich der Zylinder 16 mit den zu behandelnden Pflanzen in einer ergonomisch angenehmen Höhe befindet, so daß das Personal aufrecht stehen oder sitzen und die Pflanze mit minimaler Bewegung erreichen kann. So können Arbeiten an den Pflanzen sehr viel schneller als bisher durchgeführt werden, da ein Vornüberbeugen oder Bücken des Personals nicht mehr erforderlich ist.
• Ein weiterer Vorteil der im Verhältnis zu den Zylindern 16 radialen Wachstumsrichtung der Pflanzen liegt darin, daß die Pflanzen, wenn sie größer werden, nach und nach mehr Raum erhalten, da der seitliche Umfangsabstand zwischen den Pflanzenstengeln in dem Maße zunimmt wie der Radius der Oberfläche der Zylinder 16 zunimmt. Den Auswirkungen der von den benachbarten Pflanzen reflektierten Infrarotstrahlung, die sich als unvorteilhafte Etiolierungswirkung auf das Wachstum von äußerst dicht angeordneten Pflanzen erwies, wird so entgegengewirkt.
• In einer weiteren vorteilhaften (nicht abgebildeten) Ausführungsform befinden sich die Pflanzen oder Sämlinge nicht in einzelnen Pflanzenhalteteilen, wie den Pflanzenhaltern 21, sondern in einer linearen Anordnung auf Streifen, die spiralförmig um die jeweiligen Zylinder 16 gewickelt werden können. Idealerweise werden die Sämlinge auf Streifen angeordnet, die in einer einzelnen oder mehrfachen Spiralanordnung um jeden Zylinder gewickelt werden, so daß, wenn die Größe der Pflanzen zunimmt, ein erster und anschließend ein zweiter Streifen von dem Zylinder entfernt werden kann, wodurch der Abstand zwischen den verbleibenden Pflanzen vergrößert wird. Zwecks einer leichten Anbringung der Streifen muß der Abstand der Pflanzen entlang den Streifen selbstverständlich dem Abstand der Sockel 20 in den Zylindern entsprechen. Die Pflanzen können entlang der Streifen so angeordnet werden, daß jeder Streifen in zwei oder mehrere Streifen mit gleichmäßig beabstandeten Pflanzen, deren Abstand ein Vielfaches des ursprünglichen Pflanzenabstands ist, unterteilt werden kann. Vorteilhafterweise sind die Streifen mit Pflanzenhalterungen versehen, die zwecks schneller Entnahme der Pflanzen und der Wiederverwendung der Halterung geöffnet werden können. Idealerweise können die Streifen unter Drehung der Zylinder um diese gewickelt werden, um die Streifen durch Ziehen mit den Sockeln 20 des Zylinders zu verbinden. Da jeder Streifen von einem Zylinder entfernt werden muß, kann er dementsprechend einfach von einem Zylinder abgewickelt und um einem daneben liegenden Zylinder gewickelt werden.
• Alternativ zu der Verwendung eines Behälters mit den Nährstoffen 24 für jede Pflanze, können die Stecklinge oder Sämlinge ganz einfach gehalten werden, indem die Pflanze durch einen Schlitz in einem Gummi oder einem wasserdichten Streifen gesteckt werden. Der Streifen wird dann um den Zylinder gewickelt, so daß die Wurzel des Sämlings oder des eingepflanzten Stecklings in das Innere des Zylinders 16 reicht, wo sie Flüssigkeit aus einem Wassernebel und Nährstoffe erhält. Um den Pflanzen zusätzliche Stabilität zu verleihen, können die Pflanzenstengel durch Streben oder Stützen gehalten werden, die sich entweder von der Oberfläche des Zylinders 16 aus oder vorzugsweise von den Streifen aus erstrecken, in denen sich die Pflanzen befinden. In der abgebildeten Ausführungsform kann eine Stengelhalterung für die Pflanzen vorgesehen werden, indem das radiale äußere Ende der Schraubenfeder 22 in eine lineare aufrechte Strebe reicht, sich um das obere Ende um 90º um die Strebe biegt und einen Ring oder eine andere Form bildet, um den Pflanzenstengel aufzunehmen.
