雾培系统及方法的改进的制作方法_3

文档序号:9287787阅读:来源:国知局
或用于将阳光输送到生长室中的机构,只要该光有效以促进植物38的光合作用。生长 灯62可以由一个控制器(未示出)控制,该控制器控制强度、时间、光谱、灯的数量、或这些 变量的任何组合。可以应用反射器40,因为它们既增加可用光又管理光模式。多个风扇24 可以在模块12内提供空气循环,而用于冷却生长灯62的一个单独的空气流动系统可以包 括进气口 60、管道44、排气口 58、以及一个由电气控制板56控制的用于在管道44内空气流 动的风扇(未示出)。多个风扇24通常提供足够的湍流以扰乱植物的微环境,使得0)2更 容易进入和水分更少限制。在一些示例性实施例中,不是在整个室10中利用多个风扇24, 而是可以将一个大的风扇(未示出)置于每个室10的一端以提供足够的气流,例如,约50 英尺每分钟,从而用更少的设备实现与多个风扇24基本上类似的效果。二氧化碳(CO2)可 以通过引入外部空气以补充植物在生长时所去除的,提供放出(》2的燃烧装置或通过使用 来自一个罐(未示出)的CO2并在室10内分配CO 2来控制。
[0066] 相对于关于示例性布/织物材料在此所用的术语,吸收和吸附总体上定义不同的 特征。吸收总体上是指吸收或吸取液体。相比之下,吸附总体上是指在凝缩层的表面上聚 集液体。总体而言,布和/或织物由于纱线吸附而吸收。吸湿性总体上是指以少量体积变 化吸收液体并且可以适用于纤维像棉。应当指出吸湿性总体上与其中随着液体填充孔而纤 维体积不发生变化的聚酯织物的毛细管作用不同。吸水性也可用于以百分比提及吸收或吸 取,即,功能上与吸收相同。
[0067] 总体而言,在雾培上下文中用于生长植物的布/织物的要求包括:(i)促进根渗透 以获得接近从下面喷洒的营养物;(ii)提供营养物喷雾到达植物叶子的屏障;(iii)最佳 的发芽条件;(iv)提供在发芽和植物生长过程中用于种子和/或植物的支持物;以及(V) 经受多重生长和/或清洗阶段的能力。根渗透总体上对于具有不同编织和纱线的大多数布 /织物材料可以是成功的。已经确定了其中编织、起绒或织物密度无法防止营养液接近植物 芽的点应该避免,因为它通常促进植物芽的疾病。尽管纱线的组成可能是重要的,大多数的 布/织物材料,除了聚酯和丙烯酸,通常会在任何有意义的植物产量之前迅速恶化。起绒可 以是有利的,因为它促进水分进入种子和/或增强防止营养物接近在那里使用了松散编织 的芽。
[0068] 在大多数水培操作中,应当指出暴露于营养液的植物组织通常快速恶化。据信这 是由于在营养液中发展并且能够攻击和/或消化植物组织的自然发展的丰富的微生物的 生物群落。根总体上是耐受在这个生物群落中的生物体的并且对于由于这种生物群落增强 的植物营养物吸收存在一些证据。在一些水培系统中,可以提供一种装置来将植物从根和 /或营养区分开。
[0069] 在芽茎/根界面上的布/织物表面上方观察到的具有众多分根(root division) 的"棒(club)"可能对植物是有害的并且可以是用编织可寻址的(addressable)。除去和 /或减少棒总体上将由于加速渗透和在渗透期间要求的更少的分根而产生改进的产率。然 而,布/织物材料仍应防止营养液进入该布/织物上方的植物区。
[0070] 除了以上所述的生长植物的优选布/织物特性,附加的考虑是值得注意的。例如, 如果水分水平过高接近生长的植物根部,则为真菌创造了一个温和的环境。这个条件从而 施加了吸收能力的上限和/或结果可能是过多营养液的水平芯吸。在布/织物没有被布/ 织物支持元件充分地拉伸的地方已经观察到高水分水平的条件,从而产生了不考虑吸收和 芯吸特性可能发生营养液的粘闭的低点。大多数种子品种由于总体上粘闭淹没而完全浸在 布/织物表面上的营养液中。因此,布/织物材料应由布/织物支持元件保持在足够拉紧的 方向以基本上防止粘闭。也可以改变营养液补给(例如,大液滴、浓雾、浸泡、以及类似物) 的速率以防止在布/织物上的粘闭。在一些示例性实施例中,可以改变施用营养液的速率 以提供优选的发芽和生长环境,例如,初始用于发芽的较高的湿度和发芽-后的较低的湿 度以减少真菌的栖息地。在其他示例性实施例中,发芽过程可在雾培生长室外进行,例如, 在盘中的布浸泡过程。
