用于固定漂浮植物物种培养体的支撑件

摘要

本发明涉及一种用于固定漂浮植物物种培养体的支撑件。本发明的支撑件被设计成由至少两个独立的支撑元件(10)支撑着。支撑件包括平面网格结构体(1)，其设置有：至少一个容仓(2－3)，其被用来容纳着至少一个种子、植物、植物的一部分、和/或它们的组合物；以及至少两个用于锚固到独立支撑元件(10)上的锚固元件(5－6)，锚固元件被用来：(i)补偿由植物伸出到水面之外的部分所产生的力矩和作用力，直到植物生长到某一阶段为止，其中，所述的力矩和作用力是相对于所述植物部分与结构体(1)所限定平面的交点而言的，在所述的发育阶段中，植物在其根部和/或根茎发生增生之后，自身就能生存下来并进行繁殖；以及(ii)将所述作用力和力矩传递给独立的支撑元件(10)。

说明书

技术领域

本发明属于对漂浮植物物种进行培养的技术领域，更具体而言，本发明涉及这样一种支撑件：其用于将种子、植物或它们的部分、根茎、球茎等播种到水性介质的表面上并进行培养，以使得它们在水性介质上的生长可将所述的支撑件作为支撑装置，该支撑件反过来再与布置在水性介质表面上的独立支撑元件相连接，其中，植物的部分例如是植物切块，而水性介质例如是湖泊、河道等。

背景技术

用于在水中培养植物的传统方法被称为水栽培耕种法，该方法在于：无需使用土壤，在水中进行种植和培养；不过，这些植物始终被支撑在培养基或容器中，培养基或容器被浸没到水中，反过来再由坚固的地面或固定在地面上的结构支撑着。

这种类型的栽培被用在如下的场合中：利用浮游的大型植物过滤体对废水和污染物溢液进行净化。例如，专利文件WO 98/45213就公开了一种属于这种类型的净化系统，其基于在水表面上种植大型植物来实现。

用于将大型植物安置定位的方法是基于将植物或根茎设置在漂浮支撑件上的操作而实现的，每株植物都必须能利用系统所包含的固定系统到达对应的河道或水性介质中。如所述背景文件描述的那样，可使用小直径(小于1mm)的丝线作为植物的固定系统，该丝线的一端缠绕在植物的根系或叶上，另一端的末端处于夹压器或类似的系统中，以便于快速而自由地进行固定，由此可完成将其连接到漂浮元件上的操作。

在迄今为止已安装好的净化器中，采用多个聚乙烯管体作为独立的支撑元件，这些管体的端部是封闭的，以防止水进入到其中，从而确保了管体的浮力，由丝线的自由端系连着的植物被固定到管体上，此类管体利用这些植物的根团与植物相结合。按照这种方式固定着的植物在生长时，将随着它们在管体上生长而旋转，直到翻转过来而使植物的根露在空气中、而叶却处于水中为止，这样的状态相对于它们的自然状态是倒置的。在其根朝上或离开水而叶却向下或进入水中之后，大多数植物都会死亡，所以在多数情况下必须要重新种植或更换已死亡或从管体上脱离开的植物，这将延误大型植物过滤体的形成。

在另外一些由漂浮大型植物构成的净化器中，必须要将这些植物种植在水中，并测试不同的方式来支撑这些植物，这些方式如下：

第一种测试是将植物保持在两管体之间，其中一个管体是漂浮性的聚乙烯管体，另一管体是橡胶管体，这些管体被金属夹扣以50cm的间隔距离线性地接合起来。为了实施种植操作，要将管体分开，并将植物送到靠近管体上带有夹扣的接头部附近，且将植物定位在两管体之间，再借助于另一夹扣将管体再次接合起来，这样，植物就被保持在了管体-即“刚性的”聚乙烯管体与“弹性的”橡胶管体之间，且位于两个夹扣之间，从而利用两管体和两夹扣之间的压力将植物保持着，但植物持续地受到两管体之间一定的压力作用，这会对植物造成挤压，因而造成植物的死亡，从而必须按照其它的方式(在三条管道中)重新进行种植。

另一种可选方案是：将漂浮管体布置成可形成鸡舍型的金属织物；各株植物的根系将穿过网孔间隙，且这些植物叶子的基部被预先用木棍或线材沿直径方向横穿过，木棍或线材的长度大于网孔间隙的尺寸；这样，借助于横穿植物的棍杆将植物固定到了鸡舍型网孔上。但是，对于这样的系统，植物会受到相当大的机体损害，还有重要的一点是：植物的生长会由此而出现延迟，甚至会死亡，所以必须要重新种植多次，以便于使植物根部的织网能达到系统正确工作所必需的程度。

