CN113748769B - 用于集约型生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的方法和系统 - Google Patents

Abstract

用于生物水合成、能量产生和贮存和/或表层土修复的种植单元，所述种植单元包括：用于种植植物并用于容纳位于其内的生长基质的容器；位于所述容器的下部并与所述容器的出口部相关联的贮液部；及与所述贮液部相关联的基本竖直的进液管；其中，所述生长基质包括包含第一催化剂的混合物，其中，所述第一催化剂刺激腐殖化土壤的形成，并且，所述生长基质用灌溉液改善，所述灌溉液刺激所述生长基质中和所述贮液部中及所述贮液部附近的生物活动。

Description

用于集约型生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的 方法和系统

技术领域

本发明涉及用于持续产生能量的种植单元、系统和方法，其中，该方法产生水和腐殖化土壤作为副产物。具体而言，本发明涉及用于刺激能量产生和贮存从而导致集约型生物水合成的种植单元、系统和方法。

背景技术

土壤中养分耗竭会对土壤质量和水质产生不良影响，降低作物产量，由此对全球粮食安全和农业可持续发展构成潜在威胁。由于过度耕作、侵蚀、淋滤或养分补充不足，土壤中的养分会耗竭。在土壤、田地、稻田、果园等已发现养分耗竭。土壤的进一步污染，特别是金属污染，可能会导致养分耗竭和/或金属积累，而积累的这些金属可能会通过食物链进行生物累积。

自然形成的土壤中的养分贮量主要集中在腐殖质中，腐殖质是一种动态制造的物质，是肥沃土壤的特征，并且是初始吸收及随后消耗污染物的主要原因。腐殖质还是土壤中水分贮量的主要贮存库。因此，全球土壤耗竭是同时耗竭了腐殖质的贮存储量和动态维持腐殖质的自然机制的实践和过程的一种简单作用。耗竭土壤的主要症状是干燥——随着时间的推移土壤水分储量的流失最终会引起荒漠化。天然贮存土壤中养分的系统也会贮存水。在蓄水能力下降的情况下，蒸散作用会导致土壤干燥化。此外，用于制造和维持土壤中腐殖质储量的系统也用于水的生物制造或水合成。应当理解的是，术语“水合成(hydrosynthesis)”是指能够实现水的生物制造，同时有助于维持土壤水分储量的过程。在发生症状性土壤退化的情况下，随之也会发生干燥和荒漠化。

传统上，将肥料添加到养分耗竭的土壤中来帮助管理作物的养分供给。然而，将肥料添加到耗竭土壤中会加速土壤耗竭，其本身并不有助于土壤养分储量的重建。此外，磷等重要营养成分是有限资源，其加工和输送成本很高。每年添加到耗竭土壤中的磷会导致以植物生长无法利用的形式快速固定施用的养分。磷的可用性需要水的存在。在土壤耗竭并发生干燥的情况下，磷固定会加剧。此外，随着全球变暖和气候模式改变的开始，人们担心更严重、更持久的干旱会加速土壤干燥，进而降低全球农业生产力。

生物制造或衍生的所有和任何物质都完全依赖于对太阳能的直接或间接捕获。导致用于生物结构的有机分子形成的任一过程的效率是用于捕获和贮存支持所述有机分子形成的太阳能的机制的效率水平的函数。因此，用于构建腐殖质并维持土壤中腐殖质储量的有机分子的制造和导致水合成的生物反应都依赖于对太阳能的持续收集、贮存和转移。

因此，如果可以提供一种不仅补充养分储量，而且支持产生过量水分的可持续方法是有利的，其中，过量的水可克服蒸散作用、补充土壤水分含量以及土壤的蓄水能力。

应当清楚的是，如果本文引用了现有技术公开文件，则并不意味着承认该参考文献构成澳大利亚或其它任一国家的本领域公知常识的一部分。

发明内容

本发明涉及用于刺激能量产生和贮存的种植单元、系统和方法，其可导致集约型生物水合成，并且可至少部分地克服上述至少一个缺点或提供给消费者有用的或商业选择。

本发明提供了一种用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的系统。在本发明的一优选实施例中，本发明的系统用于可持续的生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复。优选地，本发明的系统提供了可持续的生物水合成的方法，其中，用包括催化剂的物质对生长基质进行处理促进了生物能量产生机制向所述生长基质转移，其中，生物活动的副产物可是水。

在使用中，可持续的生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复可支持过量水分的产生，产生的过量水分可至少部分地克服蒸散作用并补充土壤水分含量和土壤的蓄水能力。在使用中，大规模实施所述方法可提供集约产生腐殖化表层土源并产生过量水分(过量水分可在集约作业外改善土壤质量)的手段。

鉴于以上内容，一种形式的本发明广义地在于用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的种植单元，其包括：

容器，用于种植植物并用于容纳位于其内的生长基质；

贮液部，位于所述容器的下部，并与所述容器的出口部相关联；及

基本竖直的进液管，其与所述贮液部相关联；

其中，所述生长基质包括包含第一催化剂的混合物，所述第一催化剂刺激腐殖化土壤的形式；并且，所述生长基质用灌溉液进行改善，所述灌溉液刺激所述生长基质中的以及所述贮液部中和所述贮液部附近的生物活动(biological activity)。

本文所用术语“催化剂”被广义地定义为产生反应的物质，而不论其自身是否发生变化。

本文所用术语“改善”被广义地定义为导致土地状况变化的过程或动作，所述土地状况的变化包括物理变化、化学变化、生物变化或其任何适当的组合。

本文所用术语“种植单元”被广义地定义为与包括生长基质和位于其内的贮液部的容器相关联的三维空间，该三维空间包括生长基质的表面和与生长基质相邻的大气、生长基质表面下方的生长基质的三维区域、贮液部和与该贮液部相邻的大气。

用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的种植单元包括用于种植植物的容器。任何合适类型的容器都可以使用。例如，所述容器可以是罐(pot)、有提梁的桶(bucket)、粗腰桶(barrel)、箱(tank)、中型散装容器(IBC)、温室等。然而，优选地，所述容器可以是基本上不透水并且能够在其中容纳生长基质的结构。

任何合适的生长基质都可以使用。例如，所述生长基质可以是土壤、黏土(clay)、沙、蛭石、珍珠岩、椰壳纤维、盆栽混合物(potting mix)、混合树皮(compostedbark)、风化花岗岩(decomposed granite)、泥炭藓泥煤苔(sphagnum peat moss)、稻草(straw)或其任意合适的组合。在本发明的一实施例中，所述生长基质可包括养分耗竭的底物。在本发明的一优选实施例中，所述生长基质包括包含第一催化剂的混合物，其中，所述第一催化剂刺激腐殖化土壤形成。优选地，所述包含第一催化剂的混合物可添加到所述养分耗竭的底物中来形成所述生长基质。

所述生长基质可用灌溉液改善，所述灌溉液刺激所述生长基质中的生物活动。任何合适的灌溉液都可以使用。例如，所述灌溉液可以是由有机物质连续发酵制备的液体、自所述一个或多个种植单元回收的液体、液体肥料、水源或其任意合适的组合。

