DE102007047533A1

DE102007047533A1 - Bodenhilfsstoff zur Rekultivierung biologisch- und Erosionsgeschädigten Böden

Info

Publication number: DE102007047533A1
Application number: DE200710047533
Authority: DE
Inventors: Ingolf Schubbert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-10-04
Filing date: 2007-10-04
Publication date: 2009-04-09

Abstract

Bisherige Verfahren zur Sanierung von biologisch- und erosionsgeschädigten Böden enthielten zumeist künstlich hergestellte Substanzen, wie Quellkörper (saug- und daher wasseraufnahmefähig), Kunstdünger etc. Organische Substanzen, die sehr schnell und effektiv im Boden abgebaut werden können fehlten entweder ganz, oder waren nur in geringen Anteilen vorhanden. Die neue Strukturierung eines Bodenhilfsstoffes soll bewirken, dass eine effektive Sanierung von betreffenden Böden möglich wird. Durch den Einsatz von naturbelassenen Stoffen, wie Braunkohle, Gesteinsmehl, Holzfasern, Naturkalk und verschiedene Stroh- bzw. Laubarten wird die Effektivität des Substrates um ein Vielfaches erhöht. Unterstützt wird dieser Effekt durch Zugabe von Mikroben, die entweder in natureller Form (im Stroh und im Futterrübenmehl enthalten) eingebracht werden, oder entsprechend den Anforderungen zusätzlich als "Mikrobenstämme" hinzugefügt werden. Einsatzgebiete: - Wüstenrandbegrünungen - Sanierung biologisch- und erosionsgeschädigter Böden - Wiederherstellung von nutzbaren Böden, die durch Monokulturen inaktiv geworden sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bodenhilfsstoff in Faserform, mit ausschließlich natürlichen, organischen und mineralischen Komponenten, sowie ruhenden Mikroorganismen in ausgereiften Pflanzen (teilen), die ihnen in natürlicher Art und Weise als Lebensgrundlage dienen.
Als Folge der weltweiten Problematik der Misswirtschaft in den landwirtschaftlichen Bereichen Ackerbau und Sonderkulturen sind überdimensional große, ehemals landwirtschaftlich genutzte Landstriche nur noch Brachland, was auf herkömmliche Art und Weise des Ackerbaues nicht mehr ökonomisch bearbeitet werden kann.
Unterstützt wird diese Tatsache durch derzeitige globale Probleme, wie veränderte Klimaverhältnisse, welche gerade in den betreffenden Gebieten zu einer sehr schnellen Erosion und damit Austrocknung biologisch geschädigter Böden führt. Der wichtigste Werkstoff der Menschheit, der Mutterboden, wird sprichwörtlich in alle Winde verweht und ist dort wo er gebraucht wird für immer verloren.
Es wurde und wird ständig versucht, eben diesen wichtigen Werkstoff zu erhalten, oder besser dargestellt „künstlich am Leben zu halten". Dieses ist bis jetzt durch Kunstdünger, organische Mischdünger, Komposte und ähnliche Substanzen erfolgt ( DE 4137171 A1 ).
Das eigentliche Problem, nämlich dem Boden seine natürliche und notwendige Konsistenz (Bodengare) wieder zu geben, wird dadurch nicht, oder nur zum Teil behoben. Es ist unbedingt notwendig, nicht nur Nährstoffe in den Boden zu bringen, sondern es muss auch für eine aktive organische (humide) Substanz im Boden gesorgt werden. Ohne diese Substanz sind viele Böden trotz hohen Nährstoffgehaltes unbrauchbar, da sie entweder zu viel Wasser (lehmige Böden) aufnehmen und dadurch zum Verschlämmen neigen, oder zu wenig Wasser (sandige Böden) speichern können und dadurch zu Erosionsschäden kommen.
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zu Grunde, einen Bodenhilfsstoff zu schaffen, der eine hohe Wasserhaltefähigkeit besitzt, und gleichzeitig ein hohes Potential an humiden Stoffen (organische Masse) in den Boden bringt. Die eingebetteten, ruhenden Mikroorganismen sollen bei Wasserzufuhr (Regen) einen sofortigen Beginn des Zersetzens von organischer Masse und somit die biologische Aktivität des Bodens bewirken. Die Tatsache, dass ein gesunder Boden eine Bodengare (Krümelstruktur) besitzen muss, macht es zur Aufgabe dieses Hilfsstoffes, durch seine spezielle Zusammensetzung Pflanzen- aufnehmbare Nährstoffe in tiefere Bodenschichten (Wurzelnähe) zu bekommen, und für die Bodengare benötigte organische Substanzen , sowie der darin enthaltenen Mikroorganismen in den oberen Bodenschichten (sauerstoffreich) zu halten.
Dieses Problem wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführte Zusammensetzung des Bodenhilfsstoffes

