FI82171B - Underlag foer odling utan mull. - Google Patents

Description

1 82171

Alusta mullatonta viljelyä varten

Jatkuvasti kehittyvä mullaton viljelykäytäntö on johtanut erilaaatuisten alustojen, etenkin kasviperäisten kuitutuotteiden, luonnonmineraalituotteiden, kuten soran ja puzzolaa-nin ja myös käsiteltyjen mineraalituotteiden, kuten paisutetun perliitin tai kivivillan, käyttöön.

Alustan valinta riippuu sekä sen viljelyä helpottavista ominaisuuksista, hyvästä liuosten pidätyskyvystä, hyvästä ilmastuksesta, muodon ja kemiallisesta pysyvyydestä jne., että taloudellisista näkökohdista: alustan hinnasta, uusimis- tiheydestä, mutta myös tarvittavista investoinneista kysymyksessä olevasta viljelytavasta riippuen, mikä, kuten tulemme näkemään, saattaa olla sidoksissa käytettyyn alusta-tyyppiin.

Käsitellyistä mineraalimateriaaleista kivilloilla on edullisia ominaisuuksia. Ne ovat erittäin huokoisia, huokoisuus noin 95%, ne pidättävät hyvin vettä ja niiden ilmastuskyky on hyvä. Materiaalin käsittely on samoin helppoa sen keveyden vuoksi. Sitävastoin näiden alustojen hinta aiheuttaa tavallisesti selvästikin taloudellisista syistä alustojen käyttämisen useampaan kertaan. Uusitut käytöt vaativat desinfioimisen eli siis käsittelyjä, jotka ovat sitä hankalampia, mitä enemmän materiaali peräkkäisten viljelyjen vaikutuksesta huononee. Samanaikaisesti rakenteen huononeminen aiheuttaa huokoisuuden menetystä ja kokoonpuristumista, jotka muuttavat viljelyolosuhteita.

Kivivilla-alustojen edullisista ominaisuuksista erityisen mielenkiintoinen on sen pidättämän "käytettävissä olevan" veden määrä.

Tämä ominaisuus merkitsee varmuusmarginaalia hyvien kosteus- 2 82171 olosuhteiden säilymisen kannalta. Mitä suurempi tämä käytettävissä oleva vesimäärä on samaa materiaalitilavuutta kohti, sitä parempi on varmuus. Jos materiaalissa on käytettävissä suuri määrä vettä, nesteen syöttäminen alustaan viljelyn aikana voi tapahtua pitemmin väliajoin. Mikä on vielä parempi, viljelyyn tarvittavaa alusta-tilavuutta voidaan pienentää, kun käytettävissä olevan veden määrä tilavuusyksikköä kohti kasvaa.

Tämä viimeksi mainittu ominaisuus on käytännössä erittäin edullinen. Kun alustan tilavuus saadaan pienemmäksi ja tarkemmin sanottuna kuitutuotteiden määrä pienemmäksi, päästään huokeampiin materiaaleihin. Kun hinta laskee riittävästi, siihen saattaa liittyä muitakin etuja, erityisesti tietyn kynnyksen jälkeen voidaan ajatella alustan kertakäyttöä, jolloin päästään alustan steriloimisen aiheuttamista toimenpiteistä peräkkäisten viljelyjen välillä.

Keksinnön tavoitteena on aikaansaada uusia mineraalikuitualustoja mullatonta viljelyä varten. Näillä keksinnön mukaisilla mineraa-liaineilla on sellaisia ominaisuuksia, että käytettävissä olevan veden määrä kasvaa tuntuvasti. Keksinnön oleelliset tunnusmerkit käyvät ilmi oheisista patenttivaatimuksista.

Keksijät ovat osoittaneet kuitualustoissa käytettävissä olevan veden ja näiden alustojen rakennetunnusmerkkien väliset yhteydet. Erityisesti keksijät ovat pystyneet määrittämään, mitkä ovat parhaimmat kuitujen tilavuuspaino- ja ohuusolosuhteet, jotta saadaan hyvä käytettävissä olevan veden varasto.

Keksinnön mukaisten alustojen tiheys on alle 50 kg/m^ ja mieluiten alle 40 kg/m^ kuiduilla, joiden keskiläpimitta on alle 8 mikrometriä ja mieluiten alle 6 mikrometriä.

Vertailun vuoksi mainittakoon, että kivivilloissa, joita perin teisesti käytetään alustoina, tiheys on tavallisesti suurempi, noin 70 - 80 kg/m^ tai enemmän. Keksinnön mukaiset 3 82171 alustat ovat siis erittäin tuntuvasti kevyempiä kuin perinteiset alustat.

Tämä keveys ei muuta merkittävästi huokoisuutta. Perinteistenkin alustojen huokoisuus on nimittäin suuri, noin 95 %. Toisin sanoen alustassa kuidut kattavat vain 5 % tilavuudesta, lopun vastatessa tilaa, jonka vesi voi täyttää. Tiheyden pienentyminen ei siis olennaisesti lisää liuosta varten käytettävissä olevaa tilaa. Mutta tiheyden pieneneminen, johon liittyy kuitujen keskiläpimitan pieneneminen (ja näiden kuitujen lukumäärän lisääntyminen) näyttäisi edistävän pintajännitysilmiön kehittymistä, mikä saattaa selittää alustan käytettävissä olevan vesimäärän lisääntymisen.