另一种可选方案是在漂浮的毡毯上播种，其中毡毯是由植物纤维(椰子纤维)构成的，其厚度大于三厘米。植物的根系被布置在纤维之间，由此使得植物的根部浸泡在水中，而它们的叶子则露在纤维毡毯上方的空气中。经过一段时间后，纤维将吸收一些水，毡毯将逐渐下沉到水中，并将植物也带到水中，从而，当这些植物被浸没到水中时它们将死亡。

另外，在上述的情况中，河道中存在的真菌体会造成疾病，植物由于感染了该疾病而逐渐死亡，因而，使用多价性的杀真菌剂对植物进行处理，但仍不能消除植物的死亡。椰子纤维毡毯本身也会带来这种真菌。除了被细菌、病毒和真菌造成微生物污染之外，该系统还存在如下的不利之处：将昆虫和小动物从一个地点传播、扩散到其它地方。另一个严重的缺陷在于：当纤维腐烂时，它们自身就会污染水体，增加了水体的化学需氧量和生物需氧量；因而，这些系统存在着如下的趋势：它们自身的材料组成就会造成水体的富营养化。

另一种系统是基于如下的设计来实现：使用始终竖立的承架，该承架是由未封闭的圆筒形管体构成的，该管体允许植物在其内部生长，管体外周壁的直径约为3cm，高度约为5cm；该管筒体是由金属板材制成的，板材的厚度为零点几厘米，板材被弯成圆筒形，且其端部被沿轴向叠合起来。当植物的根系生长扩大到填满筒体内部的程度时，就会对筒体的壁面造成挤压。随后，用厚壁板(3cm厚)的另一个筒体将由筒体和植物组成的组件包围住，其中，构成另一筒体的材料具有非常低的密度，以使得由根团、植物、以及筒体构成的组件的重量小于被筒体、根团及其根系所排开的水的重量(该筒体是用隔热材料管、以及“用来包封着加热圆筒管或热水圆筒管、以将其与环境隔开的加热套”制成的)，从而形成了始终竖立的承架，长度约为25cm的丝线被固定到筒体的轴杆上，在该丝线上固定有相当大的重量(17克)。

带有植物的、始终竖立的承架被固定到绳索上，从而形成了一串相互分离开合适距离的植物。这样的系统存在严重的缺陷：随着植物逐渐生长，重心将发生偏移，从而无法继续作为始终竖立的承架，此状况的原因在于：植物被置于筒体中，根茎无法在横向方向上长大，也无法围绕着植物在水中延伸，从而，随着植物逐渐生长到一定高度，组件的受力平衡将丧失，植物在水中将处于水平状态，此条件下，仅有部分植物能幸存存活下来，能存活下来的原因在于：在植物失去其平衡之前，某些根茎已设法从筒体的端部处逃脱出来。在物理方面，这种系统的行为特性与上述的第一种系统相同或类似，在第一种系统中，植物被丝线固定到管体上，当植物生长时，将产生翻转力矩，该力矩使得植物在水中成为水平状态。如果风吹到从始终竖立的承架组件中露出到空气中的部分上时，该翻转力矩会非常显著地进一步增大，从而，在植物由于重心偏移而达到不平衡状态之前，其就会被水平地躺倒在水中。

其它一些被应用的系统在于如下的设计：利用圆筒形的支撑件在水中进行种植，支撑件的长度为几米，直径约为40cm，该支撑件是通过将椰子纤维毡卷绕成枕头形来形成的，但迄今为止，这种形式的支撑件尚无法成为漂浮的、稳定的、可长期使用的水中种植园。

第269842号西班牙实用新型公开了一种无需使用土壤的植物栽培装置，其具有多孔板和漂浮托架，其中的托架适于被按照固定的方式保持在所述多孔板的环周部分上。该组件的浮力使得多孔板与水面直接接触。托架是由两个环形的元件构成的，它们的截面为半圆形，从而在接合到一起时形成了圆形的管状体。

这种装置的缺陷在于：当植物已生长到一定程度时，茎干和叶子的重量使得植物翻转，根部将与水脱离接触，而叶子则被浸没到水中，从而造成植物的死亡。

专利文件US 6843021公开了一种用于栽培植物的漂浮装置，其具有多个中空的漂浮体，每个漂浮体都具有用于容纳植物的容器，该容器被包在位于所述漂浮体中心区域内的第一通道或凹陷中。漂浮体利用连接装置相互之间直接接合着，其中的连接装置具有不同的接合端，这些接合端被布置在第二通道上，第二通道是在漂浮体的不同部分处形成的。