• Braunkohlestaub/Braunkohleaussiebung,
• Holzfasern oder vergleichbare Pflanzenfasern,
• Gesteinsmehl,
• Kalksteinmehl,
• mikrofein gehäckseltes Weizenstroh,
• gehäckseltes Maisstroh,
• verschiedene zerkleinerte Laubbaumblätter,
• und Futterrübenmehl

Mit der Erfindung wird erreicht, dass den betreffenden, geschädigten Böden ein hoher Anteil von organisch-humiden Stoffen und natürlichen Nährstoffen sofort nach der Erstausbringung zur Verfügung gestellt wird. Die Wiederherstellung der Bodenstruktur (Bodengare/Krümelstruktur) wird durch den speziellen Aufbau des Substrates erreicht. In dieses Substrat werden die benötigten Mikroorganismen durch Weizenstroh und getrocknete Futterrüben in ruhender Form eingebracht.
Dabei wird das Stroh folgendermaßen vorbereitet:
Bei Aberntung des Weizens verbleibt das Stroh unbehandelt auf dem Feld. Dieses soll nun in liegendem Zustand mindestens einmal durch Regen durchnässt werden, und an den darauf folgenden Tag gewendet werden. Dieses Verfahren bewirkt, dass der Anteil an Mikroorganismen (Bakterien, Infusorien, Pilze usw.) im Stroh durch sein unmittelbares Aufliegen auf dem Ackerboden wesentlich erhöht wird. Durch anschließende natürliche Abtrocknung des Strohes gehen die enthaltenen Mikroorganismen in eine Art Ruhephase über, welche ohne Wasserzufuhr über mehrere Jahre anhält.
Das heißt, dass diese erst bei einer erneuten Wasserzufuhr wieder aktiv werden. Das abgetrocknete Stroh wird nun durch Häckseln geborgen und in geeigneten Lagern trocken zwischengelagert.
Bei sehr inaktiven Böden (kein Bodenleben vorhanden) werden zusätzlich, exakt für diesen Bereich angepasste, Mikrobenstämme herangezogen, die dann dem Substrat in Tablettenform (trocken gepresst), oder in tiefgekühlter Form (Miniaturblöcke) zugeführt werden.
Die verwendeten Futterrüben haben von Natur aus schon einen hohen Anteil an wichtigen Mikroben, welche dieses Verfahren unterstützen. In getrockneter, pulverisierter Form dienen die Futterrüben jedoch hauptsächlich zur schnellen Aktivierung und erster Nahrungsquelle der eingebrachten Mikroorganismen bei Wasserzufuhr. Durch die nun recht rasch einsetzende Zersetzung von organischem Material im Boden (auch die zusätzlich mit dem Substrat eingebrachten Holz- und Braunkohleteilchen) wird die Bodenstruktur selbst, und dessen Nährstoffhaushalt optimiert.
Die Holzfasern werden, je nach Einsatzort, von gebietsbeherrschenden Gehölzen gewonnen, die zumeist schädliche Auswirkung auf ihre Umwelt darstellen.
Maisstroh und Laub wird hauptsächlich zur Nährstoffzufuhr, und für einen idealen C/N-Wert beigefügt.
Ein Beispiel:
Durch die vorzugsweise Verarbeitung von Eukalyptusbäumen, die in großen Teilen Portugals durch unsachgemäßen Anbau für die Papierindustrie gebietsbestimmend geworden sind, und damit niedere Pflanzen verdrängen, sowie dem Boden überdimensional Nährstoffe und Wasser entziehen, kann deren Ausbreitung und die damit verbundene (mögliche) Umweltschädigung gemindert, bzw. sogar gestoppt werden.
Demzufolge stehen hier Umweltschädigung und Wiederherstellung geschädigter Flächen eng beieinander. Zum einen wird das Umweltproblem (Eukalyptusbäume) zumindest teilweise beseitigt in dem das Stammholz der Bäume in dem Hilfsstoff verwendet wird, zum anderen werden dabei frei werdende, ackerbaulich nutzbare Flächen in ihrer Bodenstruktur wieder hergestellt. Hier sollten nun vorzugsweise Grünaussaaten (Gräser für Weideflächen), Getreide, Mais oder Sonnenblumen angebaut werden, damit schnellstmöglich eine „Wurzelnarbe" entsteht und hierdurch der Wind- und Wassererosion entgegengetreten wird.
Nach erfolgter Ausbringung durch herkömmliche Dungstreuer und anschließendem eingrubbern, vorzugsweise 5 bis 8 cm tief, zerfällt das Substrat bei Wasserzufuhr (Regen) sofort in seine Bestandteile. Dabei werden Gesteinsmehl und Kalksteinmehl in den Boden gewaschen, und stehen bereits bestehenden oder nachträglich ausgebrachten Saaten in Wurzelnähe sofort zur Verfügung. Die Komponentenanteile Gesteinsmehl und Kalksteinmehl werden dabei bereits bei der Herstellung des Hilfsstoffes den jeweiligen Bodenansprüchen (Schädigungsgrad) angepasst. Der größte Teil der organischen Bestandteile des Substrates, sowie der darin enthaltenen Mikroorganismen, bleibt dabei dort wo diese am effektivsten für eine biologische Gesundung des Bodens notwendig sind, ... in den oberen, sauerstoffreichen Schichten des Bodens.
Ein großer Vorteil dabei ist es, dass die organischen Substanzen, Holzfasern und Braunkohle, eine sehr hohe Wasserhaltefähigkeit besitzen, welche für die Rekultivierung von sehr trockenen Böden (erosionsgeschädigt) unumgänglich ist. Unterstützt wird diese Wasserhaltekapazität durch das im Substrat enthaltene Gesteinsmehl. Dieses besitzt durch sein Temperatur-Ausgleichsverhalten die Eigenschaft, bei Luftabkühlung (abends, nachts) sehr schnell Tauwasser anzuziehen, und den anliegenden Braunkohle- und Holzteilchen als Wasserspeicher abzugeben.
Das bedeutet, dass sehr trockene und erosionsgeschädigte Gebiete, wie z. B. Wüstenrandregionen in ihrer Bodenstruktur rekultiviert werden können, und so eine weitere Ausdehnung der Wüstengebiete durch Begrünung und Baumpflanzung eingedämmt werden kann.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 2 angegeben.