Korostettakoon, että tiheyden pieneneminen ei aina välttämättä tarkoita hyötykuitujen, eli niiden, jotka osallistuvat kapillaariverkoston, joka aikaansaa veden pysymisen alustassa, muodostamiseen, läpimitan pienenemistä. Erityisesti kun kysymys on kivivilloista, niiden valmistustavasta johtuen niissä on mukana suhteellisen suuri määrä niin sanottuja "kuiduttumattomia" partikkeleita. Tällä nimityksellä tarkoitetaan partikkeleita, joiden läpimitta on paljon suurempi kuin varsinaisten kuitujen ja joka tarkoittaa mielivaltaisesti esimerkiksi yli 40 mikrometriä suurempia partikkeleita. Kuiduttumattomien partikkeleiden osuus nousee usein 30 %:iin ja jopa enempäänkin alustan kokonaismassasta. Kuten edellä mainittiin, tällaiset suurikokoiset partikkelit osallistuvat massansa huomioonottaen hyvin rajoitetusti kapillaariverkoston muodostamiseen ja siten liuosten pidätyskykyyn. On siis toivottavaa mahdollisuuksien mukaan käyttää tuotteita, joissa ei ole tai on vain vähän kuiduttumattomia osasia.

Käytännössä on valmistuksen yhteydessä mahdollista muuttaa kuituhuopien tiheyttä puristamalla niitä enemmän tai vähemmän lämpökäsittelyn aikana, joka tavallisesti tekee niiden konfiguraation pysyväksi. Tällä tavoin saadaan alustoja, 4 82171 joiden kuidut ovat samankokoisia ja jotka eroavat toisistaan ainoastaan tiheytensä puolesta (ja merkityksettömänäni n kokonaishuokoisuutensa puolesta).

Alustoissa, jotka on tehty karkeammista kuiduista eli sellaisista, joiden keskiläpimitta on yli 6 mikrometriä, todetaan, että käytettävissä oleva vesimäärä on sitä suurempi, mitä suurempi on tiheys. Tämä selittää sen miksi kysymyksen ollessa kivivilloista, joissa kuidut tavallisimmissa valmistusmenetelmissä ja etenkin alustojen valmistusmenetelmissä ovat läpimitaltaan noin 6 mikrometriä, pyritään käyttämään raskaampia tuotteita.

Kysymyksen ollessa ohuemmista kuiduista, esimerkiksi 4,5-3 mikrometrin tai sitä ohuemmista kuiduista, joista myös tässä keksinnössä on kysymys, tiheyden vaikutus on paljon vähäisempi. On siis täysi syy sen lisäksi, mikä tullaan näkemään tuonnempana alustan muodon muuttumisen yhteydessä liuoksen painon vaikutuksesta, käyttää erittäin kevyitä huopia, joissa kuidut ovat ohuita.

Tällainen käyttäytymisero selittyy tässäkin todennäköisesti paljon suuremman kapillaariverkoston muodostumisella ohuiden kuitujen ansiosta.

Vaikka näyttääkin olevan eduksi pienentää alustan muodostavien kuitujen läpimittaa, on kuitenkin eri syistä usein vaikea mennä tietyn rajan alapuolelle. Ensimmäinen syy on se, että erittäin ohuiden kuitujen, esimerkiksi alle 1 mikrometrin kuitujen, valmistaminen vaatii tekniikkaa, jonka hinta ei ole hyväksyttävissä viljelyalustojen tuotannossa.

Toinen syy on esimerkiksi se, että erittäin ohuista kuiduista valmistetut huovat (joiden tiheys on erittäin pieni) eivät kestä mekaanista rasitusta. Etenkin ne saattavat painua kasaan absorboituneen liuoksen painosta.

M

5 82171 Näistä syistä on keksinnön mukaan eduksi käyttää alustoja, joiden kuitujen läpimitta on 1-8 mikrometriä ja mieluiten 2-6 mikrometriä.

Kostuneen materiaalin osittainen kokoonpainuminen, mistä edellä puhuttiin, ei ole välttämättä esteenä sen käytölle. Kevyemmissä materiaaleissa voidaan ajatella tiettyä kokoon-painumista kasteltaessa. Tällöin riittää alustan kuivapak-suuden säätäminen, jolloin kosteana liuokselle jäävä tila pysyy riittävänä. Tästä syystä erittäin kevyitä tuotteita, joiden tiheys on niinkin vähäinen kuin 15 kg/m^, voidaan käyttää erittäin tyydyttävästi keksinnön mukaisina alustoina .

Tällaisten tuotteiden, jotka supistuvat jopa puoleen alkuperäisestä tilavuudestaan liuoksen, jolla ne kastellaan, painosta, tiheydet ovat vielä erittäin pienet perinteisiin alustoihin verrattuna.

Näissä materiaaleissa tapahtuvat muodonmuutokset eivät muuta niiden kiinnevoimaa ja ne palautuvat entiselleen. Heti kun liuoksen läsnäolon aiheuttama paine vähenee, alustan tilavuus palautuu entiselleen.

Tuotantokustannuksiin ja vedenpidätyskykyyn liittyvien etujen lisäksi kevyet alustat ovat helpommin pakattavia ja varastoitavia. Näyttää nimittäin, että perinteiset alustat, nimenomaan niiden tiheyden vuoksi, ovat suhtellisen jäykkiä tuotteita. Niitä ei etenkään voi puristaa kasaan eikä taittaa eikä rullata. Sitävastoin kevyet kuituhuovat tunnetaan niiden hyvästä kokoonpuristuvuudesta ja, mikä on vieläkin parempaa, ne palautuvat alkuperäiseen paksuuteensa, kun puristus lakkaa. Toisin sanoen keksinnön mukaiset kevyet alustat voidaan puristaa kasaan ja rullata pieneen tilaan kuljetuksen ja varastoinnin helpottamiseksi. Tämä mahdollisuus on sitä parempi, mitä pienempi niiden tiheys on.