[0071] 发芽总体上要求种皮的水化以允许胚根(初始根)和后续芽的出现。其他非布相 关的条件,例如,光强度水平、温度水平、PH水平、基于植物品种的种子制剂、以及类似物,也 应选择以影响和/或增强发芽的整体成功。
[0072] 附加研究已经总体上确定了对于最大产量可能要求的最佳植物密度。此密度通常 可取决于植物发芽。此外,植物应快速生长以取得最大的经济结果和/或减少藻类生长。藻 类的生长通常可取决于光。可以应用快速且完全的植物冠层以去除藻类生长必要的光,这 通常是不令人希望的因为它在收获期间创建了一种潜在的污染物。
[0073] 上面讨论的特性和/或参数通常详述了对种子的完全且迅速的发芽的需要。然 而,如在此所详述的,在雾培系统/方法中适当选择布/织物以支持种子发芽和植物生长提 供了提高整体的雾培性能的大量机会。事实上,如在此所证明,(i)太开放,从而使营养在液 布/织物之上溢出或浸泡布/织物和/或使种子失效(fall through)的布/织物总体上 不优选用于雾培系统,(? )不保持足够水分的布/织物可能导致发芽缓慢或者可能防止 完全发芽,和(iii)通常希望的是保持用于迅速发芽而无疾病的适当水分的布/织物。因 此,本披露表明可以使用布/织物的芯吸和吸收特征以选择供在雾培系统中使用的最佳的 布/织物材料。
[0074] 实验方案
[0075] 布/织物材料持续地为种皮提供水分而不淹没种子,从而优化种子发芽的能力总 体上可以通过吸收参数来指定。此外,芯吸参数可用于测量水分相对于布/织物的行进并 且可以与种子发芽行为相关。下面的测试方案出乎意料地证明了存在在雾培应用中用于最 佳发芽种子和产生所希望的植物生命的吸收和芯吸参数的最佳组合。
[0076] 实验 1
[0077] 第一个实验研究了与吸收有关的两个参数:(i) 一种布/织物芯吸水的程度,和 (ii) 一种特定的布/织物将保留多少水,即,吸收能力。还测定了这两个参数之间的关系。 第一个实验集中于确定参数的优选范围,什么布/织物特征可影响吸收,以及缩小布/织物 选择用于后续发芽试验。
[0078] 基于以上所述的行业中的布/织物研究,棉预期胜过聚酯,除了当覆盖有营养液 时它的有机性质将使它迅速腐烂。应当指出具有起绒的聚酯(类似于摇粒绒)总体上通过 设计芯吸和吸收二者表现良好。可以得出结论纱线密度和材料,起绒或类似处理,以及编织 通常影响吸收和/或芯吸。由于在现有研究中的经纱和炜纱仅导致芯吸的细微差别,这些 参数通常在实验1中不考虑。
[0079] 随着时间的推移收集各种布/织物样品。图2-34示出了每个测试的布/织物样品 的特写照片。具体地,图2示出了样品A,一种示例性摇粒绒(200),使用了长时间(例如, 约5年),布材料;图3示出了样品B,一种示例性摇粒绒(200),使用了短时间(例如,小于 约3个月),布材料;图4示出了样品C,一种示例性新摇粒绒(200)布材料;图5示出了样 品D,一种示例性黄褐色摇粒绒(100)布材料;图6示出了样品E,一种示例性黑色摇粒绒 (200)布材料;图7示出了样品F,一种示例性来自NCSU的PE 5. 6A 2/2布材料,的非起绒 侦h图8示出了样品F,一种示例性来自NCSU的PE 5. 