所述第一催化剂和第二催化剂可以是任何合适的形式。然而，在本发明的一些实施例中，所述催化剂可包括酒(liquor)、肥料(特别是生物肥料)或其它高价值有机物质、腐殖质或腐殖化土壤、培养的培养物(incubated culture)、收集的用于产生能量的底物等。在本发明的一些实施例中，所述第一催化剂和所述第二催化剂可以是相同类型的催化剂，也可以是不同类型的催化剂。在本发明的一实施例中，所述第一催化剂和所述第二催化剂可以是相同的催化剂。

在本发明的一实施例中，所述催化剂可包括一种或多种原核生物源和/或所述一种或多种原核生物产生的刺激其活动的底物。例如，所述原核生物可包括一种或多种古生菌、一种或多种细菌或其任意合适的组合。所述原核生物可以是厌氧的、需氧的、自养的、异养的、光养的、化能营养的(chemotrophic)、光合的或其任意合适的组合。在本发明的一优选实施例中，所述原核生物可包括紫色非硫异养光合细菌(purple non-sulphurproducing heterotrophic photosynthetic bacteria)、乳酸杆菌(lactobacillusspecies)、酵母(yeasts)、放线菌属菌种(actinomycetes species)、诺卡氏菌属菌种(Nocardia species)、放线菌类(a ray fungi)、浮游生物、化能菌或其任意合适的组合。

在本发明的一实施例中，所述第一催化剂包括有机底物，其包括通常在腐殖化土壤中发现的特性和成分。在本发明的一优选实施例中，所述第一催化剂包括由有机物质连续发酵制备的腐殖化土壤。在本发明的一实施例中，所述第一催化剂包括由有机物质连续发酵制备的腐殖化土壤，其中，连续发酵过程包括低温发酵微生物源并提供低温发酵微生物持续活动的栖息地。在本发明的一优选实施例中，所述第一催化剂包括由有机物质连续发酵制备的腐殖化土壤，其中，所述腐殖化土壤包括需氧微生物、厌氧微生物和光合微生物中至少一种的活的来源和/或由需氧微生物、厌氧微生物和光合微生物中至少一种产生的刺激其活动的底物。优选地，所述第一催化剂包括由有机物质连续发酵制备的腐殖化土壤，其中，所述腐殖化土壤包括异养光合细菌源和/或原核生物源、和/或异养光合细菌和/或原核生物产生的刺激其活动的底物，其中，原核生物包括古生菌(Archaea)或细菌中任一者。在本发明的一实施例中，所述第一催化剂可以是澳大利亚专利号为2014250680的专利中所述方法和/或系统产生的产出产物，其公开内容通过引用并入本文中。

在使用中，用刺激腐殖化土壤形成的第一催化剂改善所述生长基质促进了生长基质中和/或生长基质上的持续的能量产生、生物水合成和/或土壤修复。优选地，所述第一催化剂促进需氧微生物、厌氧微生物和光合微生物中至少一者的来源和/或由需氧微生物、厌氧微生物和光合微生物中至少一者产生的刺激其活动的底物转移至所述生长基质，其促进了生长基质中持续的能量产生、生物水合成和/或土壤修复。在使用中，持续的能量产生和贮存、生物水合成和/或表层土修改会导致产生过量水分，产生的过量水分可克服蒸散作用并补充生长基质中的水分含量。特别地，可以提高所述生长基质的贮水能力。在使用中，生物水合成产生的过量水分可收集在所述容器的贮液部中，并且可通过所述容器的出口部从该贮液部排出。

在本发明的一优选实施例中，所述灌溉液可包括第二催化剂。在本发明的一实施例中，所述第二催化剂包括液体肥料。在本发明的一优选实施例中，所述第二催化剂包括由有机物质连续发酵制备的液体肥料。在本发明的一实施例中，所述第二催化剂包括由有机物质连续发酵制备的液体肥料，其中，所述液体肥料可以是重建的微生物底物。在本发明的一实施例中，所述第二催化剂包括由有机物质连续发酵制备的液体肥料，其中，所述连续发酵过程包括低温发酵微生物源和低温发酵微生物活动的栖息地。在本发明的一优选实施例中，所述第二催化剂包括由有机物质连续发酵制备的液体肥料，其中，所述液体肥料包括需氧微生物、厌氧微生物、异养微生物和光合微生物中至少一者的活的来源和/或由需氧微生物、厌氧微生物、异养微生物和光合微生物中至少一者产生的刺激其活动的底物。优选地，所述第二催化剂包括由有机物质连续发酵制备的液体肥料，其中，所述液体肥料包括异养光合细菌源和/或原核生物源、和/或由异养光合细菌和/或原核生物产生的刺激其活动的底物，其中，所述原核生物包括古生菌或细菌中任一者。在本发明的一实施例中，所述第二催化剂可以是澳大利亚专利号为2012283757的专利中所述的方法和/或系统产生的产出产物，其公开内容通过引用并入本文中。

在本发明的一优选实施例中，所述灌溉液可包括第三催化剂。在本发明的一实施例中，所述第三催化剂可包括从所述一个或多个种植单元回收的液体。在这种情况下，从所述一个或多个种植单元回收的所述第三催化剂可包括过量灌溉液、所述生长基质中和/或所述生长基质上的生物活动的液体副产物、所述生长基质中和/或生长基质上的生物活动的水副产物、或其混合物。在本发明的一实施例中，所述第三催化剂可包括位于所述贮液部中的液体中的生物活动产生的液体。

在使用中，使用从所述一个或多个种植单元回收的第三催化剂作为灌溉液可在种植单元之间转移需氧微生物、厌氧微生物、异养微生物和光合微生物中至少一者的来源和/或由需氧微生物、厌氧微生物、异养微生物和光合微生物中至少一者产生的刺激其活动的底物。在这种情况下，通过将从种植单元的贮液部回收的液体再循环至生长基质可导致有益生物和/或底物在生长基质中和/或上和/或贮液部的液体中和/或上积累。

因此，该方法是将所述第一催化剂、第二催化剂和第三催化剂以促进生物能量产生机制转移至种植单元的方式施用给种植单元的过程，其导致了生物水合成并刺激了腐殖化土壤的形成。

所述容器可以具有任何合适的尺寸、形状或构造。然而，优选地，容器的尺寸和形状可至少部分地由种植的植物的种类来决定。例如，如果容器深度太浅，则根系生长可能受阻。例如，如果容器的表面积与体积之比过高，则蒸发速率可能会高，从而导致土壤水分减少。然而，应当理解，容器的尺寸、形状和构造可取决于多个因素发生变化，例如，商业考虑、立地(site)的环境条件和立地的尺寸。然而，优选地，所述容器可构造成为种植的植物品种提供足够的生长基质和空间。

所述容器可包括至少一个侧壁和底壁。所述至少一个侧壁可限定可将生长基质置入其中的基本圆形、椭圆形、正方形、长方形、六边形或八边形的空间。在使用中，所述至少一个侧壁可以基本竖直的方向设置。应当理解，所述侧壁不需要定位成恰好沿竖直方向延伸，相对于竖直方向的相对较小偏移是可以接受的，不会影响本发明的性能。

