DE2848971A1

DE2848971A1 - Vorrichtung und verfahren zur kultivierung von pflanzen

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Publication number: DE2848971A1
Application number: DE19782848971
Authority: DE
Inventors: Choong Wah Lee
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-12-16
Filing date: 1978-11-11
Publication date: 1979-06-21
Also published as: DE2848971C2; MY8200104A; HK39081A; GB1579210A; US4133141A; AU517563B2; AU4230678A

Description

Beschreibung

Es ist weder neu noch ungewöhnlich, Zierpflanzen oder Nutzpflanzen an an sich unnatürlichen Orten zu züchten. Zum Beispiel ist es weit verbreitet, Pflanzen in Topfen z.B. im Haus zu züchten. Es ist auch bekannt, Pflanzen in Hydrokulturen wachsen zu lassen.

Als ein weniger bekanntes Beispiel ist zu nennen, daß die Indios vor 600 Jahren an einem Ort, der jetzt eine Vorstadt von Mexico City ist, Feldfrüchte auf Flößen kultivierten, von denen die Wurzeln der Pflanzen in das Wasser hingen.

In diesen früheren Versuchen wurden, soweit bekannt, Nährstoffe für Pflanzen bisher ohne Ausnahme ohne Verwendung einer Vorrichtung angewandt, die verhindert, daß die Pflanzennährstoffe das Wasser des Bodens verunreinigen. Demzufolge sind die Pflanzen manchmal nicht in der Lage, einfaches Wasser aus dem Boden aufzunehmen, wenn Bedarf hierfür besteht. Pflanzennährstoffe werden im allgemeinen ohne Wasser oder ohne Erde auf die Pflanzen aufgebracht. Pflanzennährstoffe liegen gewöhnlich in organischer oder anorganischer Form vor, in der sie direkt auf den Boden angewandt werden. Wasser, das unwesentliche Mengen an Pflanzennährstoffen enthält, findet sich in vielen Bodenarten. Der Boden kann geringe Mengen der aufgebrachten Nährstoffe

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festhalten und, wenn Nährstoffe innerhalb der Grenzen angewandt werden, in denen der Boden sie festzuhalten vermag, können die Pflanzen leicht einfaches Wasser aus dem Boden aufnehmen. Wenn jedoch eine große Menge Nährstoffe zur Erhöhung der Ertragsfähigkeit angewandt wird, kann das Festhaltevermögen des Bodens für die Nährstoffe überschritten werden, so daß der Überschuß an Nährstoffen in das Bodenwasser gelangt und unter bestimmten Umständen die Pflanzen beeinträchtigen kann. Die Erfindung löst dieses schwierige Problem der Verunreinigung des Bodenwassers, wenn eine große Menge chemischer Düngemittel angewandt wird, um die Ertragsfähigkeit des Bodens zu verbessern.

Erfindungsgemäß ist ein Behälter vorgesehen, der einen Nährstoffvorrat, einen getrennten Wasservorrat und ein in Teilchenform vorliegendes Trägermedium für die Wurzeln der Pflanzen aufweist. Für die kontrollierte Zuführung der Nährstoffe ist eine Absperrung vorgesehen. Die Pflanzenwurzeln können auch in den Wasservorrat hineinwachsen, um getrennt von den Nährstoffen Wasser zu erhalten. Bei einer Ausführungsform wachsen die Pflanzen in der Mitte des Behälters, die vom Nährstoffvorrat umgeben ist. Nach einer anderen Ausführungsform befindet sich der Nährstoffvorrat in der Mitte, und die Pflanzen wachsen in einem Ring um diesen Nährstoffvorrat. Es sind auch Ausführungsformen für die Züchtung auf dem Lande und auf Wasser vorgesehen.

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— Q —

Die erfindungsgemäße Kultivierungsvorrichtung hat den Zweck, eine Vielzahl von Gartenpflanzen an Orten zu züchten, wo sich herkömmliche Methoden unter Verwendung von Erde nur schwer, gar nicht oder nicht in wirtschaftlicher Weise durchführen lassen.

Die erfindungsgemäße Kultivierungsvorrichtung ist nicht vom Erdboden, der Wasserzuführung und den Nährstoffen für die Pflanze abhängig, wie dies bei den herkömmlichen in Erde durchgeführten Kultivierungsverfahren der Fall ist. Vorzugsweise wird eine geringe Menge gewöhnlichen Sands in der erfindungsgemäßen Kultivierungsvorrichtung angewandt, um den Samen zum Keimen zu bringen, worauf man die Pflanze in ihrer Stellung hält, die Wurzeln der Pflanze zur Wasserabteilung führt, in der sich eine ausreichend große Menge Wasser befindet, und dann die Wurzeln in die Nährstoffabteilung führt. Die geringe erforderliche Menge gewöhnlichen Sands ermöglicht eine praktische und wirtschaftliche Züchtung von Gartenpflanzen ohne Erdboden. Obgleich nur eine geringe Menge Sand verwendet wird, läßt sich der erzielte Ertrag in vorteilhafter Weise mit demjenigen vergleichen, wie er nach herkömmlichen Verfahren durch Kultivierung auf Erdboden erreicht wird, in denen eine um das Vielfache größere Fläche als bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung notwendig ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß nahezu 3/4 des Raumes der erfindungsgemäßen Vorrichtung von der Wasserabteilung und der Nährstoff-

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abteilung eingenommen werden. Die Wasserabteilung und die Pflanzennährstoffabteilung können beträchtliche Mengen an Wasser und Pflanzennährstoff aufnehmen. Die beiden Abteilungen sind so konstruiert, daß sie getrennt Wasser und Pflanzennährstoffe in solchen Mengen für die Pflanze zugänglich machen, die den wechselnden Erfordernissen unter variierenden Wetterbedingungen entsprechen.

