無(wú)土預(yù)植墊和其生產(chǎn)方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】無(wú)土預(yù)植墊和其生產(chǎn)方法
[0001] 本申請(qǐng)的領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及新型無(wú)土預(yù)植墊（pre-vegetated mat)，其例如可用于綠化屋頂植被 建設(shè)、侵蝕防治和觀賞植物生產(chǎn)等應(yīng)用，以及還涉及其生產(chǎn)方法。
[0003] 本申請(qǐng)的背景
[0004] 對(duì)于如承包商和景觀師等人員而言，有多種選擇可用于在綠化屋頂上建立植被。 預(yù)植系統(tǒng)的使用已被證明是用于栽培的流行的選擇，因?yàn)榇祟?lèi)系統(tǒng)提供了"即時(shí)的"綠化屋 頂，使得可以從安裝的時(shí)刻起立即擁有與使用綠化屋頂相關(guān)的益處。使用預(yù)植系統(tǒng)也減少 了與建立和維持植物群落相關(guān)聯(lián)的通常勞動(dòng)力。
[0005] 目前在本產(chǎn)業(yè)中占優(yōu)勢(shì)的兩種預(yù)植植物生產(chǎn)系統(tǒng)是托盤(pán)和墊系統(tǒng)；二者通常都是 在生產(chǎn)設(shè)施中（例如在苗圃）進(jìn)行非就地（Off Site)培育，隨后再將其轉(zhuǎn)移到綠化屋頂?shù)?位置。托盤(pán)系統(tǒng)通常涉及塑料的、金屬的、或PVC的托盤(pán)，其含有基底（substrate)和植物 材料。預(yù)植墊的使用已經(jīng)成為托盤(pán)系統(tǒng)流行的替代物。雖然預(yù)植墊系統(tǒng)已知的實(shí)例在例如 下文所述的特征方面各有不同，但是此類(lèi)系統(tǒng)都包含墊。
[0006] 預(yù)植墊通常在生產(chǎn)設(shè)施例如苗圃中進(jìn)行培育，其并不是在未來(lái)要綠化的屋頂處就 地培育。預(yù)植墊的已知實(shí)例包括：交叉編織尼龍或塑料網(wǎng)（Icm厚），附著至土工織物材料或 椰殼纖維墊，其用作基材或載體墊（上面安置培育基底）。接著將來(lái)自例如景天屬（Sedum) 植物的扦插枝（cutting)或者其它植物例如草本植物的種子在所述基底上培育。
[0007] 當(dāng)收獲時(shí)，上文所述的預(yù)植墊會(huì)被，例如，切割成大約Im2或者更小的區(qū)塊，并類(lèi)似 草皮產(chǎn)品那樣卷起來(lái)。這些方格通常的重量范圍在大約18至30kg/m 2,取決于基底的水分 含量和/或基底的類(lèi)型。在已知預(yù)植墊的生產(chǎn)中，對(duì)預(yù)期于第二年或者在生長(zhǎng)季節(jié)末尾的 銷(xiāo)售，是在春天和初夏進(jìn)行種植。一般的預(yù)植墊種植方法包括應(yīng)用種子和植物扦插枝。要 使用扦插枝來(lái)建立景天植物毯（Sedum blanket)，該產(chǎn)業(yè)內(nèi)通常的扦插枝應(yīng)用裝載目前是 大約1/4 lb/ft2(1.24kg/m2)。預(yù)植墊的收獲包括將墊切割成所要大小、卷起所述墊、以及 將所述墊裝到卡車(chē)上用于運(yùn)送。此種生產(chǎn)方法需要大量的勞動(dòng)力，這會(huì)體現(xiàn)在最終產(chǎn)品的 零售價(jià)格上。
[0008] 在北美的一種趨勢(shì)是將所述預(yù)植墊置于不同深度的基底層之上。這樣是為了確保 存活性，以及使都市環(huán)境中綠化屋頂技術(shù)相關(guān)的收益最大化。
[0009] 美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4, 232, 481 (Chamoulaud)公開(kāi)了培育預(yù)植墊的一般方法，其中將生長(zhǎng) 基底置于塑料上并且使植物在所述基底中生長(zhǎng)。也已經(jīng)公開(kāi)了在增加載體層方面的一些 修改（參見(jiàn)例如：美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4, 941，282 ;美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5, 555, 674 ;美國(guó)專(zhuān)利號(hào)7, 334, 376 ; 和美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5, 346, 514)，這些在綠化屋頂墊生產(chǎn)中已經(jīng)很常見(jiàn)。