CN111315205A

CN111315205A - 用于植物栽种的容器及方法

Info

Publication number: CN111315205A
Application number: CN201880068673.7A
Authority: CN
Inventors: 尤瑞·夏尼; 莎朗·达毕其
Original assignee: Tanggro Co Ltd
Current assignee: Tanggro Co Ltd
Priority date: 2017-09-11
Filing date: 2018-09-07
Publication date: 2020-06-19
Also published as: EP3681270B1; IL278503B; IL273238A; EP4252527A2; WO2019049156A1; EP4252527A3; AU2018327378A1; CA3074653A1; IL285467B2; IL285467A; ES2955960T3; US20200267914A1; EP3681270C0; IL273238B; SG10202107534QA; JP2020533024A; SG11202001982TA; EP3681270A4; EP3681270A1

Abstract

一种植物栽种容器包括一外壳，所述外壳包括多个侧壁，所述多个侧壁限定了一腔体，并且所述外壳配置用以容纳一植物。所述外壳含有至少两个水凝胶层，所述至少两个水凝胶层被至少一间隔材料层分开。所述容器另包括一细长的元件，所述细长的元件穿透过所述至少两个水凝胶层及所述至少一间隔材料层。所述细长的元件配置作为一空气通道，所述空气通道从所述腔体外部向内运送空气。

Description

用于植物栽种的容器及方法

技术领域及背景技术

在本发明的一些实施例中，本发明关于植物的栽种，且更特别但非排他的是，关于一种植物栽种容器及一种用于在一容器中促进植物生长的方法。

盆栽植物经常用于在室内及室外环境中的装饰。通常在多种已知的植物栽种容器中使用的盆栽土壤可能含有少量或不含有田间土壤，而是由各种有机或无机材料所组成，并且被称为无土混合物。所述混合物提供用以选择性控制所述植物周围的环境，并促进植物的生长。

关于盆栽植物的多个挑战的其中一个为维持所述植物所需的持续性浇灌。市场提供了适合缓解这种挑战的各种产品。

已知有多种自动浇灌的容器。一自动浇灌的容器通常包括：一内盆，容纳一植物及土壤；及一外盆或贮存器，容纳水。一吸液芯(wick)将所述两者接合在一起，并且将水拉入一根球中。此产品的一缺点可能与所述容器的一整体尺寸有关，所述整体尺寸可能需要够大，以显着地降低所述浇灌的频率。

标题为“自动浇灌的种植器”的美国专利文献第6,226,921号描述了一种与一栽种容器结合使用的植物浇灌装置，其内文通过引用完全并入本文中。所述装置具有：一封闭的水贮存器，位在所述种植器的一下部；及一水填充管，与所述水贮存器连通，并且延伸至所述种植器的边缘区域。一水位指示机构被提供以将所述种植器的所述水贮存器的水位传达给一使用者，以便确定所述贮存器中的所述水位。所述水位指示器包括在所述水贮存器中的一漂浮物，所述漂浮物具有一柄件(stem)，所述柄件向上延伸通过一中空管，以便指示出所述水位。一毛细管吸液材料被提供以将水从所述水贮存器吸到在所述种植器内的一种植介质。也描述了所述吸液材料可由一土工织物所形成。

由聚丙烯或聚酯材料所形成的土工织物已知可与土壤结合使用。所述土工织物可以三种基本形式供选择：编织(类似于邮袋麻布袋)、针刺(类似于毛毡)或热粘合(类似于熨烫过的毛毡)。例如，已知利用一非编织的土工织物来建构一植物盆栽。在此例子中的所述土工织物材料允许空气及水自由地通过 (多个)侧壁，这有助于所述植物的须根的发育。

还已知使用多个水凝胶珠作为常规盆栽土壤的一替代物或一添加物来种植一盆栽植物。水凝胶为形成多个三维分子网络的一亲水性交联聚合物，所述多个三维分子网络可吸收及保持大量的水。水凝胶可吸收水分及多种营养，并且也可在所述植物有需求时将它们释放回所述盆栽土壤中。在一盆栽植物中添加所述水凝胶可减少所述需要浇灌的频率。

多种线性聚合物，例如多醣类及聚丙烯酸酯，也可用于土壤的改良及水分的保留。这类市售材料的多个示例包括由亚什兰(Ashland)出售的内啜索 (Natrosol^TM)250HHX、克鲁赛尔(Klucel^TM)L IND、布兰诺斯(Blanose^TM)CMC 7H5SCF、阿格里默(Agrimer^TM)ATF、阿格里默(Agrimer^TM)AT及阿葵隆 (Aqualon^TM)CMC 7H。

标题为“用于形成土壤调节工具的混合物的方法”的欧洲专利申请公开第EP0386345号描述了一种方法，所述方法用于形成一土壤调理工具的一混合物，以便增进植物的生长，其内文通过引用完全并入本文中。所述混合物被公开包括有一吸水聚合物。欲调节的所述土壤的一部分的水分或空气含量提供了一第一指标，所述第一指标用于确定形成所述土壤调节工具的所述混合物所需的所述聚合物的总量。

标题为“主要由吸水树脂组成的用于种植植物的保水材料”的日本专利申请公开第JP2006075055号描述了一种颗粒状吸水材料，所述颗粒状吸水材料含有一吸水树脂及一复合无机化合物。基于所述吸水树脂的一固体部分，所述复合无机化合物的含量为5至50个质量百分比。所述复合无机化合物在20℃下对于100克离子交换水具有介于0至10克的溶解度，并且含有钙、镁、铁及/或硅。也描述了所述材料以一更快速的吸水速度提供了改善的保水能力。

发明内容

根据本公开的一些实施例的一方面，提供了：一种植物栽种容器，包括一外壳，所述外壳具有在其中的一种植介质，所述种植介质包括多个水凝胶层，所述多个水凝胶层被多个薄的间隔材料层分开；以及一种用于在所述容器中种植多个植物的改良方法。可选择地且优选地，所述种植介质可为无土的。

在一些示例实施例中，除了所述种植介质之外，所述容器包括一个或多个元件，所述一个或多个元件配置用以改善根部的通气及生长。可选择地，所述容器包括一个或多个空气通道，所述一个或多个空气通道穿透过所述多个水凝胶层及所述间隔材料，并且所述多个空气通道配置用以促进所述根部的通气。在一些实施例中，所述容器包括一衬层，所述衬层加衬于所述外壳的一内侧部分，并且配置用以将水从所述容器的一底部朝向所述容器的一上部运送。通过所述衬层提供的水的自由移动可促进在所述容器中的所述根部的水分吸收率。在一些额外的示例实施例中，所述容器包括一管件，所述管件专用以使水从所述容器的所述底部朝向所述容器的一顶部移动，以替代所述衬层及/或附加于所述衬层。

在一些示例实施例中，所述容器及所述方法提供了通过显着地减少浇灌所述多个植物所需的频率来减少与维持一植物相关的辛劳。根据一些示例实施例，所述容器配置成具有用于容纳水的一大容量，所述水配置用于以一大致均匀的方式分布在整个所述容器中。

在一些示例实施例中，所述容器及所述方法提供用以消除通常与栽入土壤中的多个植物相关的潜在脏乱。在一些示例实施例中，所述容器在所述底部处被密封，且不需要排水。在多个常规植物容器中对于一排水设备的需求可能阻止在室内使用多个盆栽植物。所述排水设备有时可能溢出，也可能排出土壤。所述被排出的水及土壤可能潜在地损坏或弄脏家具、地毯及地板。通过消除所述对于排水的需求，所述容器可更好地适用于室内环境。

根据一些示例实施例的多个方面，提供了一种植物栽种容器，所述植物栽种容器包括：一外壳，包括多个侧壁，所述多个侧壁限定了一腔体，并且所述外壳配置用以容纳一植物；至少两个水凝胶层，被至少一间隔材料层分开，其中所述至少两个水凝胶层及所述至少一间隔材料层位在所述外壳的所述腔体中；及一细长的元件，穿透过所述至少两个水凝胶层及所述至少一间隔材料层，其中所述细长的元件配置作为一空气通道，所述空气通道从所述腔体外部向内运送空气。