Die erfindungsgemäße Kultivierungsvorrichtung weist drei herausragende Merkmale auf:

Das erste besteht darin, daß das Wasser und die Pflanzennährstoffe der Pflanze getrennt zugeführt werden.

Beim herkömmlichen Verfahren zur Kultivierung unter Verwendung von Erde wird keine Vorsorge getroffen, daß die aufgebrachten Nährstoffe sich nicht mit dem Wasser im Boden vermischen. Dementsprechend enthält jegliches Wasser, das von der Pflanze aufgenommen wird, Pflanzennährstoffe in unterschiedlichen Konzentrationen. Die gemeinsame Anwendung von Wasser und Pflanzennährstoffen ist eine allgemein angewandte und zweckmäßige Methode, um die Pflanze mit ihrem Bedarf an Wasser und Nährstoffen zu versorgen. Bei Hydrokulturen wird das Wasser, in dem die Pflanzennährstoffe gelöst sind, dauernd der Pflanze zugeführt.

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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält das Wasser in der Wasserabteilung und im Sand, in dem die Pflanze wächst, keine Nährstoffe oder höchstens eine unwesentliche Menge. Das Wasser, das die Pflanze für ihren Stoffwechsel, ihr Wachstum und ihre Vermehrung aufnimmt, ist demzufolge weitgehend frei von Nährstoffsalzen. Die Vorteile dieses speziellen Merkmales der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind wie folgt:

(1) Da das der Pflanze zugeführte Wasser keine Nährstoffsalze enthält, entsteht auch nicht das Problem der hohen Nährstoff salzkonzentration, das bewirkt, daß die Pflanzenwurzeln durch Osmose Wasser aufnehmen.

Eine hohe Konzentration an Nährstoffsalzen im Bodenwasser stellt bei den herkömmlichen Kultivierungsverfahren mit Erde ein schwer zu kontrollierendes Problem dar, da es mehrere Faktoren gibt, die für die Konzentration der Nährstoffsalze im Erdboden verantwortlich sind. Z.B. die Wetterbedingungen, die Zersetzung von organischen Materialien, die zu starke Anwendung chemischer Düngemittel und eine zu geringe Menge Wasser im Erdboden sind einige der gewöhnlichen Ursachen.

Bei der Kultivierung in Hydrokulturen, bei der das Wasser zusammen mit den Pflanzennährstoffen zugeführt wird, ist zusätzliche Arbeit notwendig, um die Lösung zu überprüfen und so einzustellen, daß die Salzkonzentration unter den variie-

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renden Wetterbedingungen weder zu hoch noch zu niedrig für die Pflanze ist.

(2) Schwere Regenfälle können durch Auslaugen einen Verlust an Pflanzennährstoffen herbeiführen. Das Regenwasser füllt lediglich das Wasser in der Wasserabteilung auf und macht das Wasser von jeglichen Spuren an Pflanzennährstoffen frei. Die Pflanze wächst besser, wenn das Wasser im Sand und in der Wasserabteilung keine Pflanzennährstoffe enthält.

Beim herkömmlichen Verfahren zerstören schwere Regenfälle die Bodenstruktur, verringern die Wasserrückhaltefähigkeit und laugen lösliche Nährstoffsalze aus.

Beim Kultivieren in Hydrokulturen wird die Lösung aus Wasser und Nährstoffen bei Regen zu stark verdünnt, so daß sie geprüft und entsprechend eingestellt werden muß. Dieses Problem ist so verlustvoll und mühsam, daß die Kultivierung in Hydrokulturen unter Abdeckungen durchgeführt werden muß, wenn häufig Regen fällt.

(3) Da das Wasser in der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine Pflanzennährstoffe enthält, bleibt sein pH-Wert konstant etwa bei 7. Die Gegenwart von Nährstoffsalzen in anderen Vorrichtungen und Systemen, insbesondere von Stickstoffverbindungen,

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macht den pH-Wert des Wassers für die Pflanze zu hoch. Bei der Kultivierung in Hydrokulturen, bei der die Pflanzennährstoffe zusammen mit dem Wasser angewandt werden, wird der pH-Wert der Lösung allmählich alkalisch, so daß er überwacht und häufig . eingestellt werden muß.

(4) Der wichtigste Vorteil ist schließlich der, daß der Bedarf an Wasser und Pflanzennährstoffen und deren Menge von der Pflanze selbst bestimmt wird. Es ist der Pflanze selbst überlassen, diejenige Menge aufzunehmen, die sie unter den verschiedenen Wetterbedingungen tatsächlich benötigt. Z.B. verliert die Pflanze während eines heißen windigen Tages durch die Abgabe von Wasser nach außen eine große Menge Wasser, die ersetzt werden muß. Da das Wasser in der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine Pflanzennährstoffe enthält, kann die Pflanze jegliche Menge Wasser ohne jegliche Nährstoffsalze aufnehmen. Der Bedarf an Nährstoffen kann aus der Nährstoffabteilung gedeckt werden, wo sich alle Pflanzennährstoffe in wesentlicher Menge befinden. An einem feuchten Tag ist der Wasserverlust durch Abgabe von Wasser an die Atmosphäre viel geringer. Es wird"weniger Wasser aufgenommen, jedoch kann die Pflanze ihren Bedarf an Nährstoffen leicht aus der Nährstoffabteilung der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufnehmen, wo sich diese in konzentrierter Form befinden.