6A 2/2布材料,的起绒侧;图9示出 了样品I,一种示例性来自NCSU的PE 190 1/1布材料,的非起绒侧;图10示出的样品I,一 种示例性来自NCSU的PE 190 1/1布材料,的起绒侧;图11示出了样品J,一种示例性来自 NCSU的PE 280 1/1布材料,的非起绒侧;图12示出了样品J,一种示例性来自NCSU的PE 280 1/1布材料,的起绒侧;图13示出了样品K1,一种示例性来自NCSU的PE 2/150HE布材 料的非起绒侧;图14示出了样品K1,一种示例性来自NCSU的PE 2/150HE布材料的起绒侧; 图15示出了样品K2,一种示例性来自NCSU的PE 2/150HE布材料的非起绒侧;图16示出了 样品K2,一种示例性来自NCSU的PE 2/150HE布材料的起绒侧;图17示出了样品L1,一种示 例性来自NCSU的PE 1/150HE布材料的非起绒侧和起绒侧;图18示出了样品L2,一种示例 性来自NCSU的PE 1/150HE布材料的非-起绒侧和起绒侧;图19示出了样品M,一种示例 性来自NCSU的PE 2/150布材料的非起绒侧;图20示出了样品M,一种示例性来自NCSU的 PE 2/150布材料的起绒侧;图21示出了样品N,一种示例性回收充气饮料瓶纤维布材料; 图22示出了样品0, 一种示例性摇粒绒300布材料;图23示出了样品P1,一种示例性遮光 布材料;图24示出了样品P2,一种示例性薄遮光布材料;图25示出了样品Q,一种示例性全 条绡(原型)布材料的非起绒侧;图26示出了样品Q,一种示例性全条绡(原型)布材料 的起绒侧;图27示出了样品R,一种示例性薄全条绡(原型)布材料的非起绒侧;图28示 出了样品R,一种示例性薄全条绡(原型)布材料的起绒侧;图29示出了样品S1,一种示例 性棉布材料;图30示出了样品S2,一种示例性棉布材料;图31示出了样品S3,一种示例性 棉布材料;图32示出了样品T,一种示例性白色氨纶布材料;图33示出了样品V,一种示例 性来自NCSU的PE 4/1布材料,的非起绒侧;以及图34示出了样品V,一种示例性来自NCSU 的PE 4/1布材料,的起绒侧。
[0080] 如在此所引用,高能(HE)是指一种高速编织,该高速编织通常产生更紧密的和/ 或更窄的布或织物。样品1、1(2、1^和L2,分别基本上相似具有HE水平和/或在起绒机上遍 (pass)数的微小差异。样品Sp &和S 3总体上限定不同的编织和/或纱线支数并且整体 织物的重量不同。一些样品保留的足够的布来创建用于实验2的平面,如将在下面描述的。 在现有研究中,特定时间通常被用于润湿后排水以确定吸收能力。在实验1中,当一个液滴 从其前体物(predecessor)花费超过五秒从布落下,记录该布的重量。
[0081] 在进行实验1之前,进行初始实验来评估范围、变量、设置和装置要求。基于芯吸 要求布滑入一种液体中随后测量该液体的高度的概念,使用自来水便于重复性并且一个筒 装配它的盖,该盖被切割以容纳一个保持布材料条的夹子。然后将布材料条放置在液体中。 将食用色素,例如,约1匙/升,添加到该液体中以帮助测定液体的高度。用多个布条对该装 置进行测试并进行了若干观察。染料总体上倾向于在筒中沉淀。布的起绒可以伪装高度以 及利用螺丝刀来按压该绒并不是一个令人满意的解决方案。布条在浸泡之后总体上以不同 的速度和/或量滴落并且优选的布条总体上在小于约10秒内芯吸到测试条的顶部。然而, 在芯吸时需要考虑时间因素,存在对于一种从浸泡在溶液中移出后滴落以进行称重的一个 标准的需要,需要一种更好的工具以管理起绒,以及希望一种能够精确测量低重量的天平。
[0082] 对于实验1,浸泡盘填充有水和少量的红色食用色素(例如,包括水、甘油、FD&C红 40、柠檬酸、以及苯甲酸钠的食用色素)。pH水平测量为约7. 6,水温测量为约13. 5°C,以及 电导率测量为约〇. 42dS/m。空气测量为约57%相对湿度和约19. 5°C。图35示出了用于实 验1的实验装置,该装置包括填充有红色染料混合物106的浸泡盘100、天平102、标尺104 以及花键辊108。
[0083] 实验1的目标是分别
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