DE2525869A1

DE2525869A1 - Hydroponik- bzw. wasserkulturverfahren und anlage zu seiner durchfuehrung

Info

Publication number: DE2525869A1
Application number: DE19752525869
Authority: DE
Inventors: Michele Tropea
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-06-10
Filing date: 1975-06-10
Publication date: 1976-12-23

Description

PROF. DR. DR. J. REITSTÖTTER

DR.-ING. WOLFRAM BUNTE

DR. WERNER KINZEBACH

D-8OOO MÜNCHEN 4O. BAUERSTRASSE 22 ■ FERNRUF (OS9) 37 «53 83 · TELEX 52132Oa ISAR D POSTANSCHRIFT: D-βΟΟΟ MÜNCHEN 43. POSTFACH 7βΟ

München, den 10. Juni 197 5
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TROPEA Michele

Catania 95100,

Viale' A. Alagona, 27/H

Hydroponik- bzw. Wasserkulturverfahren und Anlage
zu seiner Durchführung

Die Erfindung betrifft ein Hydroponik- bzw. Wasserkulturverfahren, insbesondere für den Gemüsebau, bei welchem das Gemüse als Samen oder Keimpflanze vertikal angeordnet wird und dann entlang der Höhe eines geeigneten Behälters in Ebenen wächst, die man
als übereinanderliegend annehmen kann.

Gegenwärtig werden die hydroponischen Kulturverfahren, d.h. der Ackerbau ohne Boden, bei welchem das Aufziehen der Pflanzen in
Mineral-Nährlösungen ohne Erde rund um die Wurzeln durchgeführt wird, praktiziert, indem man die Pflanzen in einem inerten Sub-

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strat bzw. einer inerten Unterlage (beispielsweise Grobsand oder Schotter, Vermiculit, etc.) aufzieht, das bzw. die in Behältern angeordnet ist, die für Kulturverfahren geeignet sind und denen in periodischen Abständen kurzzeitig eine Nährlösung (Wasser und Mineralsalze) zugeführt wird. Die praktisch-technischen Durchführungen, die bis heute bei der Anwendung solcher Verfahren erfolgten, erwiesen sich fast immer als nicht sehr profitabel wegen der hohen Anlage- und Wartungskosten. Gegenwärtig ist es erforderlich, zu. Beginn jedes Kulturverfahrenszyklus sämtliche der großen Becken aus einem Satz von Kulturbecken, die gewöhnlich aus Mörtelzement errichtet sind, wie auch eine große Menge an Substrat zu entfernen und zu sterilisieren. Ferner sei darauf hingewiesen, daß die überwachung des Parasitenbefalls, vor allem im Wurzelbereich, ziemlich schwierig ist, da für alle Becken ein-und dieselbe Nährlösung verwendet wird, die bis zur Entleerung verbleibt und Träger gefährlicher Parasiten (Pilze der Gattung Fusarium, Nematoden·, etc.) sein kann, einhergehend der Bildung von Infektionszentren, selbst wenn nur wenige Pflanzen befallen sind. Hierdurch können manchmal irreparable Schäden entstehen.

Um zunächst alle diese unerwünschten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen, insbesondere bei der Kultivierung bzw. dem Anbau von Frühgemüsen oder -blumen, wird eine neue Kulturanlage geschaffen, durch welche auch die Anbaufläche stark vergrößert wird, sowohl im Fall der Freilandkultur wie auch bei Treibhauskulturen. In der Tat bedeckt die vertikale hydroponische Kultur - eine solche liegt vor, wenn eine Vielzahl von Pflanzen in übereinander angeordneten Ebenen in bzw. an einem geeignet geformten Behälter angeordnet sind - einen Bodenflächenbereich, der viel kleiner ist als bei üblichen Kulturen dieser Art. Für die Praxis kann angenommen werden, daß etwa zwei- bis etwa sechsmal mehr vertikale Pflanzen angebaut werden können als horizontal angeordnete, ähnliche Pflanzen.