Hierbei werden 30 g Agar – Agar (Algen aus dem roten Meer/Geliermittel) pro I Wasser aufgekocht, auf 40 Grad Celsius herab gekühlt und anschließend durch ein spezielles Verfahren (Aufschäumen der Emulsion) mit Braunkohlestaub nach Schutzanspruch 2 aufgeschäumt und auf 15 bis 18 % Wassergehalt getrocknet. Anschließend wird dieses Substrat in speziellen Mühlen auf eine Einzelkorngröße von 3 bis 8 mm gebracht. Nun wird diese Grundkomponente kurz durch Wasservernebelung angefeuchtet und sofort mit Futterrübenmehl, Häckselstroh, Gesteinsmehl und Kalksteinmehl vermischt. Das fertige Produkt hat nun einen Gesamtwasseranteil von 20 bis 25%. Durch die Braunkohleaufschäumung mit Hilfe von Agar – Agar wird es dem Substrat ermöglicht, bis zu 40 % mehr Wasser zu speichern. Ebenso wird der im Substrat enthaltene Luftanteil auf bis zu 30 % gesteigert, was den Abbau von organischen Substanzen im Boden durch Mikroorganismen, speziell in sehr nährstoffarmen und trockenen Böden wesentlich fördert.
Eine strukturelle Änderung des Substrataufbaues ist im Schutzanspruch 3 angegeben.
Dabei wird die Braunkohle mit dem Gesteinsmehl und mit beliebigen, den jeweiligen Boden- und Kulturansprüchen angepassten Samenkörnern vorgemischt. 28 g Agar – Agar pro I Wasser werden aufgekocht, auf 40 Grad Celsius herab gekühlt und anschließend mit dem Braunkohle-, Gesteinsmehl- und Samengemisch aufgeschäumt. Nach erfolgter Herabtrocknung bei max. 40 Grad Celsius auf 15 bis 25 % Gesamtwassergehalt, wird dieses Gemisch in einer speziellen Mühle auf Stücke mit einer Größe von 5 bis 10 mm gebrochen. Diese Grundkomponente wird nun durch Wassernebel kurz angefeuchtet und sofort mit Futterrübenmehl, Strohhäcksel und Kalksteinmehl vermischt. Das bewirkt, dass sich diese Komponenten unmittelbar an die vorbereiteten, angefeuchteten Braunkohlegemischteilchen anfügen und haften bleiben. Das Endprodukt hat nun einen Gesamtwasseranteil von 20 bis 25 %. Ein großer Verteil dieser Variante besteht darin, dass das einzelne Samenkorn mit den wichtigsten, zum Jugendwachstum notwendigen Aufbaustoffen umgeben ist. Dieses trifft sowohl für trockene Gebiete (Wasserhaltefähigkeit der Braunkohle- und Holzfasern), als auch für stark erosionsgefährdete Gebiete (Gletscherhänge, Skipisten, Wüstenrandregionen) zu. Bei letzteren Einsatzgebiet kann das Substrat in ausgebrachter Form über einen langen Zeitraum unbeschädigt im Boden bzw. auf Schnee belassen werden. Erst bei natürlicher Wasserzufuhr (Schneeschmelze, Regen) werden die einzelnen Samenkörner keimen.
Der Substrataufbau der Erfindung wird anhand der Zeichnung 1 und 2 erläutert. Es zeigen:
Zeichnung 1; das Substrat in seiner Grundstruktur,
Zeichnung 2; das Substrat mit aufgeschäumter Braunkohle,
Zeichnung 3; Braunkohlestaub und Gesteinsmehl in aufgeschäumter Form mit eingebettetem Saatgut.
In den Zeichnungen ist das Substrat mit seinen Bestandteilen:

– Braunkohle (1),
– Holzhäcksel (2),
– Gesteinsmehl (3),
– Kalksteinmehl (4),
– sowie Weizen- und Maisstrohhäcksel, Laubhäcksel und Futterrübenmehl (5) dargestellt.

Gemäß Schutzanspruch 2 zeigt die Zeichnung 2 den Braunkohlekern (6) in aufgeschäumter Form. Gemäß Schutzanspruch 3 zeigt die Zeichnung 3 die Mischung des aufgeschäumten Kernes (7) aus Braunkohlestaub, Gesteinsmehl und Saatgut.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 4137171 A1 [0004]

Claims

Bodenhilfsstoff zur Rekultivierung von biologisch- und erosionsgeschädigten Böden, dadurch gekennzeichnet, das keinerlei künstlich hergestellte, chemische Stoffe (z. Bsp. Düngemittel) verwendet werden. Es werden ausschließlich Braunkohleaussiebungen (1), Holzfasern (2), Gesteinsmehl (3), Kalksteinmehl (4), mikrofein zerkleinertes Weizenstroh (5), gehäckseltes Maisstroh (5), zerkleinertes Laub (5), sowie getrocknete und zermahlene Fütterrübenscheiben (5) verwendet. Alle benannten Rohstoffe, außer Holzfasern, werden in ihrer natürlichen Beschaffenheit belassen. Die zu verwendenden Holzfasern werden durch ein spezielles Verfahren (Erhitzung auf 120 Grad Celsius während der Zerkleinerung) frei von Gerbsäuren, die die Funktionalität des Substrates wesentlich herab setzen würden. Die einzelnen Komponentenanteile hierbei sind: – 25 bis 30 Gew.-% Braunkohlestaub bzw. Aussiebung aus tertiärer Rohbraunkohle, Teilchengröße 0,002 bis max. 3 mm. – 20 bis 30 Gew.-% Holzfasern, vorzugsweise Nadelgehölze (Kiefer, Fichte), sowie Stammholz des Eucalyptus globulus und Eucalyptus camaldulensis. – 25 bis 30 Gew.-% Gesteinsmehl, vorzugsweise auf 0,001 bis 0,015 mm gemahlenes Basaltgestein. – 10 bis 20 Gew.-% natürlicher Düngekalk, vorzugsweise Kalksteinmehl – 5 bis 10 % Gew.-% Maisstrohhäcksel und Laubhäcksel Zu diesen vorgemischten Komponenten werden pro m/3 Substrat 1,5 kg mikrofeines Strohhäcksel, vorzugsweise von Weizenstroh, und Futterrübenmehl zu jeweils 50 Gew.-% zugemischt.
Bodenhilfsstoff zur Rekultivierung von Böden nach Schutzanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Grundstoff Braunkohle zusammen mit Agar – Agar aufgeschäumt wird (6). Holzfasern (2), Gesteinsmehl (3), Kalksteinmehl (4), sowie mikrofein zerkleinertes Weizenstroh und Futterrübenmehl (5) werden der aufgeschäumten Braunkohlemasse nach Trocknung zugemischt.
Bodenhilfsstoff zur Rekultivierung von Böden nach Schutzanspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass der aufgeschäumten Braunkohlemasse in noch nicht erstarrtem Zustand beliebige Samenkörner und das Gesteinsmehl zugemischt werden (7). Die Komponenten Kalksteinmehl, Strohhäcksel, Futterrübenmehl und Holzfasern werden gemäß Schutzanspruch 1 nach Trocknung der aufgeschäumten Masse zugeführt.
Bodenhilfsstoff zur Rekultivierung von Böden nach Schutzanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fertigprodukt folgende Substanzeigenschaft hat: Komponentenzusammensetzung: – 65 bis 70 Gew.-% organische Substanz, – 30 bis 35 Gew.-% mineralische Substanz, – pH-Wert 5,8 bis 6,6 Die löslichen Pflanzennährstoffgehalte betragen: – 155 bis 180 mg/l Stickstoff – N, – 140 bis 160 mg/l Nitrat – NNO3 – N – 3 bis 4,5 mg/l Ammonium – NNH4 – N, – 450 bis 600 mg/l Kalium – K2O, – 220 bis 275 mg/l Phosphat – P2O5, – 125 bis 180 mg/l Magnesium – Mg der Gehalt an Schwermetallen, bezogen auf die Trockenmasse des Substrates, beträgt: – 11,4 bis 11,7 mg/kg Blei, – 0,02 bis 0,03 mg/kg Cadmium, – 12,2 bis 14,5 mg/kg Chrom, – 21,0 bis 27,5 mg/kg Kupfer, – 16,5 bis 22,2 mg/kg Nickel, – 0,07 bis 0,08 mg/kg Quecksilber, – 61,8 bis 67,2 mg/kg Zink.