其它已經(jīng)報(bào)道過(guò)的修 改包括加入包含沙子的"無(wú)土的"生長(zhǎng)混合物用于草皮/墊生產(chǎn)（參見(jiàn)例如：美國(guó)專(zhuān)利號(hào) 6, 532, 697 ;和美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5, 301，466)。用于從小枝（sprig)生產(chǎn)草皮的真正無(wú)土的方法 也已經(jīng)公開(kāi)（參見(jiàn)例如：美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6, 357, 176)。然而，它們的應(yīng)用范圍有限，并且植物選 擇的靈活性也有限。
[0010] 另外，US 6, 357, 176中預(yù)植墊的基礎(chǔ)墊是包含生物纖維素纖維并且可以含有其它 類(lèi)型的纖維，如木纖維或者合成有機(jī)纖維。由木纖維或者類(lèi)似的天然或合成材料所構(gòu)成的 預(yù)植墊預(yù)期會(huì)快速分解，例如在大約1-2年內(nèi)，使得此類(lèi)預(yù)植墊不能阻抑下面的雜草的生 長(zhǎng)。
[0011] 也已知有包含預(yù)植墊的侵蝕防治系統(tǒng)。如Carpenter的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)7, 828, 499和 Romanek等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5, 358, 356中所公開(kāi)的侵蝕防治系統(tǒng)常常需要使用錨定系統(tǒng)以 使墊附著至土壤表面（參見(jiàn)例如：Carpenter的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)7, 862, 259 ;Decker的美國(guó)專(zhuān)利 號(hào)6, 171，022)直至植物可以生長(zhǎng)，永久性將系統(tǒng)粘附在一起。
[0012] 發(fā)明概述
[0013] 在本申請(qǐng)中，制備了無(wú)土的預(yù)植墊。相對(duì)于其它用于生產(chǎn)綠化屋頂墊系統(tǒng)和/或 其它目的墊系統(tǒng)的已知墊，本申請(qǐng)所述的墊及其制備方法的許多益處已得到了證明和/或 可以預(yù)期。例如，本申請(qǐng)所述的墊已顯示出對(duì)雜草的阻抑。由于本申請(qǐng)的無(wú)土預(yù)植墊具有 包含戶(hù)外生長(zhǎng)條件下不降解的材料的載體墊，因而對(duì)雜草的阻抑預(yù)期會(huì)是長(zhǎng)期的。例如，對(duì) 雜草的阻抑預(yù)期會(huì)比含有在戶(hù)外生長(zhǎng)條件下降解的載體墊的預(yù)植墊要長(zhǎng)。另外，生產(chǎn)本申 請(qǐng)所述的墊的方法已證明具有與現(xiàn)有生產(chǎn)預(yù)植墊的方法相比相對(duì)快速的生產(chǎn)時(shí)間。生產(chǎn)本 申請(qǐng)所述的墊的方法也顯示出會(huì)導(dǎo)致在生產(chǎn)期間對(duì)水分和營(yíng)養(yǎng)物使用比已知系統(tǒng)有顯著 減少。本申請(qǐng)所述的墊預(yù)期在生產(chǎn)地點(diǎn)方面會(huì)很靈活，并且已證明在可以使用的植被物種 和植被物種組合方面也很有彈性。本申請(qǐng)所述的墊生產(chǎn)成本也顯著降低。本申請(qǐng)的方法和 此類(lèi)方法所生產(chǎn)的無(wú)土預(yù)植墊也不會(huì)導(dǎo)致任何對(duì)無(wú)土預(yù)植墊中植被根部的可檢測(cè)的損傷 或者對(duì)其生長(zhǎng)的限制。
[0014] 因此，本申請(qǐng)包括用于生產(chǎn)預(yù)植墊的方法，所述方法包括：
[0015] 將載體混合物沉積至在戶(hù)外生長(zhǎng)條件下不降解的載體墊上，其中所述載體混合物 包含懸浮于含增粘劑的水成溶液中的植被繁殖材料和吸水聚合物；以及
[0016] 將所述載體墊上的載體混合物置于水培生長(zhǎng)條件，
[0017] 其中所述預(yù)植墊是無(wú)土的。