可选择地，所述间隔材料层为一织物层。

可选择地，所述间隔材料层为一土工织物层。

可选择地，所述间隔材料是由泥炭藓、珍珠岩、蛭石、椰糠及一合成聚合物中的至少一种形成。

可选择地，所述间隔材料为所述外壳的一组成部分。

可选择地，所述细长的元件为一管件，所述管件沿着所述管件的长度被穿孔。

可选择地，所述细长的元件是由织物、粘土、陶瓷材料、珍珠岩、疏水性沙子及合成聚合物，例如戈尔特克斯(gortex^TM)，中的一种或多种的多个股线所形成。

可选择地，所述细长的元件与所述外壳为一体的。

可选择地，所述至少两个水凝胶层的每一个在完全含水时的厚度介于0.5 至10厘米之间。

可选择地，所述至少一间隔材料层被配置成介于1毫米至5厘米之间。

可选择地，所述至少一间隔材料层被配置成为所述至少两个水凝胶层的一厚度的0.01至0.5倍。

可选择地，：所述容器包括一衬层，其中所述衬层面向所述腔体来加衬于所述外壳的所述多个壁。

可选择地，所述衬层另外加衬于所述外壳的一底板。

可选择地，所述衬层由一多孔材料形成，所述多孔材料配置用以通过毛细运动来将水从所述外壳的一底部朝向所述外壳的一上部运送。

可选择地，所述容器包括一纳菲薄膜

管，其中所述纳菲薄膜配置用以从所述外壳的一上部朝向所述外壳的一底部延伸。

可选择地，所述容器包括一感测器，所述感测器配置用以感测在所述外壳中的一含水程度。

可选择地，所述容器包括一感测器，所述感测器配置用以感测表示所述植物的特征的一参数。

在本文所描述的任何实施例的一些中，所述水凝胶如同在本文的各个实施例的任何一个中所描述。

根据一些示例实施例的多个方面，提供了一种用于建构一容器的方法，所述容器用于种植多个植物，所述方法包括：在一腔体内加入一第一水凝胶层，所述腔体由一外壳限定而成，所述外壳包括多个侧壁；在所述腔体内及所述第一水凝胶层上方加入一间隔材料层；在所述间隔材料层上方加入一第二水凝胶层；及将一细长的元件穿透过所述第二水凝胶层、所述间隔材料层及所述第一水凝胶层。

可选择地，所述方法包括：在加入所述第一水凝胶层之前，将一织物面向所述腔体加衬于所述外壳的所述多个壁。

可选择地，所述织物配置具有多个孔洞，所述多个孔洞的尺寸用于通过毛细运动来将水从所述外壳的一底部朝向所述外壳的一上部运送。

可选择地，所述间隔材料是由泥炭藓、珍珠岩、蛭石、椰糠、土工织物及一合成聚合物中的至少一种形成。

可选择地，所述方法包括：将一植物放置在所述腔体内及所述间隔材料层上，并且在所述植物的周围加入所述第二水凝胶层。

根据一些示例实施例的多个方面，提供了一种用于在一植物栽种容器中种植一植物的套组，所述套组包括：一水凝胶(如同在本文的各个实施例的任何一个中所描述)；一多孔材料片；及至少一棍棒(staff)，包括多个细孔，所述多个细孔配置用于空气的流动。

可选择地，所述套组包括一第一感测器，所述第一感测器配置用以感测所述水凝胶的一含水程度。

可选择地，所述套组包括一第二感测器，所述第二感测器配置用以感测表示所述植物的特征的一参数，例如茎部的粗度。

可选择地，所述套组包括一纳菲薄膜

管。

可选择地，所述套组包括一灯具，所述灯具配置用以促进光合作用。

可选择地，所述套组包括一定剂量的施肥剂。

可选择地，所述套组包括一植物盆。

可选择地，将所述水凝胶、所述多孔材料片及所述至少一棍棒预先组装在一植物栽种容器中。

可选择地，所述套组包括如何将所述植物栽种容器与所述套组的多个内容物组装在一起的多个指示。

可选择地，所述套组包括如何在所述植物栽种容器中种植一植物的多个指示。

除非另有定义，否则在本文所使用的所有技术及/或科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。虽然与本文所描述的那些类似或等同的方法及材料可被使用于本发明的多个实施例的实践或测试中，但下面描述了多个示例性的方法及/或材料。假如有冲突，则以包括有多个定义的专利说明书为准。此外，所述多个材料、方法及示例仅为说明性的，并不旨在进行必要的限制。

附图说明

本文仅通过示例的方式参考多个附图来描述本发明的一些实施例。现在具体地参考所述多个附图的细节，要强调的是，所显示出的多个细节是通过示例的方式，以及出于对本发明的多个实施例的说明性讨论的目的。就这一点而言，结合所述多个附图进行的描述对于本领域技术人员而言，如何实践本发明的多个实施例为显而易见的。

在附图中：

图1A及1B为根据本公开的一些实施例的具有一植物的一植物栽种容器的一简化的示意图及一截面图；

图1C为根据本公开的一些实施例的一植物栽种容器的一简化的示意图，所述植物栽种容器包括一螺旋状的空气通道；

图1D为根据本公开的一些实施例的具有一整合的灯具的一植物栽种容器的一简化的示意图；

图2为根据本公开的一些实施例的用于建构用来种植多个植物的一容器的一示例方法的一简化的流程图；

图3A、3B、3C及3D为根据本公开的一些实施例的在种植之前、在种植期间(两个步骤)及在种植之后的一延伸阶段的一植物栽种容器的多个简化的示意图；

图4为根据本公开的一些实施例的一第一栽种套组的一示意图；及

图5为根据本公开的一些实施例的一第二栽种套组的一示意图；

图6呈现出根据一些本实施例的在一栽种套组中生长的多个樱桃番茄植株的一照片，其通过使用三种不同的水凝胶：由在示例1的表5所显示的配方E所形成的一水凝胶(黄色容器)；斯达克索伯(STOCKOSORB)660XL的水凝胶(灰色容器)；及斯达克索伯500XL的水凝胶(橘色容器)；

图7呈现出一照片，所述照片显示在植物生长48天后，在所述不同的水凝胶中测试的多个樱桃番茄植株的幼枝系统：左-配方E的水凝胶；中间-斯达克索伯660XL的水凝胶；及右-斯达克索伯500XL的水凝胶；

图8A至8D呈现出在48天的实验后，斯达克索伯500XL的多个水凝胶颗粒的多张照片，其中附着在所述多个水凝胶的多个棕色颗粒为多个椰糠残留物；

图9呈现出在48天的实验后，斯达克索伯660XL的多个水凝胶颗粒的一照片，其中附着在所述多个水凝胶的多个棕色颗粒为多个椰糠残留物；

图10呈现出在48天的实验后，配方E的多个水凝胶颗粒的一照片，其中附着在所述多个水凝胶的多个棕色颗粒为多个椰糠残留物，一白色基质为由聚丙烯制成的土工织物；

图11呈现出根据本发明的一些实施例的在一示例性的栽种套组中生长的一番茄植株的一照片，所述示例性的栽种套组具有一配方E的水凝胶；以及

图12呈现出在由一配方B所形成的一水凝胶中种植一番茄植株48天后的第48天的所述水凝胶的一照片，其中附着在所述多个水凝胶的多个棕色颗粒为多个椰糠残留物，一白色基质为由聚丙烯制成的土工织物。

具体实施方式

对于种植多个盆栽植物的一阻碍为所需的维护及在所述维护无法适当进行时的所述多个植物的短寿命。对于室内环境的另一阻碍为需要一排水设备来收集在浇灌期间所使用的流入的水。一解决方案可为使用水凝胶来取代常规的盆栽土壤。所述水凝胶可吸收大量的水，并且在一延伸的时间段内以一可控制的方式将这些水供应给根部。然而，本发明者发现使用所述水凝胶作为一单独的种植介质可能具有多个缺点。一个缺点为通过所述水凝胶的一氧气扩散率可能很慢，并且可能不足以使所述根部适当地进行通气。氧气的缺乏可能潜在地阻碍根部的生长。另一个缺点为所述水凝胶使水扩散到所述根部，所述扩散通常为缓慢且效率不佳的。由于所述水凝胶通常吸收了所述容器中的所有水分，因此没有水以大量移动(mass movement)的方式进行运送。再者，当浇灌所述容器时，所述水向下渗透，并且与所述容器的上部或中部的多个水凝胶珠相比，在所述容器的底部的多个水凝胶珠膨胀的程度更高，所述容器的所述上部或中部相较于所述底部具有更高的的根部密度。