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Die Kulturanlage, deren Produktionswirkungsgrad bzw. Effektivität unzweifelhaft größer ist als bei Kulturanlagen nach dem Stand der Technik, gibt die Möglichkeit, leicht zu pflegende hydroponische Kulturen in industriellem bzw. großem Maßstab anzulegen, die vor allem niedrige Kosten verursachen, so daß es möglich ist, gewünschtenfalls bei jedem Produktionszyklus sämtliche Kulturbecken und deren Substrat auszuwechseln. Auf diese Weise werden die für gewöhnlich komplexen und teuren Maßnahmen für das Wiederanlegen und Sterilisieren vermieden, die bei Durchführung ohne ausreichende Sorgfalt bereits Einfluß auf das Schicksal dem nächsten Kultivierungszyklus haben könnten, wenn die gleichen Becken verwendet werden.

Gegenstand der Erfindung ist daher die Schaffung eines Hydroponik- bzw. Wasserkulturverfahrens, insbesondere für den Gemüsebau, welches nicht die Nachteile und Unzuträglichkeiten bekannter Hydroponikverfahren aufweist. Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Kulturanlage, die eine Vielzahl von langgestreckten, sackähnlichen, rohrförmigen, hohlen Körpern umfaßt, deren Achsen vertikal verlaufen, wobei jeder rohrförmige Körper die Funktion eines Behälters hat, der mit einem geeigneten Substrat gefüllt ist und die Pflanzen tragen kann, deren Wurzeln in dem Substrat wurzeln, welches mit einer Nährlösung in Form einer auf Vorrat gehaltenen Flüssigkeit, die durch geeignete öffnungen in dem rohrförmigen Behälter ablaufen kann, beschickt wird.

Um dem Fachmann den Schutzumfang der Erfindung und die Funktion der Kulturanlage für Gemüse in vertikaler Anordnung besser verständlich zu machen, folgt nun die Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:

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Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für ein vertikales Wasserkulturverfahren von Pflanzen;

Fig. 2 einen Querschnitt in der Ebene II-II der Fig. 1.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10, die einen rohrförmigen Hohlkörper bzw.' Behälter 11 umfaßt, der einem langgestreckten sackähnlichen Körper ähnlich ist und dessen Querschnitt kreisförmig oder polygonförmig sein kann. Eine Anzahl kleiner öffnungen 12, die beispielsweise die Form einer in vertikaler Richtung langgestreckten Raute oder eine ähnliche Form haben können, und die sowohl vertikal als auch horizontal in geeignetem Abstand voneinander angeordnet sind, sind längs der Höhe des rohrförmigen Körpers 11 ausgeschnitten. Ein solcher langgestreckter sackähnlicher Körper 11, der als Behälter für die erfindungsgemäße Anlage dient, kann beispielsweise folgende Abmessungen haben: die Höhe kann etwa 2 bis etwa 3 m betragen; der Durchmesser kann etwa 150 bis 200 mm betragen; die Wandstärke kann 0,1 bis 0,15 mm betragen und aus geeignetem Kunststoff bestehen, beispielsweise Polyäthylen, PVC, oder irgendeinem anderen technologisch äquivalenten Werkstoff, wobei immer zu berücksichtigen ist, daß ein lichtundurchlässiger Werkstoff verwendet werden muß.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist der langgestreckte, sackähnliche Körper 11 auch mit langgestreckten öffnungen 14 versehen, die am Umfang nahe dem Boden 13, der den Körper am unteren Ende verschließt, so daß er mit einer geeigneten, inerten Unterlage bzw. einem Substrat 20 bis zu seinem oberen Ende 15 gefüllt werden kann, verteilt sind. Ein Haken

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steht nach oben von dem bei 15 vorgesehenen Verschluß vor, und an einer Tragkonstruktion 17 für die oberen Enden ist eine Vielzahl von in einer Reihe angeordneten Aufhängern 18 in Form eines Hakens oder einer öse befestigt, die zum Aufhängen der sackähnlichen Körper 11 (von denen nur einer in Fig. 1 dargestellt ist) an deren vorstehenden Haken 16 dienen; an der Tragkonstruktion 17 ist auch eine Vielzahl von Verbindungsrohren 19 befestigt, deren Zweck nachfolgend erläutert wird.