Bei den herkömmlichen Kultivierungsverfahren hat die Pflanze keine Wahl. Sie kann den beträchtlichen Wasserverlust durch

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Abgabe von Wasser an die Atmosphäre nicht ausgleichen, ohne Nährstoffe aufzunehmen. Es kann leicht eine Schädigung der Pflanze durch Nährstoffsalze eintreten, insbesondere wenn der Boden reich an Pflanzennährstoffen ist. Die Anwendung chemischer Düngemittel muß mit Sorgfalt erfolgen. Auf der anderen Seite ist die Einbringung chemischer Düngemittel als Pflanzennährstoffe in die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach, und es kann eine große Menge eines geeigneten chemischen Düngemittels einfach in die Nährstoffabteilung eingefüllt werden, bis diese voll ist. Für einen längeren Zeitraum wird eine größere Menge eingefüllt, für einen kürzeren Zeitraum kann aus wirtschaftlichen Gründen eine geringere Menge angewandt werden. Es besteht nicht die Gefahr einer Schädigung der Pflanze oder des keimenden Samens durch die Nährstoffsalze.

Das zweite herausragende Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht im Absperrteil für die Nährstoffsalze. Dieser Absperrteil umschließt die Nährstoffabteilung, in der die Pflanzennährstoffe aufbewahrt werden. Er ermöglicht es der Pflanze, ihren vollen Bedarf an Nährstoffen aufzunehmen, ohne daß diese in die Umgebung dringen können, wo die Pflanze wächst, so daß das Wasser und die Pflanzennährstoffe getrennt zugeführt werden können. Der Absperrteil ermöglicht es, daß Früchte für die Ernährung über Frischwasserbehälter wachsen können, und verhindert, daß ihr Wasser mit den Pflanzennährstoffen verunreinigt wird, selbst wenn große Mengen davon angewandt werden. Die

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Pflanzennährstoffe verbleiben selbst bei schweren Regenfällen im Absperrteil, bis sie vollständig von der Pflanze aufgenommen sind. Dies stellt auch einen großen wirtschaftlichen Vorteil hinsichtlich der Anwendung der Düngemittel dar.

Das dritte herausragende Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß ein Wasservorrat vorhanden und sofort für die Pflanze zugänglich ist, deren Bedarf unter den unterschiedlichen Wetterbedingungen stark schwankt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält eine Säule aus Sand, durch die das in der Wasserabteilung aufbewahrte Wasser durch Kapillarwirkung nach oben in den Bereich gezogen wird, der die wachsende Pflanze umgibt. Über der Wasserabteilung befindet sich ein besonderer Luftraum, um überschüssiges Wasser aufgrund schwerer Regenfälle abzuziehen und das Wasser mit Sauerstoff anzureichern, so daß die Wurzeln in das in der Wasserabteilung gehaltene Wasser eindringen und ihren Wasserbedarf aufnehmen können. Durch die Sandsäule, den Luftraum und das in der Wasserabteilung gehaltene Wasser wird somit der Pflanze das Wasser unter den unterschiedlichen Wetterbedingungen sofort zugänglich gemacht. Dieses System der Wasserzuführung erspart nicht nur ein häufiges Bewässern, sondern macht es auch möglich, die Pflanzen kompakter als in Erde zu kultivieren, da den Pflanzen sofort eine große Menge Wasser zugänglich ist.

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Die Grundzüge der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.

In den Zeichnungen zeigt

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem zentral angeordneten Absperrteil;

Figur 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Figur 1, wobei Teile weggelassen sind, um Einzelheiten im Inneren zu veranschaulichen;

Figur 3 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit peripher angeordnetem Absperrteil; und

Figur 4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Figur 3, wobei Teile weggelassen sind, um Einzelheiten im Inneren zu veranschaulichen;

Figur 5 einen Längsschnitt durch eine Modifizierung der Vorrichtung gemäß Figur 1, die auf einem Pier in frischem Wasser getragen wird;

Figur 6 einen Längsschnitt durch eine Modifizierung der Vorrichtung gemäß Figur 1, die teilweise in den Boden eingegraben ist;

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Figur 7 einen Längsschnitt durch eine Modifizierung der Vorrichtung gemäß Figur 1, die auf frischem Wasser schwimmt;

Figur 8 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Figur 1, die auf Salzwasser schwimmt.

Zur Veranschaulichung sind zwei verschiedene erfindungsgemäße Vorrichtungen in den Figuren 1 und 2 (nachfolgend als C bezeichnet) und in den Figuren 3 und 4 (nachfolgend als R bezeichnet) gezeigt. Die Vorrichtungen C und R weisen jedoch vergleichbare Teile auf und arbeiten nach dem gleichen Prinzip. Um den Vergleich zu erleichtern, sind vergleichbare Teile mit den gleichen Bezugszeichen bzw. Buchstaben versehen.

Gemäß den Figuren 1 und 2 umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung C einen Behälter 2 mit einer Bodenwandung 30 und einer sich nach oben erstreckenden äußeren peripheren Seitenwandung 32, an deren oberem Ende sich ein nach außen gebogener ringförmiger Flansch 34 erstreckt. Der Behälter 2 wird gegebenenfalls von einem Bock oder Gestell 1 getragen, um die Vorrichtung auf eine zweckmäßige Höhe zu bringen und sie für bestimmtes Ungeziefer, wie Schnecken, weniger zugänglich zu machen.