本发明者发现由于通过扩散的所述水的移动的效率不佳，因此仅有靠近已膨胀的所述水凝胶的根部可充分地含水。虽然已知将多个水凝胶珠与一额外的种植介质混合能够缓解一些缺点，但是所述混合的介质显着地减少了所述水凝胶的体积。当所述水凝胶占有的体积减少时，可存储在所述容器中的水量也会减少，并且可能会失去显着减少所述浇灌频率的益处。

根据一些示例实施例，提供了一种植物栽种容器，所述植物栽种容器包括一改良的种植介质及植物生长环境。所述种植介质包括水凝胶，所述水凝胶可选择地且优选地占有所述容器中的一大部分的体积。根据一些示例实施例，所述水凝胶被布置成多个水平层，所述多个水平层被多个薄的间隔材料层分开。可选择地，所述多个薄的间隔材料层提供了用以支持根部生长的多个生长路径。所述间隔材料层可提供一多孔层，空气可穿透过所述多孔层。在一些示例实施例中，所述间隔材料是由泥炭藓、珍珠岩、蛭石、椰糠、土工织物及/或织物(织布或不织布)形成。所述间隔材料可选择地由一聚合物形成，例如一合成聚合物，并且可甚至作为所述容器的一组成部分。在一些示例实施例中，所述水凝胶层可为水凝胶与土壤的一混合物。所述土壤与所述水凝胶的一比率可小于0.4(土壤/水凝胶)、小于0.3、小于0.2，或小于0.1。

取决于所述容器的一尺寸，一水凝胶层的一厚度的范围可介于0.5厘米至10厘米，同时所述间隔材料层的一厚度的范围可介于1毫米至5厘米。可选择地，所述水凝胶层由基于丙烯酸的一水凝胶所形成。

本文及本领域中，术语“水凝胶”描述了一种三维的纤维网络，所述三维的纤维网络含有至少20％、通常为至少50％，或至少80％、至少90％、至少 95％、至少98％、至少99％，及高达约99.9％(根据重量)的水。一水凝胶可被视为一主要为水的材料，但由于是在所述液态分散介质中由多个天然及/或聚合分子制成的一种三维交联的固体状的网络，所述水凝胶表现得像一固体或半固体。

根据本发明的一些实施例，所述水凝胶含有依据重量的至少90％的水，并且根据一些实施例，所述水凝胶能够将其中所含有的水分的至少20％，或至少30％，或至少40％，或至少50％，优选为至少60％，或至少70％，或至少80％，或至少90％，最优选为至少90％、至少95％、至少98.5％、至少99％，或全部释放到一环境中。

根据本发明的一些实施例，当暴露在促进水从所述水凝胶中释放出的多个情况下时，如本文所述，所述水凝胶能够将其中所含有的水释放到一环境中。这类的情况包括，例如，促进水分蒸发的多个情况，及/或通过一植物(例如，植物的根部)吸收水分。

根据本发明的一些实施例，一水凝胶可含有各种长度的多个聚合物链及多个化学组成，这取决于用于制备所述水凝胶的多个前驱物。所述多个聚合物链可由单体、寡聚物、嵌段聚合物单元(block-polymer unit)制成，其通过多个化学键(共价键、氢键及/或离子/复合/金属键，通常为共价键)相互连接(交联)。所述形成网络的材料包括多个小的聚集分子、颗粒，或多个聚合物，其利用在多个链段之间的多个相互连接(交联)来形成一延伸且细长的结构。所述多个交联可为在所述多个网络段之间的共价键、配位、静电、疏水或偶极-偶极的交互作用，或链缠结的形式。在多个本实施例的上下文中，所述多个聚合物链本质上优选为两亲的或亲水的。

根据本发明的多个实施例，所述水凝胶为一合成制备的水凝胶，虽然也考虑到一生物学来源的多种水凝胶(自然发生的多种水凝胶，或由多种自然发生的水凝胶形成材料所形成的多种水凝胶)。

可用于形成根据多个本实施例的多个示例性聚合物或共聚物包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯基己内酰胺及前述任一种的共聚物。其他示例包括通过多个交联基团所官能化或可与多个相容的交联剂结合使用的聚醚、聚氨酯、多醣及聚(乙二醇)。

一些具体且非限制性的示例包括：聚(丙烯酸)、聚(2-乙烯基吡啶)、聚(甲基丙烯酸)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚(N,N’-亚甲基双丙烯酰胺)、聚(N-(N- 丙基)丙烯酰胺)、聚(甲基丙烯酸)、聚(2-羟基丙烯酰胺)、聚(乙二醇)丙烯酸酯、聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)。

形成这类聚合物链的多种单体前驱物是本领域技术人员所公认的，并且全部皆被考虑到，包括其任何的组合。

在一些实施例中，所述水凝胶包括由丙烯酸、丙烯酰胺或它们的一混合物所形成的聚(丙烯酸)及/或聚(丙烯酰胺)。

多种水凝胶通常由双官能或三官能或多官能单体、寡聚物或聚合物形成，或在它们的存在下形成，其统称为具有两个、三个或多个可聚合基团的水凝胶形成剂或交联剂。一个以上的所述可聚合基团的存在使这些前驱物为可交联的，并且允许所述三维网络的形成。

多个示例性的可交联的单体包括，但不限于，具有两个或三个可聚合基团的二丙烯酸酯及三丙烯酸酯单体家族，并且多个示例性的二丙烯酸酯单体包括，但不限于，亚甲基二丙烯酸酯、N,N-亚甲基双(丙烯酰胺)、聚(乙二醇) _n(n＝2至20)二丙烯酸酯(nEGDA)家族，其包括二、三、四、五、六等乙二醇二丙烯酸酯，以及聚(乙二醇)_n(n＝2至20)二甲基丙烯酸酯(nEGDMA)家族。多个示例性的三丙烯酸酯单体包括，但不限于，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯、异氰脲酸三(2- 丙烯酰氧乙基)酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯及甘油三丙烯酸酯、亚磷酰基三(氧乙烯)三丙烯酸酯。

多种水凝胶可以采取范围从软、脆及弱到硬、弹性及坚韧的材料的一物理形式。如同本领域已知的这些术语，多种软的水凝胶通过多个流变参数来被表征，所述多个流变参数包括弹性参数及粘弹性参数，而多种硬的水凝胶合适地通过多个抗拉强度参数、弹性模量或刚度、贮存及损耗模量，及韧性(定义为所述材料的一应力与应变曲线下方的一积分)来被表征。

根据本发明的一些实施例，一水凝胶可含有多个大分子聚合的及/或纤维的要素，所述多个大分子聚合的及/或纤维的要素无法化学性地与所述主要的交联网络连接，而是机械性地与其缠结(例如，如同缠结的聚合物网络)及/或浸没在其中。这类的大分子纤维元件可为织布(例如，如同在一网格结构中) 或不织布，并且在一些实施例中可用作为所述水凝胶的纤维网络的多个增强材料，及/或用于操纵所述水凝胶的一微观结构，例如，所述水凝胶的孔隙率。这类大分子的多个非限制性示例包括聚己内酯、聚乙烯醇、例如葡聚醣的多醣类、海藻酸盐、琼脂糖、壳聚醣、透明质酸、淀粉、羟丙基纤维素(HPC)、羧甲基纤维素(CMC)、k型卡拉胶、i型卡拉胶、其他非交联的天然或合成的聚合物链等，及前述的任何共聚物。

根据本发明的任何实施例中的一些，这类非交联的添加剂的含量范围为所述水凝胶的前驱物溶液的0.1至10个重量百分比。

所述水凝胶可替代地或另外可进一步包括多个聚合物材料，所述多个聚合物材料形成所述水凝胶的三维网络的一部分，并且给予所述水凝胶多个化学性质，例如，增加亲水性质或两亲性质。示例性的这类材料包括以可聚合的及/或可交联的基团为特征的多种多醣类，例如，但不限于，甲基丙烯酸海藻酸盐、甲基丙烯酸乙二醇壳聚醣、甲基丙烯酸透明质酸、甲基丙烯酸乙二醇壳聚醣等。

所述多个聚合物链的所述化学组成、所述“交联程度”(在所述多个链之间互连的链接的数量)及所述水性介质的含量与组成(例如，其中包括大分子及/ 或其他添加剂)亦可影响所述水凝胶释放出其中所含有的水分的能力及所述释放出的水的程度。

另外，多个机械性质，例如易碎性，可影响来自于所述水凝胶的水的释放，例如，如此易碎的水凝胶在一压力下可能会失控地释放出水。也期望使用以足够的韧性及/或压缩模量为特征的多种水凝胶。

