DE3121277A1 - Substrate for plant cultivation - Google Patents

Substrate for plant cultivation

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Abstract

A substrate for plant cultivation, consisting of a mixture of grains of calcined and expanded clay and flakes of mineral fibres, for example rock wool or glass wool. The substrate is structurally stable, very water-absorbent, contains an unchanged volume of air, is highly heat-insulating and heat-storing. The behaviour of the substrate with respect to the emission of the water contained may be influenced by the choice of the mixing ratio of the components.

Description

Substrat für den Pflanzenanbau. Substrate for growing plants.

Gegenstand der Erfindung ist ein Substrat für den Pflanzenanbau, Es ist bekannt, für den Anbau von Blumen, Bäumen oder Gemüse Bodenerde, Torf, Humus, Rinde oder Gemische hiervon zu verwenden, die nachstehend allgemein als "Pflanzerde" bezeichnet werden.The invention relates to a substrate for plant cultivation, Es is known for growing flowers, trees or vegetables soil, peat, humus, To use bark or mixtures thereof, hereinafter generally referred to as "potting soil" are designated.

Der Vorgang bei dem bisher üblichen Anbau ist, daß einerseits die Pflanzen ihren Halt, eine stabile Stellung erhalten und andererseits die Wurzeln sich nach den vorhandenen Möglichkeiten in der Pflanzenerde entwickeln sowie Nährstoffe und Dünger aufnehmen. Ein wesentlicher Teil der Nährstoffe wird auch aus der in der Pflanzerde befindlichen Luft aufgenommen, nämlich der Stickstoff.The process in the hitherto customary cultivation is that on the one hand the Plants get their hold, a stable position and, on the other hand, the roots develop according to the available possibilities in the potting soil as well as nutrients and absorb fertilizer. A significant part of the nutrients is also obtained from the in the air contained in the potting soil, namely nitrogen.

Außer den genannten Nährstoffen benötigen die Pflanzen Wasser.In addition to the nutrients mentioned, plants need water.

Der Wasserbedarf ist von Pflanze zu Pflanze sehr unterschiedlich.The water requirement varies greatly from one plant to another.

Die bisher bekannte und übliche Pflanzerde besitzt in einer ersten Phase, etwa bis zu 12 Monaten, zufriedenstellende Eigenschaften: Die Pflanzen werden ständig mit Wasser versorgt, Dünger wird zugegeben und verteilt sich mit dem Wasser. Nach und nach verdichtet sich jedoch die Pflanzerde und wird kompakter, das Luftvolumen reduziert sich und die für die Pflanzen lebenswichtigen Luft- und Wasserverhältnisse ändern sich.The previously known and customary potting soil has a first Phase, approximately up to 12 months, satisfactory characteristics: the plants become constantly supplied with water, fertilizer is added and distributed with the water. Gradually, however, the potting soil compacts and becomes more compact, the volume of air reduces itself and the air and water conditions that are vital for the plants vary.

Es ergibt sich, daß auf die Dauer nicht die idealen Wachstumsbedingungen für die Pflanzen sichergestellt werden können,- was dazu führen kann, daß Pflanzen eingehen, deformiert werden oder sich als ungesund erweisen.It turns out that in the long run not the ideal growth conditions for the plants can be ensured - which can lead to plants die, become deformed, or prove to be unhealthy.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand darin, ein Substrat zu schaffen, das möglichst vielseitig verwendbar ist und mit dem ein konstantes Luftvolumen und ein regulierbares 'Wasservolumen erzielt werden kann. Das Substrat sollte seine für den Pflanzenanbau wesentlichen Eigenschaften möglichst über jJahre unverändert beibehalten, und es sollte mit ihm möglich sein, die Wachstumsbedingungen in Abhängigkeit vom Pflanzentyp zu beeinflussen-.The object on which the invention is based was to provide a substrate to create that is as versatile as possible and with which a constant Air volume and an adjustable 'water volume can be achieved. The substrate its essential properties for plant cultivation should, if possible, last for years Maintained unchanged, and it should be possible with it to change the growing conditions to influence depending on the type of plant.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß das Substrat als Gemisch aufgebaut ist, das zwei mineralische Komponenten enthält, nämlich Körner aus gebranntem und geblähtem Ton und Flocken aus Mineralfasern.This object is achieved according to the invention in that the Substrate is built up as a mixture that contains two mineral components, viz Fired and expanded clay grains and mineral fiber flakes.

Verschiedene vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemaßen erdartigen Substrates sind möglich.Various advantageous embodiments of the invention earth-like substrates are possible.

So hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Körner aus einem an sich bekanntem Blähton mit abgerundeten Kanten und einem Korndurchmesser von 2 mm bis 12 mm bestehen. Blähton ist ein Material, das aus einzelnen nahezu kugelförmigen Körnern besteht, die in ihrem Inneren eine Porenstruktur besitzen. Er wird im alkalischen Bereich überwiegend als Baustoff verwendet, I und es ist bekannt, ihn in speziellen Fällen im Pflanzenanbau, nämlich bei Hydrokulturen, zu verwenden.So it has proven to be advantageous if the grains from one Well-known expanded clay with rounded edges and a grain diameter of 2 mm to 12 mm exist. Expanded clay is a material that is made up of individual nearly spherical Grains that have a pore structure in their interior. He gets in the alkaline Area mainly used as a building material, I and it is known to specialize in it Cases to be used in plant cultivation, namely in hydroponics.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Substrates bestehen die Körner aus Blähton mit gebrochenem Korn.In a particularly advantageous embodiment of the invention Substrates, the grains consist of expanded clay with broken grain.

Dadurch wird erreicht, daß die poröse vergrösserte Tonoberfläche Wasser zurückhält und zum Teil auch Wasser leitet.This ensures that the porous enlarged clay surface is water retains and partly also conducts water.

Die Flocken aus Mineralfasern weisen zweckmäßig eine Größe von 2 mm bis 20 mm auf, wobei die Faserlänge in den Flocken bis zu 1 mm betragen kann.The flakes of mineral fibers expediently have a size of 2 mm up to 20 mm, whereby the fiber length in the flakes can be up to 1 mm.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Flocken aus Steinwolle bestehen, es können aber auch andere Mineralfasern, beispielsweise Glaswolle, verwendet werden.It has been found to be particularly beneficial when the flakes are taken out Rock wool, but other mineral fibers such as glass wool, be used.

Der-Einsatz von Mineralwolle, beispielsweise Steinwolle,im Flanzenanbau, ist in speziellen Fällen bekannt, wo Kulturen auf Mineralfasermatten angebaut werden.The use of mineral wool, for example rock wool, in the cultivation of plants, is known in special cases where crops are grown on mineral fiber mats.

Bisher war aber sowohl die Verwendung von Körnern aus gebranntem Ton einerseits als auch die Verwendung von Mineralfasern andererseits auf ganz spezielle Anwendungsfälle beschränkt. Ein erfindungsgemäßer Einsatz mit weitgehender Beeinflussung der bodenphysikalischen Eigenschaften war bisher nicht bekannt.So far, however, both grains of baked clay have been used on the one hand and the use of mineral fibers on the other hand on very special Use cases limited. A use according to the invention with extensive influencing the physical properties of the soil were previously unknown.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß sich in dem erfindungsgemäßen Substrat aus den beiden mineralischen Komponenten die Eigenschaften der Körner aus gebranntem Ton einerseits und der Flocken aus Mineralfasern andererseits in so sinnuAler Weise ergänzen, daß man ein außerordentlich vielseitig verwendbares Substrat für den Pflanzenanbau erhält.The invention is based on the knowledge that in the inventive Substrate from the two mineral components determine the properties of the grains Burnt clay on the one hand and the flakes of mineral fibers on the other hand in such a sensible way Way to complement that you have an extraordinarily versatile substrate for maintains plant cultivation.

Die zwischen den Körnern des Substrates angeordnetei Flocken aus Mineralfasern nehmen wie ein Schwamm das zugeführte Wasser auf. Die Körner aus gebranntem Ton andererseits lassen sich nicht komprimieren, so daß ein bestimmtes Luftvolumen immer vorhanden ist. Dieses Luftvolumen ist abhängig vom Durchmesser der Körner.The flakes of mineral fibers arranged between the grains of the substrate absorb the supplied water like a sponge. The grains of baked clay on the other hand cannot be compressed, so that a certain volume of air always is available. This volume of air depends on the diameter of the grains.

Bei größeren Körnern hat man ein größeres Volumen, bei kleineren Körnern ein geringeres Luftvolumen.With larger grains you have a larger volume, with smaller grains a smaller volume of air.

Das Wasservolumen kann durch die Größe und Anzahl der Flocken aus Mineralfasern reguliert werden.The volume of water can be determined by the size and number of the flakes Mineral fibers are regulated.

Es sind sehr verschiedene Mischungsverhältnisse zwisChen Körnern und Flocken möglich. So kann beispielsweise das Substrat aus einem Gemisch bestehen, das 20 bis 80 Gewichtsprozent Körner aus gebranntem Ton und 80 bis 20 Gewichtsprozent Flocken aus Mineralfasern enthält.There are very different mixing ratios between grains and Flakes possible. For example, the substrate can consist of a mixture that is 20 to 80 percent by weight of calcined clay grains and 80 to 20 percent by weight Contains flakes made from mineral fibers.