所述底壁可以为任何合适类型。例如，所述底壁可以与所述至少一个侧壁一体形成、可以与所述至少一个侧壁分开形成、或其任意合适的组合。

所述容器可以由任何合适类型的材料制造而成。例如，所述容器可以由金属或金属合金、聚合材料、水泥材料或含水泥的材料、黏土或含黏土的材料、或其任意合适的组合。在本发明的一实施例中，所述容器可由相对耐用的聚合材料制造而成，例如，但不限于，聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等、或其任意合适的组合。在本发明的一实施例中，所述容器可具有对环境因素的抗性，例如，耐紫外线或耐水性。然而，优选地，所述容器可由基本上不透水或包括不透水层的材料或材料的组合制造而成。

用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的所述种植单元包括位于所述容器下部的贮液部。在本发明的一实施例中，所述贮液部可位于所述容器的底壁附近。优选地，所述贮液部可与所述容器的底壁相关联，使得容器底壁的至少一部分可形成所述贮液部的底壁。或者，所述贮液部可与所述容器的底壁相关联，使得贮液部底壁可接触容器底壁的至少一部分。贮液部可通过任何合适的方式与容器底壁相关联。例如，贮液部可与容器底壁一体形成、可通过生长基质的重量与容器底壁保持接触、可(使用一个或多个机械紧固件、粘合剂、利用任意适当技术的热或化学处理或焊接)固定到容器底壁上、可通过摩擦接合或通过提供互补连接构件(例如，压配件、卡扣零件、公母连接器等)固定到容器底壁上、或其任何合适的组合。

在使用中，所述贮液部可位于所述生长基质表面的下方。贮液部可位于生长基质表面下方的任意适当深度处。然而，应当理解，该深度可取决于多个因素发生变化，例如，容器高度、生长基质的量和正种植的植物的种类。例如，贮液部可位于生长基质表面下方使得贮液部的最高点为表面下方约10cm处、表面下方约20cm处、表面下方约30cm处、表面下方约40cm处、表面下方约50cm处、表面下方约60cm处、表面下方约70cm处、表面下方约80cm处、表面下方约90cm处、表面下方约100cm处。在使用中，植物可通过穿过贮液部表面上的一个或多个孔的一个或多个根从该贮液部获取水。

所述贮液部可包括至少一个侧壁。优选地，贮液部的所述至少一个侧壁在其内限定空间，在使用中，该空间内部含有至少一部分所述灌溉液。然而，优选地，贮液部可具有足够的尺寸、形状和构造来在所述容器内形成空间并支撑其上方的生长基质的重量。优选地，所述贮液部可构造成在灌溉液上方提供空气间隙。在使用中，所述空气间隙可为贮液部中液体内的和/或生长基质中的微生物提供氧气、二氧化碳或其它气体的来源。

所述贮液部可具有任何合适的形状和构造。例如，贮液部横截面可以为正方形、长方形、半圆形或三角形。在本发明的一优选实施例中，所述贮液部的横截面可包括半圆形形状。所述贮液部的纵剖面可具有任何合适的形状。例如，贮液部可具有正方形、长方形、圆形、半圆形或三角形纵剖面。在本发明的一优选实施例中，所述贮液部的纵剖面可包括大体长方形形状。

所述贮液部可具有任何合适的尺寸。然而，应当理解，贮液部的尺寸可取决于多个因素发生变化，例如，所述容器的尺寸、生长基质的量和种植的植物的种类。在本发明的一些实施例中，贮液部的长度可基本上与容器底壁的长度相同或比底壁长度短。优选地，贮液部长度可与容器底壁的长度基本相同，使得贮液部的第一端接触至少一个侧壁的一部分，并且贮液部的相对第二端接触所述至少一个侧壁的相对部分。

所述贮液部可由任何合适的材料制造而成。例如，贮液部可由金属或金属合金、聚合材料、或其任意合适的组合制造而成。优选地，贮液部可由相对耐用的聚合材料制造而成，例如，但不限于，聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等、或其任意合适的组合。在本发明的一些实施例中，所述贮液部可由与所述容器相同类型的材料制成或由与所述容器不同类型的材料制成。

在本发明的一实施例中，所述贮液部可包括位于其表面上的一个或多个孔。或者，所述贮液部的至少一部分可由限定多个间隔开的孔的格子骨架制造而成。在使用中，所述一个或多个孔可至少部分地延伸穿过贮液部的至少一个壁。所述孔可具有任意合适的尺寸、形状或构造。然而，优选地，所述孔可具有足够的尺寸、形状或构造，以使得水分和空气能够在贮液部与所述容器之间运动，并且使得根部能够进入贮液部，同时可基本上防止生长基质从容器运动至贮液部中，而不会影响贮液部的结构完整性。在使用中，所述孔可包括约0.25mm～约5.0mm、约0.5mm～约4.0mm、约1.0mm～约3.0mm、约1.5mm～约2.5mm的宽度。优选地，所述孔可包括约2.0mm的宽度。

优选地，所述贮液部可与所述容器的出口部相关联。所述出口部可为任意合适的类型。例如，出口部可以是水龙头、阀、软管接头、水箱适配器、软管尾部配件(hose tailfitting)、水箱出口配件、隔壁配件(bulkhead fitting)等。所述容器的出口部可位于容器的任意合适部位。优选地，容器的出口部可位于容器的下部。

所述贮液部可以任何合适的方式与容器的出口部相关联。在本发明的一些实施例中，所述容器的出口部可与贮液部连接或位于贮液部附近。优选地，容器出口部可与贮液部流体连通，使得贮液部中的过量液体可从容器出口部排出。优选地，所述容器的出口部可构造成与灌溉系统相连。

用于集约型生物水合成的种植单元包括基本上竖直的进液管。应当理解，进液管不需要恰好定位成沿竖直方向延伸，相对于竖直方向的相对较小偏移是可以接受的，不会影响本发明的性能。在使用中，进液管的至少一部分可位于生长基质中，并且，进液管的至少一部分可位于生长基质表面上方。优选地，位于生长基质中的进液管的至少一部分可包括进液管的端部。在这种情况下，应当理解，位于生长基质中的进液管的所述端部可形成进液管的出口端，而不位于生长基质中的相对端部可形成进液管的进口端。

所述进液管相对于所述容器可位于任意合适的位置。在本发明的一实施例中，进液管可位于所述容器的至少一个侧壁附近。优选地，进液管可与所述容器的至少一个侧壁基本相邻，使得其可与所述容器的所述至少一个侧壁接触。在这种情况下，所述进液管可(使用一个或多个机械紧固件、粘合剂、利用任何合适技术的热或化学处理或焊接)固定到所述容器的所述至少一个侧壁、可通过摩擦接合或通过提供互补连接构件(例如，压配件、卡扣零件、公母连接器等)固定到所述容器的所述至少一个侧壁、或其任意适当的组合。优选地，进液管的至少一部分可用管卡或管夹固定到所述容器的所述至少一个侧壁上。

所述进液管可具有任意合适的形状和构造。优选地，进液管可包括细长本体部，该细长本体部可包括进口端、相对的出口端和在其之间延伸的孔。进液管的孔的直径可沿其长度基本恒定或可沿其长度变化。例如，所述孔的直径可沿其长度的至少一部分逐渐变细、可包括颈部或类似的变窄部分，等等。然而，优选地，进液管的形状和构造可构造成优化进入容器的灌溉液的流速，而不会溢出。应当理解，进液管的形状或构造可取决于多个因素发生变化，例如，灌溉液的体积和流速、进液管与灌溉系统之间的连接类型以及使进液管内的液体阻碍点(liquid hang-up points)最少化。