一水凝胶的所述刚性及/或韧性尤其受到所述水凝胶的所述微观结构、所述多个聚合物链的所述化学组成、所述“交联程度”(在所述多个链之间互连的链接的数量)、所述水性介质的含量与组成，及/或温度的影响。

在一些实施例中，通过一个或多个以下的机械性质来表征所述水凝胶(当使用本领域已知的多个可接受的标准程序来量测时)：

至少0.1兆帕(MPa)的弹性模量，例如，在0.1至1.0兆帕的一范围内；

至少1兆帕的失效的抗拉应力(failure tensile stress)，例如，在1至30兆帕的一范围内，所述应变为1000至2000％；

至少20兆帕的失效的压缩应力(failure compressive stress)，例如，在20 至60兆帕的一范围内，所述应变为90至95％；

至少100的韧性(撕裂断裂能)，例如，在100至1000焦耳/平方米(Jm-2)。

除了吸收及释放水的能力之外，多种水凝胶也应当具有根部穿透性的特征，意即，使所述植物的根部能够穿透过所述多种水凝胶，以使植物成功生长。参见，例如，在wwwdotmebioldotcodotjp/en/product/的美必奥(Mebiol) 的技术。根部穿透性也受到多个因子的影响，例如，所述水凝胶的所述微观结构、所述多个聚合物链的所述化学组成、所述“交联程度”及所述水性介质的含量与组成。

能够具有根部穿透性的多种水凝胶通常为多孔的，并且是由可促进与所述多个根部进行良好的交互作用的多个单体或多个单体的一混合物所形成。这类的水凝胶通常以一亲水性质为特征，例如，通过以诸如羧酸、羟基及其他亲水基团的多种基团为特征。

在本文所描述的任何实施例的一些中，所述水凝胶以一多孔结构为特征，意即，其特征为在多个BET量测法所量测到的范围是300至2000平方公尺/ 克的一表面积，及/或以表征为高度多孔聚合材料的多个特征，例如，如在 N.B.Mckeown及P.M.Budd,“具有固有微多孔性的聚合物,”Porous Polym., pp.1-29,2011中所描述。

所述水凝胶的高孔隙率有助于多个植物的所述吸水能力及水的利用率，并进一步有助于根部穿透性。

所述水凝胶的一多孔结构提升了通过毛细管力所保持的水容量。在所述多个细孔中通过毛细管力所保持的多个水分子比氢键结合的多个水分子更容易获得。

在一些实施例中，根据100毫巴(mbar)的一毛细管压力，其为如本文所示的可用于通过根部来吸取水分的一标准压力，在一多孔水凝胶中的所述多个细孔的一平均尺寸为至少30微米。

通过使用本领域已知的多个材料及/或多个方法可获得以多个所需的机械性质及/或微观结构为特征的多种水凝胶，如下面所述，多个非限制性的示例为：滑环及四-PEG(Slide-ring&Tetra-PEG)水凝胶；具有表面改性剂(粘土、二氧化硅、氧化石墨烯等)的纳米复合水凝胶；双网络(DN)水凝胶；疏水性修饰过的水凝胶；离子交联水凝胶；大分子微球复合(MMC)水凝胶；及偶极- 偶极与氢键增强的水凝胶。参见，例如，Zhong等人,软物质,Vol.11,No.21, pp.4235-4241,2015。

呈现出多个加强的机械性质的多种纳米复合水凝胶包括，例如，如在Liu 等人,J.Mater.Chem.,Vol.22,No.28,pp.14160–14167,2012中所描述的氧化石墨烯/聚丙烯酰胺水凝胶；例如在J.P.Gong,软物质,Vol.6,No.12,pp. 2583-2590,2010中所描述的双网络(DN)水凝胶，或例如在S.

及M.S. Silverstein,Polym.Chem.,Vol.8,No.40,pp.6319–6328,2017中所描述的通过 HIPE反应合成的PAMPS/PAAm水凝胶。

根据一些本实施例，所述水凝胶包括多个聚合物链，所述多个聚合物链由多个单体前驱物或这类前驱物的一混合物所形成，如本文所描述，它们通过一种双官能的水凝胶形成剂或这类试剂的一混合物来进行交联，如本文所描述。

在一些实施例中，所述多个单体聚合物与所述双官能的水凝胶形成剂的一重量比率的范围从50:1至5:1，或从20:1至5:1，或从15:1至5:1。在一些实施例中，此比率为约10:1。在一些实施例中，此比率为约20:1。在一些实施例中，此比率为约5:1。

在本文所描述的任何实施例的一些中，所述水凝胶由一聚丙烯酸酯(通过使用含有丙烯酸及/或一丙烯酸酯的多个单体前驱物)，或一聚丙烯酸酯与一聚丙烯酰胺的一混合物制成，它们通过一水凝胶形成剂来进行交联，所述水凝胶形成剂包括一种双官能的水凝胶形成剂或多个丙烯酸材料的一混合物 (意即，二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、双(丙烯酰胺)、双(甲基丙烯酰胺)中的一个或多个。

在本文所描述的任何实施例的一些中，所述水凝胶由一聚丙烯酸酯与一聚丙烯酰胺的一混合物制成，它们通过一水凝胶形成剂来进行交联，所述水凝胶形成剂包括一种双官能的水凝胶形成剂或多个丙烯酸材料的一混合物 (意即，二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、双(丙烯酰胺)、双(甲基丙烯酰胺)中的一个或多个。在所述水凝胶前驱物溶液中的所述丙烯酸与所述丙烯酰胺的一重量比率的范围可从约10:1至1:10，或从5:1至1:10，或从1:1至1:10，或从1:1至1:5，并且可为，例如，约1:2，或约1:3或约1:4。

在一些实施例中，(多个)所述双官能的丙烯酸材料包括一种双(丙烯酰胺)，例如，N.N-亚甲基双(丙烯酰胺)。

在一些实施例中，(多个)所述双官能的丙烯酸材料包括一聚(乙二醇)_n (n＝2至20)二丙烯酸酯(nEGDA)，例如，一种四(乙二醇)二丙烯酸酯。

在一些实施例中，(多个)所述双官能的丙烯酸材料包括一种双(丙烯酰胺)，例如，N.N-亚甲基双(丙烯酰胺)，及一聚(乙二醇)_n(n＝2至20)二丙烯酸酯(nEGDA)，例如，一种四(乙二醇)二丙烯酸酯。在这些实施例的一些中，所述两种双官能材料的一重量比率的范围可从10:1至1:10，或从5:1至1:5，或从2:1至1:2，或为1:1。

在本文所描述的任何实施例的一些中，所述水凝胶进一步包括如本文所描述的一多醣类，例如，CMC，并且在一些实施例中，所述多醣类的一含量的范围为所述水凝胶的一总重量的0.5至5，或0.5至3，或0.5至2个重量百分比。

在一些实施例中，形成所述水凝胶网络的多个聚合且交联的材料的一总重量的范围为所述水凝胶的所述总重量的约1％至20％，或根据重量的约5％至约20％，或根据重量的约5％至约15％，或根据重量的约8％至15％，或根据重量的约8至约12％，包括它们之间的任何中间值及多个子范围。

通过制备一单体组成物(在本文亦称为一水凝胶形成溶液)可容易地制备出如本文所描述的一水凝胶，所述单体组成物包括水、多个单体前驱物、多个水凝胶形成剂，及可选择地其他试剂，例如，如本文所描述的不可交联的试剂、pH调节剂、表面活性剂、分散剂、增溶剂等。接着，所述单体组成物与一引发剂接触，所述引发剂促进了形成所述(多个)纤维网络的聚合反应及交联反应，从而形成一预先聚合的组成物，随后对所述预先聚合的组成物进行影响聚合的多个条件(例如加热)。

以下的示例章节呈现出多个示例性的单体且预先聚合的组成物及用于制备从其而来的一水凝胶的一过程。上文描述了其他过程及多个替代的组成物，并且考虑到其用于形成一水凝胶的任何组合。

根据一些示例实施例，所述容器外壳的多个内壁至少部分地加衬有一衬层，所述衬层由一材料制成，所述材料配置用以通过沿着所述多个容器壁的毛细运动来将水升高。可选择地，所述衬层也配置用以吸收水分。所述衬层可为能够基于毛细运动将水从所述容器的所述底部向上运送的一织布织物或一不织布织物。在一些示例实施例中，通过多个替换的方法可达成水的移动。例如，所述衬层可由巴斯夫(BASF)的卢奎弗力丝