[0018] 在本申請(qǐng)中，使用本文所述方法生產(chǎn)了無(wú)土預(yù)植墊。本申請(qǐng)的無(wú)土預(yù)植墊相對(duì)于 其它已知墊（如其它預(yù)植墊）的許多益處已經(jīng)顯示出來(lái)和/或會(huì)預(yù)期到。例如，使用聚對(duì)苯 二甲酸乙二醇酯（PET)或其它類(lèi)似材料，本申請(qǐng)的無(wú)土預(yù)植墊中的載體墊已經(jīng)顯示出會(huì)導(dǎo) 致對(duì)雜草的阻抑，因?yàn)樗鰤|置于其上的基底中存在的雜草或雜草種子不能穿過(guò)PET ;而 從環(huán)境中掉落到墊上的雜草種子也不能繁殖，因?yàn)樗鼈兊母坎荒芙佑|到墊下的土壤。雜 草的生長(zhǎng)也受到限制，因?yàn)樗鰺o(wú)土預(yù)植墊是完全繁殖的因而雜草必需要與所述無(wú)土預(yù)植 墊中已建立起來(lái)的植物競(jìng)爭(zhēng)。另外，本申請(qǐng)的無(wú)土預(yù)植墊重量比已知的墊更輕，這加快了收 獲和安裝的速度，并使得重量受限的交通工具可以有更大的運(yùn)送能力。本申請(qǐng)的無(wú)土預(yù)植 墊在植物物種和植物物種組合方面很靈活。當(dāng)PET用于所述載體墊時(shí)，本申請(qǐng)的無(wú)土預(yù)植 墊可以用100%循環(huán)材料來(lái)生產(chǎn)。不存在土壤也使得國(guó)際運(yùn)送更容易。
[0019] 因此，本申請(qǐng)包括預(yù)植墊，包含以下、由以下組成、或基本由以下所組成：
[0020] 包含在戶(hù)外生長(zhǎng)條件下不降解的材料的載體墊；和
[0021 ] 根在所述載體墊之內(nèi)和其下纏結(jié)的植被，
[0022] 其中所述預(yù)植墊是無(wú)土的。
[0023] 本申請(qǐng)還包括由本申請(qǐng)的方法所生產(chǎn)的無(wú)土預(yù)植墊。
[0024]下文的詳細(xì)描述將會(huì)使本申請(qǐng)的其它特征和優(yōu)勢(shì)變得清晰。然而，應(yīng)當(dāng)理解，權(quán)利 要求的范圍不應(yīng)受到實(shí)施例中所描述的實(shí)施方案的限制，而應(yīng)當(dāng)給予其與說(shuō)明書(shū)整體一致 的最寬泛的理解。
[0025] 附圖簡(jiǎn)述
[0026] 本申請(qǐng)現(xiàn)將參考附圖進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中：
[0027]圖1顯示了本申請(qǐng)實(shí)施方案中的無(wú)土預(yù)植墊生產(chǎn)系統(tǒng)的切面.
[0028] 圖2顯示了用于生產(chǎn)本申請(qǐng)實(shí)施方案中的無(wú)土預(yù)植墊的培育裝置。
[0029] 圖3顯示了示例圖以提供草甸種子混合物萌發(fā)和生長(zhǎng)的比較：將額外的PET層置 于包含PET的載體墊之上時(shí)（圖3A)，無(wú)此層的時(shí)候（圖3B);證明了包含PET的載體墊可 以實(shí)現(xiàn)對(duì)雜草的阻抑特性和/或?qū)南旅娴姆N子生長(zhǎng)的禾草的選擇性促進(jìn)。
[0030] 圖4顯示了示例圖以提供藻類(lèi)生長(zhǎng)的比較：由商業(yè)可購(gòu)買(mǎi)的種子載體混合物 (A-FlexterraTM和B-FibramulchTM)所生產(chǎn)的預(yù)植墊上生長(zhǎng)；以及用本申請(qǐng)的研究中所開(kāi) 發(fā)的種子載體混合物（C)培育，其不含有木材或紙纖維材料（表Table 2,混合物6)。在圖 4A和4B中顯示的預(yù)植墊上觀察到顯著的藻類(lèi)生長(zhǎng)，而使用本申請(qǐng)研究開(kāi)發(fā)的預(yù)植墊所生 產(chǎn)的無(wú)土預(yù)植墊則僅觀察到很少的藻類(lèi)生長(zhǎng)（圖4C)。
[0031] 發(fā)明詳述
[0032] I.宙義
[0033] 除非另有說(shuō)明，本節(jié)和其它章節(jié)所描述的定義和實(shí)施方案應(yīng)當(dāng)適用于本文所描述 的所有它們適合的實(shí)施方案和方面，如本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)了解的那樣。
[0034] 如本申請(qǐng)中所用，單數(shù)形式的"a"、"an"和"the"涵蓋了相應(yīng)的復(fù)數(shù)形式，除非相 應(yīng)內(nèi)容另有清楚的明示。例如，包括"纖維"的實(shí)施方案應(yīng)當(dāng)理解為表示具有一種纖維、兩 種或更多種纖維的某些方面。