所述进液管可具有任意合适的尺寸。优选地，进液管具有足够的尺寸以接收灌溉液而不会溢出。例如，用于树的种植单元中的进液管可比用于草本植物的种植单元中的进液管长且/或宽。然而，应当理解，进液管的尺寸可取决于多个因素发生变化，例如，容器的尺寸和形状以及种植单元中植物的数量。

所述进液管可由任何合适的材料制成。然而，优选地，进液管可由相对耐用的半刚性或刚性材料制成，例如，但不限于，聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、或其任意适当的组合。所述进液管可以是透水的、半透水的或不透水的。优选地，所述进液管基本上不透水。

所述进液管可包括位于进液管的靠近所述进口端的一部分中的滤网。在使用中，所述滤网可用于防止杂物或生物体进入进液管。

所述进液管可包括盖部，其用于可拆卸地连接至进液管的进口端。在使用中，所述盖部可用于闭合进液管的进口端，以防止杂物或生物体进入进液管，同时减少贮液部内液体的蒸发。

所述进液管的进口端可设置有一个或多个连接部，用于可拆卸地连接至灌溉系统。在这种情况下，所述灌溉系统可将灌溉液直接提供给进液管。在本发明的替代实施例中，所述灌溉液可喷洒到生长基质上、可进行滴灌、可进行沟灌、可在空中施用、或其任意适当的组合。在这种情况下，所述进液管可用作空气进入所述贮液部的导管。

优选地，所述基本竖直的进液管可与所述贮液部相关联。进液管可通过任何适当的方式与贮液部关联。然而，优选地，进液管可与贮液部流体连通，使得提供给进液管的灌溉液可流入贮液部中。例如，进液管可与贮液部一体形成、可连接至贮液部、可位于贮液部附近、可位于贮液部内等。优选地，进液管的至少一部分可位于贮液部内。在这种情况下，进液管的出口端可位于贮液管内。在使用中，所述贮液部可设置有直径与进液管直径相似的孔，使得进液管可至少部分地穿过所述孔进入贮液部。

在使用中，过量灌溉液可收集在贮液部中，并可通过所述容器的出口部排出贮液部。

所述种植单元可包括用于检测种植单元中水分含量的系统。任何合适的用于检测水分含量的系统都可以使用。例如，可使用湿度传感器检测生长基质中的水分含量，进液管中可设置水位指示系统，贮液部中可设置水位指示系统，或其任意适当的组合。在本发明的一实施例中，所述种植单元可包括调节并响应于种植单元中的水量的系统。例如，所述种植单元可包括确定种植单元中的水位并自动激活与种植单元相连的灌溉系统以向种植单元提供灌溉液的系统。例如，种植单元可包括确定种植单元中的水位并激活低水位警报的系统。

在本发明的第二方面，一种形式的本发明在广义上在于用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的系统，该系统包括：

一个或多个种植单元，其包括：

容器，用于种植植物并用于容纳位于其内的生长基质；

贮液部，位于所述容器的下部并与所述容器的出口部相关联；及

基本竖直的进液管，其与所述贮液部相关联；

其中，所述生长基质包括包含第一催化剂的混合物，其中，所述第一催化剂刺激腐殖化土壤的形成；

一个或多个灌溉系统，用于向所述一个或多个种植单元提供一种或多种灌溉液；

液体回收系统，用于自所述一个或多个种植单元回收液体，其中，回收的液体为第三催化剂；

其中，所述一种或多种灌溉液选自于由第二催化剂、所述第三催化剂、液体肥料和水源组成的群组；并且，

其中，所述第三催化剂包括选自于由过量灌溉液、所述生长基质中和/或上的生物活动的液体副产物、所述生长基质中和/或上的生物活动的水副产物、由于所述贮液部中的液体中和/或上的生物活动产生的液体、及外部水源组成的群组中的一种或多种液体。

优选地，本发明第二方面的所述种植单元为本发明第一方面的所述种植单元。

优选地，本发明第二方面的所述第一催化剂、所述第二催化剂和所述第三催化剂为本发明第一方面的所述第一催化剂、所述第二催化剂和所述第三催化剂。

在本发明的第三方面，一种形式的本发明在广义上在于用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的方法，该方法包括以下步骤：

在一个或多个种植单元中种植一种或多种植物，其中，所述一个或多个种植单元中的每个都包括用于种植植物并用于容纳位于其内的生长基质的容器；

使用一个或多个灌溉系统将一种或多种灌溉液转移至所述一个或多个种植单元；及

自与所述一个或多个种植单元的贮液部相关联的每个容器的出口部回收液体并使用液体回收系统将回收的液体转移至贮存容器，其中，所述回收的液体为第三催化剂，

其中，所述生长基质包括包含第一催化剂的混合物，其中，所述第一催化剂刺激腐殖化土壤形成；

其中，所述一种或多种灌溉液选自于由第二催化剂、所述第三催化剂、液体肥料和水源组成的群组；并且，

其中，所述第三催化剂包括选自于由过量灌溉液、所述生长基质中和/或上的生物活动的液体副产物、所述生长基质中和/或上的生物活动的水副产物、由于所述贮液部中的液体中和/或上的生物活动产生的液体、及外部水源组成的群组中的一种或多种液体。

优选地，本发明第三方面的所述种植单元为本发明第一方面的所述种植单元。

优选地，本发明第三方面的所述第一催化剂、所述第二催化剂和所述第三催化剂为本发明第一方面的所述第一催化剂、所述第二催化剂和所述第三催化剂。

优选地，本发明第三方面的所述灌溉系统和液体回收系统为本发明第二方面的所述灌溉系统和液体回收系统。

使用本发明的方法和系统可以种植任何合适类型的植物。例如，所述植物可以是食用植物、非食用植物、药用植物、观赏植物、水生植物等。然而，优选地，所述植物适于在其至少一部分生命周期内在容器中进行生长。所述植物可在所述容器内生长任意合适的时间。然而，应当理解，此时间长度可取决于多个因素发生变化，例如，植物种类、作物生长季的长度及种植作物的目的。

用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的所述系统和方法可包括一个或多个种植单元。优选地，所述一个或多个种植单元可彼此关联。所述一个或多个种植单元可通过任意合适的方式彼此关联。例如，所述一个或多个种植单元可彼此连接、可与同一灌溉系统相连、可与同一液体回收系统相连、可位于同一位置，或其任意适当的组合。

在本发明的一实施例中，每个结构包括一个或多个种植单元的一个或多个结构可彼此相连。在这种情况下，所述一个或多个结构中的每个都可以被认为是大型的种植单元。这些结构可为任何合适的类型。例如，这些结构可以是实体结构，例如，温室。在这种情况下，所述结构可向所述一个或多个种植单元提供实体庇护。在本发明的一些实施例中，所述结构可以与一个或多个灌溉系统和/或液体回收系统相连、或可以不与所述灌溉系统和/或液体回收系统相连。或者，这些结构可以为非实体结构，可由种植单元的数量、植物品种的生长阶段、种植的植物的品种、生长基质修复的阶段等限定。在这种情况下，应当理解，所述一个或多个种植单元可位于同一位置。

