SUBSTRATTONE Optimierung g채rtnerischer Erden durch Zusatz von Ton
Zusammenfassung Der Ton in Pflanzerden sorgt für gesunde und haltbare Pflanzen. Doch obwohl er in der gärtnerischen Produktion seit über 50 Jahren eingesetzt wird, weiß man noch recht wenig über den optimalen Ton für verschiedene Pflanzenkulturen und Kulturverfahren. Tone werden Substraten zugesetzt, um die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Substraten zu optimieren, aber auch um gärtnerische Kulturfehler abzupuffern. Mittels einer breiten Rohstoffbasis, differenzierten Analysemethoden und angepassten Aufbereitungsmethoden sind in dem Projekt SUBSTRATTONE Tonkomponenten variiert und optimiert worden. Es wurden Wechselwirkungen von Tonen im Substrat untersucht mit besonderer Beachtung der Nährstoffe Kalium (K), Phosphor (P) und Silizium (Si) sowie die Reduzierung der pflanzenschädigende Wirkung toxischer Schwermetalle, wie z.B. Mangan (Mn). Auch wurden verschiedene Wirkungsmechanismen wie z.B. die Benetzbarkeit sowie die Verfestigung und Kohäsion in Anzuchtsystemen wie Presstopferden aufgeklärt – das ist besonders wichtig beim automatisierten Verpflanzen von Jungpflanzen. Ausgangssituation und Stand der Technik Kultursubstrate sind Betriebsmittel im Erwerbsgartenbau, an die bei automatisierter Düngung und Bewässerung sowie „just in time“ Produktion höchste Anforderungen bestehen. Ein geeignetes Substrat ist für die Erzeugung gesunder, optimal gewachsener
Quelle: Institut für Bodenkunde, Uni Hannover
Verbesserung von Kultursicherheit durch Tonzusätze
Tonminerale auf einer Torfoberfläche
und haltbarer Pflanzen essentiell. Ein wichtiger Substratausgangsstoff ist Ton, der in Mengen von 10-40 kg/m³ zugesetzt, sowohl chemische als auch physikalische Parameter des Kultursubstrates erheblich beeinflusst. Die Verwendung von Ton in Substraten ist mit Zielen wie ausgeglichener Nährstoffversorgung für P, K und Si, pH-Pufferung, Verbesserung der Benetzbarkeit, Bindigkeit des Substrates und Spurenelementversorgung verknüpft. Eine Klassifizierung natürlicher und modifizierter Tone nach bestimmten Routinemethoden oder zu entwickelnden Verfahren ist die Voraussetzung für mehr Markttransparenz und Produkt- und Kultursicherheit. Es fehlen aber definierte Parameter für Tone.
Produkt und Verfahrensbeschreibung Statt weitgehend empirischer Handhabung sollen neben grundlegenden Parametern wie Tongenese, Mineralbestand und Aufbereitungsform weitere geeignete Kriterien (z.B. spezifische Oberfläche, Kontaktwinkel, Oxalat lösliches Eisen (Fe), aus der Silikatstruktur bei Oxidation von Gitterbestandteilen freisetzbares Fe und Protonen) identifiziert und parametrisiert werden, die eine verlässliche Bewertung des Rohstoffes für den erfolgreichen Einsatz in Kultursubstraten ermöglichen. Ziel war es, eingehend charakterisierte und für bestimmte Kulturen spezifizierte Substrattone in gleichbleibender hoher Qualität bereitstellen zu können. In dem Projekt wurden hierbei verschiedene Eigenschaften in der gesamten Systemkette untersucht, also die Tone an sich, das System Ton / Torf / Dünger als Substrat sowie das System Substrat / Pflanze. Die Eigenschaften des „Reinsystems“ Ton erlauben hierbei nicht unbedingt zielgerichtete Schlüsse auf das Anwendungssystem Substrat / Pflanze, speziell im Bezug auf physikalische Eigenschaften.
