DE4340050A1 - Mittel zur Regeneration von ökologisch toten Böden im niederen und hohen pH-Bereich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mittel zur Regeneration von ökologisch toten Böden im niederen und hohen pH-Bereich.

Die Böden von im Tagebau ausgebaggerten Kuhlen im erschöpf­ ten Braunkohlenrevier besitzen extrem niedrige pH-Werte bis 3 und darunter, während die Halden aus Asche der daraus gewonnenen Braunkohle außerordentlich hohe pH-Werte bis 12 und mehr aufweisen.

In Europa, insbesondere in Deutschland und in der Tschechei gibt es unzählige Hektar Braunkohlenabbaugebiete, die heute als zerkarstete Landschaft dahinkümmern. Diese Areale müssen mit der Zeit regeneriert werden.

Infolge ihrer extremen pH-Werte ist jedoch die Begrünung, also die Ansiedlung einer neuen Pflanzendecke problematisch und kostspielig.

Bei Bodenstabilisierungs- und -begrünungsarbeiten, insbeson­ dere beim Autobahnbau werden bereits mit großen Erfolg Mit­ tel eingesetzt, die das Wachstum von ausgesäten oder sich wild ansiedelnden Pflanzen fördern.

Es ist bekannt, daß in der Struktur und beim Wachstum verschiedener Pflanzen Kieselsäure eine große Rolle spielt. Kieselsäureverbindungen spalten intermolekulär Wasser ab, wobei die negativen Einflüsse der ungünstigen pH-Werte gepuffert und für das Pflanzenwachstum unschädlich gemacht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mittel zur Regeneration von Böden bereitzustellen, das die Begrünung von ökologisch toten Böden im niedrigen und hohen pH-Wert- Bereich erleichtert.

Diese Aufgabe wird durch das Mittel nach Anspruch 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Mittel umfaßt neben Kieselsäuresand ein Tonmineral, das als Wasserspeicher dient, und ein organi­ sches Kolloid für die Komplexierung und Bindung der einzel­ nen Bestandteile. Die vorteilhafte Wirkung von Kieselsäure auf das Wachstum von Pflanzen, die die Gegenwart von Wasser benötigt, läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Mittel optimal erreichen, da das benötigte Wasser vom Tonmineral bereitge­ halten wird. Dabei wird das Puffervermögen des Mittels durch das beigefügte organische Kolloid weiter erhöht. Zusätzlich stellt das erfindungsgemäße Mittel einen Stabilisator dar, der aufgrund seiner stabilisierenden Eigenschaften den Boden vor Wind- und Wassererosion schützt.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Mittels sowie dessen vorteilhafte Verwendung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Vorteilhafterweise enthält das erfindungsgemäße Mittel ein organisches Kolloid polyuronider Struktur, insbesondere ein Kohlenstoff-6-Kolloid polyuronider Struktur, wobei das Kol­ loid ein Polysaccharid oder Polyuronsäure sein kann.

Die Alkalimetallsalze der Zuckersäuren sind in Wasser kolloidal löslich, alle anderen Salze, ausgenommen Magne­ sium-, Eisen-O- und Ammonium-Salze sind wasserunlöslich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Tonmineral ein Ben­ tonit, insbesondere ein Aktiv-Bentonit, also eine spezielle Form des Montmorillonits eingesetzt wird, das ein sehr ra­ sches Quellvermögen besitzt. Durch die Aktivierung kann die Quellzeit von einem Tag oder mehr, wie sie beim Bentonit vorliegt, auf Mintiten reduziert werden.

Die Aktivierung des Bentonit, das in seiner chemischen Zusammensetzung ein Aluminiumsilikat ist, welches auch als Bestandteil der Kieselsäure vorliegt, und eine bestimmte Gitterform aufweist, erfolgt dadurch, daß Calzium, das nor­ male Austauschion des Bentonit, durch Natrium ersetzt oder mittels Natrium zurückgedrängt wird.

Die Körnung des aus Kieselsäure entstandenen Montmorillonit bzw. Bentonit ist äußerst fein, also fast vollständig kol­ loidal mit Porenvolumina von 2,5 bis 15 ml/g und spezifi­ schen Oberflächen von etwa 50 bis 500 m²/g, was ein enormes Puffervermögen mit sich bringt, insbesondere in Kombination mit den erfindungsgemäß verwendeten organischen Kolloiden.