Es sind aber auch andere Mischungsverhältnisse möglich, beispielsweise 80 Gewichtsprozent Körner und 20 Gewichtsprozent Flocken, 90 Gewichtsprozent Körner und ao Gewichtsprozent Flocken oder 95 Gewichtsprozent Körner und 5 Gewichtsprozent Flocken.However, other mixing ratios are also possible, for example 80 weight percent grains and 20 weight percent flakes, 90 weight percent grains and ao weight percent flakes or 95 weight percent grains and 5 weight percent Flakes.

Das Mischungsverhältnis richtet sich nach dem Anwendungsfall.The mixing ratio depends on the application.

So kommen beispielsweise bei einer Anwendung in Wüstengebieten Mischungen in Frage, die besonders viele und große' Flocken enthalten. In einem solchen Fall ist aber auch die wärmedämmende und wärmespeichernde Wirkung des Substrates, die durch die porosen Kaner aus gebranntem Ton bewirkt wird, von großer Bedeutung. In Wüstengebieten sind die Temperaturschwankungen Tag/Nacht sehr groA und schadlich für die Wurzeln der Pflanzen. Aufgrund der wärmedämmenden Wirkung des erfindungsgemaßen Substrates werden die Temperaturschwankung-en gedämpft, und tagsüber verdampft nur wenig Wasser.For example, when used in desert areas, mixtures are used in question, which contain particularly many and large 'flakes. In such a case but is also the insulating and heat-storing effect of the substrate, which caused by the porous Kaner made of baked clay is of great importance. In In desert areas, the day / night temperature fluctuations are very large and harmful for the roots of the plants. Due to the heat insulating effect of the invention Substrates the temperature fluctuations are dampened, and during the day only evaporates little water.

Zusammengefaßt weist das erfindungsgemäße Substrat folgende Vorteile auf: Es ist strukturstabil, sehr wasseraufnahmefähig, behält ein unverändertes Luftvolumen, ist hoch wärmedämmend und wärmespeichernd.In summary, the substrate according to the invention has the following advantages on: It is structurally stable, very water-absorbent, retains unchanged air volume, is highly insulating and heat-storing.

Genauere Untersuchungen haben ergeben, daß das erfindungsgemäße Substrat die Möglichkeit eröffnet, durch eine entsprechende Wahl -des Mischungsverhältnisses und der Ausbildung der Komponenten das Verhalten des Substrates in Bezug auf die Abgabe des gehaltenen Wassers in Abhängigkeit von einem angelegten Druck, das in sogenannten Wasserspannungskurven darstellbar ist, nachhaltig zu beeinflussen. Dieses Verhfften ist für die Pflanzenkulturen besonders wichtig, weil der Druck, der aufgewendet werden muß, um einem Substrat oder einem Boden eine bestimmte Wassermenge zu entziehen, ein Maß für die Kraft ist, welche die Pflanze aufwenden muß, um dem Substrat oder Boden die gleiche Wassermenge zu entziehen. Da der Grad der Entwasserung bzw. die im Substrat verbleibende Wassermenge vom Aufbau des Substrates, insbesondere von der Porengrößenverteilung und den wirksamen Wasserbindungskräften abhängt, ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Substrat hier viele Beeinflussungsmöglichkeiten bietet und je nach Verwendungszweck sehr unterschiedliche Wasserspannungskurven bewußt hergestellt werden können. Dies wird im folgenden an Ausführungsbeispielen erläutert.More detailed investigations have shown that the substrate according to the invention opens up the possibility of an appropriate choice of the mixing ratio and the formation of the components the behavior of the substrate in relation to the Release of the retained water as a function of an applied pressure, which in so-called water tension curves can be shown to influence sustainably. This Prohibited is particularly important for plant crops because of the pressure that is applied must be used to remove a certain amount of water from a substrate or soil, is a measure of the force that the plant has to exert to the substrate or Soil the same amount of water to withdraw. Since the degree of drainage or the Amount of water remaining in the substrate from the structure of the substrate, in particular from depends on the pore size distribution and the effective water binding forces, it can be seen that the substrate according to the invention offers many possibilities for influencing this and depending on the intended use, consciously very different water tension curves can be produced. This is explained in the following using exemplary embodiments.