6 82171

Mainitsimme edellä alustan pidättämän käytettävissä olevan veden merkityksen viljelytavan kannalta. Huomautettakoon, että vaikka juurien ilmansaanti on sekin eräs tärkeä tekijä, käytännössä tämä ilmansaanti ei edellytä, että ilmaa tulisi olla merkittävässä osassa alustan tilavuutta. Ilmastusta tapahtuu nimittäin myös ravinneliuokseen liuenneen hapen avulla ja tämä ilmastus tapahtuu sitä paremmin, mitä tiheämmin juurten kanssa kosketukseen tuleva liuos uusiutuu. Tästä syystä vaikka alustalla on merkitystä ilmastoinnin kannalta, juuri kastelunäkökohta on ensisijainen.

Mitä suurempi on alustan pidättämä vesimäärä, sitä enemmän on vettä käytettävissä. Alustaa kastelevasta vedestä alusta nimittäin pidättää enemmän tai vähemmän. Jos vesi sitoutuu liiaksi alustaan, kasvi ei pääse käyttämään sitä. Kääntäen taas on välttämätöntä, että alusta pidättää jonkin verran, sillä ilman sitä kasteluliuos valuisi heti pois.

Alustan pidätyskyvyn karakterisoimiseksi määritetään vesipitoisuus näytekappaleista, imemällä niitä. Tällä tavoin määritetään imulla, joka ilmaistaan vesipatsaan korkeuden (cm) logaritmin funktiona, jota nimitetään myös pF-arvoksi, prosentuaalinen osuus alustan tilavuudesta, jonka vesifaasi kattaa. Kahdella pF-arvolla on erityisen suuri merkitys alustan laatua määriteltäessä: pieni pF-arvo, joka vastaa jokseenkin maksimipidätysolosuhteita ja joksi valitaan mielivaltaisesti 1 (eli 10 cm:n vesipatsas), ja pF-arvo 2, joka vastaa jokseenkin voimakkainta imua, jollainen saattaa esiintyä esimerkiksi vihanneksilla, ja joka siten tarkoittaa kosteuden alarajaa, jonka yläpuolella alustan tulee pysyä jatkuvasti.

Alusta on sitä parempi, mitä suurempi on näiden kahden pF-arvon välillä imetty veden määrä, eli käytettävissä oleva vesi.

On ehdotettu erilaisia vedenpidätyskyvyn määritystapoja, 7 82171 joilla saatetaan päästä hieman erilaisiin tuloksiin. Keksijöiden käyttöönottama menetelmä selitetään yksityiskohtaisesti suoritusesimerkkien yhteydessä.

Kokeissa todetaan kaikista mineraalikuitualustoista, että pidätyskyky on suuri pFl-arvolla ja erittäin vähäinen pF2-arvolla verrattuna muuntyyppisiin luonnon- tai tekoalus-toihin. Näiden mineraalikuitualustojen välillä saattaa kuitenkin esiintyä eroja, etenkin pFl-arvoilla.

Keksinnön mukaisilla alustoilla on erittäin hyvä pidätyskyky pFl-arvolla, ja siten huomattava käytettävissä olevan veden varasto. Tämä käytettävissä oleva varasto ei jää alle 40 % ja useimmiten on yli 50 %.

Alustoista, jotka on tehty erittäin ohuista kuiduista ja joiden tiheys on erittäin pieni, pidätyskyky määritetään kastellusta alustasta, jotta saadaan huomioiduksi alustan taipumus muuttaa muotoaan sitä kastelevan nesteen painosta.

Etenkin tämän käytettävissä olevan veden suuren määrän vuoksi keksinnön mukaisia erittäin ohuista kuiduista tehtyjä alustoja voidaan käyttää ohuempina kuin perinteisiä kivivil-lasta tehtyjä alustoja.

Käytännössä mullattomaan viljelyyn tarkoitetut kivivilla-alustat ovat suhteellisen paksuja, tavallisesti yli 70 mm. Erityisesti kestävyys- ja kustannussyistä, mutta epäilemättä myös viljelytapaan liittyvistä syistä, on nimittäin näyttänyt olevan edullista käyttää suhteellisen tilavia alustoja.

Keksijöiden suorittamat tutkimukset ovat osoittaneet, että mullatonta viljelyä voidaan edullisesti suorittaa mineraalivilla-alustoilla, jotka ovat tuntuvasti ohuempia. Tällaiset alustat ovat alunperin huokeampia, jolloin käyttöolosuhteita voidaan parantaa etenkin käyttämällä niitä vähempään 8 82171 määrään viljelykertoja ja mieluiten yhteen ainoaan viljely-kertaan. Lisäksi jokainen viljely voidaan suorittaa mitä parhaissa ja tasaisissa olosuhteissa.