• In einer alternativen (in den Zeichnungen nicht dargestellten) Ausführungsform der Zylinder 16 setzt sich jeder Zylinder aus einer Außenhaut zusammen, an deren Innenfläche eine 15 mm starke Schicht aus dichtem Zellschaummaterial befestigt ist. An der Innenfläche des dichten Schaummaterials ist eine innere durchlässige Schicht - wie beispielsweise Schaum, Mineralwolle, Glasfasern, etc. - befestigt, die sich zwischen dem dichten Schaummaterial und einem mittleren Hohlraum mit einem Durchmesser von 150 mm erstreckt. Die Außenhaut hat eine Stärke von ca. 3 mm und einen Außendurchmesser von ca. 380 mm.
• Die durchlässige Innenschicht besteht vorzugsweise aus spiralförmigen Schichten offenen Zellschaums mit unterschiedlichen Dichten und unterschiedlichen Kapillareigenschaften, die sich entlang des Zylinders erstrecken, um mit den spiralförmig angeordneten Öffnungen für die Pflanzensämlinge übereinzustimmen. In der bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich eine Schicht dichten, offenen Zellschaums in genauer Übereinstimmung mit den spiralförmig angeordneten Öffnungen, wobei sich jede Öffnung durch die Außenhaut, den dichten Schaum und in den dichteren Bereich der inneren Schaumschicht erstreckt. Dieser dichtere Bereich der inneren Schaumschicht erstreckt sich spiralförming zwischen einer Vielzahl von Öffnungen und umhüllt diese. Anstoßend an die dichtere Schaumschicht befindet sich eine Schicht aus Schaum mittlerer Dichte, an der sich wiederum eine Schicht aus Schaum geringer Dichte befindet. Durch diesen zusammengesetzten Aufbau der Zylinder 16 können Nährflüssigkeiten den Pflanzenwurzeln durch den Schaum zugeführt werden, wobei die spiralförmig gewickelte Übereinanderlagerung des Schaums unterschiedlicher Dichten dazu führt, daß Flüssigkeiten durch die Drehbewegung des Zylinders entlang dem Zylinder befördert und die Pflanzenwurzeln mit Sauerstoff versorgt werden.
• Weiterhin kann die Vorrichtung für das kontinuierliche Wachstum und die Ernte der Wurzelfrüchte benutzt werden; indem jeder Zylinder eine Anzahl von schwenkbaren Sektoren bildet, die entlang radial verlaufender Ebenen getrennt werden können, um Wurzelfrüchte für die Ernte freizulegen, und danach wieder geschlossen werden können, so daß die Pflanzen ihre Wurzeln oder Knollen weiterentwickeln können. Eine derartige Anordnung ist für die Produktion von Kartoffeln geeignet und die Tageslänge kann zwecks Ertragssteigerung gesteuert werden.
• Die für die Kultivierung von Wurzelknollen in Sektoren unterteilten Zylinder werden vorteilhafterweise aus einer im wesentlichen starren Außenhaut und einem Schaumkern gebildet, wobei der Schaumkern ausreichend elastisch verformbar sein sollte und Schaumschichten verschiedener Dichten und Zellgrößen aufweisen sollte, um die wachsenden Knollen entlang der verbundenen Ebenen des Zylinders unterbringen zu können. Sechs ist eine bevorzugte Anzahl verbundener Ebenen für jeden Zylinder, wobei die Zylinder entweder eine kreisförmige oder mehreckige Form aufweisen können.
• Wenn die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Kultivieren von Pflanzen aus Stecklingen benutzt wird, werden die Stecklinge zunächst diesbezüglich behandelt, indem sie von der Mutterpflanze entfernt und in Taschen gesetzt werden, die sich im wesentlichen diagonal durch ein flaches Band erstrecken. Das Band ist in regelmäßigen Abständen, beispielsweise 5 inches (127 mm), mit Taschen versehen. In einem bevorzugten Verfahren wird das Band von einem Rahmen gehalten und automatisch schrittweise vorgeschoben, wenn ein Steckling in eine entsprechende Tasche eingesetzt wurde. Das Band kann dann spiralförmig flach aufgewickelt werden und zusammen mit den Stecklingen in den korrekten Umgebungsbedingungen bezüglich der Lagerung und/oder Verhärtung der Stecklinge aufbewahrt werden.
