受毛细作用控制的浮性种植体制造技术

本发明专利技术涉及一种浮性种植体及其应用。在一个实施方式中，本发明专利技术涉及浮性种植体，其包含：包含纤维的非织造基质体；多个被整合到所述非织造基质中以制成浮性主体的浮性泡沫单元，所述浮性泡沫单元由包封部分所述纤维以产生泡沫带的经膨胀、固化的聚合物树脂组成；和由所述非织造基质体支持的亲水性生长介质。在另一个实施方式中，本发明专利技术涉及浮性种植体，其包含：包含纤维的非织造基质体；多个在所述非织造基质体中的基本垂直的毛细通道，每一条所述基本垂直的毛细通道均具有上部末端；和设在所述非织造基质体上并与所述上部末端连通的草皮。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】受毛细作用控制的浮性种植体 相关申请的交叉引用本申请要求2006年6月11日提交的美国专利申请第60/804,438号的优先权。
技术介绍
本专利技术涉及浮性种植体(buoyant planter)。具体而言，本专利技术涉及受 毛细作用控制的浮性种植体。在农学科学中，亚表层中的湿润的植物生长带被划分成"饱和带" 和不饱和带或"渗流带"。饱和带是亚表层中位于或者低于水位的区域， 该区域土壤中所有的孔隙空间都被水填充。渗流带是亚表层中在饱和带 上面的部分，其含有一些水但不被水饱和。在渗流带中的土壤颗粒之间 的孔隙空间含有水和气体的组合。"渗流带水"(或"渗流水")通过吸湿 力和毛细管力保持在适当位置。特定渗流带中能够保持的水的最大量取 决于颗粒尺寸和形状。进入渗流带的多余的水(例如，来自降雨)通过重力 穿过渗流带向下排到饱和带。陆生植物已经进化成能在渗流带中茂盛生 长，因为它们需要它们的根部能够在里面吸收水和空气的生长介质。相 反，水生植物已经进化成能在饱和带中茂盛生长；这些植物不需要它们 的根部周围的填充有空气的孔隙空间。
技术介绍
的浮性种植体中的生长介质常常太过潮湿而不能种植许多 想要的植物物种，因为这些产品没有为植物生长提供适合的渗流带。在
技术介绍
的实施方式中，水从漂浮有种植体的池塘中供应给生长介质中 的植物。水通过种植体外表面中的孔、筛网或者其它开口进入种植体。 对于这种类型的供水系统，生长介质必须向下延伸到池塘里的水位线下 以获得水分。生长介质的延伸到水位线下的部分变得被水饱和。这种饱 和带适合支撑水生植物物种，但是不适合大多数陆生植物物种和滨水植物物种，这些陆生植物物种和滨水植物物种不能在水饱和条件中生存， 除非向根部提供强制通气。常规的浮性种植体通常依靠强制通气来支持水培植物的生长；例如，Tepper在美国专利第6,086,755号中描述了他的 用于"通氧的"(oxygenated)(即通气的)水中的专利技术。在某些情况中，随 着植物长高，种植体被施加负向的浮力，生长介质被推入到更深的水中， 使得随着植物的成熟而逐渐导致更多的饱和条件。因此，
技术介绍
的漂 浮种植体不能很好地适合种植高或者大的植物。世界上有很多天然漂浮岛屿的例子。这些天然岛屿中的一些岛屿支 持广泛的植物类型。这些岛屿的研究显示它们通过水培方式生长有水生 植物，并且根部生长在死亡根和有机材料的水饱和的混合物中。另外， 这些岛屿生长有需要恒定但不饱和的水分水平的滨水植物。最后，这些 天然岛屿支持需要一些水分的大型陆生植物(例如松树)的生长，但它 们不能持久地耐受饱和条件。坑木松树可能是这一规律的一个例外。坑 木松常见于沿着阿拉斯加东南海岸存在的饱和的苔藓沼泽中。通常，天然漂浮岛屿通过随时间变得更厚而生长。 一个成熟的天然 漂浮岛屿可能具有超过50英尺高的50年树龄的树。这些岛通过向岛体 的顶部和内部增加有机腐质而变得更厚。岛的下部边缘由周期性脱落到 水中的死亡材料组成。这些岛的垂直生长模式通常导致岛随着时间的推 移而变得更厚，并伴有渗流带的相应增厚。通过这种方式，更大的天然 岛屿趋向于支持更大的陆生植物(例如树)的生长，这些陆生植物因其 根系较大而需要较厚的渗流带。天然漂浮岛屿通过在岛屿体内持续产生气体而产生其厚的渗流带。 这些气体是通过多种类型的天然存在的在构成岛体的材料上建立群落的 细菌和其它微生物而产生的。产生的气体置换岛体内的水，从而降低它 的重量并且产生向上的力或者浮力。如果岛体由渗透性相对较低的材料 组成，则气体产生的速率可等于或超过气体从岛体泄漏的速率，导致自 维持性浮力的产生。喜好湿润但不饱和条件的陆生植物和滨水植物在岛 体的这种不饱和带中茂盛生长。适应了饱和条件的水生植物的根部在天 然漂浮岛屿的饱和带中生长并穿过该饱和带。