Keksinnön mukaiset mullatonta viljelyä varten tarkoitetut alustat muodostuvat edullisesti mineraalivillahuovista, joiden paksuus eli ylitä 40 mm eikä mieluiten ole suurempi kuin 30 mm. Suoritetuissa kokeissa on ilmennyt, että tällaiset paksuudet, jotka ovat aikaisemmin käytettyjä paljon pienempiä, sopivat erinomaisesti yhteen hyvien viljelytuo-tosten kanssa eivätkä ne hidasta kasvua. Näyttää nimittäin, että taimien käytössä oleva alustatilavuus, ilman että viimeksi mainittujen pintatiheys muuttuisi, on riittävä juurten kunnolliselle kehittymiselle. Tämä tilavuus on samoin riittävä taimien hyvän ravinneliuossyötön kannalta.

Tällainen alustojen vähäisempi paksuus aikaisemmin tunnettuihin samanlaatuisiin alustoihin verrattuna antaa lisäksi mahdollisuuden kontrolloida paremmin ravinneliuosta, jolla ne kastellaan. Liuoksen kulutus on itse asiassa jokseenkin sama käytettiinpä paksua tai ohutta alustaa. Pidätetty liuosmäärä on pienempi ohuissa alustoissa ja kun uutta liuosta tulee suhteessa nestemassaan enemmän, alustan pidät-tämä liuos on jatkuvasti lähempänä lähtöliuosta.

Vaikka taloudelliselta kannalta katsottuna osoittautuukin edulliseksi käyttää ohuita alustoja, käytännössä niiden tulee kuitenkin tarjota tietty tilavuus liuoksen pidättämistä ja juurten kehittymistä varten. On olemassa menetelmiä, joissa viljely tapahtuu ilman alustaa. Näissä menetelmissä juuret kasvavat suoraan astiaan, jossa ravinneliuos virtaa jatkuvasti. Tällainen viljelytapa edellyttää erityislait-teistoa ja huomattavia investointeja. Näistä syistä monet käyttäjät suosivat viljelytapoja, joissa käytetään edelleen alustaa.

Riittävän liuosmäärän säilyttämiseksi ja jotta juuret 9 82171 saavat riittävän tilan kasvaakseen, edelleen kasvien pinta-tiheyttä muuttamatta, keksinnön mukaisen alustan paksuus ei ole alle 10 mm.

Tavallisimpia viljelyjä varten keksinnön mukaisen mineraalivilla-alustan paksuus on noin 15-35 mm. Valittu paksuus riippuu alustan vedenpidätyskyvyn lisäksi taimista, mutta myös niiden tiheydestä ja käytetystä kastelutiheydestä. Tämä paksuus saattaa riippua myös siitä, käytetäänkö alustaa useampaan kuin yhteen viljelyyn, mutta tällöin näiden alustojen käyttämisestä ei saada kaikkia edellä lueteltuja etuja. Ennen kaikkea joudutaan suorittamaan sterilointi eri viljelyjen välillä.

Kuidut, joita käytetään näiden huopien valmistamiseen, voivat olla eri aineista ja eri menetelmillä valmistettuja.

Tähän asti on mineraalivilloista käytetty ainoastaan niin sanottua "kivivillaa" mullattoman viljelyn alustojen valmistukseen. Tällainen kivivilla valmistetaan huokeista aineista: basalttirouheesta, masuunikuonasta ja senkaltaisesta.

Nämä aineet käsitellään perinteisesti menetelmillä, joilla saadaan huopia, jotka sisältävät runsaasti kuiduttumattomia partikkeleita. Viljelyalustakäytössä näiden kuiduttumatto-mien partikkelien läsnäolo on merkityksetöntä, mutta, kuten olemme nähneet, ne tekevät tuotteen raskaammaksi parantamatta kuitenkaan sen ominaisuuksia. Tämän valmistustavan merkitys on siinä, että se on suhteellisen taloudellinen, mikä liitettynä raaka-aineiden alhaiseen hintaan antaa mahdollisuuden valmistaa alustoja, joiden hinnat ovat verrattavissa luonnonainealustojen hintoihin.

Tällaiset alustat ovat myös kokonaisuudessaan kemiallisesti erittäin neutraaleja.

Keksinnön mukaan voidaan käyttää myös lasivillahuopia. Nä- 10 821 71 mä huovat ovat päinvastoin kuin edellä mainitut tavallisesti erittäin homogeenisia, mikä johtuu niiden valmistustavasta. Kysymys on pääasiassa kuiduista, jotka valmistetaan ohjaamalla sulaa ainetta keskipakosuulakkeeseen. Kun kui-duttumattomia partikkeleita ei ole, saadaan tavallisesti huopia, jotka mekaanisen kestävyyden pysyessä samanlaisena ovat paljon kyvyempiä. Tällä saadaan kompensoiduksi ainakin osaksi se seikka, että niiden valmistaminen on yleensä hieman kalliimpaa kuin kivivillan.

Lasikuitujen valmistusmenetelmien etuna on lisäksi se, että niillä saadaan kuituja, jotka ovat sekä erittäin ohuita että erittäin homogeenisia, jollaista ohuutta ja homogeenisuutta ei saada kivivillalle.

Näin voidaan siis valmistaa lasivilla-alustoja, joissa kuitujen keskiläpimitta on, kuten edellä mainittiin, alle 3 mikrometriä ja saattaa olla jopa 1 mikrometri tai alle senkin.

Kun kysymys on keksinnön mukaisista ohuista alustoista, rakenteellisen laadun tulee olla vielä paremmin varmistettu ja lasivillahuovilla onkin yleensä tässä suhteessa edullisia ominaisuuksia, niin kuitujen hienouden kuin niiden homogeenisuudenkin kannalta.