• Wenn sich die Stecklinge in dem richtigen Entwicklungsstadium befinden, wird das Band mit den Stecklingen zusammen mit einem zweiten Band angeordnet, in dem sich eine Anzahl von Stopfen aus einem Nährstoff wie Torf, Steinwolle oder ein anderes natürliches oder künstliches Substrat befindet, wobei der Abstand zwischen jedem aneinanderliegenden Paar von Stopfen dem Abstand zwischen den aneinanderliegenden Paaren von Stecklingen entspricht. Die Stecklinge können dann entweder aus ihren Taschen gezogen und in den entsprechenden Stopfen mit Nährstoff geschoben werden oder sie können aus den Taschen herausragen, so daß die herausragenden Enden in die Nährstoffstopfen eindringen, ohne daß die Stecklinge ihre jeweiligen Taschen verlassen, wobei die beiden Bänder wahlweise zusammengefügt werden können.
• Die Stecklinge und ihre Stopfen werden dann in geeigneten Bedingungen gehalten, um Kallus- und Wurzelentwicklung der Pflanzen zu fördern. Dies kann durch Aufhängen der Stecklinge in ihrem Band oder ihren Bändern innerhalb einer undurchlässigen Hülle erfolgen, um eine Anzahl parallel verlaufender Pflanzenreihen zu erhalten. Nach kurzer Zeit, beispielsweise nach zwei bis fünf Tagen bei Weichholzspezien, (länger bei Hartholzspezien), können die Bänder um die Zylinder der Kultivierungsvorrichtung gewickelt werden, und zwar vorzugsweise als eine mehrfach abwechselnd gesetzte Anordnung von drei oder vier Bändern, die sich spiralförmig um den Zylinder erstrecken. Wenn die Bänder um den Zylinder gewickelt werden, muß der Abstand der Nährstoffstopfen dem Abstand der Öffnungen oder Rillen in dem Zylinder entsprechen, so daß die Stopfen von den entsprechenden Öffnungen des Zylinders zwecks Flüssigkeitsaufhahme entweder aus dem Zylinder oder über einen längs verlaufenden Kanal, der in einem der Bänder mit getrennter Fließsteuerung für jeden Steckling gebildet werden kann, aufgenommen werden, um Flüssigkeit je nach dem Bedarf der Pflanzen zu liefern.
• Zum "Festziehen' des Bandes an dem Zylinder, kann sich ein aufblasbarer Beutel in Längsrichtung des Bandes erstrecken und, nachdem das Band um den Zylinder gewickelt wurde, mit Gas oder einer Flüssigkeit gefüllt werden, um die richtige Spannung des Bandes zu gewährleisten.
• Nach einer kurzen Wachstumsdauer der dicht gesetzten Pflanzen können einige der Pflanzen von dem Zylinder durch Abwickeln von einem oder zwei der drei oder vier Bandpaare entfernt werden, so daß jede Pflanze in den verbleibenden zwei Bändern zumindest an einer Seite offen zum Zylinder zeigt. Nach einer weiteren kurzen Wachstumsdauer wird eines der verbleibenden Bandpaare abgenommen, damit die Pflanzen über einen größtmöglichen Abstand verfügen. Der bevorzugte Zeitraum zum Entfernen der einzelnen Bänder von dem Zylinder beträgt 5 Tage für Weichholzpflanzen.
• Als eine weitere Alternative können die Samen oder Pflanzen zuerst keimen oder Wurzeln fassen und als 'Matte' in einer Nährstoffschicht wachsen, die zwischen einer Haltemembrane und einem porösen Substrat angeordnet ist. Das Substrat kann dann um einen Zylinder mit perforierter oder durchlöcherter Oberfläche gewickelt werden, so daß Wasser und Nährstoffe dem Substrat von dem Inneren des Zylinders zugeführt werden.
• In einer weiteren Ausführungsform kann der 'Streifen' oder das Band röhrenförmig angeordnet sein und die Wurzeln der Pflanzen erstrecken sich in den Hohlraum der Röhre. Die Nährstoffe für die Pflanzen werden einem Ende der Röhre zugeführt und durch die Drehbewegung des Zylinders und die spiralförmig gewundene Röhre befördert, oder sie werden mit Unterbrechungen der Röhre entlang ihrer Länge über Hähne durch die Röhrenwand zugeführt.