[0035] 在包括"額外的"或"第二種"成分的實(shí)施方案中，如額外的或第二種纖維，本文所 述的第二種成分與其它成分或第一種成分不同。"第三種"成分與其它成分、第一種成分、和 第二種成分不同，并且進(jìn)一步編號(hào)的或"額外"的成分也同樣是不同的。
[0036] 在理解本公開(kāi)中的范圍時(shí)，術(shù)語(yǔ)"包含"及其衍生詞，如本文所用是開(kāi)放式術(shù)語(yǔ)，是 用來(lái)指定存在所述的特征、元件、成分、組、整數(shù)、和/或步驟，但也并不排除存在其它未提 到的特征、元件、成分、組、整數(shù)、和/或步驟。前述事項(xiàng)也適用于具有類(lèi)似含義的術(shù)語(yǔ)，"包 括"、"具有"及其衍生詞。術(shù)語(yǔ)"由......組成"及其衍生詞，如本文所用是封閉式術(shù)語(yǔ)，用 來(lái)指定存在所提到的特征、元件、成分、組、整數(shù)、和/或步驟，但排除其它未提到的特征、元 件、成分、組、整數(shù)、和/或步驟的存在。術(shù)語(yǔ)"基本由......組成"，如本文所用是用來(lái)指定 存在所提到的特征、元件、成分、組、整數(shù)、和/或步驟，以及不會(huì)實(shí)質(zhì)上影響特征、元件、成 分、組、整數(shù)、和/或步驟的基本和新的特性的那些。
[0037]度的術(shù)語(yǔ)如"大致上"，"約"和"大約"如本文所用是指其所修飾術(shù)語(yǔ)的合理量的 偏差，而最終結(jié)果不會(huì)顯著改變。這些度的術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)理解為包括所修飾術(shù)語(yǔ)的至少±5%的 偏差，如果此偏差不會(huì)抹殺其所修飾詞語(yǔ)的含義的話(huà)。
[0038] 術(shù)語(yǔ)"戶(hù)外生長(zhǎng)條件"如本文所用是指世界上任何地點(diǎn)的任意戶(hù)外環(huán)境，以及該環(huán) 境中生長(zhǎng)的植物所暴露的其相應(yīng)的溫度、降水、風(fēng)量和光照量。
[0039] 術(shù)語(yǔ)"在戶(hù)外生長(zhǎng)條件下不降解"是指所提到的材料在足以讓所述無(wú)土預(yù)植墊完 成其目的的時(shí)間段內(nèi)不會(huì)分解或降解。此類(lèi)時(shí)間段的實(shí)例包括大約1天至大約50年，大約 60天至大約20年，大約6個(gè)月至大約10年或者大約1年至大約5年。對(duì)于"降解"或"分 解"，其是指所述載體墊的完整性降低到其不再發(fā)揮所要實(shí)現(xiàn)的目的和功能的程度，例如， 阻抑雜草和/或結(jié)構(gòu)支撐。
[0040] 術(shù)語(yǔ)"植被繁殖材料"如本文所用是指植物的部分，當(dāng)用于本申請(qǐng)的方法時(shí)，所述 植物的部分會(huì)導(dǎo)致在無(wú)土預(yù)植墊之上或者其內(nèi)產(chǎn)生所期望的植被。例如，景天屬植物物種 可以使用本申請(qǐng)的方法以扦插枝或種子作為植被繁殖材料來(lái)產(chǎn)生。通常景天屬植被由扦插 枝產(chǎn)生，因?yàn)橐阎淅鐝姆N子生長(zhǎng)緩慢。其它的植被物種，例如草本植物也可通過(guò)扦插枝 產(chǎn)生。來(lái)自草本植物的扦插枝通常需要進(jìn)行護(hù)理，例如要花很多精力和時(shí)間來(lái)維持根部形 成的最佳條件。使用種子作為植被繁殖材料來(lái)產(chǎn)生草本植物是有用的，因?yàn)椴荼局参镆阎?是例如從種子快速生長(zhǎng)的。通過(guò)本申請(qǐng)的方法使用植被種子和/或扦插枝作為植被繁殖材 料所培育的植被的若干實(shí)例在表1和3-9中提供，并在實(shí)施例部分有進(jìn)一步描述。本申請(qǐng) 的無(wú)土預(yù)植墊可以使用定制的植被繁殖材料混合物為特定的購(gòu)買(mǎi)者進(jìn)行生產(chǎn)。適宜的植被 繁殖材料的選擇，例如，用于期望的植被的植被種子和/或植被扦插枝可以由本領(lǐng)域技術(shù) 人員來(lái)進(jìn)行選擇。