Lisäksi keksinnön mukaan tavoiteltu alustan tilavuuden pieneneminen pienentää kuitujen hinnan osuutta tuotteen lopullisessa hinnassa, joten erot tässä suhteessa kivivillan ja lasivillan välillä supistuvat.

Ennen tätä keksintöä mahdollisuus käyttää lasivillaa vilje-lyalustana herätti vastalauseita etenkin siitä syystä, että oletettiin, ettei se ole kemiallisesti neutraalia. Pelättiin nimittäin, että lasikuitujen joutuessa kosketukseen ra-vinneliuoksen kanssa vapautuu runsaasti natriumioneja. Viljelykokeet, joita suoritettiin keksinnön mukaisilla lasivil- 11 82171 lamateriaaleilla, osoittivat, että näillä alustoilla saadaan tuloksia, jotka ovat täysin vertailukelpoisia kivivil-la-alustoilla viljelyssä saatuihin. Itse asiassa yleensä ensimmäisessä kastelussa todetaan hieman korkeampi natrium-ionipitoisuus. Mutta tämä pitoisuus, joka on vielä hyväksyttävissä, pienenee sen jälkeen erittäin nopeasti, asettuen sitten samanlaisiin arvoihin kuin mitkä saadaan kivivil-laviljelyssä. Nämä tulokset ovat sitäkin mielenkiintoisempia, kun erittäin ohuita kuituja käytettäessä vaihdot liuoksen kanssa ovat suuremmat. Tarkoitetussa käytössä tavallisten lasikuitujen neutraalius voidaan siis katsoa täysin tyydyttäväksi .

Valitut lasikoostumukset eivät tietenkään sisällä mitään taimien kannalta myrkyllisiä aineksia.

Voitaisiin itse asiassa jopa ajatella sellaisten kuitujen käyttöä, jotka eivät systemaattisesti ole neutraaleja. Kuidut voivat toimia esimerkiksi hivenainelähteenä, josta hivenaineet vapautuvat hitaasti joutuessaan kosketukseen ra-vinneliuoksen kanssa, tai ne voivat sisältää kasvien terveyttä edistäviä yhdisteitä.

Useimmiten kuitenkin katsotaan parhaimmaksi, että kuitualus-ta on täysin neutraali ja ravinneliuoksen tehtäväksi annetaan tuoda viljelyyn tarvittavat aineosat.

Mineraalikuituhuovat sidotaan tavallisesti orgaanisilla sideaineilla, kuten fenolihartseilla. Nämä hartsit eivät juurikaan vaikuta viljelyyn siinä mitassa, jossa niitä tavallisesti käytetään eli 2-3 paino-% alustasta.

Sideaineen määrä voi vaihdella kuitujen laadusta riippuen, niinpä kysymyksen ollessa erittäin ohuista kuiduista ja pienen tiheyden omaavista huovista, sideaineen painosuhde voi olla hieman suurempi ylittämättä kuitenkaan tavallisesti 10 % :a.

i2 82171

Huomattakoon, että vaikka mineraalikuitualustat ovatkin tavallisesti eristykseen käytettävien tuotteiden johdannaisia, sideaineiden koostumus voi olla olennaisesti erilainen. Usein nimittäin hartsin mukana lisätään yhdisteitä, joiden tarkoituksena on muuttaa huopien ominaisuuksia. Erityisesti sideainekoostumus voi sisältää aineita, joilla saadaan parannetuksi eristyshuopien kosteudenkestävyyttä. Ne ovat esimerkiksi silikoniperustaisia aineita. Keksinnön mukaisten alustojen valmistukseen käytetään sideaineita, joissa ei ole näitä hydrofobisia aineita.

Muuten ei-hydrofobisiakin sideaineita käytettäessä todetaan, että perinteiset kivivillaalustat kostuvat hyvin vaikeasti, jos niitä ei kyllästetä tietyllä määrällä jotakin sopivaa pinta-aktiivista ainetta.

Pinta-aktiivisen aineen lisääminen voidaan suorittaa esimerkiksi FR-patenttihakemuksessa n:o 2 589 917 kuvatulla tavalla .

Pinta-aktiiviseksi aineeksi valitaan sellainen, ettei siitä ole haittaa viljelylle. Kysymykseen voivat tulla etenkin ei-ioniset aineet, kuten tuote, jota myydään nimellä "Doba-nol 91-6”.

Erittäin ohuiden kuitujen käyttäminen keksinnön mukaan, muuttamalla alustan kapillaarisuutta, saattaa tehdä pinta-aktiivisen aineen käytön tarpeettomaksi. Tämä todetaankin erityisesti lasivilla-alustoissa, joissa kuitujen keskiläpi-mitta on 4,5 mikrometriä tai sitä pienempi, mutta kuitujen hydrofiilisyys lisääntyy progressiivisesti. Kuhunkin hydro-fiilisyyden asteeseen voidaan liittää kuitujen maksimikoko, jolla päästään tähän asteeseen.

Keksinnön mukaiset alustat erottuvat tarvittaessa muista myös siinä, miten niitä käytetään. Jos nimittäin pysytään yleisessä viljelymenettelyssä, kun käytetyn alustan tila- 13 82 1 71 vuus on pienempi, toisin sanoen kun alusta on ohuempi, kas-teluolosuhteet ravinneliuostarpeen tyydyttämiseksi jatkuvasti ovat erilaiset.

