Ton
Tone sind Lockergesteine, die durch chemische Zersetzung und Verwitterung von Gesteinen entstanden. Sie lassen sich fast überall in Deutschland und anderswo finden und werden im Tagebau (oberirdischer Bodenabbau) abgebaut. Ihre mineralogische Zusammensetzung kann ganz verschieden sein, was sich auf ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften auswirkt.Aus der Bodenkunde(1) sind drei Körnungsklassen (Bodenarten) bekannt: Ton (bodenkundliche Abk. ist T), Schluff (U) und Sand (S).
- Ton → 0 bis 0,002 mm
- Schluff → 0,002 bis 0,063 mm
- Sand → 0,063 bis 2,000 mm
Mit der Einführung von Torf als Substratausgangsstoff in den 1950er Jahren haben sich auch Tone bei der Substratproduktion etabliert. In der Patentschrift Nr. 83289 wurde ein von Prof. Fruhstorfer entwickeltes „Verfahren zur Herstellung gärtnerischer Erden“(2) patentiert. Das Substrat bestand aus jeweils 50 % (v/v) Hochmoortorf und Untergrundton. Der Tonanteil in heutigen Tonsubstraten ist deutlich niedriger.
Tone können je nach Aufwandmenge sowohl den Substratausgangsstoffen als auch den Substratzusätzen zugeordnet werden. Werden vom Substrathersteller Anteile von 10, 20 oder sogar 30 Vol.-% gekennzeichnet, so kann man den zugesetzten Ton als Ausgangsstoff bezeichnen, obwohl Tone aufgrund ihrer hohen Gewichte und des durch das Gewicht verursachten Verdichtens von organischen Substratausgangsstoffen nicht unbedingt als „volumenbildend“ bezeichnet werden können. Werden vom Hersteller Tonanteile in kg/m³ angegeben, so spricht man von einem Substratzusatz. Tonbeimengungen von 5 bis 40 kg/m³ Substrat und darüber sind in Deutschland geläufig.
Eigenschaften von Tonen
Der Zusatz von Tonen ist mit unterschiedlichen chemischen und/oder physikalischen Zielen verknüpft:
- Verbesserung der Kationenaustauschkapazität und dadurch ausgeglichene Nährstoffversorgung
- Verbesserung der Pufferung des pH-Wertes
- Verbesserung der Benetzbarkeit
- Verbesserung der Bindigkeit und Stabilität des Substrats
Chemische Eigenschaften
Tonminerale (reine Tone, ohne Schluff und Sand) haben eine große spezifische Oberfläche (= die zum Kationenaustausch fähige Oberfläche) und deshalb eine hohe Kationenaustauschkapazität (KAK). Interessant sind die KAK-Werte der „Tone“ in den folgenden Tabellen. Obwohl die beiden Bentonite Tongehalte von nur 21 bzw. 13 Gew.-% haben, ist ihre KAK mit 0,84 bzw. 0,88 molc kg-1 deutlich höher als die KAK der anderen Tone. Das liegt zum einen an der unterschiedlichen Zusammensetzung der Tonfraktion, in besonderem Maße jedoch an den wesentlich höheren Anteilen an oxalatlöslichem Al und Fe(3) (4) .3-Schicht-Tone für die Substratherstellung werden bevorzugt beigemischt, weil sie eine große spezifische Oberfläche haben und mit ihnen die genannten chemischen Verwendungsziele am besten erreicht werden können.
Vergrößerte Darstellung von: Einteilung wichtiger Tonminerale (auf 2- und 3-Schicht-Tonminerale beschränkt)Einteilung wichtiger Tonminerale (auf 2- und 3-Schicht-Tonminerale beschränkt)
Physikalische Eigenschaften
Verbesserung der BenetzbarkeitDer kapillare Wasseranstieg und die Verteilung des Wassers mit den darin gelösten Nährstoffen ist bei Topf- und Containerkulturen wichtig. Die RHP hat den sogenannten WOK-Apparat (WOK = wateropnamekarakteristiek) entwickelt, mit dem die kapillare Wasseraufnahme von Substraten in Abhängigkeit der Zeit gemessen werden kann. Neuere Versuche zur Wirkung von Tonen machen deutlich, wie unterschiedlich die eingesetzten Tone die Wiederbenetzung von Substraten beeinflussen können(3) (4) . Dabei wurden die in der nächsten Tabelle gelisteten Tone mit einer Aufwandmenge von 30 kg/m³ Substrat verwendet. Die WOK-Messungen zeigen, dass die Tone mit der höchsten KAK (Bentonite 06B und 07B) den geringsten Effekt auf die Wasseraufnahme des eingesetzten Torfsubstrats haben. Hingegen haben die Tone 01S (Saprolith), 27U und 28U (umgelagerte Tone) sowie 36M (Tonmischung) einen positiven Effekt auf die Wasseraufnahme. Ton ist nicht gleich Ton.
Vergrößerte Darstellung von: Abbildung 20: Wasseraufnahme eines Standardtorfsubstrats im WOK-Apparat bei Zusatz von jeweils 20 kg/m³ von sieben verschiedenen TonenAbbildung 20: Wasseraufnahme eines Standardtorfsubstrats im WOK-Apparat bei Zusatz von jeweils 20 kg/m³ von sieben verschiedenen Tonen
Dieselben Autoren zeigen auf, dass die Korngrößenverteilung der Tone ein weiteres, aber oft vernachlässigtes Qualitätsmerkmal von Tonen ist. Versuchsergebnisse mit dem in Tabelle 45 genannten Saprolith (01S) bei einer Aufwandmenge von 30 kg und sieben verschiedenen Fraktionen machen deutlich, dass fein gemahlene Tone eine wesentlich bessere Wirkung auf die Wasseraufnahme haben als grob fraktionierte Tone (Abbildung 21).