Ferner ist eine trennbare zylindrische Seitenwandung 3 mit einem an ihrem unteren Ende nach außen gebogenen radialen Flansch 36

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vorgesehen. Beim Gebrauch sitzt die Seitenwandung 3 auf der Seitenwandung 32 des Behälters 2 auf, wobei der Flansch 34 koaxial mit dem Flansch 36 in Berührung steht.

Innerhalb des Behälters 2 befindet sich koaxial auf dem Behälterboden 30 ein ringförmiges, die Wasserabteilung begrenzendes Wandglied 4. Dieses weist eine sich nach oben erstrekkende, nach innen geneigte konische Seitenwandung 38 mit einem ringförmigen Flansch 40 auf, der sich an ihrem oberen Ende unterhalb der Lücke G zwischen den Flanschen 34 und 36 radial nach innen erstreckt.

Am einer Stelle ist der Flansch 40 mit einem sich nach oben öffnenden ringförmigen Hals 42 versehen, der sich über den Flansch 34 hinaus erstreckt. Ein Wassereinleitungsrohr 7 ragt in den Hals 42 und erstreckt sich über das obere Ende der Seitenwandung 3 hinaus. Das Wassereinleitungsrohr 7 ist mit einem entfernbaren Stopfen 8 versehen. Eine ringförmige, einen Luftraum begrenzende Wandung 5 ruht koaxial auf dem Flansch 40. Diese Wandung umfaßt eine sich nach oben erstreckende, nach innen geneigte konische Seitenwandung 44 mit einem ringförmigen Flansch 46, der sich an ihrem oberen Ende und damit oberhalb der Lücke G radial nach innen erstreckt. Der Flansch 46 hat eine zentrale Öffnung 48. Diese öffnung 48 nimmt einen Absperrabschnitt 6 für die Nährstoffe auf, der so zum Flansch

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angeordnet ist, daß er sich über und unter den Flansch 46 erstreckt.

Der Abschnitt 6 umfaßt einen Behälter 16 mit einer sich nach oben erweiternden konischen Seitenwandung 50 und einer Bodenwandung 52. Ein ringförmiger Flansch 13, der den Kapillarfluß stoppt, erstreckt sich von der Seitenwandung 50 an einem zwischen ihrer Höhe liegenden Punkt koaxial nach außen. Der Flansch 13 ruht auf dem Flansch 46, um den Absperrabschnitt 6 in Stellung zu halten. An seinem äußeren Umfang ist der Flansch 13 mit einem nach oben ragenden kurzen Rand 17 versehen. Innerhalb des Behälters 16 befindet sich koaxial angeordnet eine Nährstoffkammer 54 mit einer sich nach oben erstreckenden, nach innen geneigten Seitenwandung 56, die an ihrem oberen Ende mit einem sich nach innen erstreckenden ringförmigen Flansch 58 versehen ist. Ein Einfüllhals 60 verläuft vom inneren Umfang des Flansches 58 nach oben. Das offene obere Ende oder die öffnung 14 des Einfüllhalses 60 liegt geringfügig über dem oberen Rand 19 des Behälters 16. Andererseits liegt der obere Rand 19 des Behälters etwas unter dem oberen Ende der Seitenwandung 3.

Beim Gebrauch wird ein bestimmtes Trägermedium für Pflanzenwurzeln, wie Sand, in den ringförmigen Raum zwischen den Elementen 2, 3 und 4, 5, 16 und in den ringförmigen Raum zwischen dem Element 16, der Seitenwandung 50 und der Nährstoffkammer 54 eingebracht. Dann wird eine Kontrollvorrichtung 12 in Stellung ge-

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bracht. Die Kontrollvorrichtung 12 besteht aus einer sich nach oben erstreckenden ringförmigen konischen Wandung, die oben einen geringeren Durchmesser hat. Der untere Rand 20 der Kontrollvorrichtung 12 liegt etwa in Höhe des oberen Randes 19 des Behälters 16 und radial zum Umfang des den Kapillarfluß verhindernden Flansches 13 an einer dazwischen liegenden Stelle.

Dann wird mehr in Teilchenform vorliegendes Trägermaterial für die Pflanzenwurzeln, wie Sand, in den ringförmigen Raum zwischen der Seitenwandung 3 und der Kontrollvorrichtung 12 gefüllt, um die Kontrollvorrichtung 12 in ihrer Stellung zu halten und den Bereich 62, wo die Pflanzen wachsen sollen, vollständig aufzufüllen.

Durch die zentrale Öffnung 64 am oberen Ende der Kontrollvorrichtung 12 wird eine geringe Menge weiteres Trägermedium für die Pflanzenwurzeln, wie Sand, außerhalb' des Füllhalses 60 zugefügt und über das obere Ende 19 des Behälters 16 ausgebreitet, um eine physikalische Verbindung zwischen den beiden Bereichen des Trägermediums 62 und 66 für die Pflanzenwurzeln herzustellen. Die Nährstoffkammer 15 wird durch die Öffnung 14 mit den Pflan^ zennährstoffen gefüllt und die Abdeckung 11 für die Kontrollvorrichtung in Stellung gebracht. Die Wasserabteilung 68 wird bis zum Punkt G mit Wasser gefüllt, indem man die Abschlußkappe 8 entfernt, Wasser durch den Einlaß 7 gießt und die Kappe 8

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wieder aufsetzt. Der Bereich 70 verbleibt als Luftzwischenraum. Samen, Sämlinge, Stecklinge oder dergleichen werden in das Trägermedium im ringförmigen Raum 62 für die Pflanzenwurzeln eingepflanzt, worauf der Wachstumsprozeß beginnt.