Yleensä alustaa käytetään niin, että liuos joko ohjataan pois tai kierrätetään takaisin. Ensiksi mainitussa tapauksessa alustaa kastellaan joko suodattamalla tai päältä kastelemalla, jolloin liuospitoisuudet saadaan pysymään hyväksyttävissä rajoissa. Pääasiassa jaksottaisten lisäysten tarkoituksena on korvata liuoshävikit, jotka tapahtuvat absorboitumalla taimiin ja haihtumalla. Toisessa tapauksessa alustaa syötetään jatkuvasti ja liuoksen ylimäärä, joka ei jää alustaan, kierrätetään takaisin, kun se on täydennetty ja sen eri aineosien Pitoisuudet on säädetty uudelleen.

Koska ohuiden alustojen tarjoama "liuosvarasto" on pienempi, kun kastelu on jaksottaista, kastelu on uusittava tiheämmin pienemmillä liuosmäärillä. Tämä tiheämmin tapahtuva kastelu antaa, kuten edellä mainittiin, mahdollisuuden säädellä paremmin ravinneliuoksen koostumusta juurten läheisyydessä.

Kastelutiheyden muuttaminen ei ole vaikeaa, mikäli tämä toimenpide tapahtuu tavallisesti täysin automaattisesti en-naltamäärätyn ohjelman mukaan ja kun sen suorittaa mittaus-, annostelu- ja jakelulaitteita käsittävä yksikkö ilman laitteen käyttäjää.

Keksintöä selitetään seuraavassa yksityiskohtaisesti viitaten liitteenä oleviin piirustuksiin, joissa: - kuvio 1 esittää leikkauksena kaavamaisesti erästä viljely-järjestelyä, jossa käytetään keksinnön mukaisia alustoja, - kuvio 2 esittää suuremmassa mittakaavassa keksinnön mukaisten alustojen erästä toista suoritusmuotoa, - kuvio 3 esittää laitetta, jota käytetään vedenpidätyskyvyn mittaamiseen, i4 821 71 - kuvio 4 on graafinen esitys vesi-ilmafaasien jakautumisesta keksinnön mukaisessa alustassa tapahtuvan imeytymisen funktiona.

Viljelyyn käytettävät taimet voidaan esikasvattaa mullassa tai neutraalilla alustalla, joka joko on tai ei ole samaa laatua kuin viljelyyn käytettävä. Taimet erotetaan lopuksi toisistaan paakkuineen 1, joka on määrä asettaa viljelyalus-talle 2.

Viljelyä varten alusta asetetaan läpäisemättömään astiaan 3, joka estää ravinneliuoksen valumista hukkaan. Astia muodostuu tavallisesti neutraalista, enemmän tai vähemmän jäykästä polymeerilevystä, joka pidetään kaukalon tai altaan muotoisena säännöllisin välimatkoin sovitetuin pidikkein. Viimeksi mainittuja ei ole esitetty kuviossa.

Tätä järjestelyä täydentää tavallisesti läpäisemätön kalvo, joka peittää alustaa lukuunottamatta kohtia, joihin paakut asetetaan, ja jonka tehtävänä on vähentää alustassa olevan ravinneliuoksen haihtumista sen joutuessa kosketukseen ympäröivän ilman kanssa. Tätä kalvoa ei ole esitetty kuviossa 1.

Esitetyssä viljelytavassa ravinneliuos jaetaan suodattamalla se kapillaariputkien 4 kautta suoraan paakkuihin 1. Kapillaariputkia syötetään jakeluputkesta 5.

Astia 3 voidaan asettaa suoraan maahan tai perinteiseen tapaan jollekin eristävälle, esimerkiksi polystyreeniä olevalle levylle.

Yksikköön voi kuulua myös lämmityslaitteita, jotka sijoitetaan etenkin suoraan astioiden alle.

Ravinneliuos voidaan jakaa jatkuvasti etenkin silloin, kun uudelleenkierrätys on järjestetty. Tällöin pohja on järjes is 82171 tetty siten, että liuoksen ylimäärä, joka valuu ulos alustasta, pääsee virtaamaan tai voidaan ottaa talteen astian sivulta tai toisesta päästä lähetettäväksi takaisin syöttölaitteisiin. Se voidaan jakaa myös jaksottaisesti joko en-naltamäärätyin välein ja määrin, joiden tiedetään takaavan alustan sopivan kosteuden, tai jatkuvan kosteuden mittauksen mukaan, jolloin syöttö käynnistyy, kun tämä kosteus putoaa alle määrätyn kynnysarvon.

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen alustan erästä suoritusmuotoa, jossa mineraalikuituhuopa, joka muodostaa alustan, on peitetty läpäisemättömällä taipuisalla kalvolla 6, joka hidastaa haihtumista. Keksinnön mukaiset alustat voidaan valmistaa sellaisina, että vain alustan yläpinta on peitetty tällä kalvolla. Se voi myös peittää koko huovan.

Kuvio 3 esittää laitetta, jota käytetään alustojen vedenpidätyskyvyn määrittämiseen eri pF-arvoilla.

Tätä määritystä varten alustasta otetut ainenäytteet 7 ovat kaikki 7,5 cm korkeita ja ne on leikattu neliöiksi, joiden sivut ovat 10 cm.

Nämä näytteet upotetaan kokonaan 1 tunnin ajaksi veteen ja asetetaan sitten huokoiselle aineelle 8, joka peittää altaan 9 pohjan. Huokoinen aine, esimerkiksi hiekkakerros, on alunperin kyllästetty vedellä.