尽管上述的装置可与其它的相同装置进行连接，但其不能被结合到独立的漂浮体上，因而，漂浮体在它们被结合起来之后，所形成组件的位置在任何时候都不是固定的，因而，组件存在着发生倾翻的风险。

由于上述的状况，人们感觉到需要提供一种用于种植和栽培漂浮植物的支撑件，其能尽可能地避免上述的问题，且该支撑件的设计是非常简单的；因而，已设计出了一种平面格栅结构体，其具有多个用于容纳种子、植物或其部分的容仓，并具有用于锚固到支撑元件上的锚固元件，支撑元件被布置在所针对的水性介质中，这些支撑元件是独立的，它们被合适地固定到一些固定点上，这些固定点位于由所述水性介质所限定的地形的外部区域中，格栅结构和锚固元件都被设置成这样：使得由植物伸出水面部分相对于一个位置点所产生的力矩和作用力获得了补偿，直到植物生长到一定的阶段时为止，其中的位置点是所述植物部分与由结构体所限定平面之间的交点。

权利要求1中所限定的本发明实现了上述目的，从属权利要求限定了本发明的优选实施方式。

发明内容

本发明涉及一种用于保持漂浮植物物种培养体的支撑件，所述支撑件被设计成由其至少两个独立的支撑元件支撑着。

该支撑件包括平面格栅结构体，其具有：至少一个容仓，其被用来保持着种子、植物、植物的部分、和/或它们的组合物；以及至少两个用于锚固到独立支撑元件上的锚固元件，它们被用于补偿由植物伸出到水面之外的部分所产生的力矩和作用力，并将所述作用力和力矩传递给独立的支撑元件上，直到植物生长到某一阶段为止，其中，所述的力矩和作用力是相对于所述植物部分与结构体所限定平面的交点而言的，在所述的发育阶段中，植物在其根部和/或根茎发生增生之后，自身就能生存下来。

按照这种方式，归功于支撑件具有这样的构造，采用了如下的设计：格栅结构体是平面的；且已知的是：独立的支撑元件始终处于与水性介质自由表面相平行的平面内；并为所述的结构体设置了锚固装置，其将结构体保持在上述平面内，由于采用了这样的设计，使得植物上未浸没部分所产生的力矩-特别是相对于位于上述平面内的轴线的翻转力矩得到了补偿。

结构体被设计成这样：使得力矩得到补偿，直到植物生长到一定的阶段为止，具体而言，是直到植物生长出一定量的根部、从而能自己存活为止，在后者的情况下，即使植物发生了翻倒，植物上也有足够大的部分未被浸没，从而，该植物可存活下来并继续生长。另外，由于平面结构体采用了格栅结构，植物可通过将其根茎和根部锚固到结构体的不同容仓上、甚至直接支撑到独立的支撑元件上而在后续的阶段中继续生长。

容仓可被设计成能容纳着组分材料，该组分材料是从如下一组物质中选取的：培养基、肥料、营养物、微量元素、或它们的组合物、和/或植物保护产品。

因而，所述的部件可被布置在围绕着植物的区域中，以利于植物对这些组分材料的吸收。

容仓具有多个机械保持元件，其被用来将处于早期生长阶段的植物保持在直立状态。具体而言，机械保持元件可被沿着容仓的内型廓不连续地进行布置，这些保持元件由与支撑结构体共面的凸缘组成，凸缘在一些区域内被抛光以对植物的茎干进行支撑。用于支撑机械保持元件的区域是由圆面端部、尖端部、平面端部构成的，且其厚度使得所述的端部在弯曲时的行为类似于条片，具有恢复其形状的趋势。

已知的是：端部将尽量略微地挤压着一些组成物，同时保持着这些组成物，其中的组成物例如是那些将要被保持在格栅中的植物，由于机械保持元件具有这样的端部，所以，在植物起先的生长阶段中，能实现对植物正确而安全的支撑，且不会对茎干造成损伤，与此同时，由于凸缘是非连续设置的，允许植物在位于这些凸缘之间的空间内生长，所以，能达到如下的优点：所述的支撑作用不会对茎干造成限制，因而，植物在生长过程中不会出现早期死亡。