用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的所述系统和方法包括一个或多个灌溉系统，用于向所述一个或多个种植单元提供一种或多种灌溉液。所述一个或多个灌溉系统可以为任何合适的类型。例如，所述灌溉系统可以是地面灌溉、喷灌、微灌或滴灌、地下灌溉等。

在本发明的一实施例中，所述灌溉系统可包括两个或更多个灌溉系统。在本发明的一些实施例中，所述两个或更多个灌溉系统可以是相同类型的灌溉系统或可以是不同类型。例如，所述灌溉系统可包括与地下灌溉系统相连的地面灌溉系统。在这种情况下，所述地面灌溉系统可将灌溉液自灌溉液源转移至所述种植单元，其中，所述灌溉液可转移至所述种植单元的贮液部。例如，所述灌溉系统可包括两个地面灌溉系统，其中，每个地面灌溉系统将一种或多种灌溉液自灌溉液各自的来源转移至所述种植单元。在本发明的一些实施例中，所述两个或更多个灌溉系统中的每个灌溉系统可独立地进行控制或可共同进行控制。例如，所述灌溉系统可包括两个并行运行的灌溉系统。在这种情况下，所述两个灌溉系统可转移相同的灌溉液或不同的灌溉液、可连接相同的灌溉液源或不同的灌溉液源、或者可连接相同的种植单元或不同的种植单元。

所述一个或多个灌溉系统可相对于地面位于任意合适的位置处。例如，基本上整个灌溉系统可位于地面上方，所述灌溉系统的至少一部分可位于地下，基本上整个灌溉系统可位于地下。然而，应当理解，所述灌溉系统的位置可取决于多个因素发生变化，例如，地面的类型和灌溉系统的组件。

所述灌溉系统可包括一个或多个管道。任何合适类型的管道都可以使用。例如，该些管道可基本上为刚性的(例如，金属管、聚氯乙烯或PVC管)、半刚性的(例如，聚乙烯管)或柔性的(例如，扁平软管(lay flat hoses))。然而，应当理解，所用的管道类型可取决于多个因素发生变化，例如，灌溉液的体积和压力、使用的种植单元的数量和位置以及环境条件。

优选地，所述灌溉系统可包括管网。任何合适的管网都可以使用。然而，优选地，所述管网可用于将灌溉液自灌溉液源转移至一个或多个种植单元。在本发明的一优选实施例中，所述灌溉系统可包括用于将灌溉液自灌溉液源转移至所述系统的一个或多个主管、与所述一个或多个主管相连并用于自所述主管沿成行的种植单元转移灌溉液的一个或多个行间管、及与所述一个或多个行间管相连并用于将灌溉液自所述行间管转移至所述一个或多个种植单元的一个或多个支管。所述管网中的每个管道都可通过任何适当的方式与相邻管道连接。例如，这些管道可使用一个或多个机械紧固件、粘合剂、胶带、利用任意适当技术进行热或化学处理或焊接进行连接。或者，这些管道可通过摩擦接合(例如，连接器、弯头、三通等)、或通过提供互补连接构件(例如，压配件、卡扣零件、公母连接器等)或其任意适当组合进行连接。

在本发明的每个结构包括一个或多个种植单元的一个或多个结构可彼此相连的实施例中，所述灌溉系统可包括一个或多个主管，其用于将灌溉液自灌溉液源转移至所述结构附近的贮存容器内。贮存在所述贮存容器中的灌溉液可通过一个或多个沿着成行的种植单元的行间管进行转移，一个或多个与所述一个或多个行间管相连的支管将灌溉液自行间管转移至所述一个或多个种植单元。

所述灌溉液可提供给所述种植单元的任意合适部分。例如，所述灌溉液可直接提供给所述容器内的生长基质、可直接提供给所述容器的贮液部、可通过所述容器的进液管间接提供给所述容器的贮液部、或其任意适当的组合。优选地，灌溉液可提供给所述容器的进液管的进口端。

所述灌溉系统可包括一个或多个贮存容器，用于贮存一种或多种灌溉液。例如，所述一个或多个贮存容器可以是中型散装容器(IBC)、水箱、集水槽(sump)等。然而，应当理解，所述贮存容器的类型和尺寸可取决于多个因素发生变化，例如，贮存在贮存容器中的灌溉液的类型和所述种植单元所需要的灌溉液的体积。

在本发明的一些实施例中，所述灌溉液可通过重力进给或可泵送。然而，应当理解，通过灌溉系统转移灌溉液的方式可取决于管网长度、管网中管道的直径和类型以及要转移的灌溉液类型和体积而变化。在本发明的一些实施例中，所述灌溉液可手动或自动分配。在这种情况下，灌溉液可响应于种植单元中的水位转移、可根据预定方案(regime)转移、或其任意适当的组合。

在本发明的一实施例中，所述灌溉系统可包括一个或多个阀。任何合适类型的阀都可以使用。例如，所述阀可以是单向阀或止回阀、闸阀、球阀、调压阀、电磁阀或控制阀等。然而，应当理解，所采用的阀的类型可取决于阀在灌溉系统中的目的而变化。例如，所述阀可用于启动/停止灌溉液的流动、调节灌溉液的流量或压力、控制转移至一个或多个主管、一个或多个行间管和/或一个或多个支管的灌溉液的方向和量，等等。该些阀可位于所述管网中的任意适当位置处。然而，优选地，该些阀可位于一个或多个管道之间的接合处附近。这些阀可手动或自动致动。在这种情况下，自动致动阀可响应于与种植单元关联的低水位指示器被致动。

使用中，使用包括从使用包括第一催化剂的生长基质的一个或多个种植单元回收的液体和/或由有机物质连续发酵制备的液体的灌溉液可刺激生长基质中持续的能量产生、生物水合成和/或土壤修复。优选地，使用包括从使用包括第一催化剂的生长基质的一个或多个种植单元回收的液体和/或由有机物质连续发酵制备的液体的灌溉液，促进了一种或多种原核生物源和/或由一种或多种原核生物产生的刺激其活动的底物的转移，这刺激了生长基质中持续的能量产生、生物水合成和/或土壤修复。在使用中，持续的生物水合成可导致产生过量的水分，过量的水分可克服蒸散作用并补充土壤水分水平。在使用中，由生物水合成产生的过量水分可收集在所述容器的贮液部中，并且可通过容器的出口部从贮液部排出。在本发明的一实施例中，所述贮液部中的液体可在毛细作用下在生长基质中循环。

用于生物水合成、能量产生和贮存和/或表层土修复的所述系统和方法包括液体回收系统，用于自所述一个或多个种植单元回收液体，其中，回收的液体为第三催化剂。在本发明的一实施例中，所述液体回收系统可包括两个或更多个液体回收系统。在本发明的一些实施例中，所述两个或更多个液体回收系统可以是相同类型的液体回收系统或者可以是不同类型。在本发明的一些实施例中，所述两个或更多个液体回收系统的每个液体回收系统可独立地进行控制或者可以共同进行控制。例如，所述液体回收系统可包括两个并行运行的液体回收系统。在这种情况下，所述两个液体回收系统可连接相同的种植单元或连接不同的种植单元，可将回收的液体转移至相同的贮存容器或转移至不同的贮存容器。