Altaan 9 pohjasta on yhteys taipuisan letkun 10 kautta astiaan 11, jonka pinta pysyy samana (ylijuoksun avulla). Astian 11 asentoa pystytuessa voidaan säädellä mielen mukaan.

Imu d mitataan systemaattisesti näytteen korkeuden keskipisteen mukaan. Asetetaan peräjälkeen tutkittuja pF-arvoja vastaavat eri korkeuserot. Mittaukset suoritetaan sen jälkeen kun näytteet on pidetty paikallaan niin kauan, että saadaan aikaan tasapaino kussakin uudessa korkeustasossa.

ie 82171

Kun tasapaino on saavutettu, näyte poistetaan, punnitaan, kuivatetaan ja punnitaan uudelleen kuivatuksen jälkeen. Erosta saadaan pidätetyn veden paino ja siten veden ja ilman määräsuhde kussakin käytetyssä imuolosuhteessa.

Eri aineiden pidätyskäyristä pF-arvon funktiona voidaan vertailla niiden soveltuvuutta takaamaan viljelyjen hyvän kastelun .

Nämä käyrät, jotka koskevat mineraalikuituaineita, näyttävät kuviossa 4 esitetyiltä. Näissä käyrissä abskissalla ovat imujen logaritmit vesipatsassenttimetreinä ja ordinaa-talla veden, ilman ja kuidun kattamat alustatilavuusprosen-tit. Viimeksi mainittu on esitetyssä esimerkissä aina noin 5 % kokonaispainosta. Nämä prosenttimäärät kattavat kuviossa vastaavasti kirjaimilla A, B ja C merkityt alueet.

Prosenttimäärien ero pFl:n ja pF2:n välillä veden kattaman tilan osalta määrää käytettävissä olevan veden määrän.

Mineraalikuitualustoissa pF2 on aina hyvin pieni, joten pääasialliset erot, joita todetaan eri materiaaleissa käytettävissä olevan veden osalta, koskevat siis pFl-arvoa. Käyrät I ja II kuvaavat tätä erotyyppiä. Ne koskevat perinteistä kivivillaperustaista alustaa ja keksinnön mukaista, erittäin ohuista kuiduista valmistettua alustaa, tiheyden ollessa molemmissa sama. Hyötyvarasto R2 on tuntuvasti suurempi toisessa tapauksessa.

Olosuhteet, joissa mittaukset suoritettiin (näytteen paksuus 7,5 cm) vastaavat perinteisiä alustoja. Vaikka näissä olosuhteissa tuotteita voidaankin verrata keskenään, niistä eivät käy ilmi keksinnössä ehdotettujen ohuiden alustojen edut.

Jakautumisen tarkastelu näytteen korkeussuunnassa osoittaa nimittäin erittäin suurta epätasaisuutta. Yläosa sisältää i7 821 71 erittäin vähän vettä ja paljon ilmaa, alaosa taas päinvastoin .

Järjestelmällisiä mittauksia suoritettiinkin vertailun vuoksi keksinnön mukaisille ja muille eri tuotteille, jotka eivät vastaa samoja tunnusmerkkejä. Nämä mittaukset koskevat tuotteita, joissa tiheys, kuitujen ohuus ja paksuus ovat erilaiset, mutta jotka on valmistettu samasta lasista ja samalla määrällä kostutusainetta eli noin 300 g/m^ huopaa.

Pidätyskyvyn mittaukset, jotka suoritettiin pFl-arvossa eriläpimittaisilla kuiduilla, kahdella tiheyssarjalla ja kahdella paksuudella, olivat seuraavat.

0 mikrometriä paksuus kg/m^ (mm) 8 6 4,5 80-85 80 61 86 95 80-85 40 46 57 81,5 20 40 25 54 86 Nämä tulokset osoittavat kaikissa tapauksissa pidätyskyvyn kasvua kuitujen keskiläpimitan pienentyessä. Tämä kasvu on sitä voimakkaampaa, mitä pienempiä ovat tiheys ja paksuus.

Valitsemalla vähäinen paksuus ja alhainen tiheys voidaan saada aikaan erittäin suuri pidätyskyky, kun kuidut ovat riittävän ohuita.

Samalla huovalla ja eri paksuuksilla suoritetut mittaukset osoittavat pidätyskyvyn pysyvän erittäin stabiilina erittäin ohuista kuiduista valmistetuissa huovissa.

Tutkituilla eri paksuuksilla huovalla, joka oli valmistettu ie 82171 kuiduista, joiden keskiläpimitta oli 4,5 mikrometriä ja tiheys 40 kg/m3, saatiin seuraavat pidätysarvot: - paksuus (mm) 20 35-40 55-60 80-85 - pidätyskyky pFl 86 85 87 81,5.

Tämäntyyppisiin mittauksiin kuuluvat epätarkkuudet huomioonottaen ilmenneet poikkeamat eivät ole merkittäviä.

Suoritettujen mittausten jälkeen näyttää, että huovissa, joiden tiheys on suuri ja jotka ennen kaikkea on valmistettu keskiläpimitaltaan suuremmista kuiduista, paksuus vaikuttaa pidätyskykyyn, joka heikkenee tuntuvasti, kun paksuus pienenee.

On syytä muuten vielä korostaa, että ainoastaan ohuista kuiduista valmistettuja huopia voidaan käyttää ilman kostutus-ainetta.

Nämä tulokset huomioonottaen näyttää siis selvästi edulliselta käyttää ohuempia, ohuista kuiduista valmistettuja alustoja.