Pflanzennährstoffe werden unter der Seitenwandung 56 in den Sand im Behälter 16 ausgelaugt, wandern aufgrund der Kapillarwirkung nach oben in die dünne Sandverbindung 18, die den oberen Rand 19 des Behälters 16 überdeckt. Um diese Nährstoffe erreichen zu können, senden die wachsenden Pflanzen aus dem ringförmigen Raum 62 Wurzeln durch die Sandverbindung 18 in den Bereich 66. Die Höhe des Sands über dem Behälterrand 19 steuert die horizontale Bewegung der Nährstoffe durch die Verbindung zum ringförmigen Raum 62. Das Ausmaß des Wurzelwachstums durch die Sandverbindung 18 hängt von der Konzentration der Pflanzennährstoffe in der Verbindung 18 ab. Wenn die Nährstoffe verbraucht sind, dringen die Wurzeln, um mehr Nährstoffe zu erhalten, tiefer in den Sand des Behälters 16 ein. Die Sandverbindung 18 ist breit genug, um es den Pflanzenwurzeln zu ermöglichen, frei zu dem Nährstoffvorrat zu gelangen, um soviel Nährstoffe aufzunehmen, wie sie von der Pflanze benötigt werden.

Der untere Rand 20 der Kontrollvorrichtung 12 befindet sich vorzugsweise etwa 3,2 mm unter dem oberen Rand 19 des Behälters 16. Wenn es regnet, oder, wenn Wasser auf die Vorrichtung C rieselt,

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verhindern die Abdeckung 11 und die Kontrollvorrichtung 12, daß Wasser in den Behälter 16 und in die Nährstoffkammer 15 eintritt. Diese Anordnung unterstützt auch, daß die horizontale
Bewegung der Pflanzennährstoffe über die Sandverbindung beschränkt wird.

In üblicher Weise befindet sich der die Kapillarwirkung unterbrechende Flansch 13 etwa 3,8 cm unter dem oberen Rand 19 des Behälters 16. Der Rand 17 ist gewöhnlich 1,2 cm hoch, und der Flansch 13 hat einen ausreichend großen Durchmesser, daß sein kreisförmiger äußerer Umfang, der zum Rand 17 führt, etwa 1,9 cm über die Kontrollvorrichtung 12 hinausragt, so daß dieser Bereich nicht von der Kontrollvorrichtung 12 überdeckt, sondern dem von oben fallenden Wasser ausgesetzt ist.

Wenn es somit regnet oder Wasser auf die Vorrichtung C rieselt, sammelt sich eine geringe kontrollierte Menge Wasser in der
ringförmigen Schale, die vom Flansch 13 und dem Rand 17 begrenzt wird. Diese geringe Menge Wasser, die sich an einer höheren
Stelle befindet als das Niveau der Nährstofflösung im Bereich 66, steigt unter die Kontrollvorrichtung und überquert die
Sandverbindung 18 zum Bereich 66. Wenn die vom Flansch 13 und dem Rand 17 gebildete Schale nicht in besonderer Stellung zu der Kontrollvorrichtung 12 und der Sandverbindung 18 angebracht
wäre, würde die Nährstofflösung in der Nährstoffkammer 15 durch

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die Kapillarwirkung in den Bereich entweichen, wo die Pflanze das einfache Wasser aufnimmt, wodurch schwerwiegende Beeinträchtigungen verursacht oder die Pflanzen sogar eingehen könnten. Eine große Menge Pflanzennährstoffe wird in konzentrierter Form in die Nährstoffkammer 15 gegeben, so daß der hohe Bedarf der in kompakter Form wachsenden Pflanzen über einen langen Zeitraum daraus gedeckt werden kann, ohne daß ein Nachfüllen notwendig ist. Wenn eine geringe Menge der konzentrierten Nährstoffe in den Bereich kommt, wo die Pflanze das gewöhnliche Wasser aufnimmt, kann die Pflanze in schwerwiegender Weise beeinträchtigt werden. Der Flansch 13 und der Rand 17, die Kontrollvorrichtung 12 und die Sandverbindung 18, die Weite des Behälterrandes 19 und die Höhe des Sandes über dem Rand 19 werden in der Vorrichtung so angeordnet, daß, wenn möglich, das Entweichen der Nährstoffe aus der Nährstoffkammer 15 in den Bereich, wo die Pflanzen ihr Wasser aufnehmen, vollständig unterbunden wird. Die durch den Flansch 13 und den Rand gebildete Schüssel hat die Aufgabe, von oben herunterfallendes Wasser zu sammeln und dieses Wasser zu verwenden, um soviel wie möglich entwichene Nährstoffe, die den Sand über den Behälterrand 19 überquerten, zurück in den Bereich 66 zu führen. Gleichzeitig dient die durch den Flansch 13 und den Rand 17 gebildete Schüssel dazu, um die Wirkung der Schwerkraft zu unterbrechen, die die Kapillarwirkung zum Abziehen von Nährstoffen aus der Nährstoffkammer 15 beschleunigen kann. Diese