Entwicklungsstand/ Einsatzbereiche Es ist gelungen, über den klassischen Anwendungsfall von Tonen hinsichtlich „Kultursicherheit“ im Substrat hinaus Tone mit gezielten Eigenschaften zu entwickeln, die neue Einsatzmöglichkeiten im Bezug auf die Optimierung von physikalischen Substrateigenschaften generieren. Zusammenfassend ergeben sich folgende Einsatzmöglichkeiten speziell abgestimmter Tone im Substrat: - Verbesserung der Benetzbarkeit von Torfkultursubstraten - Ausgewogene Sorption, Speicherung und bedarfsgerechte Abgabe von Pflanzennährstoffen in Kultursubstraten - Erhöhte Toleranz des Kulturguts in Substraten gegenüber organischen Pflanzentoxinen wie Salzen und Schwermetallen - Erhöhung der Klebrigkeit und Kohäsion von Presstopferden - Steigerung der Festigkeit von Vermehrungssystemen - Stärkung der Widerstandsfähigkeit vom Kulturgut
Quelle: Klasmann-Deilmann GmbH
Durch unterschiedlichste Untersuchungsmethoden verschiedener Fachdisziplinen bis hin zu anwendungstechnischen Vegetationsversuchen konnten Zusammenhänge zwischen genetischen, physikalischen, mineralogischen und kolloidchemischen Eigenschaften der Tone und deren letztendliche Eignung im Anwendungsfall herausgearbeitet werden. So wurden z.B. bei Einsatz spezifischer Tone an Bohnen neben erhöhten Siliziumgehalten auch bessere Mn-Resistenzen festgestellt. Untersuchung der Wiederbenetzbarkeit von Substraten mit einer kapillaren Aufstiegsmethode
Technologiepotentiale und Vorteile Das Projekt SUBSTRATTONE hat eindrücklich gezeigt, dass verschiedene Tone sehr unterschiedliche Eigenschaften in Substraten aufweisen. Die differenzierte Betrachtung von Tonen ermöglicht die Entwicklung unterschiedlicher Substrattone, die für den jeweiligen Anwendungsfall optimiert sind. Zum Beispiel können einerseits Spezialtone für Kultursicherheit (als Puffer bei hohen Kompostanteilen, möglichen toxischen Metallen sowie als Nährstoffspeicher) und andererseits für ein optimiertes Benetzungsverhalten von Substraten bereitgestellt werden. Durch die Kombination weniger - auf unterschiedliche Zielsetzungen optimierter - Spezialsubstrattone ist es den Substratherstellern möglich, anwendungsspezifisch optimierte Substrate zu mischen.
Ansprechpartner Forschungsprojekt SUBSTRATTONE
Dr. Matthias Schellhorn Telefon +49 (6436) 609-1147 Matthias.Schellhorn@schmidt-tone.de
Institut für Pflanzenernährung
Institut für Bodenkunde
Kooperationsanfrage - Nachweis der Effizienz von Tonen auf den Phosphor- und Kalium-Haushalt von Substraten - Nachweis der hemmenden Wirkung von speziellen Tonen auf die Pflanzenverfügbarkeit metallischer Toxine am Beispiel von Mangan und anderen Schwermetallen - Nachweis der Verbesserung physikalischer Substrateigenschaften durch Tone, speziell im Bezug auf Klebrigkeit, Festigkeit und Benetzbarkeit - Betrachtung der Siliziumverfügbarkeit und die damit verbundenen Effekte Zielgruppen - Landwirtschaftliche Untersuchungsanstalten - Gartenbaubetriebe - Substrathersteller
Koordinierungsbüro GEOTECHNOLOGIEN Alexandra Scherer Telefon +49 (331) 288-1074 kontakt@geotechmarket.de www.geotechmarket.de
Das Projekt SUBSTRATTONE wurde wurde im Rahmen des GEOTECHNOLOGIEN Programmes vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.