卡特绸 (Katecho)的水凝胶

或阿克塞尔加德(Axelgaard)的安胶(AmGel)所组成，其中的每一个可提供非毛细运动的水的移动。在所述衬层中的所述多个细孔的尺寸可配置用以达成一所需的运送高度。在本发明的一些实施例中，将一相同的材料用于所述衬层及所述间隔材料。可选择地，纳菲薄膜

管可被用来取代所述衬层，或者可被用来附加于所述衬层，以便驱动针对通过扩散来运送水的水的运送，所述

管可协助将渗入到所述容器的所述底部的一些水运送至所述容器的所述上部。所述

管可放置在所述容器中的任何位置，并且不限于放置在所述容器的所述多个壁的附近。所述水的运送可提供用以使所述多个水凝胶的多个上层含水。

根据一些示例实施例，所述容器包括一个或多个细长的元件，所述细长的元件配置用以提供多个专用的空气通道，以使所述多个根部通气。所述多个细长的元件通常可相对于所述容器的所述底部为垂直的(例如，具有±30度的公差)，或者通常可将空气从所述植物容器上方连通至所述容器中。可选择地，所述多个细长的元件可为螺旋的形状，并且可从所述容器的一基部直到所述容器的所述顶部为螺线形的。在一些示例中，所述多个细长的元件为多个穿孔管的形式，所述多个穿孔管可穿透过所述多个水凝胶层。可选择地，所述多个细长的元件是由多个织物的股线，或由粘土，或由珍珠岩或疏水性沙子或戈尔特克斯(gortex^TM)或多孔的合成材料所形成。可选择地，由多孔材料形成的多个管柱或多个壁穿透过所述多个水凝胶层，以从暴露在空气中的所述容器的所述上部延伸到所述容器的所述下部。

在本发明的一些实施例中，所述多个管柱及多个壁、所述衬层及所述多个间隔材料层皆由相同的多孔材料制成。从周围环境而来的空气可填充所述多个管柱、多个壁、多个管件及/或多个间隔件，从而使种植在所述多个分层 (layer)中的所述多个根部通气。所述材料可为多个织物的股线，例如一土工织物，或被穿孔的一中空管。

根据一些示例实施例，所述容器的所述底部被密封，并且未包括一排水管。在一些示例实施例中，所述容器另外包括：一感测器，例如但不限于，一张力仪或一湿度感测器，所述感测器用于感测所述植物何时需要浇灌；及一指示器，用于警示某人需要进行浇灌。

根据一些示例实施例，将一植物种植在一容器中，所述容器已经包括多个水凝胶层及多个间隔材料层。在一些示例实施例中，在种植期间，将一植物定位在压入间隔材料中的一上面的所述间隔材料层上。随后，可将水凝胶加入至所述间隔材料上并围绕住所述植物，以提供水分及物理性支持给所述植物。可选择地，例如一织物的一覆盖物可被应用在所述水凝胶上，以减少所述水凝胶的蒸发。在一些示例实施例中，一个或多个空气通道及/或水通道可被引入至所述种植介质中。可选择地，所述容器预先加衬有一衬层。所述衬层可覆盖住所述容器底部的所述多个内侧壁或所述容器的基部两者。

根据一些示例实施例的多个方面，提供了一种用于将一植物种植在一植物栽种容器中的一套组。所述套组可包括：如本文在各个实施例的任何一个中所描述的水凝胶；一多孔材料片，配置用以使用作为如本文在各个实施例的任何一个中所描述的间隔材料；及至少一细长的元件，所述至少一细长的元件为多孔的，或以其他方式提供通过所述细长元件的一空气通道，如本文在各个实施例的任何一个中所描述。

所述套组也可包括多个组装指示。可选择地，所述套组包括一个以上的感测器，所述多个感测器用以感测所述植物周围环境的多个参数或所述植物本身的多个参数，如本文在各个实施例的任何一个中所描述。可选择地，所述套组包括一灯具，所述灯具用以提供所述植物对于光合作用的需求。可选择地，所述套组包括一个或多个施肥剂。所述多个施肥剂可通过一植物运送系统来供应，直接通过多个叶片或通过所述根部系统。在一些示例中，所述套组包括用于种植所述植物的所述植物容器。

考虑到任何已知的施肥剂，并且通过本领域的技术人员可容易地针对选择的一植物及/或土壤来挑选所述多个施肥剂。

在一些示例实施例中，一植物可容易地被转移至具有一不同尺寸或形状的另一个容器。在一些示例实施例中，通过将围绕所述容器的所述衬层聚集，并且将所述植物与多个周围的内容物一起拿起，接着将所述植物与所述多个周围的内容物一起放置到已经包括有衬层的一新的容器中可转移所述植物。基于所述新容器的尺寸及形状，可根据需求加入额外的多个水凝胶层及多孔材料。

现在请参考图1A及1B，图1A及1B为根据本公开的一些实施例的一植物栽种容器的一简化的示意图及一截面图。根据一些示例实施例，用于种植一植物10的一植物栽种容器100包括一外壳101，所述外壳101不具有多个排水孔洞。所述外壳101可由塑料、金属、玻璃、陶瓷、木头等所形成。所述外壳101的一体积影响多个灌溉周期，并且可被选择用以提供一所需的灌溉间隔。随着所述体积增加，可用的水量更多，且所述灌溉周期可被延长。

根据一些示例实施例，所述外壳101加衬有一衬层101，并且填充有交替的多个水凝胶层150及多个间隔材料层120。在一些示例实施例中，水凝胶150可为水凝胶与土壤的一混合物。土壤与水凝胶的一比率可小于0.4(土壤/水凝胶)、小于0.3、小于0.2，或小于0.1。在一些示例实施例中，水凝胶 150可浸渍有一施肥剂(例如，一植物养分)。浸渍可为基于将多个干燥的水凝胶颗粒膨胀的水凝胶150的后合成，或者浸渍可作为所述合成过程的一部分来发生。吸水作用可促进所述施肥剂的释放。可替代地，可将释放出施肥剂溶液/固体的多个缓慢释放的囊状物，例如奥绿肥

添加至多个水凝胶层。

根据一些示例实施例，所述容器100另外包括一个以上的空气通道130，所述空气通道130穿透过所述交替的多个水凝胶层150及间隔材料层120。所述多个水凝胶层150及所述多个间隔材料层120一起形成所述种植介质。可选择地，所述上层为一水凝胶层150，且所述水凝胶覆盖有一覆盖物140，所述覆盖物140配置用以减少在所述水凝胶150中的水分的蒸发。在一些示例实施例中，所述间隔材料层的一厚度为所述水凝胶层的一厚度的0.05至0.5。

根据一些示例实施例，所述衬层110可为一土工织物材料，所述土工织物材料可为编织或穿孔的，而因此包括多个细孔，所述多个细孔可刺激毛细运动，以将水沿着所述多个侧壁从所述容器的所述底部升高至所述外壳的一上部。所述衬层110的毛细运动提供了穿过所述多个水凝胶层150的大量的水的移动。在一些示例性实施例中，所述多个细孔的尺寸配置用以提供将水升高至一所需的高度。基于所述毛细运动的所述水的一高度可由以下的方程式来定义：

其中：

h为液体被抬升的高度，

γ为液体与空气的表面张力，

ρ为液体的密度，

r为毛细管的半径，

g为重力引起的加速度，

θ为液体的接触角度。

在一些示例实施例中，所述衬层110可被选择为具有多个细孔，所述多个细孔具有一半径，所述半径使所述水升高至所述容器外壳101的一大致的全高度‘H’，或升高至包括在所述容器中的一上面的所述水凝胶层的一高度。

在一些示例实施例中，

管170可被用来取代所述衬层110或附加于所述衬层110。所述管件170可大体上垂直地穿透过所述水凝胶(且大体上垂直于所述多个水凝胶层及所述多个间隔材料层)，并且可选择地且优选地使水全部沿着其长度扩散，从而将水从所述容器的所述底部运送到所述多个上层。在其他的示例实施例中，所述衬层110不是一分开的组件，而是整合在所述外壳101中。

所述多个水凝胶层可包括多个水凝胶珠，在完全含水时，所述多个水凝胶珠在介于1与100立方厘米之间的一体积下可包括0.5至1.5％的固体。所述多个珠子可为球形、立方体形、金字塔形或可具有其他形状。