Als Kieselsäuresand wird vorteilhafterweise Trockenbimssand verwendet, der mit 55% eine gute Quelle für Kieselsäure bildet.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Korngröße des Kiesel­ säuresandes und des trockenen organischen Kolloids kleiner als 2 mm ist.

Obwohl die einzelnen Bestandteile des Mittels in verschiede­ nen Mengenverhältnissen miteinander gemischt werden können, um den entsprechenden Erfordernissen gerecht zu werden, hat sich die in Anspruch 9 angegebene Mischung als besonders vorteilhaft erwiesen.

Vorteilhafterweise werden die einzelnen trockenen Bestand­ teile entsprechend Anspruch 10 mit Wasser vermischt. Dieses Vermischen wird zweckmäßig erst an der Arbeitsstelle durch­ geführt. Dabei weist das als wäßrige Mischung ausgebrachte Mittel bevorzugterweise einen pH-Wert von 10 oder mehr auf. Dies führt zu einer schnellen Verwitterung bzw. einem schnellen Zerfall der Kieselsäure. Dabei wird Aluminiumsili­ kat, aus dem die Kieselsäure zu ca. 22% besteht, freige­ setzt und fällt als Alkalimetall-Bentonit aus.

Beim Ausstreuen des trockenen Mittels sorgt der niedrige pH- Wert von unter 3 für die Verwitterung bzw. den Zerfall.

Das Alkalimetall-Bentonit geht eine Verbindung mit den organischen Kolloiden polyuronider Struktur, z. B. mit einem Polyuronsäure-Kolloid, ein, die durch Coulomb′sche und Van­ der-Waal′sche Kräfte aufrechterhalten wird. Der Alkalime­ tall-Bentonit/Polyuronsäure-Komplex ruft ein hohes Puffer­ vermögen im Boden hervor, wodurch pflanzenschädliche Ein­ flüsse aufgefangen und von den Pflanzen ferngehalten werden.

In einem Alkalimetall-Milieu oder einem Säure-Milieu zer­ fällt das Aluminiumsilikat und nimmt ein Ion mit hohem pH- Wert als Austauschion an. Bentonit ist ein hervorragender Ionenaustauscher mit einem Austauschvermögen im Bereich von 150-180 val./100 g. Das Bentonit geht mit dem organischen Kolloid eine Verbindung ein, die durch Coulomb′sche und Van­ der-Waal′sche Kräfte aufrechterhalten wird, wobei das Katio­ nenaustauschvermögen (KAK) mit der Steigerung des Disper­ sionsfaktors immer höher wird. Es wurden Ionenaustauschver­ mögen von mehr als 100 000 val./100 g erzielt.

Das erfindungsgemäße Mittel kann trocken auf den zu behan­ delnden Boden ausgebracht werden, und anschließend durch Berieselung oder durch nachfolgende Niederschläge mit Feuch­ tigkeit versorgt werden. Hierdurch wird die Behandlung der Böden wesentlich vereinfacht, insbesondere wenn dem Mittel Saatgut und/oder Düngemittel beigesetzt sind.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Mittels besteht darin, daß die Anwesenheit von Silizium, welches aus dem Zerfall der Kieselsäure stammt, die Keimung des Saatguts, insbesondere der Gräsersamen begünstigt und das Wachstum fördert. Dabei dient das Silizium als Gerüstelement der Pflanzenzellwände, was für die Standfestigkeit aller Gräser sorgt.

Besonders vorteilhaft ist es, daß die wäßrige Mischung bzw. das trocken ausgebrachte Mittel nach der Versorgung mit Feuchtigkeit eine sofortige stabilisierende Wirkung auf den Boden ausübt, wodurch eine mögliche Erosion beim Aufbringen des Mittels zum Stillstand gebracht und die Erosion bei Nie­ derschlägen weitgehend verhindert wird.

Es wurden Versuche durchgeführt mit einem erfindungsgemäßen Mittel aus 250 ml Kieselsäuresand, 50 ml organischer Kolloi­ de polyuronider Struktur und 100 ml Aktiv-Bentonit gemischt mit 2 l Wasser. Dieses Mittel wurde im Topfversuch ohne Zu­ satz von Dünger (NPK) zum einen auf einen Braunkohlen-Unter­ grund mit einem pH-Wert bis 3 und niedriger und zum anderen auf einen Asche-Untergrund mit einem pH-Wert bis 12 und darüber in einer dünnen Auflage (ca. 2 l/m²) aufgebracht. Die verwendete Asche stammte dabei aus einem mit Braunkohle gefeuerten Kraftwerk.