[0041] 術(shù)語(yǔ)"草甸種子混合物"如本文所用是指混合物，其包含以下、基本由以下組成、 或者由以下組成：矢車(chē)菊（Centaurea cyanus)種子、黑眼菊（Rudbecki hirta)種子、 加州罌粟花（Eschscholtzia rhoes)種子、月見(jiàn)草（Oenothera biennis)種子、硬羊茅 (Festuca Iongifolia)種子、矛葉金雞菊（Coreopsis Ianceolata)種子，紅亞麻（Linum grandiflorum)種子、羊茅（Festuca ovina)種子、野生羽扇豆（Lupine perennis)種子 和草原松果菊（Ratibida columnifera)種子。在本申請(qǐng)的方法中，可以使用草甸種子混 合物，例如，用于生產(chǎn)無(wú)土預(yù)植墊，其中所述植被包含草甸植被、基本由草甸植被組成、或 者由草甸植被組成。所述草甸植被可包含以下、基本由以下組成、或者由以下組成：矢車(chē) 菊（Centaurea cyanus)，黑眼菊（Rudbecki hirta)、加州罌粟花（Eschscholtzia rhoes)、 月見(jiàn)草（Oenothera biennis)、硬羊茅（Festuca longifolia)、矛葉金雞菊（Coreopsis lanceolata)、紅亞麻（Linum grandiflorum)、羊茅（Festuca ovina)、野生羽扇豆（Lupine perennis)和草原松果菊（Ratibida columnifera)。
[0042] 術(shù)語(yǔ)"耐旱種子混合物"如本文所用是指：包含以下、基本由以下組成、或者由以 下組成的混合物：黑眼菊（Rudbecka hirta)種子、野牛草（Buchloe dactyloides)種子、 馬利筋（Asclepias syriaca)種子、月見(jiàn)草（Oenothera biennis)種子、馬鞭草（Verbena stricta)種子、矛葉金雞菊（Coreopsis lanceolata)種子、沙地鼠尾粟（Sporobolus cryptandra)種子、翦股穎草（Ticklegrass) (Agrostis scabra)種子、白蓍草（Achillea millifolium)種子和矮兩色金雞菊（Coreopsis tinctoria)種子；或者包含以下、基本由 以下組成、或者由以下組成：黑眼菊（Rudbecka hirta)種子、加州罌粟花（Eschscholtzia rhoes)種子、矢車(chē)菊（Centaurea cyanus)種子、矛葉金雞菊（Coreopsis lanceolata) 種子、矮兩色金雞菊（Coreopsis tinctoria)種子、野生羽扇豆（Lupine perennis)種 子、草原松果菊（Ratibida columnifera)種子、洛磯山釣鐘（Penstemon strictus)種 子、加拿大野麥（Elymus Canadensis)種子、小須芒草（Schizachyrium scoparium)種 子和阿爾卑斯紫斃（Aster alpines)種子。在本申請(qǐng)的方法中，可使用耐旱種子混合 物，例如以產(chǎn)生無(wú)土預(yù)植墊，其中所述植被包含耐旱植被、基本由耐旱植被組成、或者由 耐旱植被組成。所述耐旱植被可以：包含以下、基本由以下組成、或者由以下組成：黑眼 菊（Rudbecka hirta)、野牛草（Buchloe dactyloides)、馬利筋（Asclepias syriaca)、 月見(jiàn)草（Oenothera biennis)、馬鞭草（Verbena stricta)、矛葉金雞菊（Coreopsis lanceolata)、沙地鼠尾粟（Sporobolus cryptandra)、翦股穎草（Agrostis scabra)、白蓍 草（Achillea millifolium)和矮兩色金雞菊（Coreopsis tinctoria);或者包含以下、基 本由以下組成、或者由以下組成：黑眼菊（Rudbecka hirta)、加州罌粟花（Eschscholtzia rhoes)、矢車(chē)菊（Centaurea cyanus)、矛葉金雞菊（Coreopsis Ianceolata)、矮兩色金 雞菊（Coreopsis tinctoria)、野生羽扇豆（Lupine perennis)、草原松果菊（Ratibida columnifera)、洛磯山釣鐘（Penstemon strictus)、加拿大野麥（Elymus Canadensis)、小 須芒草（Schizachyrium scoparium)和阿爾卑斯紫斃（Aster alpines)〇 [0043] 術(shù)語(yǔ)"節(jié)水景觀植物（xeri-scaplng)種子混合物"如本文所用是指，例如，耐旱 種子混合物，其包含以下、基本由以下組成、或者由以下組成：黑眼菊（Rudbecka hirta)種子、野牛草（Buchloe dactyloides)種子、馬利筋（As