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Schwerkraft tritt ein, wenn der Wasserstand in der Wasserabteilung niedriger ist als das Niveau der Nährstofflösung im Behälter 16. In der Figur 1 haben beide etwa das gleiche Niveau, so daß keine Schwerkraft auftritt. Wenn jedoch der Wasservorrat in der Wasserabteilung von den Pflanzen aufgebraucht ist, fällt der Wasserspiegel, und die Differenz zwischen beiden Niveaus erzeugt eine Kraft, die eine kinetische Wirkung hervorrufen kann (der Grad der Veränderung hängt von der Feuchtigkeit und der Kompaktheit des Sandes ab), die das Entweichen der Nährstoffe im Behälter 16 in den Bereich, wo die Pflanzen das gewöhnliche Wasser aufnehmen, unterstützt.

Wenn der die Kapillarwirkung unterbrechende Flansch nicht angeordnet wäre, würde, wenn das Trägermedium für die Pflanzenwurzeln benetzt ist, konzentrierte Nährstofflösung über den Rand 19 hinunter in den Vorrat an reinem Wasser 68 gesaugt werden, so daß es für die Pflanzenwurzeln unmöglich wäre, reines Wasser aufzunehmen.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung C aus Portlandzementformen hergestellt. Andere Materialien, einschließlich Kunststoffe, können ebenfalls für die Herstellung aller oder einiger der Teile verwendet werden.

Eine typische Vorrichtung C enthält etwa 19 1 Wasser in der Wasserabteilung und etwa 15 1 Wasser in der ringförmigen Säule

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aus'Sand bei 62. Dies reicht aus, um z.B. etwa 8 voll ausgewachsene Maispflanzen etwa 3 Tage zu versorgen·, ohne daß Wasser zugefügt werden muß. In dieser typischen Vorrichtung werden etwa 0,028 bis 0,084 m Sand verwendet, die, wenn sie leer ist, etwa 68 kg wiegt.

Die wachsenden Pflanzen werden in dem Trägermaterial, z.B. Sand, in der ringförmigen Säule 62 verankert. Von hier aus können die Pflanzen Wurzeln tiefer und/oder unter den Flansch 13 und in die Wasserabteilung aussenden, um ihren Wasserbedarf zu decken. Unabhängig davon können die Pflanzen Wurzeln in Richtung und über die Sandverbindung 18 und sogar in die ringförmige Säule aus nährstoffbeladenem Sand 66 aussenden, um ihren Bedarf an Nährstoffen zu decken. Die Pflanzennährstoffe sind zugänglich, wenn sie benötigt werden und werden nicht weggelaugt. Als andere in Teilchenform vorliegende Trägermaterialien für die Pflanzenwurzeln können z.B. Vermiculit oder Mischungen aus verschiedenen dieser Materialien verwendet werden.

In den erfindungsgemäßen Vorrichtungen kann eine Vielzahl von Gemüsen, Früchte tragenden Pflanzen und anderen Pflanzen kultiviert werden. Typische Beispiele für solche Pflanzen sind: Mais (Getreide), Bohnen, Tomaten, Süßkartoffeln, Blumen, Zwergformen von Früchte tragenden Bäumen, Orangenbäume, Ingwer,

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Vigna sinensis, Rüben und Gurken. Die Vorrichtungen können in hügeligem Gelände verwendet werden, wo die Kultivierung in herkömmlicher Weise schwerwiegende Erosionsprobleme mit sich bringen würde, und an Stellen, wo keine Erde ist, z.B. auf Zementböden, flachen Dächern, auf felsigem Grund, auf Frischwasserseen, Techen, Sümpfen und sogar auf den Ozeanen, wenn Träger oder Piere verwendet werden. Eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den Figuren 3 und 4 mit R gezeigt.

Durch Umlagerung der Elemente gemäß Figuren 3 und 4 ist der Speriabschnitt 6 als Ring ausgebildet, der koaxial den zentralen Pflanzenwachstumsbereich 62 umgibt, und die Wasserabteilung 68 ist in zentrale, ringförmige, äußere Teile unterteilt.

Die wesentlichen Funktionen und Zwischenbeziehungen sind die gleichen. (In geringerer Abweichung ist der rohrförmige Hals 42 gemäß Figuren 1 und 2 weggelassen, und der entfernbare Stopfen 8 ist direkt in eine Öffnung im Flansch 4O eingesetzt, so daß der maximale Wasserstand in der Wasserabteilung der Höhe des Stopfens entspricht anstelle des Höhe des Loches G).

Die wachsenden Pflanzen können zwischen den die Wasserabteilung begrenzenden Wänden 4 und ihren entsprechenden Abdeckungen 9 und 10 Wurzeln in das nährstofffreie Wasser aussenden. Die

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Pflanzen können auch Wurzeln zwischen dem Rand 17 auf dem die Kapillarwirkung unterbrechenden Plansch 13 und·dem unteren Rand 20 der Kontrollvorrichtung 16 über die Sandverbindung 18 in den nährstoffreichen Sandring 66 aussenden.

Aus Zweckmäßigkeitsgründen kann die ringförmige Abdeckung 11 der Kontrollvorrichtung 12 in Abschnitten hergestellt sein (mit Überlappungsverbindungen bei 72), um die Entfernung oder das Anheben dieser Abdeckung zu erleichtern, z.B. wenn Nährstoffe in die Nährstoffkammer 15 gegeben werden.