Bei den für die Versuche ausgewählten Pflanzen handelte es sich um Gräser, wie sie im Braunkohlenrevier Helmstett und Rheinbraun im Köln-Aachen-Gebiet verwendet werden. Als kri­ tischer Test wurde zusätzlich ein entsprechender Versuch mit Gartenkresse durchgeführt.

Die Keimung der Gräser- und Kressesamen setzte ohne Verzöge­ rung ein. Die Kresse keimte in Stunden, die Gräser in wenigen Tagen.

Sowohl die Kresse als auch die Gräser haben sich zur kräfti­ gen Pflanzen entwickelt, die gut angewachsen sind.

Die Gräser befanden sich auch nach dem 16. bis 17. Monat nach der Aussaat noch im gleichen robusten Zustand.

Die Kresse wies ein kräftiges Aroma auf, was in schlechten Böden nicht die Regel ist.

Besonders bemerkenswert ist, daß die Kresse auf den norma­ lerweise ungeeigneten Böden dank der Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Mittel nicht nur gekeimt, sondern auch geblüht und Samen gebildet hat. Diese Samen haben, nachdem sie in das gleiche Substrat gefallen sind, wiederum gekeimt und neue Pflanzen gebildet.

Die positiven Versuchsergebnisse sowohl auf Böden auf hohem als auch mit niedrigem pH-Wert zeigen, daß mit dem erfin­ dungsgemäßen Mittel eine rationelle Begrünung von ökologisch toten Böden auf einfache Weise möglich ist. Wird dabei das erfindungsgemäße Mittel vor dem Ausbringen mit Saatgut und gegebenenfalls mit Düngemittel vermischt, läßt sich die Behandlung zur Regeneration von ökologisch toten Böden in einem einzigen Arbeitsvorgang auf besonders wirtschaftliche Weise durchführen.

Claims (16)

1. Mittel zur Regeneration von ökologisch toten Böden im niederen pH-Bereich, umfassend eine Mischung aus Kieselsäuresand, einem organischen Kolloid und einem Tonmineral.

2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung ein organisches Kolloid polyuronider Struktur, insbesondere ein Kohlenstoff-6-Kolloid polyuronider Struktur enthält.

3. Mittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Kolloid ein Polysaccharid ist.

4. Mittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Kolloid ein Polyuronsäure-Konzen­ trat verwendet wird.

5. Mittel nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mischung als Tonmineral Montmorillo­ nit in Form von Bentonit enthält.

6. Mittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bentonit in Form von Aktiv-Bentonit mit raschem Quellvermögen vorliegt.

7. Mittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kieselsäuresand Trockenbimssand verwendet wird.

8. Mittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des Kiesel­ säuresands und des trockenen organischen Kolloids kleiner als 2 mm ist.

9. Mittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung 5 Volumen­ teile Kieselsäuresand, 1 Volumenteil des organischen Kolloids und 2 Volumenteile des Tonminerals umfaßt.

10. Mittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kieselsäuresand, das organische Kolloid und das Tonmineral mit Wasser vermischt sind.

11. Mittel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß 1 Volumenteil der trockenen Bestandteile der Mischung mit 5 Volumenteilen Wasser vermischt sind.

12. Mittel nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der pH-Wert der wäßrigen Mischung größer als 10 ist.

13. Verwendung eines Mittels nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf 1 m² zu behan­ delnden Boden 250 bis 500 ml, vorzugsweise 300 bis 400 ml, insbesondere 330 ml des trockenen Mittels gleich­ mäßig verteilt werden.

14. Verwendung eines Mittels nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der behandelte Boden nach dem Verteilen des Mittels mit Wasser berieselt wird.

15. Verwendung eines Mittels nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf 1 m² zu behan­ delndem Boden 2 l des als wäßrige Mischung vorliegen­ den Mittels verteilt werden.

16. Verwendung eines Mittels nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Mittel Saatgut und/oder Düngemittel auf den zu behandelnden Boden ausgebracht wird.