Das erfindungsgemäß zur Anwendung kommende Substrat 20 muß leicht und weich sein und eine hohe Wasserretention und geringe Absetzkräfte aufweisen. Es eignen sich beispielsweise Holzspäne, Häcksel (zerkleinertes Stroh), Polystyrolschaum mit Torfzusatz, oder dergleichen, so daß eine zufriedenstellende Belüftung erzielt wird, wie auch eine gute Wasser-Nährlösungs-Zurückhaltung für die Pflanzen. Es können einfache Tragkonstruktionen geringer Kosten verwendet werden.

Zu Beginn jedes Produktions zyklus wird ein Samen oder eine Keimlings· wurzel durch jede der langgestreckten öffnungen 12 gesteckt, so daß der Samen oder die Wurzel des Keimlings in dem Substrat 20, welches den sackähnlichen Körper 11 ausfüllt, eingebettet ist, während die überirdischen Teile 21 des Keimlings außerhalb des Körpers 11 bleiben. Auf diese Weise kann sich die Pflanzenwurzel sehr gut entwickeln und in dem dunklen Hohlraum des rohrförmigen Körpers 11 durch die Zwischenräume zwischen den Teilchen des weichen und gut belüfteten Substrats 20, dem periodisch eine geeignete Nährlösung zugeführt wird, ausbreiten. Diese Nährlösung wird entsprechend den Umgebungsbedingungen und Erfordernissen der aufzuziehenden Pflanzen zugegeben und kann kurz aus einem (nicht dargestellten) Vorratsbehälter in einer Rate von beispielsweise 1- bis 3mal am Tag gepumpt und als zugeführte Flüssigkeit über die Verbindungs-

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rohrabschnitte 19 verteilt werden, deren freies Ende in das obere Ende des langgestreckten sackähnlichen Behälters 11 eingeführt ist, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.

Die Zufuhrlösung kann durch die unteren öffnungen 14 abfließen bzw. abtropfen, so daß die Nährlösung nicht zurückgeführt wird und sich gegebenenfalls ein Parasitenbefall an irgendeiner Pflanzenwurzel nicht von der einen Einheit einer solchen Kulturanlage zur anderen ausbreiten kann.

Sind die Pflanzen fertig entwickelt, dann bedecken deren überirdische Teile 21 im wesentlichen die äußere Oberfläche des sie tragenden rohrförmigen Körpers 11 gleich einem Baum, der nur krautartige Zweige voll beladen mit Früchten trägt.

Am Ende der vegetativen Periode werden die sackähnlichen Behälter 11 von ihren Tragkonstruktionen entfernt und durch neue Einheiten, die für das (neue) Wachstum fertiggemacht sind, ersetzt, so daß die Vegetationsperioden bzw. Produktionszyklen im wesentlichen ohne Unterbrechung aufeinanderfolgen. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß verbleibende Reste in den entfernten sackähnlichen Einheiten, nachdem diese in der Sonne getrocknet worden sind, gewünschtenfalls leicht ausgebrannt werden können, so daß eine vollständige Zerstörung dieser Pflanzenreste in den sackähnlichen Einheiten und dem Substrat 20 zusammen mit evtl. Parasiten erfolgt, welch letztere sonst leicht eine Verseuchung der nächsten neuen Kulturen bewirken könnten.