Es wurde das Verhalten von in Bezug auf die Ausbildung der Komponenten zwei verschiedenen Mischungen des Substrates bei verschiedenen Gewichtsverhältnissen in Bezug auf die Abgabe des gehaltenen Wassers untersucht. Die Aufnahme der Wasserspannungskurven erfigte nach an sich bekannten Verfahren (aber druckmethode). Es wurde jeweils der im Substrat verbleibende Wasserantel bei verschiedenen Druckstufen aufgenommen.It became the behavior of in terms of the training of the components two different mixtures of the substrate at different weight ratios investigated with regard to the release of the retained water. The recording of the water tension curves erfigte according to methods known per se (but printing method). It was always the The water jacket remaining in the substrate was absorbed at different pressure levels.

Der Ausgangspunkt bildet jeweils eine Wasserspannung von 980,7 Pa (10 cmWS), der sich im allgemeinen im Boden nach einer durchdringenden Bewässerung einstellt. Unter "leicht verfügbarem Wasser" wird diejenige Wassermenge verstanden, welche aus dem Boden freigesetzt wird, wenn sich die Wasserspannung von 980,7 Pa (10 cmWS) auf 4.903,3 Pa (50 cmWS) erhöht. Mit "Wasserpufferungs-Kapazität" wird der Anteil des Wassers bezeichnet, welcher bei einem Ansteigen der Wasserspannung von 4.903,3 Pa (50 cmWS) auf 9.806,7 Pa (100 cmWS) freigesetzt wird. Auf über 9.806,7 Pa sollte die Wasserspannung in einem Substrat bei intensiver Kulturführung nicht ansteigen, denn je höher die Wasserspannung ist, d.h. je-trockener ein Substrat ist, umso größer ist die Kraft, mit der das restliche Wasser in den Poren gebunden wird.The starting point is a water tension of 980.7 Pa (10 cm water column), which generally settles in the soil after a thorough irrigation adjusts. "Easily available water" is understood to mean that amount of water which is released from the ground when the water tension is 980.7 Pa (10 cm water column) increased to 4,903.3 Pa (50 cm water column). With "water buffering capacity" becomes denotes the proportion of water that occurs when the water tension rises from 4,903.3 Pa (50 cm water column) to 9,806.7 Pa (100 cm water column) is released. To over 9,806.7 Pa should not reduce the water tension in a substrate in the case of intensive cultivation increase, because the higher the water tension, i.e. the drier the substrate the greater the force with which the remaining water is bound in the pores will.

Die terwendeten Mischungen waren folgende: Mischung I: a) Körner aus Blähton-fein (2 - 4 mm) b) Steinwolleflocken-£ein (granuliert 3 - 5 mm) Mischung II: a) Körner aus Blähton-grob (4 - 8 mm gebrochen) b) Steinwolleflocken-fein (granuliert 3 - 5 mm) In den folgenden Tabellen I und II sind für die Mischungen I und II die Volumenanteile des im Substrat noch vorhandenen Wassers bei verschiedenen Mischungsverhältnis sen a : b = Gewichtsverhältnis Körner zu Gewichtsverhältnis Flocken und verschiedenen Druckstufen angegeben.The mixtures used were as follows: Mixture I: a) Granules off Expanded clay-fine (2 - 4 mm) b) rock wool flakes - a (granulated 3 - 5 mm) mixture II: a) Coarse expanded clay grains (4 - 8 mm broken) b) Fine rock wool flakes (granulated 3 - 5 mm) In the following tables I and II are for the mixtures I and II Volume proportions of the water still present in the substrate at different mixing ratios sen a: b = weight ratio of grains to weight ratio of flakes and various Pressure ratings specified.