Figur 5 zeigt eine Modifizierung der Kultivierungsvorrichtung C, die für die partielle Unterwasseranwendung in flachem frischem Wasser FW ausgebildet ist, in dem sie von einem Pier P getragen wird. Eine Öffnung H mit z.B. einem Durchmesser von 1,3 cm ist in der Bodenwandung des Behälters 2 für den Zutritt von Wasser aus FW in die Wasserabteilung vorgesehen. Die Höhe des Piers P ist so beschaffen, daß, wenn die Vorrichtung C darauf ruht, diese teilweise in das Wasser eintaucht, vorzugsweise bis zum Niveau A des Loches G zwischen den äußeren Flanschen des Behälters 2 und der ringförmigen Außenwandung 3 für den Sand. Das Wasserniveau darf nicht mehr als einige wenige Stunden höher als über A steigen oder unter B fallen. Die Differenz zwischen beiden Niveaus A und B beträgt in typischer Weise etwa 12,7 cm. Ein konstantes Wasserniveau A ist am

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besten. Wenn der Wasserspiegel öfter in größerem Ausmaß schwankt, ist es nicht praktisch, diese Modifizierung der Vorrichtung anzuwenden. Bei dieser Ausführungsform ist das Wasser der Wasserabteilung ständig zugänglich, indem es durch die öffnung H und durch das Loch G eintritt, wenn die Vorrichtung bis zum Punkt A eintaucht. Wenn der Wasserspiegel von FW unter B fällt, kann die Öffnung H mit einem nicht gezeigten Stopfen verschlossen und Wasser durch das Einleitungsrohr 7 eingeführt werden.

Figur 6 zeigt eine Modifizierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung C, die teilweise in Erde eingebracht ist, so daß das Loch G etwa 5 cm in der Erde ist. Diese Vorrichtung ermöglicht es somit, den Wurzeln außer den in bezug auf die Figuren 1 und erläuterten Fähigkeiten durch das Loch G in die die Erde umgebende Vorrichtung zu wachsen und somit das Wasser in der Erde und die darin enthaltenen Nährstoffe auszunutzen.

Figur 7 zeigt eine Modifizierung der Vorrichtung gemäß C, die über den äußeren Flansch 34 des Behälters 2 in der zentralen Öffnung eines ringförmigen Pontons F auf frischem Wasser FH getragen wird. Eine große Öffnung 0 befindet sich zentral in der Bodenwandung des Behälters 2, so daß die Pflanzenwurzeln hierdurch in das frische Wasser FH wachsen können. Das durch den Ponton F bewirkte Niveau ist so bemessen, daß das Loch G nah, aber oberhalb der Oberfläche des frischen Wasser FH liegt.

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Die Figur 8 zeigt eine weitere Modifizierung der Vorrichtung gemäß C, die über den äußeren Flansch des Behälters 2 in der zentralen Öffnung eines ringförmigen Pontons F auf Salzwasser SW getragen wird. Bei dieser Ausfuhrungsform befindet sich in der Bodenwandung des Behälters 2 keine Öffnung, und der Behälter 2 ist aus einem Material hergestellt, das salzwasserundurchlässig ist. Dementsprechend muß die Wasserabteilung durch das Einlaßrohr 7 mit frischem Wasser gefüllt werden, es sei denn, es fällt genügend Regen. (Diese Ausführungsform entspricht im wesentlichen der Ausführungsform der Figur 1 mit der Abweichung, daß das Gestell 1 durch den Ponton F und Salzwasser SW ersetzt ist). Der Zweck dieser Ausführungsform besteht darin, eine Kultivierung auf dem Ozean zu ermöglichen, und zwar in Gebieten, in denen die Bevölkerung Zugang zum Meer, aber kein Farmland hat. Selbstverständlich muß der Ponton F die Vorrichtung auf einem ausreichend hohen Niveau halten, daß kein Salzwasser durch das Loch G (oder es muß verschlossen sein) dringen oder die wachsenden Pflanzen besprühen kann.

sch:bü

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Claims

Vorrichtung und Verfahren zur Kultivierung von Pflanzen

Patentansprüche

Vorrichtung zum Kultivieren von Pflanzen aus

einem oben offenen Behälter mit einem Boden und einer sich nach oben erstreckenden Außenwandung,

Wandungen, die das Innere des Behälters in drei Bereiche unterteilen, nämlich einen Abschnitt für das Pflanzenwachstum, der in Teilchenform vorliegendes Trägermedium für die Pflanzenwurzeln aufzunehmen vermag, in dem die Pflanzen wurzeln können, eine Wasserabteilung und einen Nährstoffbehälter, wobei die Wandungen einen ersten Abschnitt mit einem ersten physikalischen Verbindungsweg zwischen dem Pflanzenwachstumsbereich und der Wasserabteilung und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten

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physikalischen Verbindungsweg zwischen dem Pflanzenwachstumsbereich und dem Nährstoffbehälter bilden,

Wandungen, die den Nährstoffbehälter in eine erste Kammer für die Aufnahme eines Vorrats an Pflanzennährstoffen in konzentrierter Form und eine zweite Kammer für die Aufnahme eines Kapillarmediums unterteilen, das mit dem zweiten Verbindungsweg in Kontakt ist, und in einen dritten physikalischen Verbindungsweg zwischen der ersten und der zweiten Kammer, so daß Pflanzennährstoffe, um aus dem Vorrat den Pflanzenwachstumsbereich zu erreichen, vom dritten zum zweiten Weg das Kapillarmedium zumindest weitgehend durch Kapillarwirkung überqueren müssen und