所述间隔材料层120为一多孔材料层，并且可包括泥炭藓、珍珠岩、蛭石、椰糠、土工织物及/或其他织物或合成的多孔材料，例如合成聚合物。可选择地，所述间隔材料层120可为所述外壳101的一组成部分。通常，所述间隔材料120及所述衬层110两者由一相同的材料形成，例如，相同的土工织物及/或织物。可替代地，一个或多个间隔材料层可由不同类型的材料形成。根据一些示例实施例，所述间隔材料层120提供了在所述水凝胶之间的通气，并且也提供了一生长路径来支持根部的生长。在一些示例实施例中，所述间隔材料120及所述多个空气通道一起提供用以使在所述根部区域中的一氧气通量达到约或至少每平方米每天10克的氧气(g m^-2 d^-1)。可选择地，所述多个间隔材料层120配置成显着地较所述多个水凝胶层150薄，以维持所述容器的一高的含水能力。

所述一个或多个空气通道130可为一多孔且细长的元件。所述多个空气通道130可由织物、粘土或珍珠岩、疏水性沙子或多孔的合成材料，例如戈尔特克斯^TM，的多个股线所形成。可选择地，所述多个空气通道130可为延着其长度具有多个孔洞135的一细长的管子。在一些实施例中，所述多个空气通道可由多个土工材料的多个股线所形成。所述多个股线可沿着容器外壳 110的一整个高度‘H’延伸，或者可沿着所述高度‘H’的一部分延伸。可选择地，所述多个空气通道130、所述间隔材料120及所述衬层110皆由一相同的材料所形成，例如，一织物及/或一土工织物材料。可替代地，所述多个空气通道130可为由例如粘土的一多孔材料所形成的棍棒(staff)或桩子(stake)，其中空气可通过所述多孔材料。通常，所述多个穿孔及所述管件的尺寸被限定为足够大以防止水因毛细运动通过它们而升高，从而堵塞住所述空气通道。可选择地，所述空气通道由一疏水性材料所形成。在一些示例实施例中，所述多个空气通道130沿着所述容器100的所述高度‘H’为所述多个根部提供通气，并且可促进根部朝向所述容器100的所述底部生长。在一些示例实施例中，所述多个空气通道130可与所述外壳101为一体的，并且可由与所述外壳101相同的材料所形成。例如，包括所述多个空气通道130的所述外壳101 可通过一注塑成型工艺来形成。在这类的一例子中，可将所述衬层101加入至已经包括所述多个空气通道130的所述外壳101中。

所述覆盖物140可配置用以覆盖住一上面的水凝胶层150。可选择地，所述覆盖物140是由与所述间隔材料120相同的材料所形成。可选择地，所述覆盖物140可比所述间隔材料120厚，以提供抵抗脱水的保护。在一些示例中，所述覆盖物140可由聚氨酯泡沫形成。在一些示例实施例中，所述覆盖物140、所述多个空气通道130、所述间隔材料120及所述衬层110皆由一相同的材料所形成。可选择地，所述容器100的一体积为至少200立方厘米。

在一些示例实施例中，所述容器可包括一感测器180，所述感测器180 感测所述容器100的一含水程度。所述感测器180可被定位在所述容器内的任何地方。可选择地，所述容器100中包括一个以上的感测器180。

在一些示例实施方式中，所述感测器180为一秤子，所述秤子配置用以侦测所述容器100及其内容物的一重量。例如，所述感测器180可被定位在所述外壳101的一底部表面上(内表面或外表面)，并且可通过无线或有线传输来传输感测到的体重。在一些示例实施例中，所述重量的减少可能与所述容器100的脱水有关。在一些示例实施例中，所述感测器180被应用于监控所述容器100的所述重量，并且应用于在所述重量低于一定义阈值时提供一警示。

来自于所述感测器180的输出可能与一指示器有关，所述指示器使一使用者注意何时要浇灌所述植物。所述指示器可被定位在所述外壳101上，或者可通过无线传输被传输至由所述使用者操作的一电子装置400，例如移动电话。可选择地，在一移动装置的一应用接收来自于所述感测器180的输入，并且在需要进行浇灌时提供一警示。

现在请参考图1C，在一些示例实施例中，穿透过所述交替的多个水凝胶层150及间隔材料层120的一个以上的空气通道130可具有一螺旋构型，所述螺旋构型大体上围绕所述植物10的一主要的轴向方向呈螺旋状。所述空气通道130的所述螺旋构型可由织物、粘土或珍珠岩、疏水性沙子或多孔的合成材料，例如戈尔特克斯^TM，的多个股线所形成。所述多个空气通道130通常可提供用以将空气渗透到由所述外壳101所限定的一体积中，例如，多个根部15的周围。

现在请参考图1D，图1D显示出根据本公开的一些实施例的具有一整合的灯具的一植物栽种容器的一简化的示意图。在一些示例实施例中，一照明系统153，例如，包括一个或多个灯具或多个发光二极管(LEDS)，可被整合到所述外壳101中，并且可配置用以提供照明给所述植物10。在一些示例实施例中，所述提供的照明配置为光合作用辐射(PAR)光谱中的太阳辐射(400 至700纳米的波长)。在一些示例实施例中，所述照明系统153可配置用以供应50至600(每平方米每秒的微摩尔数(μmol m-2s-1))的一光子通量，以促进适当的植物光合作用。

在一些可替换的示例实施例中，所述照明系统153可连接至所述外壳 101，并且位在所述外壳101上，及/或从所述容器的一中心离开。可替代地，所述专用的照明系统153可与所述外壳101分开，例如，悬挂在一相邻壁上的所述外壳101的上方。

现在请参考图2，图2为根据本公开的一些实施例的用于建构用来种植多个植物的一容器的一示例方法的一简化的流程图。根据一些示例实施例，一容器的一外壳加衬有一织物(方块210)。所述织物可为一土工织物，并且通常可包括多个细孔，所述多个细孔的尺寸促进了添加到所述容器中的水的毛细运动。随后，将被两个或多个间隔材料层分隔开的两个或多个水凝胶层加入至所述容器的所述外壳中(方块220)。可选择地，一最底层为一水凝胶层，而一最上层为一间隔材料层。在一些示例实施例中，在将所述水凝胶加入至所述容器的所述外壳之前使所述水凝胶含水。可选择地，具有多个根部的所述植物被放置在所述上面的间隔材料层上(方块230)。接着，所述水凝胶可被定位在所述植物的周围来支持所述植物(方块240)。再者，一个或多个空气通道，例如，空气通道辐条(spoke)，可穿透过所述多个水凝胶层及所述多个间隔材料层(方块250)。可选择地，可在所述植物被种植在所述植物栽种容器中之后，加入所述多个辐条。可选择地，

管也可被加入至所述多个水凝胶层及所述多个间隔材料层中。在一些示例中，所述上面的水凝胶层可被覆盖住，以降低在所述水凝胶中的所述水分的蒸发(方块260)。

在一些示例实施例中，通过将所述植物与所述容器的所述多个内容物一起拿起可容易地将所述植物转移至另一容器外壳。所述衬层通常可为柔性的，并用作为用于拿起所述植物的一麻布袋。

在其他示例实施例中，所述植物可被定位在所述多个下面的胶体层的一个或多个中，及/或在所述植物被定位在所述植物栽种容器中之后，建构所述多个分层。

现在请参考图3A、3B、3C及3D，其显示出根据本公开的一些实施例的在种植之前、在种植期间(两个步骤)及在种植之后的一延伸阶段的一植物栽种容器的多个简化的示意图。根据一些示例实施例，建构了如图3A所显示的预先填充有一种植介质且不具有一植物的一植物容器102，并且所述植物容器102可被出售给一客户。所述容器102可包括被多个间隔材料层120分隔开的一个或多个水凝胶层150。可选择地，所述水凝胶150可与土壤混合，例如盆栽土壤。所述容器102的一上部122可为空的，并且配置用以容纳一植物。在进行种植之前，一个以上的空气通道130可被定位在所述容器102 中。可选择地，在进行种植之前，一

管也可被插入至所述容器102 中(虽然为了简化目的在此未显示出)。可选择地，在进行种植之前，所述水凝胶为含水的。

请参考图3B及3C，一植物10被定位在一最上面的间隔材料层121的上方，并且所述水凝胶150可被定位在所述植物10的周围，以稳固所述植物10。所述植物10的多个根部15被定位在所述间隔材料120上。可选择地，加入至所述植物10周围的所述水凝胶150在加入之前为含水的。现在请参考图3D，在一些示例实施例中，所述容器102配置一段时间，以促进所述多个根部15向下朝向所述多个下面的水凝胶层150生长。