技术介绍
在美国专利第5,224,292号、第5,528,856号、第5,766,474 号、第5，980,738号、第6,086,755号和第6,555,219号和美国专利申请第 2003/0051398号、第2003/0208954号、第2005/0183331号中有描述；所 述专利和专利申请的公开内容通过参考而以如同在本文中充分阐述的方 式引入。
技术实现思路
在一个优选的实施方式中，本专利技术涉及一种新型的浮性种植体，所 述浮性种植体被构造成支持水生植物、滨水植物和陆生植物的组合的生 长。这一实施方式通过调节和保持水分水平的宽范围而克服了现有漂浮 种植体的水分水平的窄范围，从而提供适合于各种植物类型的多样生境。 本专利技术利用新型的方法复制已经在天然漂浮岛屿的根生长带中观察到的 宽范围的水分条件。在一个优选的实施方式中，本专利技术涉及通过除了饱和带之外还创造 出相对湿润但不饱和的带而解决生长介质条件过干或过湿的问题的人造岛屿。可通过下述方式创造大的不饱和带将水向上芯吸到湖水位线以 上、或者用气体置换此前已饱和的带里的水而使其不饱和、或者通过这 些效应的组合。在本申请全文中，用术语"湖"表示任何水体，包括但 不限于池塘、河流、溪流、或者甚至海洋。多孔基质、毛细通道、亲水性生长介质、和/或良好的微生物生长生 境的组合使得本专利技术的优选实施方式能提供相对较厚的双渗流带(bi-vadosezone),所述双渗流带生物模拟天然漂浮岛屿的相对较厚的渗流 带，但不是以常规漂浮种植体进行提供。在本专利技术的优选实施方式中， 双渗流带和饱和带的存在提供了如下植物生长生境，即所述植物生长生 境以生物方式模拟宽范围的已经在天然漂浮岛屿上观察到的生长条件， 但不是以常规漂浮种植体进行提供。本专利技术的优选实施方式提供了多种优势。优选实施方式保持优于背 景技术的实施方式的潮湿的生长环境，所述
技术介绍
的实施方式经常不 是太干就是太湿。其它优选实施方式在遍及宽范围的岛岣出水高度9(freeboard)的生长介质中保持相对恒定的潮湿度。例如，因为植物向上生 长，岛屿由于附加的植物重量而向水中沉得更深，但是生长介质保持在 水位线之上，从而处在一个相对恒定的潮湿度水平上。在优选实施方式中，本专利技术为喜好潮湿而不饱和的条件的植物提供 了理想的生长环境。这些植物，包括陆生物种和滨水物种，对于下述应 用会比水生植物更优选，即在所述应用中，岛屿是为特殊应用(例如水 处理)、或者为特殊的景观美化项目而设计的。在其它一些优选实施方式中，本专利技术对于需要在生长介质的顶部表 面处或该表面附近萌发的发芽种子是理想的。对于这些实施方式，生长 介质的顶部是湿润的；在
技术介绍
的实施方式中，生长介质的顶部趋向 于饱和或者干燥。在另外一些优选实施方式中，本专利技术为植物根部的生长提供了 "安 全带"。所述安全带是岛屿基质中根部在其中能够自由生长但是不被鱼类 和其他水生食草动物食用的部分。通过这种方式，即使根部暴露的部分(超 出岛屿基质的边缘)被食用，植物也能够茂盛生长。换而言之，本申请人 的专利技术的优选实施方式允许植物茂盛生长并且允许鱼类食用。通过使岛 屿变厚，可培育植物，并且通过使岛屿变薄而可增强鱼类牧词。在一项 试验(2004年在Fergus Falls,明尼苏达州进行)中，本申请人发现，在大量 牧饲的鱼类的存在下，植物要茂盛生长，需要至少2英寸的基质。本申请人已经发现，通常只要对饱和土本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浮性种植体，所述浮性种植体包含：　包含纤维的非织造基质体；　多个浮性泡沫单元，所述浮性泡沫单元被整合到所述非织造基质中以制成浮性主体，所述浮性泡沫单元由经膨胀、固化的聚合物树脂组成，所述经膨胀、固化的聚合物树脂包封部分所述纤 维以产生泡沫带；和　由所述非织造基质体支持的亲水性生长介质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁斯G卡尼亚，弗兰克M斯图尔特，
申请(专利权)人：方太海德有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]