Vergrößerte Darstellung von: Abbildung 21: Wasseraufnahme eines Standardtorfsubstrats im WOK-Apparat bei Zusatz von jeweils 30 kg/m³ eines saprolithischen Tons (Probe 01S) in sieben Korngrößenfraktionen von 0-0,063 bis 2,0-4,0 mmAbbildung 21: Wasseraufnahme eines Standardtorfsubstrats im WOK-Apparat bei Zusatz von jeweils 30 kg/m³ eines saprolithischen Tons (Probe 01S) in sieben Korngrößenfraktionen von 0-0,063 bis 2,0-4,0 mm
Vergrößerte Darstellung von: Tabelle 45: Physikalische, chemische und mineralogische Eigenschaften von sieben ausgewählten TonprobenTabelle 45: Physikalische, chemische und mineralogische Eigenschaften von sieben ausgewählten Tonproben
Verbesserung der Bindigkeit von Substraten
Die Jungpflanzenanzucht von Gemüse, Kräutern und Zierpflanzen erfolgt häufig in Multizellenplatten mit kleinsten Volumeneinheiten, in die das lose Substrat eingefüllt wird. Bei unzureichender Bewurzelung der Jungpflanzen in der Multizellenplatte oder verfrühter Entnahme aus der Platte kann der Wurzelballen nicht ausreichend stabil sein und leicht zerfallen. Die Verwendung von Torfpresstöpfen stellt eine weitere Möglichkeit der Anzucht dar. Obwohl hierfür in der Regel hohe Anteile an durchfrorenem Schwarztorf oder ausschließlich solcher verwendet wird, können die Presstöpfe bei üblicher, leichter Austrocknung vor dem Auspflanzen im Feld brechen und den Pflanzvorgang benachteiligen, wodurch das Anwachsen der Jungpflanzen negativ beeinflusst wird. Bei beiden Anzuchtsystemen werden stabile Wurzelballen gefordert. Um die Bindigkeit des Substrats zu erhöhen, können feinst vermahlene Tone zugesetzt werden.
Mit den in Tabelle 45 aufgeführten Tonen 01S, 06B und 36M wurden Bindigkeitsversuche mit Schwarztorf-Presstöpfen durchgeführt. Es zeigte sich, dass Tone die Bindigkeit und somit die Stabilität von Presstöpfen erhöhen können. Tonart und die zugegebene Tonmenge haben dabei allerdings einen starken Einfluss (Abbildung 22).
Vergrößerte Darstellung von: Abbildung 22: Einfluss des saprolithischen Tons 01S, des Bentonits 06B und des umgelagerten Tons 36M auf den Druck, um den Bruch trockener Presstöpfe zu erreichen (Mix 0 ohne Ton, Dünger und Kalk; Mix 1 ohne Ton mit Dünger und Kalk; Mixes 2 bis 7 mit Dünger und Kalk)Abbildung 22: Einfluss des saprolithischen Tons 01S, des Bentonits 06B und des umgelagerten Tons 36M auf den Druck, um den Bruch trockener Presstöpfe zu erreichen (Mix 0 ohne Ton, Dünger und Kalk; Mix 1 ohne Ton mit Dünger und Kalk; Mixes 2 bis 7 mit Dünger und Kalk)
Mit Tonen können verschiedene physikalische und chemische Eigenschaften von Substraten verbessert werden. Entscheidend dabei sind vor allem die mineralogische Zusammensetzung des Tons, die Korngrößenverteilung und die Aufwandmenge. Feine Tonfraktionen sind groben Fraktionen vorzuziehen. Der Einsatz verschiedener Tone oder ggf. deren Kombination kann je nach Anwendungsfall erforderlich sein. Ausführliche Angaben zu den physikalischen und chemischen Effekten der Zumischung von Tonen zu Torfsubstraten können nachgelesen werden bei DULTZ et al.(3) sowie SCHELLHORN et al.(4) .
(1) BLUME, H.-P., BRÜMMER, G.W., HORN, R., KANDELER, E., KÖGEL-KNABNER, I., KRETZSCHMAR, R., STAHR, K. & WILKE, B.-M. (2010): Scheffer/Schachtschabel: Lehrbuch der Bodenkunde. 16. Auflage, Nachdruck 2013; Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg.
(2) DEUTSCHES PATENTAMT (1952): Verfahren zur Herstellung gärtnerischer Erden. Patentschrift Nr. 832897, Klasse 16, Gruppe 14.
(3) DULTZ, S., SCHELLHORN, M., WALSCH, J., BELOW, M., SCHMILEWSKI, G., SCHENK, M., BINNER, I., SCHMIDT, E., MEYER, M. & FRANKE, R. (2012): Control mechanisms of clays and their specific surface area in growing media – assessment of clay properties and their parametrization for the optimization of plant quality. Final report to project number 03G0722A funded by the Bundesministerium für Bildung und Forschung in the frame of the special program ‚Mineral surfaces – from atomic processes to industrial application‘ of the R&D program ‚Geotechnologien‘.
(4) SCHELLHORN, M., SCHENK, M., SCHMILEWSKI, G., BINNER, I., DULTZ, S., WALSCH, J., SCHMIDT, E., BELOW, M. & MEYER, M. (2013): Bedeutung von Toneigenschaften für die Wahl der Tonbeimengung in gärtnerischen Torfsubstraten. Telma 43: 19-38.