现在请参考图4，图4显示出根据本公开的一些实施例的一第一栽种套组的一示意图。在一些示例实施例中，一套组400可包括一包装405，所述包装405含有用于建构一植物栽种容器的多个组件。所述植物栽种容器可以任何足够大以容纳一植物且不包括任何排水孔洞的一外壳101来进行建构。

所述套组400可包括一容器151，所述容器151具有所述水凝胶150、一多孔片或所述织物310，例如土工织物。所述多孔材料310可配置用于所述衬层110、所述间隔材料120及/或所述覆盖物140。可替代地，提供了一个以上的所述多孔片或所述织物310的类型，每一种专用于一不同的目的。所述套组400包括以桩子为形式的一个以上的空气通道130，所述多个空气通道130可穿透过所述多个水凝胶层150及所述多个间隔材料层120。可选择地，所述套组400包括多个缓慢释放的囊状物，所述多个缓慢释放的囊状物配置用以释放出施肥剂溶液/固体，例如

产品。在一些示例实施例中，所述水凝胶150可能已经浸渍了一施肥剂。浸渍可为基于将多个干燥的水凝胶颗粒膨胀的水凝胶150的后合成。可选择地，所述水凝胶150可与所述施肥剂一起合成。水分的吸收可促进所述施肥剂的释放。

可选择地，所述套组400另外包括：一个或多个感测器180，以感测所述植物的周围环境及所述植物本身的多个参数，例如，一含水感测器及一茎部粗度感测器；及/或所述

管170。所述容器151的多个内容物可仅包括所述水凝胶，或可包括与额外的材料混合的所述水凝胶，例如土壤。在一些示例实施例中，所述套组400可包括一专用的格状结构(trellis)或其他专用的植物支持结构。可选择地，所述套组400包括具有土壤155的一第二容器152，所述土壤155可被混合，或添加作为在所述容器中的一(多个)附加层。可选择地，所述套组400亦可包括所述照明系统153，例如，配置用以提供所述植物对于光合作用需求的一灯具。在一些示例实施例中，所述照明系统153可配置用以利用太阳辐射(400至700纳米的波长)来供应50至 600(每平方米每秒的微摩尔数)的一光子通量。例如，所述灯具设备可为LED 照明。可替代地，所述照明系统153可被整合在所述外壳101上，例如，如上文参考图1D所公开。所述套组400可包括或可伴随有一专用的外壳101。可替代地，所述套组400可不包括一外壳101。可选择地，所述套组400可被提供有多个尺寸，每个尺寸配置用于不同尺寸的容器。

现在请参考图5，图5显示出根据本公开的一些实施例的一第二栽种套组的一示意图。根据一些示例实施例，一套组402可包括一外壳101，所述外壳101至少部分地被预先组装。例如，所述外壳101可加衬有所述衬层110，并且可装有交替的多个水凝胶层150及多个间隔材料层120。一个或多个空气通道130也可被预先组装在所述外壳101中。可选择地，一个或多个感测器180也可被安装在所述外壳101中或上。在一些示例实施例中，所述多个分层仅有一部分被预先组装在所述外壳101中，在组装期间，一使用者可将所述植物定位在所述多个预先组装层上，接着将一附加层加入至所述多个预先组装层上。并且，可将剩余的所述多个分层加入。为了此目的，在所述套组中可包括额外的多孔片或织物310以及所述水凝胶150。可替代地，一使用者可挖掘一个通过所述多个预先组装层的洞，并且将所述植物引入至所述洞中。在一些示例实施例中，所述套组402、一专用的格状结构或其他专用的植物支持结构可被预先安装在所述外壳101中。

多种术语“包含”(“comprises”,“comprising”)、“包括”(“includes”,“including”)、“具有”及它们的同源字意思为“包括但不限于”。术语“组成”表示“包括且限于”。

术语“基本上组成”表示组成物、方法或结构可包括另外的成分、步骤及/ 或部分，但仅有在所述另外的成分、步骤及/或部分不实质上改变权利要求所保护的组成物、方法或结构的基础及多个新颖特征的情况下。

应当理解的是，为清楚起见，在个别的实施例的内文中所描述的本发明的某些特征也可在一单一实施例的组合中被提供。相反地，为简洁起见，在一单一实施例的内文中所描述的本发明的各种特征也可个别地、或以任何合适的子组合、或在适用于本发明的任何其他所描述的实施例中被提供。在各种实施例的内文中所描述的某些特征幷不被认为是那些实施例的多个必要特征，除非所述实施例没有那些元件就无法操作。

如上文所描写的以及如以下的权利要求部分所主张的本发明的各种实施例及方面在以下的多个示例中得到实验上的支持。

示例

现在请参考下面的多个示例，所述多个示例与上面的描述一起以一非限制性方式说明了本发明的一些实施例。

示例1

一示例性的基于丙烯酸的水凝胶的制备

材料：

丙烯酸(本文缩写为AA)-从西格玛奥瑞奇(Sigma Aldrich)取得的CAS编号79-10-7。

N,N-亚甲基双丙烯酰胺(缩写为MBA)，对于小批量生产是从西格玛奥瑞奇取得的CAS编号：110-26-9，及对于大批量生产是从中国的淄博市希尼 (Zibo Xiney)取得。

四乙二醇二丙烯酸酯(缩写为TTEGDA)，从西格玛奥瑞奇取得的CAS编号17831-71-9。

羟乙基丙烯酸酯(缩写为HEA)是从西格玛奥瑞奇取得。

丙烯酰胺(缩写为AAm)是从西格玛奥瑞奇取得。

海藻酸钠盐(在水中为1％的粘度＝15至25厘泊(cP))，从西格玛奥瑞奇取得的CAS编号9005-38-3。

聚乙烯醇(缩写为PVA)是从西格玛奥瑞奇取得。

分子量为90千道尔顿的羧甲基纤维素(缩写为CMC)钠盐，对于小量是从西格玛奥瑞奇取得的CAS编号9004-32-4，及对于大量是从中国的常熟威怡科技公司取得。

过硫酸钠(SPS)，对于小批量生产是从西格玛奥瑞奇取得的CAS编号 7775-27-1，及对于大批量生产是从中国的河北省亚泰(Hebei Yatai)取得。

去离子水(缩写为DIW)。

以一珠状形式且为AR等级的氢氧化钠(NaOH)，从以色列生物实验室(Biolab)取得的CAS编号1310-73-2。

实验：

10公升烧杯(x2)

5公升烧杯(5公升)(x2)

烧杯(1公升)(x7)

机械搅拌器(x2)

安全乳胶手套

防热手套

实验室天平

温度计

酸碱度计

85℃的熔炉

一单体溶液的制备(约50千克)：

下面表1呈现出所述单体溶液的组成：

表1

将43.63千克的DIW、5.02千克的AA及1.25千克的干燥氢氧化钠加入一反应容器中，并且将所述混合物搅拌30分钟，直到氢氧化钠溶解为止。接着，加入50.2克的MBA及50.2克的TTEGDA，并且将所述混合物搅拌30 分钟，直到溶解为止。

一预先聚合的溶液的制备：

将20克的SPS(引发剂)加入10千克的所述单体溶液中，并且通过一机械搅拌器将所述获得的混合物搅拌20分钟。所述获得的溶液可在4℃储存长达48小时。

所述水凝胶的制备：

将5千克的一预先聚合的溶液放置在多个5公升的乐扣乐扣(lock&lock) 容器中，并且所述多个容器被密封，并且放置在加热至85℃一烘箱中，例如， 140分钟。

通过使用以上的程序，从下面表2至6所呈现出的多种单体溶液(例如， 10千克的溶液)制备出多种额外的水凝胶。

表2(配方A)

表3(配方B)

表4(配方C)

表5(配方E)

表6(配方F)

示例2

多个水分吸取的实验

使用如本文所描述的一栽种套组装置及1.5公升的容器。

在一第一组实验中，使用由如上面表5所描述的一单体溶液所形成的一水凝胶，以及为了对照，使用市售的赢创

的斯达克索伯 (STOCKOSORB)500XL及660XL的多种水凝胶。斯达克索伯500XL的水凝胶包括一丙烯酸/丙烯酰胺的共聚物。斯达克索伯600XL的水凝胶包括一丙烯酸的均聚合物。所述多种水凝胶含有自来水。