Seuraavat viljelyesimerkit suoritettiin keksinnön mukaisilla alustoilla.

Käytettiin kahdentyyppisiä alustoja: ensimmäiset olivat mi- neraalivillalevyjä, jotka oli valmistettu masuunikuonasta, toiset olivat lasivillalevyjä.

Näiden alustojen kuitujen vastaavat koostumukset olivat seuraavat: raasuunikuonakuidut lasikuidut

SiOz 42,8 % Si02 66,9 % A1203 11,9 % A1203 3,35 *

CaO 38,7 % Na20 14>7 % i9 821 71

MgO 3,6 % K20 1 %

Fe203 1,2 % CaO 7,95 %

MnO, B203 ) o,4 % MgO 0,30 %

Ti02, P205 ) MnO 0,035% S03 0,3 % Fe203 0,49 % eri aineita 1,1 % SO^ 0,26 % B203 4,9 %

Valmistetut alustatuotteet sidottiin fenoliformolihart-silla, käyttäen sitä noin 2,5 % koko tuotteen painosta.

Kysymyksen ollessa kivivillasta alusta sisältää lisäksi noin 1 % pinta-aktiivista ainetta.

Levyt leikattiin 1000 x 200 mm:n paloiksi ja niiden paksuus oli kivivillalevyissä 50 mm ja lasivillalevyissä 25 mm. Kuitujen keskiläpimitta oli 5 mikrometriä kivivillassa (kui-duttumattomat partikkelit poislukien) ja 4 mikrometriä lasi-villassa.

Kivivilla-alustan tiheys on 40 kg/m-3 ja lasikuitualustan vain 25 kg/m·*, huokoisuuden ollessa vastaavasti 95 % ja 98 %.

Näiden alustojen vedenpidätyskyky pFl-arvolla on kummassakin tapauksessa jokseenkin 70 %. Molemmissa tapauksissa siis syntyy hyvä ilman ja veden tasapaino, mikä on suotuisaa kasvun kannalta.

Montfavet-tomaatteja viljeltiin kasvihuoneessa jäljempänä mainittua menettelyä noudattaen.

Taimet istutettiin uudelleen 75 x 75 x 60 mm:n kivivilla-paakkuihin, jotka olivat samanlaatuisia kuin edellä mainittu alusta. Istutus alustaan suoritettiin heti ensimmäisten lehtien tultua näkyviin.

20 821 71

Vertailun vuoksi viljely suoritettiin perinteisellä kivi-villa-alustalla, jonka paksuus oli 75 mm ja tiheys 70 kg/m·^ ja jossa kuitujen keskiläpimitta oli 6 mikrometriä.

Kaikilla kolmella alustatyypillä viljelytapa oli sama. Taimet olivat 30 cm:n päässä toisistaan alustan pituussuunnassa, mikä tarkoittaa 2,5 taimen istutusta kasihuoneneliömet-riä kohti. Ravinneliuoksen syöttölaitteisto oli edellä kuvion 1 yhteydessä kuvattua tyyppiä.

Kastelu suoritettiin Colc-Lesaint -tyyppisellä liuoksella, joka sisälsi 12,2 milliekvivalenttia nitriittityppeä litraa kohti, 2,2 milliekvivalenttia ammoniakaalista typpeä litraa kohti ja 2,2 milliekvivalenttia fosfaattia litraa kohti. pH säädettiin suunnilleen arvoon 6.

Taimia kasteltiin jaksottaisesti alustan sisältämän liuoksen johtokyvyn mittausten mukaan. Kastelulla saatiin pysymään johtokyky yläpuolella kynnysarvon, joka vastaa pitoisuutta, joka ei mene alle 12 milliekvivalentin/litra typpeä .

Istutuksesta sadonkorjuuseen kului noin 24 viikkoa.

Tuotokseksi määritettiin kaikissa tapauksissa noin 21,6 kg/metri. Erityisesti ei ollut havaittavissa merkittävää eroa viljelyissä, jotka suoritettiin ohuella tai paksulla kivivilla-alustalla. Selmoin mitään tuntuvaa eroa ei havaittu tuotoksessa ohuilla kivivilla- ja lasivilla-alustoilla.

Lasivilla-alustat todettiin rakenteeltaan kestävämmiksi huolimatta niiden suhteellisen pienestä tiheydestä. Tämä johtuu todennäköisesti pitempien kuitujen läsnäolosta, jotka vahvistavat huovan kiinnevoimaa.

Claims (7)

21 82171

1. Mullatonta viljelyä varten tarkoitettu mineraalikuitu-huovasta muodostuva alusta, tunnettu siitä, että sen tiheys on alle 50 kg/m^, ja että siinä olevien kuitujen keskiläpi-mitta on alle 8 mikrometriä, jolloin alustassa pFl:n ja pF2:n välillä käytettävissä olevan veden määrä on yli 40 %.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen alusta, tunnettu siitä, että sen tiheys on 15-40 kg/rn^.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen alusta, tunnettu siitä, että siinä olevien kuitujen keskiläpimitta on 2-6 mikrometriä.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen alusta, tunnettu siitä, että se muodostuu lasikuituhuovasta.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen alusta, tunnettu siitä, että siinä käytettävissä olevan veden varasto on yli 50 %.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen alusta, tunnettu siitä, että se ei sisällä pinta-aktiivista ainetta.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen alusta, tunnettu siitä, että siinä olevien kuitujen keskiläpimitta on alle 4,5 mikrometriä. 22 821 71