所述液体回收系统可相对于地面位于任意适当位置处。例如，基本整个液体回收系统可位于地面上方、液体回收系统的至少一部分可位于地下、基本整个液体回收系统可位于地下。然而，应当理解，液体回收系统的位置可取决于多个因素发生变化，例如，地面的类型和液体回收系统的组件。

所述液体回收系统可包括一个或多个管道。任何合适类型的管道都可以使用。例如，这些管道可基本上是刚性的(例如，金属管、聚氯乙烯或PVC管)、半刚性的(例如，聚乙烯管)或柔性的(例如，扁平软管)。然而，应当理解，所采用的管道的类型可取决于多个因素发生变化，例如，回收的液体的体积和压力、使用的种植单元的数量和位置和环境条件。

优选地，所述液体回收系统可包括管网。任何合适的管网都可以使用。然而，优选地，所述管网可用于将回收的液体自所述一个或多个种植单元转移至贮存容器。在本发明的一优选实施例中，所述液体回收系统可包括一个或多个支管，其与所述一个或多个种植单元的所述出口部相连，并用于将回收的液体自所述一个或多个种植单元转移至行间管；一个或多个行间管，其与一个或多个主管相连，并用于将回收的液体自所述一个或多个行间管转移至一个或多个主管；及一个或多个主管，其用于将回收的液体转移至贮存容器。所述管网的每个管道可以任何适当的方式与相邻管道相连。例如，这些管道可使用一个或多个机械紧固件、粘合剂、胶带、使用任意合适技术热或化学处理或焊接进行连接。或者，这些管道可通过摩擦接合(例如，连接器、弯头、三通等)、或通过提供互补连接构件(例如，压配件、卡扣零件、公母连接器等)或其任意适当组合进行连接。

在本发明的每个结构包括一个或多个种植单元的一个或多个结构可彼此相连的实施例中，所述液体回收系统可包括一个或多个主管，其用于将回收的液体自所述一个或多个种植单元转移至所述结构附近的贮存容器。贮存在所述贮存容器中的所述回收的液体可经由一个或多个主管转移至相邻贮存容器。

所述液体回收系统可包括一个或多个贮存容器，用于贮存一种或多种回收的液体。例如，所述一个或多个贮存容器可以是中型散装容器(IBC)、水箱、集水槽等。然而，应当理解，所述贮存容器的类型和尺寸可取决于多个因素发生变化，例如，贮存在贮存容器中的回收液体的类型和种植单元所需的回收液体的体积。

在本发明的一些实施例中，所述回收的液体可以通过重力进给或者可以泵送。然而，应当理解，通过所述灌溉系统转移回收液体的方式可取决于管网长度、管网中管道的直径和类型以及要转移的回收液体的类型和体积发生变化。在使用中，回收的液体可通过重力作用自所述一个或多个种植单元送至贮存容器。

自所述一个或多个种植单元回收的液体可包括过量灌溉液、生长基质中的生物活动的液体副产物、生长基质中的生物活动的水副产物、外部水源(例如，雨水)、由于贮液部中液体中的生物活动产生的液体、或其混合物。

在使用中，自所述一个或多个种植单元回收的所述第三催化剂可用作灌溉液。在本发明的一些实施例中，所述灌溉液可用于灌溉所述系统中的一个或多个种植单元或者可用于灌溉不同的系统。在使用中，用灌溉液灌溉种植单元可补充生长基质中的养分贮量和总水分含量。在这种情况下，通过将回收的液体自种植单元的贮液部再循环至生长基质可导致生长基质中和/或上和/或贮液部中的液体中和/或上的有益生物和/或底物的累积。

或者，所述第三催化剂可包括由所述一个或多个种植单元中的生物水合成产生的液体。例如，由生物水合成产生的液体可在蒸散中自种植单元通过生长基质并通过与生长基质邻接的大气上升，并作为降水返回；其中，所述降水可包括降雨以及大气逆温事件(例如，一天结束时的自然冷却循环)期间降露和湿气的返回。在这种情况下，应当理解，所述第三催化剂可以不从所述一个或多个种植单元进行回收而是通过蒸散和降水循环进行再循环。由生物水合成产生的液体可通过使水移动通过基质的任意适当方法在该立地的基质中循环。例如，所述液体可通过毛细管作用、对流、蒸散、降水或其任意适当的组合在所述基质中循环。

在本发明的一优选实施例中，由生物水合成产生的液体可包括种植单元中的一种或多种原核生物源和/或种植单元中的一种或多种原核生物产生的刺激其活动的底物。在本发明的一优选实施例中，由生物水合成产生的液体可促进种植单元中的一种或多种原核生物源的转移和/或由种植单元中的一种或多种原核生物产生的刺激其活动的底物的转移。在这种情况下，通过毛细作用或其它方式通过生长介质的液体迁移和/或液体的蒸散可促进所述一种或多种原核生物源的转移和/或一种或多种原核生物产生的刺激其活动的底物的转移。在使用中，随着时间的推移，第三催化剂的再循环可在生长基质中和/或上和/或贮液部中的液体中和/或上和/或与生长基质邻接的大气中和/或上构建生物能量产生点矩阵(matrix ofbiological energy generation points)，其能够促进种植单元中持续的能量产生和能量贮存混合物(例如，腐殖化土壤)的产生。

进一步地，所述第三催化剂在种植单元中的再循环对相邻种植单元和/或种植单元所在立地具有有益效果。在这种情况下，应当理解，改善生长基质实际上是改善了种植单元周围的三维空间，包括种植单元所在的表面、生长基质表面下方的生长基质的三维区域、贮液部中的液体和种植单元上方的大气。在使用中，所述方法的实施可增大降水的可能性和种植单元所在立地接收的总降水量。在使用中，由所述方法触发的受激生物群系包括假单胞菌属物种(Pseudomonas species)和其它可在该立地的大气中移动并且可引起降水的物种的旺盛。

在本发明的一实施例中，可将补充后的生长基质添加到养分耗竭的底物中，用作种植植物的生长基质。或者，可将补充后的生长基质添加到养分耗竭土壤和/或受污染的土壤中，以帮助土壤修复。在本发明的一实施例中，可将补充后的生长基质从种植单元去除，并且可将养分耗竭土壤或生长基质添加到所述种植单元。在这种情况下，补充后的生长基质可在植物生长时，将植物从种植单元移除后或植物生长季结束之后予以去除。

在本发明的一实施例中，用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的方法在生长基质中和/或上、在与生长基质邻接的大气中和/或上和/或在生长基质下方的贮液部中和/或上构建了生物能量产生点矩阵。在这种情况下，应当理解，该方法促进了一种或多种原核生物源和/或由一种或多种原核生物产生的刺激其活动的底物转移至矩阵中的每个点，引起矩阵中每个点处腐殖化土壤的形成和生物水合成及随后的水生成。随着时间的推移，生物能量产生点矩阵的构建促进了生长基质中和/或上持续的能量产生和贮存、持续的生物水合成和水生成以及通过产生腐殖化土壤的生长基质的修复。在使用中，该方法可导致自然的养分累积，包括氮和碳固定、植物生长必不可少的其它营养成分的累积。