在常态下，其中一个容仓被相对于平面格栅结构体按照居中的方式进行布置，而其余的容仓在所述居中容仓与边沿之间受到保护，其中的边沿限定了平面格栅结构体的轮廓。

因而，由于其中一个容仓是居中的，所以作用在结构体上的作用力在初始时能达到平衡。

可选地是，在至少一个容仓内布置了至少一个容器，所述容器被设计成可完成如下的功用：允许种子、植物或其一部分与水性介质进行物质交换。该容器将被用在如下的情况中：在置入到容仓中的种子、植物或组分材料的尺寸给定的情况下，机械保持元件不足以容纳上述的组成物。

平面结构体是梯形的，锚固元件被设置在该梯形的拐角处，两个锚固元件被连接到独立的支撑元件上，另两个锚固元件被连接到与前一支撑元件紧邻的独立支撑元件上，该锚固元件具有突出部，其被设计成允许将独立支撑元件装配在此处，以使得所述的两个锚固元件趋于将独立支撑元件分开，而另两个锚固元件则趋于将所述的支撑元件靠拢到一起。

按照这种方式，利用具有平面结构体和锚固元件的所述结构，能固定平面结构体相对于独立支撑元件的相对运动。

附图说明

下面将简要地介绍一些附图，这些附图有助于更好地理解本发明，这些附图的表达与本发明的几种实施方式相关，图中表示了示例性的、但非限制性的实例。

图1中的俯视图表示了基于本发明目的、用于保持漂浮植物物种培养体的支撑件；

图2是沿图1中的I-I平面对支撑件所作的剖视图；

图3是沿图1中的II-II平面对支撑件所作的剖视图，表示了本发明的第一实施方式；

图4是沿图1中的III-III平面对支撑件所作的剖视图，表示了本发明的第一实施方式；

图5是沿图1中的VI-VI平面对支撑件所作的剖视图；

图6是沿图1中的II-II平面对支撑件所作的剖视图，表示了本发明的第二实施方式；以及

图7是沿图1中的III-III平面对支撑件所作的剖视图，表示了本发明的第二实施方式。

具体实施方式

从图1可看出，根据本发明目的、用于保持漂浮植物物种培养体的支撑件包括平面结构体1，其是由多个具有不同尺寸和形状的格栅构成的。所述的结构体具有多个容仓2、3，这些容仓被设计成可容纳至少一个种子、植物或植物的一部分，其中的植物部分例如是植物切块或根茎。结构体还具有多个锚固元件5、6，它们用于将结构体连接到独立的支撑元件10上。所述锚固元件5、6被设计成对由伸出水面的植物部分造成的力矩和作用力进行补偿，其中，所述力矩和作用力是相对于所述植物部分与结构体1所限定平面的交点而言的。所述力矩将一直得到补偿，直到植物达到一定的发育阶段为止，在该发育阶段内，植物已生长出足够量的根茎，从而在其发生翻转、且其叶子和茎干被部分浸没到水性介质中的情况下，也可存活下来并进行繁殖。

在本发明的第一实施方式中，锚固元件5-6的数目将是四个，尽管也可根据各种特定情况中平面结构体的几何构造改变锚固元件的数目，但锚固元件的数目必须至少要为两个。锚固元件5-6将被布置在平面结构体的拐角处，对于该实施方式，平面结构体大体上为梯形，两个锚固元件被连接到独立的支撑元件上，而另两个锚固元件则被连接到与前一支撑元件紧邻的支撑元件上。在此情况中，独立支撑元件10可由一些管状体构成，这些管状体的端部是封闭的，从而可在其中容纳一定量的空气，以使得所述管状体漂浮起来；所述漂浮元件将趋于平行起来，从而能进一步地支撑着组件的重量，直到植物达到一定的发育阶段为止，其中，所述的组件是与漂浮元件相接合的支撑件以及在支撑件中生长的植物的组合体。作为备选方案，独立支撑元件可以是网状网络或结构，在此条件下，至少一个支撑件-例如作为本发明主题的支撑件可被放入到该网络或结构的间隙中。

锚固元件的形状和位置可针对于结构体1进行改变，这两项特征在一个方面都取决于平面结构体1的形状，在另一方面都取决于独立支撑元件10的布局。

锚固元件5-6反过来可具有突出部，这些突出部被设计成允许独立支撑元件接合并装配到其中，以使得其中两个所述的锚固元件趋于将独立支撑元件分开，而另两个锚固元件趋于将所述支撑元件移近到一起。