将多个樱桃番茄幼株放入个别的容器中，并在平均湿度为50至60％的室温下于室内种植，同时使用LED进行照明(大约200光通量密度(PPFD))。

图6呈现出48天后在每个容器中的所述多个番茄植株的照片。如在图6 中所显示，利用斯达克索伯500XL及660XL的水凝胶来栽种的所述多个番茄植株的多个叶片变成紫色又干燥。使用斯达克索伯500XL及660XL的水凝胶并未观察到植物的生命力，然而在测试的水凝胶配方E中，所述植株上出现多个番茄(仍未成熟的)。

所述多个植物的根部重量确定如下：

对于配方E：70克

对于斯达克索伯660XL：5克

对于斯达克索伯500XL：4克

图7呈现出在植物生长48天后，在三种不同的水凝胶中测试的所有番茄植株的幼枝系统的多张照片。左-‘E’配方的水凝胶、中间-斯达克索伯660XL、右-斯达克索伯500XL。

也评估了在所述容器内的内容物。在所述配方E的水凝胶及在所述斯达克索伯500XL的水凝胶中观察到所述根部穿透所述水凝胶。

图8A至8D、图9及图10呈现出在所述斯达克索伯500XL的水凝胶(图 8A至8D)、所述斯达克索伯660XL的水凝胶(图9)及所述配方E的水凝胶(图 10)中生长的所述根部系统的多张照片。如在图中所显示，观察到根部良好地穿透入斯达克索伯500XL的水凝胶中，然而，如图7中所示，由于水分供应不足，所述植物的幼枝无法显现出生长旺盛的植物。观察到没有根部穿透入斯达克索伯660XL的水凝胶中。并且，由于水分供应不足，所述植物的幼枝无法显现出生长旺盛的植物。观察到根部良好地穿透入‘E’配方的水凝胶中，以及所述植物显现出由多个未成熟的番茄果实组成的一生气勃勃的植物，如图11中所示。

在一第二组实验中，在多个相同的条件下测试由上面的表3(配方B)中所呈现出的所述单体溶液所形成的一水凝胶。在48天后，观察到所述植物的所述幼枝显现出由多个未成熟的番茄果实(未显示出)组成的一生气勃勃的的植物，以及根部非常良好地穿透入所述水凝胶中，如图12中所示。

虽然已经结合本发明的多个特定实施例来描述了本发明，但是对于本领域技术人员而言，显然许多替代、修改及变化为显而易见的。因此，其旨在涵盖所有落入所附的权利要求的精神及广泛范围内的这种替代、修改及变化。

在此说明书中提及的所有出版物、专利及专利申请皆通过引用整体并入本文中，其程度与假如每个单独的出版物、专利或专利申请具体地且单独地被指示通过引用并入本文中的程度相同。此外，在此申请中的任何参考文献的引用或辨识不应被解释为承认这种参考文献可用作本发明的现有技术。对于所使用的段落标题的范围，它们不应被解释为必然的限制。

Claims

1.一种植物栽种容器，其特征在于：所述植物栽种容器包含︰

一外壳，包含多个侧壁，所述多个侧壁限定了一腔体，并且所述外壳配置用以容纳一植物；

至少两个水凝胶层，被至少一间隔材料层分开，其中所述至少两个水凝胶层及所述至少一间隔材料层位在所述外壳的所述腔体中；及

一细长的元件，穿透过所述至少两个水凝胶层及所述至少一间隔材料层，其中所述细长的元件配置作为一空气通道，所述空气通道从所述腔体外部向内运送空气。

2.如权利要求1所述的容器，其特征在于：所述间隔材料层为一织物层。

3.如权利要求2所述的容器，其特征在于：所述间隔材料层为一土工织物层。

4.如权利要求1所述的容器，其特征在于：所述间隔材料是由泥炭藓、珍珠岩、蛭石、椰糠及合成聚合物中的至少一种形成。

5.如权利要求1至3任一项所述的容器，其特征在于：所述间隔材料为所述外壳的一组成部分。

6.如权利要求1至5任一项所述的容器，其特征在于：所述细长的元件为一管件，所述管件沿着所述管件的长度被穿孔。

7.如权利要求1至4任一项所述的容器，其特征在于：所述细长的元件是由织物、粘土、陶瓷材料、珍珠岩、疏水性沙子及合成聚合物中的一种或多种的多个股线所形成。

8.如权利要求1至4任一项所述的容器，其特征在于：所述细长的元件与所述外壳为一体的。

9.如权利要求1所述的容器，其特征在于：所述至少两个水凝胶层的每一个在完全含水时的厚度介于0.5至10厘米之间。

10.如权利要求1至9任一项所述的容器，其特征在于：所述至少一间隔材料层被配置成介于1毫米至5厘米之间。

11.如权利要求1至10任一项所述的容器，其特征在于：所述至少一间隔材料层被配置成为所述至少两个水凝胶层的一厚度的0.01至0.5倍。

12.如权利要求1至11任一项所述的容器，其特征在于：所述容器包含一衬层，其中所述衬层面向所述腔体来加衬于所述外壳的所述多个壁。

13.如权利要求12所述的容器，其特征在于：所述衬层另外加衬于所述外壳的一底板。

14.如权利要求12或13所述的容器，其特征在于：所述衬层由一多孔材料形成，所述多孔材料配置用以通过毛细运动来将水从所述外壳的一底部朝向所述外壳的一上部运送。

15.如权利要求1至14任一项所述的容器，其特征在于：所述容器包含一纳菲薄膜

16.如权利要求1至15任一项所述的容器，其特征在于：所述容器包含一感测器，所述感测器配置用以感测在所述外壳中的一含水程度。

17.如权利要求1至16任一项所述的容器，其特征在于：所述容器包含一感测器，所述感测器配置用以感测表示所述植物的特征的一参数。

18.一种用于建构一容器的方法，所述容器用于种植多个植物，其特征在于：所述方法包含：

在一腔体内加入一第一水凝胶层，所述腔体由一外壳限定而成，所述外壳包含多个侧壁；

在所述腔体内及所述第一水凝胶层上方加入一间隔材料层；

在所述间隔材料层上方加入一第二水凝胶层；及

将一细长的元件穿透过所述第二水凝胶层、所述间隔材料层及所述第一水凝胶层。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于：所述方法包含：在加入所述第一水凝胶层之前，将一织物面向所述腔体加衬于所述外壳的所述多个壁。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于：所述织物配置具有多个孔洞，所述多个孔洞的尺寸用于通过毛细运动来将水从所述外壳的一底部朝向所述外壳的一上部运送。

21.如权利要求18至20任一项所述的方法，其特征在于：所述至少一间隔材料层被配置成为所述至少两个水凝胶层的一厚度的0.01至0.5倍。

22.如权利要求18至21任一项所述的方法，其特征在于：所述间隔材料是由泥炭藓、珍珠岩、蛭石、椰糠及土工织物中的至少一种形成。

23.如权利要求18至22任一项所述的方法，其特征在于：所述方法进一步包含：将一植物放置在所述腔体内及所述间隔材料层上，并且在所述植物的周围加入所述第二水凝胶层。

24.一种用于在一植物栽种容器中种植一植物的套组，所述套组包含：

一水凝胶；

一多孔材料片；及

至少一棍棒，包括多个细孔，所述多个细孔配置用于空气的流动。

25.如权利要求24所述的套组，其特征在于：所述套组进一步包含一第一感测器，所述第一感测器配置用以感测所述水凝胶的一含水程度。

26.如权利要求24或25所述的套组，其特征在于：所述套组进一步包含一第二感测器，所述第二感测器配置用以感测表示所述植物的特征的一参数。

27.如权利要求24至26任一项所述的套组，其特征在于：所述套组包含一纳菲薄膜

管。

28.如权利要求24至27任一项所述的套组，其特征在于：所述套组包含一灯具，所述灯具配置用以促进光合作用。

29.如权利要求24至28任一项所述的套组，其特征在于：所述套组包含一定剂量的施肥剂。

30.如权利要求24至29任一项所述的套组，其特征在于：所述套组包含一植物容器。

31.如权利要求30所述的套组，其特征在于：将所述水凝胶、所述多孔材料片及所述至少一棍棒预先组装在一植物栽种容器中。

32.如权利要求24至30任一项所述的套组，其特征在于：所述套组包含如何将所述植物栽种容器与所述套组的多个内容物组装在一起的多个指示。

33.如权利要求24至32任一项所述的套组，其特征在于：所述套组包含如何在所述植物栽种容器中种植一植物的多个指示。