Schalenvorrichtungen für die Aufnahme einer begrenzten Menge Wasser in der Umgebung des zweiten Verbindungsweges, um mindestens einen Teil der für die Aufrechterhaltung der Kapillarwirkung notwendigen Feuchtigkeit zur Verfügung zu stellen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Verbindungsweg im wesentlichen unter dem zweiten Verbindungsweg liegt und die Schalenvorrichtungen einen im allgemeinen horizontalen Flansch umfassen, der an einer Stelle, die unmittelbar unter dem zweiten Weg liegt, von der Wandung, die den Nährstoffbehälter vom Pflanzenwachstumsbereich trennt, mindestens zum Teil nach

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oben in den Pflanzenwachstumsbereich hineinragt, um von dem Wasser, das vom Trägermaterial für die Pflanzenwurzeln von außen erhalten wird, durch Perkolieren die begrenzte Menge Wasser einzusammeln.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter Wandungen umfaßt, die den zweiten Verbindungsweg überdachen und sich nur über einen Teil des Flansches erstrecken, der der Wandung, die den Nährstoff- vom Pflanzenwachstumsbereich trennt, benachbart ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen, die den Nährstoffbehälter vom Pflanzenwachstumsbereich trennen, im allgemeinen ringförmig und im allgemeinen senkrecht angeordnet sind, und der Nährstoffbehälter zentral und der Pflanzenwachstumsbereich in äußerer peripherer Anordnung hierzu angebracht ist und Ringform aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem ein vom Boden getragenes Gestell für den Behälter aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie von einem Pier in Wasser in solcher Weise getragen wird, daß der Behälter teilweise in Wasser eintaucht,

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und daß sie Vorrichtungen aufweist, die einen Unterwassereinlaß durch den Behälter in die Wasserabteilung begrenzen, um Wasser durch den Einlaß in die Wasserabteilung zu führen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Ponton aufweist, der den Behälter in solcher Weise auf einer Wasserschicht trägt, daß dieser teilweise in Wasser eintaucht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie Vorrichtungen aufweist, die einen Unterwassereinlaß durch den Behälter in die Wasserabteilung begrenzen, um Wasser durch den Einlaß in die Wasserabteilung zu führen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie Vorrichtungen aufweist, die mindestens eine Öffnung in der äußeren peripheren Wandung des Behälters begrenzen, die sich zwischen unterem und oberem Ende der Wandung befindet, um den Wasserstand in der Wasserabteilung durch Auslaufen von Wasser durch die Öffnung zu regulieren, wenn der Wasserstand im Behälter über dem Wasserstand der Öffnung liegt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Öffnung durch aus dem Umfang des Behälters herausragende Flansche gebildet wird, die ein kreisförmiges Loch begrenzen.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter bis zum Niveau dieses Loches-in den Boden eingegraben ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen nach oben ragenden peripheren Rand aufweist, der den Flansch der Schalenvorrichtung begrenzt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen, die den zweiten Weg überdachen, einen Kontrollteil umfassen, der sich etwas mehr nach unten erstreckt als sich der zweite Abschnitt nach oben erstreckt und radial zwischen dem Rand und dem zweiten Abschnitt endet.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein in Teilchenform vorliegendes Trägermaterial für die Pflanzenwurzeln umfaßt, das den Wachstumsbereich für die Pflanze soweit füllt, daß der Kontrollteil mindestens teilweise eingegraben ist, ferner ein Kapillarmedium, das die zweite Kammer des Nährstoffbehälters füllt, wobei sich das Kapillarmedium zwischen dem zweiten und dem dritten Weg erstreckt und unter Herstellung einer physikalischen Verbindung mit dem in Teilchenform vorliegenden Trägermaterial für die Pflanzenwurzeln den zweiten Abschnitt überbrückt.

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15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das in Teilchenform vorliegende Trägermaterial für die Pflanzenwurzeln und das Kapillarmedium aus Sand besteht.
16. Verfahren zur Kultivierung von Pflanzen, dadurch gekennzeichnet, daß man in einem in Teilchenform vorliegenden Trägermaterial für Pflanzenwurzeln eine Pflanze einwurzelt, ein Wasserreservoir mit einer ersten Grenzschicht zu dem in Teilchenform vorliegenden Trägermaterial für die Pflanzenwurzeln errichtet, so daß Wasser aus diesem Reservoir das Trägermaterial für die Pflanzenwurzeln über diese erste Grenzschicht benetzt, wobei die Pflanze über die erste Grenzschicht Wurzeln in das Wasserreservoir auszusenden vermag, ein Reservoir für Nährstoffe errichtet, das vom Wasserreservoir getrennt ist, aber eine zweite Grenzschicht zu dem in Teilchenform vorliegenden Trägermaterial aufweist, eine Brücke aus Kapillarmedium errichtet, die sich aus dem Reservoir für die Pflanzennährstoffe durch die zweite Grenzschicht zu dem Trägermaterial für die Pflanzenwurzeln erstreckt, das Kapillarmedium mit einer gesteuerten, begrenzten Menge Wasser versieht, die sich in einem höheren Niveau als das Niveau der Nährstofflösung befindet, und die Wirkung der Kapillarkraft, Nährstoffe aus dem Reservoir für die Pflanzennährstoffe in das Wasserreservoir zu befördern, verzögert.

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