优选地，所述方法包括对生长基质进行首次改善、对生长基质进行二次改善和对生长基质进行第三次改善的步骤，其中，对生长基质的首次改善、二次改善和第三次改善可在一段时间内进行。改善方案可在任意合适的时间段内进行。然而，应当理解，改善方案可进行任意合适次数以在生长基质中和/或上构建能够促进生长基质中和/或上的持续能量产生和能量贮存混合物(例如，腐殖化土壤)的生成的生物能量产生点矩阵。在本发明的一实施例中，用第一催化剂、第二催化剂和第三催化剂改善生长基质的方法为澳大利亚专利号为2012283757的专利文件中所述的方法，其公开内容通过引用并入本文中。

在本发明的一优选实施例中，对生长基质的首次改善包括向生长基质添加所述第一催化剂，使得可在约5％(体积)的生长基质上构建生物能量产生点矩阵。

在本发明的一优选实施例中，对生长基质的二次改善包括向生长基质添加所述第二催化剂，使得可在约20％(体积)的生长基质上构建生物能量产生点矩阵。在这种情况下，所述第二催化剂可直接(例如，但不限于，用第二催化剂灌溉)或间接(例如，但不限于，贮液部与生长基质之间的毛细作用)施用给所述生长基质。

在本发明的一优选实施例中，对生长基质的第三次改善包括向生长基质添加所述第三催化剂，使得在约75％(体积)的生长基质上构建生物能量产生点矩阵。在这种情况下，所述第三催化剂可直接(例如，但不限于，用所述回收液体灌溉)或间接(例如，但不限于，所述贮液部与生长基质之间的毛细作用)施用给所述生长基质。

所述改善方案使得能够在生长基质中和/或上构建足以促进生长基质中和/或上的持续且更高效的能量产生和贮存的生物能量产生点矩阵。优选地，在对生长基质的首次改善期间，将第一催化剂稀薄且随机地散开可导致所述一种或多种原核生物源和/或所述一种或多种原核生物产生的刺激其活动的底物在整个生长基质随机分布，其中，催化剂与生长基质之间的每个接触点都可变为生物能量产生点。在使用中，随着每个接触点处的生物活动的增加，可构建生物能量产生点矩阵。由于可通过添加第二催化剂和/或第三催化剂进行对生长基质的进一步改善，因此，可产生另外的接触点，生物能量产生点矩阵可在更大区域上扩展和/或在现有经过改善的生长基质中和/或上的密度增大，直至生物能量产生过程实现自我维持。在一段时间内，持续的能量产生过程可引起养分累积和生物水合成，并随后导致腐殖化土壤的形成，其中，腐殖化土壤可以是能量贮存混合物和养分贮存混合物。

与现有技术相比，本发明提供了诸多优点。例如，本发明提供了改善的集约型作物生产，特别是在具有养分耗竭土壤的地区。此外，本发明还可以通过将一种或多种催化剂转移至所述系统实现对养分耗竭土壤的修复，从而实现持续的能量产生、生物水合成和腐殖质产生。从所述系统获得的补充养分后的土壤(包括所述一种或多种催化剂)可以返回立地，以帮助立地修复。从所述系统获得的回收液体(包括所述一种或多种催化剂)可通过灌溉返回至所述系统。此外，所述一种或多种催化剂的使用刺激了水合成和腐殖质产生，导致增大的贮水能力和过量的水分，而过量的水分最终可克服蒸散作用，并补充地下储层。

在本发明的范围内，本文所述的任何特征可与本文所述的其它特征中的任一个或多个特征以任意组合进行组合。

本说明书中对任何现有技术的引用不是、也不应视为是对该现有技术构成公知常识的一部分的承认或任何形式的暗示。

附图简要说明

本发明的优选特征、实施方式和变型可从下面的具体实施方式部分中看出，具体实施方式部分给出了本领域技术人员可执行本发明的足够信息。该具体实施方式部分不应视为以任何方式限制前述发明内容的范围。该具体实施方式将参考如下多个附图：

图1示出了本发明一实施例中的用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的系统；

图2示出了本发明一实施例中的用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的种植单元；

图3示出了本发明一实施例中的用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的种植单元的侧视图；

图4示出了本发明一实施例中的用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的种植单元的端视图；及

图5示出了本发明一实施例中的用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的种植单元的俯视图。

具体实施方式

图1中示出了用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的系统10。系统10包括一个或多个种植单元50，种植单元50包括用于种植植物并用于容纳位于其内的生长基质60的容器52、位于容器52的下部并与容器52的出口部78相关联的贮液部72、以及与贮液部72相关联的基本上竖直的进液管62，其中，生长基质60包括包含第一催化剂的混合物，第一催化剂刺激腐殖化土壤的形成。系统10还包括一个或多个灌溉系统18、20，其用于向一个或多个种植单元50提供灌溉液，其中，所述灌溉液刺激生长基质中及贮液部内与贮液部附近的生物活动。所述灌溉液包括选自于由第二催化剂、从所述一个或多个种植单元回收的液体(第三催化剂)、液体肥料、水源组成的群组中的一个或多种液体。系统10还包括液体回收系统24，用于自一个或多个种植单元50回收第三催化剂，其中，所述第三催化剂包括选自于由过量灌溉液、生长基质中和/或生长基质上的生物活动的液体副产物、生长基质中和/或生长基质上的生物活动的水副产物、由于贮液部内液体中和/或贮液部内液体上的生物活动而产生的液体、外部水源组成的群组中的一种或多种液体。

灌溉系统18包括泵14，其用于经由一个或多个总管26和一个或多个行间管28将灌溉液自一个或多个IBC形式的贮存容器12转移至各个种植单元50，其中，各个种植单元50通过一个或多个支管(未示出)连接至行间管28。

灌溉系统20经由一个或多个主管30和一个或多个行间管32通过重力作用将灌溉液自一个或多个贮存容器12转移至各个种植单元50，各个种植单元50通过一个或多个支管(未示出)连接至行间管32。灌溉系统20包括一个或多个阀24。

液体回收系统22经由一个或多个支管(未示出)将回收的液体(第三催化剂)自一个或多个种植单元50转移至一个或多个行间管36，然后转移至主管34，回收的液体在此容纳在集水槽16中。

在使用中，生物水合成产生的液体可在蒸散中自种植单元上升并作为降水返回，其中，所述降水可包括降雨以及大气逆温事件(例如，一天结束时的自然冷却循环)期间降露和湿气的返回。在这种情况下，可以理解的是，第三催化剂可以不自一个或多个种植单元进行回收，而可通过蒸散和降水循环再循环。

图2-图5中示出了用于集约型生物水合成的种植单元50。种植单元50包括用于种植植物并容纳位于其内的生长基质60的容器52、位于容器52的下部并与容器52的出口部78相关联的贮液部72、及与贮液部72相关联的基本竖直的进液管62，其中，生长基质60包括包含第一催化剂的混合物，所述第一催化剂刺激腐殖化土壤的形成。