从图2到图5可看出，在第一实施方式中，具体来讲，锚固元件5-6将为半圆形夹扣的形式，且锚固元件具有用于放入独立支撑元件10的开孔11-11′或开口。所述开孔将被布置在不同的位置上，具体的位置取决于锚固元件是否趋于将独立的支撑元件接合起来或是分开。在锚固元件6趋于将独立的支撑元件10接合起来的情况下，独立支撑元件被布置在构成平面结构体1的梯形的短边两端上，此条件下，开孔11′被设置在夹扣的下部，以使得夹扣起到了卡钩的作用，且趋于将独立的支撑元件10移近到一起。在另一方面，对于与梯形的长边相关的锚固元件5，夹扣的开孔11被布置在其中间部分，以此来利于这些夹扣在独立支撑元件10上的装配，与此同时，实现了如下的趋势：对独立支撑元件10同时进行分离和接合。

结构体的这种构造、边长不等的梯形结构、以及锚固元件5-6根据其所在的梯形侧边而采用的不同构造实现了如下的效果：能在所述锚固元件5-6与将锚固元件装配到其中的独立支撑元件10之间形成反作用力，但不允许结构体1相对于所述的独立支撑元件10产生相对运动。平面结构体的形状并非是限定性的，其可采用任何公知的几何形状。

如图6和图7所示，在本发明的第二实施方式中，锚固元件的构造出现了变化，在锚固元件的端部弯折出两种类型的突出部-短的第一突出部12-12′和较长的第二突出部13-13′，所有这些突出部都是从结构体1的下表面延伸出的。

在突出部6趋于将独立支撑元件10移近到一起的情况下，第一突出部12′所处位置将比第二突出部13′的位置更靠近内部，且第二突出部被向内侧弯折，以使得它们起到了卡钩的作用，从而使独立支撑元件10相互靠近。在突出部5趋于将独立支撑元件10分离开的情况下，第一突出部12所处位置比第二突出部13的位置靠近外部，且第二突出部被向外弯折，以便于能实现如下的目的：能可靠地保持住独立支撑元件10。

在本发明的两种实施方式中，可设置中央容仓2，在此情况下，该容仓例如可以是圆形的，而其余的容仓3将由中央容仓的外轮廓、多条对角撑杆、以及限定了平面结构体1梯形轮廓的边沿的内表面来形成。

除了种子或植物之外，还可在容仓2-3内放置其它多种制品或组成元素，例如可放置用于促进植物生长的培养基、以及肥料或其它类型的营养物或微量元素。还可放置植物保护制品，以治疗植物可能患上的某些疾病。按照相同的方式，还可在所述容仓内设置一些增大组件浮力的浮体或类似元件、以及一些标记，在其中的标记内可设置一些有助于对植物的发育进行识别和研究的图文。

在平面结构体1的不同容仓2-3内设置了多个用于保持种子或植物的机械保持元件7，这些元件的主要任务是：主要是用作植物茎干的保持件，植物茎干在生长过程中将被所述的机械保持元件7、甚至被包容着它们的容仓的边缘或平面结构体1的格栅保持着。

已知的是，作为本发明主题的支撑件被设计成这样：能实现对植物、种子或植物部分的水平支撑，且可在各个容仓2-3内设置多个机械保持元件7，在所有的情况下，这些元件都被布置在所述容仓的内轮廓上，且非连续地布置，这些保持元件是由多个凸片或凸缘构成的，对于各个容仓，凸片或凸缘的数目和形状可以是不同的，设置这些保持元件的目的在于在茎干直径不同的不同生长阶段对植物进行支撑，所述非连续性设计的有用之处在于：能允许植物的后续生长，而不会对其造成约束限制，从而不会造成其死亡。

机械保持元件7的端部可以是圆面的、尖锐的、或平面形的，且可相对于容仓2-3的轮廓成不同的角度，所述机械保持元件7的厚度被设置成这样：允许其按照条片的形式动作，其将具有形状和位置的记忆恢复能力，由此可保持着植物、根茎、茎干、种子和/或容器或容壳。

在需要在容仓2-3中放置少量组分的情况下，必须要设置协助性的容器(图中未示出)，其中的少量组分例如是种籽、肥料、或植物保护制品。

容器可以是任何形状或尺寸，只要其能被联接到容仓2-3中即可。所述容器的形状还可被设计成允许种子、植物或部分植物与水性介质发生物质交换。为此目的，容器可具有多个用于实现所述交换的开孔，或者可以是网状结构，甚至可以是多孔体，这取决于各种具体的情况。