Wenn Gemüsekulturen in vertikaler Anordnung mit Hilfe von Vorrichtungen gemäß obiger Beschreibung aufgezogen werden, so kann nicht nur der für diese Kulturanlagen eingerichtete Flächenbereich vollständig ausgenützt werden, so daß eine

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höhere Anzahl von Pflanzen auf dem gleichen Flächenbereich aufgezogen werden kann, sondern es sind auch alle hierfür erforderlichen Maßnahmen leichter durchführbar. Insbesondere sind rechtzeitige Maßnahmen gegen Parasitenbefall an den überirdischen Teilen mittels üblicher Sprühbehandlungen durchführbar, und dies gilt auch für die Pflanzenwurzeln, da die vorgesehene Pumpvorrichtung zu diesem Zweck verwendet werden kann. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß wegen der geringen Menge an Substratfüllung in einem rohrförmigen sackähnlichen Körper 11 eine viel geringere Menge an Mitteln gegen den Parasitenbefall für die Behandlung der Pflanzenwurzeln zugeführt werden muß als bei anderen Hydroponik-Kulturanlagen.

Da durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen ideale Bedingungen der Ernährung, Belüftung und Befeuchtung erreicht werden können, haben die auf diese Weise kultivierten Pflanzen ein viel schnelleres Wachstum wie auch höhere vegetative Entwicklung, was wiederum eine größere Produktion ergibt, während der Wasserverbrauch geringer ist als bei allen anderen Kulturanlagen. Ein anderes wichtiges Merkmal der hier offenbarten Vorrichtung und des Verfahrens zur Anwendung der Vorrichtung für Hydroponik-Kulturen ist mit diesem geringen Wasserverbrauch verknüpft, der zurückzuführen ist auf den verwendeten, unüblichen, hängenden rohrförmigen Behälter. Durch die langgestreckten und vertikal angeordneten, sackähnlichen, rohrförmigen Behälter wird der durch Verdampfung verursachte Verlust in der Tat beträchtlich verringert, so daß die Verwendung von entsalztem Meerwasser ebenfalls ins Auge gefaßt werden kann. Darüber hinaus hat das sich ergebende Produkt sehr gute organoelektrxsche Eigenschaften und ist reiner und hygienischer, da kein Bodenkontakt stattfindet.

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Werden Gemüsekulturen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen und in Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens angebaut, so sind die Anlagekosten sehr niedrig und in jedem Fall unzweifelhaft niedriger als bei anderen hydroponischen oder aero-hydroponischen Anlagen. Sehr niedrig sind auch die Produktionskosten, wegen des tatsächlich sehr begrenzten, hierfür erforderlichen Arbeitsaufwandes. Andererseits ergeben Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung aufgrund der hohen Dichte der kultivierten Pflanzen in ökonomischer und profitabwerfender Weise eine vollständig automatische Überwachung von Feuchtigkeit, Temperatur und Belüftung in der Kulturanlage, so daß eine bessere Steuerung der Wachstumsbedingungen des Gemüses erreicht wird.

Wenngleich die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben und dargestellt wurde, so ist doch klar, daß im Rahmen dieser Erfindung zahlreiche Modifikationen und Änderungen durch den Fachmann im Zusammenhang mit den Erfordernissen einer neuen Anlage möglich sind; so können z.B. die konstruktiven Einzelheiten, die Größe und die Art des Werkstoffes des sackähnlichen Behälters für eine erfindungsgemäße Anlage zur Aufzucht einer hydroponischen Pflanzenkultur geändert werden, wie auch andere konstruktive Einzelheiten der Vorrichtung und des Verfahrens.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Kulturanlage für die Hydroponik von Gemüse und/oder Blumensämlingen, gekennzeichnet durch vertikale Behälter (11) in Form von langgestreckten, sackähnlichen Hohlkörpern, deren unteres Ende durch einen Boden (13) verschlossen und mit geeigneten Belüftungsöffnungeri (I¹O, die über den Umfang längs der Kante der Behälter verteilt sind, versehen sind, und deren oberes Ende (15) ebenfalls verschlossen und mit einem vorstehenden Haken (16) versehen ist, welcher in einen zugehörigen Aufhänger (18) gehängt werden kann, der an einer Tragkonstruktion (17) zusammen mit einer Vielzahl von anderen Aufhängern (18) zur Halterung zugehöriger anderer Behälter (11) der Anlage befestigt ist, wobei an der Umfangsfläche jedes sackähnlichen Behälters (11) über die Höhe des langgestreckten hohlen Behälters (11) wie auch über dessen Umfang in geeignetem Abstand verteilt eine Vielzahl von öffnungen (12) vorgesehen sind, derart, daß die öffnungen (12) in längs der Höhe des Behälters (11) übereinander angeordneten Ebenen liegen.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die langgestreckten, rohrförmigen hohlen Behälter (11) einen kreisförmigen oder polygonförmigen Querschnitt haben und daß die über die Höhe des