容器52包括底壁56和至少一个侧壁54。贮液部72位于容器52的下部，并且包括大体呈圆顶状的横截面。容器52的出口部78与贮液部72流体连通，并用于与支管38相连，以自贮液部72排出多余的液体。进液管62呈大体中空管形式，包括进口端64和出口端66，进口端64用于连接至支管(未示出)以接收灌溉液，出口端66与贮液部72相关联。滤网68位于进液管62的上部，以从进入进液管的液体中过滤出颗粒物质。进液管62通过C形夹70固定至容器52的侧壁54。出口端66通过与孔76的摩擦接合保持在贮液部72中。

在本说明书和权利要求书(如果有的话)中，“包括”一词包括每个所述完整体，但不排除包括一个或多个其它完整体。

整个说明书中提到的“一个实施例”或“一实施例”意指结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”不一定都指同一个实施例。此外，所述特定特征、结构或特性可以任意合适的方式以一种或多种组合进行组合。

遵照法规，用或多或少针对结构或方法特征的语言对本发明进行了描述。应当理解的是，本发明不限于图中所示或以上描述的具体特征，因为本文所述的手段包括使本发明生效的优选形式。因此，以位于本领域技术人员适当解释的所附权利要求(如果有的话)的适当范围内的本发明的任何形式或修改要求保护本发明。

Claims (13)

1.用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的种植单元，所述种植单元包括：

容器，用于种植植物并用于容纳位于其内的生长基质；

贮液部，位于所述容器的下部并与所述容器的出口部相关联；及

基本竖直的进液管，其与所述贮液部相关联；

其中，所述生长基质包括包含第一催化剂的混合物，其中，所述第一催化剂包括由有机物质连续发酵制备的腐殖化土壤，

所述生长基质用灌溉液改善，所述灌溉液包括第二催化剂和/或第三催化剂；以及

其中所述第二催化剂包括由有机物质连续发酵制备的液体肥料；和

所述第三催化剂包括从种植单元的贮液部回收的液体；

其中所述腐殖化土壤包括异养光合细菌源和/或原核生物源、和/或异养光合细菌和/或原核生物产生的刺激其活动的底物，其中，原核生物包括古生菌或细菌中任一者；

其中所述液体肥料包括需氧微生物、厌氧微生物、异养微生物和光合微生物中至少一者的活的来源和/或由需氧微生物、厌氧微生物、异养微生物和光合微生物中至少一者产生的刺激其活动的底物；

其中所述从种植单元的贮液部回收的液体包括过量灌溉液、生长基质中的生物活动的液体副产物、生长基质中的生物活动的水副产物、外部水源、由于贮液部中液体中的生物活动产生的液体、或其混合物。

2.根据权利要求1所述的用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的种植单元，其中，所述贮液部用于在其内容纳所述灌溉液的至少一部分并在所述灌溉液上方提供空气间隙。

3.根据权利要求1所述的用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的种植单元，其中所述贮液部被配置成使得位于贮液部中的液体在生长基质中循环。

4.根据权利要求1所述的用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的种植单元，其中所述容器的出口部位于容器的下部，并且其中位于所述贮液部中的液体通过容器的出口部从所述贮液部中排出，用作第三催化剂。

5.根据权利要求1所述的用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的种植单元，其中所述容器的出口部被配置成与灌溉系统相连，用于向一个或多个种植单元提供灌溉液。

6.用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的系统，所述系统包括：

一个或多个种植单元，其包括：

容器，用于种植植物并用于容纳位于其内的生长基质；

贮液部，位于所述容器的下部并与所述容器的出口部相关联；及

基本竖直的进液管，其与所述贮液部相关联；

其中，所述生长基质包括包含第一催化剂的混合物，其中，所述第一催化剂包括由有机物质连续发酵制备的腐殖化土壤；

一个或多个灌溉系统，用于向所述一个或多个种植单元提供一种或多种灌溉液；及

液体回收系统，用于从所述一个或多个种植单元回收液体，其中，回收的液体为第三催化剂；

其中，所述一种或多种灌溉液包括第二催化剂和/或所述第三催化剂，其中所述第二催化剂包括由有机物质连续发酵制备的液体肥料；

其中所述腐殖化土壤包括异养光合细菌源和/或原核生物源、和/或异养光合细菌和/或原核生物产生的刺激其活动的底物，其中，原核生物包括古生菌或细菌中任一者；

其中所述液体肥料包括需氧微生物、厌氧微生物、异养微生物和光合微生物中至少一者的活的来源和/或由需氧微生物、厌氧微生物、异养微生物和光合微生物中至少一者产生的刺激其活动的底物；

其中所述回收的液体包括过量灌溉液、生长基质中的生物活动的液体副产物、生长基质中的生物活动的水副产物、外部水源、由于贮液部中液体中的生物活动产生的液体、或其混合物。

7.根据权利要求6所述的用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的系统，其中，所述种植单元的贮液部用于在其内容纳液体并在所述液体上方提供空气间隙。

8.根据权利要求6所述的用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的系统，其中，所述种植单元的贮液部中的液体在所述生长基质中循环。

9.根据权利要求6所述的用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的系统，其中所述容器的出口部位于容器的下部，并且所述液体回收系统被配置成通过容器的出口部从所述一个或多个种植单元的贮液部回收液体。

10.用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的方法，所述方法包括以下步骤：

在一个或多个种植单元中种植一种或多种植物，其中，所述一个或多个种植单元中的每个都包括用于种植植物并用于容纳位于其内的生长基质的容器；

使用一个或多个灌溉系统将一种或多种灌溉液转移至所述一个或多个种植单元；及

自与所述一个或多个种植单元的贮液部相关联的每个容器的出口部回收液体，并使用液体回收系统将回收的液体转移至贮存容器，其中，所述回收的液体为第三催化剂；

其中，所述生长基质包括包含第一催化剂的混合物，其中，所述第一催化剂包括由有机物质连续发酵制备的腐殖化土壤；

其中，所述一种或多种灌溉液包括第二催化剂和/或所述第三催化剂，其中所述第二催化剂包括由有机物质连续发酵制备的液体肥料；

其中所述腐殖化土壤包括异养光合细菌源和/或原核生物源、和/或异养光合细菌和/或原核生物产生的刺激其活动的底物，其中，原核生物包括古生菌或细菌中任一者；

其中所述液体肥料包括需氧微生物、厌氧微生物、异养微生物和光合微生物中至少一者的活的来源和/或由需氧微生物、厌氧微生物、异养微生物和光合微生物中至少一者产生的刺激其活动的底物；

其中所述回收的液体包括过量灌溉液、生长基质中的生物活动的液体副产物、生长基质中的生物活动的水副产物、外部水源、由于贮液部中液体中的生物活动产生的液体、或其混合物。

11.根据权利要求10所述的用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的方法，所述方法还包括以下步骤：

使用灌溉系统将所述回收的液体转移至所述种植单元。

12.根据权利要求10所述的用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的方法，所述方法还包括以下步骤：

使用灌溉系统将所述回收的液体转移至养分耗竭底物和/或养分耗竭土壤。

13.根据权利要求10所述的用于生物水合成、能量产生与贮存和/或表层土修复的方法，其中，所述包括包含第一催化剂的混合物的生长基质和所述一种或多种灌溉液的使用在所述生长基质中和/上构建足以促进所述生长基质中和/或上的持续且更高效的能量产生和贮存的生物能量产生点矩阵。