Tabelle I Mischung I Wasseranteil bei Druck von: Gewichts-Verhältnis 980,7 Pa 4.903,3 Pa 9.806,7 Pa a : b (10 cmWS) (50 cmWS) (100 cmWS) 80 : 20 31 Vol% 28 Vol% 27 Vol% 60 : 40 35 " 25 " 24 " 40 : 60 40 " 21 " 16 " 20 : 80 43 " 18 " 12 " Tabelle II Mischung II Wasseranteil bei Druck von: Gewichts-Verhältnis 980,7 Pa 4.903,3 Pa 9.806,7 Pa a : b (10 cmWS) (50 cmWS) (100 cmWS) eo : 20 24 Vol% 22 Vol% 22 Vol% 60 : 40 33 " 21 " 19 " 40 : 60 34 " 17 " 12 " 20 : 80 44 " 16 " 10 " Aus den Tabellen läßt sich ablesen, daß je nach der Zusammensetzung und dem Mischungsverhältnis des Substrates in den beiden obengenannten Bereichen, also zwischen 980,7 Pa und 4.903,3 Pa einerseits und zwischen 4.903,3 Pa und 9.806,7 Pa andererseits die Verhältnisse bezüglich der Wasserabgabe sehr verschieden sind.Table I. Mixture I water content at pressure of: Weight ratio 980.7 Pa 4,903.3 Pa 9,806.7 Pa a: b (10 cm water column) (50 cm water column) (100 cm water column) 80: 20 31 Vol% 28 Vol% 27 Vol% 60: 40 35 "25" 24 " 40: 60 40 "21" 16 " 20: 80 43 "18" 12 " Table II Mixture II water content at pressure of: Weight ratio 980.7 Pa 4,903.3 Pa 9,806.7 Pa a: b (10 cm water column) (50 cm water column) (100 cm water column) eo: 20 24 Vol% 22 Vol% 22 Vol% 60: 40 33 "21" 19 " 40: 60 34 "17" 12 " 20: 80 44 "16" 10 " From the tables it can be seen that, depending on the composition and the mixing ratio of the substrate in the two above-mentioned ranges, i.e. between 980.7 Pa and 4,903.3 Pa on the one hand and between 4,903.3 Pa and 9,806.7 Pa on the other hand, the ratios regarding the water delivery are very different.

Es ist durch Forschungsergebnisse bewiesen, daß durch Wahl verschiedener Mischungsverhältnisse und verschiedener Arten der Komponenten das bodenphysikalische Verhalten des Substrates gezielt und stark beeinflußt werden kann.It is proven by research that by choosing different Mixing ratios and different types of components the soil physical Behavior of the substrate can be influenced in a targeted and strong manner.

Versuche mit dem beschriebenen Substrat haben gezeigt, daß es zum Pflanzenanbau außerordentlich gut geeignet ist. So haben Versuche beim Anbau von Tomaten und Gurken auf Böden einerseits aus einem Substrat der oben beschriebenen Art und andererseits auf Vergleichsböden (beispielsweise Böden aus Einheitserde oder Weißtorf) ergeben, daß unter vergleichbaren Bedingungen mindestens gleich gute oder bessere Ertragsergebnisse erzielt werden.Experiments with the substrate described have shown that it is suitable for Plant cultivation is extremely suitable. So have attempts at growing Tomatoes and cucumbers on soils on the one hand from a substrate of the type described above Type and, on the other hand, on reference soils (for example soils made from standard soil or white peat) show that under comparable conditions at least equally good or better yield results can be achieved.

Claims (8)

Patentansprüche 1. Substrat für den Pflanzenanbau, dadurch gekennzeichnet, daß es als Gemisch aufgebaut ist, das zwei mineralische Komponenten enthält, nämlich -a) Körner aus gebranntem und geblähtem Ton und b) Flocken aus Mineralfasern . Claims 1. Substrate for plant cultivation, characterized in that that it is constructed as a mixture that contains two mineral components, namely -a) grains of burnt and expanded clay and b) flakes of mineral fibers. 2. Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner aus einem Blähton mit abgerundeten Kanten und einem mittleren Korndurchmesser von 2 mm bis 12 mm bestehen.2. Substrate according to claim 1, characterized in that the grains made of expanded clay with rounded edges and an average grain diameter of 2 mm to 12 mm exist. 3. Substrat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner aus Blähton mit gebrochenem Korn bestehen.3. Substrate according to claim 2, characterized in that the grains consist of expanded clay with broken grain. 4. Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flocken aus Mineralfasern eine Größe von 2 mm bis 20 mm aufweisen.4. Substrate according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the flakes of mineral fibers have a size of 2 mm to 20 mm. 5. Substrat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserlänge in den Flocken bis zu 1 mm beträgt.5. Substrate according to claim 4, characterized in that the fiber length in the flakes is up to 1 mm. 6. Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flocken aus Steinwolle bestehen.6. Substrate according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the flakes are made of rock wool. 7. Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch geennzeichnet, daß das Gemisch 20 bis 80 Gewichtsprozent Kerner -aus gebranntem Ton und 80 bis 20 Gewichtsprozent Flocken aus Mineralfasern enthält.7. Substrate according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the mixture 20 to 80 percent by weight Kerner -from burnt clay and 80 to Contains 20 percent by weight of mineral fiber flakes. 8. Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch-gekenn zeichnet, daß das Gemisch 80 bis 95 Gewichtsprozent Kerner aus gebranntem Ton und 20 bis 5 Gewichtsprozent Flocken aus Mineralfasern enthält.8. Substrate according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the mixture is 80 to 95 percent by weight of kernel from baked clay and 20 to 5 Contains percent by weight of flakes made from mineral fibers.
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