• Auch können die Zylinder 16 einer Vibration ausgesetzt werden, die das Wachstum der Pflanzen durch Verbesserung der Stärke des Blattgewebes beeinflußt und somit die photosynthetische Fähigkeit verbessert.
• Zur Steigerung der Bestrahlung der Pflanzen können lange Spiegel oder reflektierende Streifen zwischen den Endgestellen an Umfangspunkten auf halber Strecke zwischen den nebeneinanderliegenden Zylinderpaaren 16 angebracht werden. Diese Spiegel können durch Drehen um ihre Längsachse justiert werden, um die Strahlung, die von der mittleren Lichtquelle kommt und die jeweiligen Zylinderpaare durchläuft, zu reflektieren, so daß diese Energie nicht verloren ist, sondern zurück auf die Pflanzen an den radial nach außen liegenden Seiten der Zylinder 16 reflektiert. Es sind ebene, konvexe oder konkave Spiegel vorgesehen.
• Zur weiteren Verringerung des Lichtverlustes in den Stunden der Dunkelheit kann die gesamte Vorrichtung in einem reflektierenden Gehäuse untergebracht werden. Die bevorzugte Ausführungsform ist in diesem Fall ein koaxial zu den Drehteilen der Vorrichtung angeordneter Zylinder. Vorzugsweise besteht das Gehäuse aus einem flexiblen, reflektierenden Material wie PERITHERM (eingetragenes Warenzeichen), das von einem Rahmen gehalten wird. Das Gehäuse wird vorteilhafterweise durch Motorantrieb auseinander- und zusammengefaltet.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Kultivieren von Pflanzen, bestehend aus einem Paar im wesentlichen starren drehbaren Endgestellen (11) zwecks Rotation um eine gemeinsame waagerecht verlaufende Achse, einer Anzhl von verlängerten Pflanzenhalteteilen (16), die mit ihren jeweiligen Enden an den jeweiligen Endgestellen (11) befestigt sind und mit ihren Längsachsen im allgemeinen parallel angeordnet sind, wobei die Pflanzenhalteteile um ihre Längsachsen im Verhältnis zu den Endgestellen drehbar sind und die Pflanzenhalteteile mit radial verlaufenden, gleichmäßig an ihren Oberflächen angeordneten Pflanzenbehältern (20) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine verlängerte waagerechte, lineare, für Pflanzen förderliche Strahlungsquelle (17), die im wesentlichen einheitlich in alle radialen Richtungen strahlt, entlang der Drehachse der Endgestelle (11) angeordnet ist, um die Oberflächen der Pflanzenhalteteile (16) einer gleichbleibenden Einstrahlung aus allen Richtungen im Verhältnis zu der Pflanzenstengelrichtung auszusetzen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pflanzenhalteteile (16) an ihren Oberflächen eine Matte aufweisen, bestehend aus einer radial verlaufenden äußeren Halteschicht und einer Nährstoffschicht, wobei die Pflanzen in der Nährstoffschicht verteilt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pflanzenhalteteile (16) konisch sind und ihre Generatrix sich neben der hierzu parallel ausgerichteten Strahlungsquelle befindet.

4. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen einem jeden Pflanzenhalteteil und der Strahlungsquelle regelbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pflanzenhalteteile (16) Hohlzylinder sind und einzelne Pflanzen in die Öffnungen (20) in der Zylinderwand eingesetzt werden können, so daß dem Zylinderinneren zugeführte Nährstoffe für die Pflanzenwurzeln erreichbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pflanzenhalteteile (16) durch eine undurchlässige Außenhaut und durch einen einen inneren Mittelhohlraum umgebenden Innenschaumkern gebildet werden, wobei der Schaumkern flüssigkeitsdurchlässig ist und eine Vielzahl von Öffnungen in der Haut in Ausrichtung mit den radialen Durchlässen in dem Schaumkern angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkern Bereiche unterschiedlicher Durchlässigkeit und Steifheit aufweist und die radialen Durchlässe in Bereichen mit relativ geringer Durchlässigkeit und hoher Steifheit angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkern eine sich radial erstreckende, gewundene Lage aus Schaummaterial mit geringer Durchlässigkeit aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Pflanzenhalteteil (16) im Verhältnis zu den Endgestellen unabhängig voneinander drehbar ist.