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Behälters (11) verteilten Öffnungen (12) in seitlicher Draufsicht die Form von in vertikaler Richtung langgestreckten Rauten oder eine ähnliche Form aufweisen.

Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die langgestreckten, rohrförmigen hohlen Behälter (11) an ihrem oberen Ende (15) ferner eine Öffnung zur Einführung eines Rohres (19) vorzugsweise eines flexiblen Rohrstückes, aufweisen, welches für die Zufuhr einer geeigneten Lösung dient, die von einem zentralen Behälter in die Behälter (11) gepumpt wird, wenn diese in der für die gewünschte Wasserkultur von Pflanzen erforderlichen Weise gefüllt und vorbereitet sind..

Hydroponik- bzw. Wasserkulturverfahren (Anbauverfahren ohne Boden) durch Aufziehen von Pflanzen in einer Mineral-Nährlösung ohne Anordnung von Erde um die Wurzeln, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verfahren vertikal, insbesondere unter Verwendung von langgestreckten, sackähnlichen, hohlen Behältern (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 durchführt, wobei man:

den hohlen, an einem Aufhänger (18) aufzuhängenden Behälter (11) mit einem geeigneten Substrat aus inertem Material füllt;

in das Substrat durch jede der über den Umfang verteilten Öffnungen (12) einen Samen oder die Wurzel eines Keimlings einbettet, so daß der überirdische Abschnitt des Keimlings von der äußeren Oberfläche des hohlen Behälters (11) vorsteht;

periodisch kurzzeitig das innen angeordnete Substrat aus inertem Material mit einer Nährlösung (Wasser und geeignete

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Mineralsalze) für die Aufzucht der Pflanzen besprüht, indem man die Nährlösung durch den am oberen Ende (15) jedes Behälters (11) vorgesehenen Rohrabschnitt (19) zuführt;

Gemüse, Blumen oder Früchte nach Vervollständigung ihres Reifezyklus erntet;

jeden Behälter (11) von der Tragkonstruktion (17) abnimmt und ihn als verbleibenden Rest an der Sonne trocknet und gewünschtenfalls ausbrennt;

an die Aufhänger (18) einen neuen Satz sackähnlicher hohler Behälter (11) hängt, welche wie oben für einen neuen Zyklus des vertikalen Hydroponik-Kulturverfahrens vorbereitet wurden.

Verfahren nach Anspruch M, dadurch gekennzeichnet , daß man als Substrat ein leichtes, weiches, inertes Material mit einer hohen Wasserretention und einer niedrigen Absetzkraft bzw. niedrigem Absetzgewicht, welches für die Wurzeln der Keimlinge geeignet ist, verwendet.

Verfahren nach Anspruch H oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Nährlösung, nachdem sie durch das Substrat durchgelaufen ist, infolge der vertikalen Aufhängung des langgestreckten hohlen Behälters (11) durch die öffnungen (Ih)₃ die an der unteren Umfangskante des Behälters (11) angeordnet sind, abtropfen läßt, so daß eine Rückführung der Nährlösung wie auch eine Verbreitung evtl. vorhandenen parasitären Befalls vermieden werden.

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