CN1953655A - 植物漂浮培养平台及为多种目的在不同盐度盐水中生长陆生植物的方法 - Google Patents

植物漂浮培养平台及为多种目的在不同盐度盐水中生长陆生植物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明用以在微盐水或海水中进行陆生植物的种植。一种轻质的漂浮生长基包料(FGMP)或作为选择的一片适合材料可用于维持浮在各种盐度水域上的陆生植物的生长，包括海洋环境下100％海水的水域。所述FGMP单元能够连接在一起并限制在漂浮的刚性或灵活框架内以形成漂浮的海水种植平台(FSCP)。使用所述方法，植物能在漂浮于100％海水的FSCP上持续地生长且长得茁壮。含盐基质上生的那些植物(海马齿属的那些)能够在海水中再生其枝和根，因此，所述发明使我们能够实施海洋农业或者在海上农作。所述FSCP能用于各种目的，从环境保护到作物种植的风景设计。

Description

植物漂浮培养平台及为多种目的在不同盐度盐水中生长陆生植物的方法
                              相关申请
[0001]本申请要求于2004年4月9日提交的申请号为10/821,806的美国专利申请的优先权，所述专利申请又在美国法典§119(e)第35条(U.S.C.§119(e))下要求于2003年4月9日提交的申请号为60/461,901的美国临时申请系列的优先权。它们的全部公开内容在此并入作为参考。
                              发明领域
[0002]本发明涉及植物种植领域，更详细来说涉及海洋种植领域。使用本发明的方法，可以于各种盐度的水环境中在漂浮平台内种植天然陆生植物。
                              发明背景
[0003]食品生产的一个持续挑战是寻找足够的水源和可耕地以供养世界人口。可耕地和淡水的短缺都是最迫切的全球性问题。可耕地是有限的且其可利用度正在降低。地球陆地总表面的43％是干旱或半干旱地区。更严重的是，据估计，每年都会有2500万公顷的农业用地由于土壤盐度的原因而损失。随着世界人口的持续增长，供人类消耗的食品和淡水的需求不断增加，先前用于耕作的农田和淡水供给不断被蚕食。
[0004]为了给将来对另外的可耕地资源的需求做准备，研究者们已经试图去确定是否可以通过用海水灌溉土壤来生长作物。一种试验涉及通过海水灌溉来研制耐盐性植物(例如海篷子)基于地面的海水种植。然而，挑战在于大多数陆生植物对高盐度是难以忍受的。当用海水灌溉时，土壤中盐的积累最终甚至会将耐盐植物也杀死，这是因为土壤中盐的富集最终超过了它们的耐受极限。有时候，虽然用海水频繁冲洗土壤会降低盐的富集，但是所述方法仍会导致以此法灌溉的植物根部周围土壤的高盐度。例如，冲洗海蓬子根部的水的盐度超过100ppt(千分之几)—约为海洋标准盐度的三倍。用海水长成的作物比常规用淡水长成的作物需要多约35％的灌溉(参见Glenn et at，1998，Sd.Amer.，279：56-61，所述文献的全部公开内容在此并入作为参考)。海蓬子的海水农业生产的主要费用是为灌溉从海洋中泵送海水以冲减根区的盐类。由大规模盐生植物海水种植可预期的另外问题将是大量高盐度排水引起的地下水的潜在污染问题，所述排水中也含有未使用的肥料。
[0005]考虑到形成额外的可耕地和/或制备所需大量淡水的困难以及过高的成本，另一种值得认真考虑的方法是植物的革新基因工程，所述工程将会使植物在目前不能进行作物生长的环境下茁壮成长。这种环境之一是海洋，其包含地球上水的97％。人们所需要的是一种在微盐水或海水中生长基于地面的作物的方法，所述方法将会允许利用许多边缘的盐碱地进行水栽培的海水种植以及利用海水在鱼塘、海湾和近滨环境中进行陆生植物的生长。能够将海水用作农业的主要部分不仅仅会使蔬菜和谷物能在没有耕地和淡水的地区进行种植，而且也会节省出许多必需的耕地和淡水供农业和非农业使用。
                              发明概述
[0006]本发明的实施方式包括一种用于在盐水中生长陆生植物的植物培养体系。所述体系包括：具有漂浮部分的植物支撑体和至少一种与所述植物支撑体相接触的陆生植物，其中所述植物支撑体漂浮在盐水中，且其中所述植物材料至少一部分与盐水接触。在一些实施方式中，所述的盐水例如可以是海水、微盐水、湖水、地下水、池塘水或在回收、除污或种植系统中的水等等。所述盐水可存在于外海海域、海岸区域、河口、三角洲、池塘、污水池、湖、蓄水池、水回收设施、植物除污地点、海港、海洋种植农场、脱盐设施等等。所述盐水进一步可含有污染物，例如杀虫剂、有机污染物、聚氯联苯(PCB)、碳氢化合物、金属离子、氮、磷和钾。在一些实施方式中，金属离子例如可以是铅、汞、镉、砷酸盐、铜、锌或其它金属离子。在优选实施方式中，所述植物支撑体可以是与所述漂浮部分的边或框相链接的片状材料和/或植物支撑体可以是生长基等。所述生长基至少部分地包含在容纳体中。所述漂浮部分可以是生长基、容纳体或其二者结合。
[0007]本发明的其它实施方式包括用于在盐水中生长陆生植物的漂浮平台，所述漂浮平台具有能悬浮在盐水水体表面或其附近的片层、与所述片层链接的至少一个漂浮支撑物部件，以及与所述片层和海水相接触的至少一种陆生植物、植物材料或种子。所述漂浮支撑物部件可形成平台的支撑结构。所述支撑物部件可由任何适合的材料制成，实例诸如天然材料、合成材料、木材、竹材、塑料、聚丙烯、钢、玻璃纤维、泡沫、塑料制品和橡胶。所述片层可以由任何适合的材料制成，实例诸如遮阳布、塑料膜、网状物、纺织品、地膜、筛网、编织物、非编织物、气泡包裹物和发泡苯乙烯。一些实施方式中，陆生植物的生长空间存在于两个漂浮支撑物部件之间的区域。
[0008]一些实施方式中，所述漂浮平台还可以包括灌溉系统，所述灌溉系统能传送例如可以是蒸发水、雨水、蒸腾水和淡水的液体。所述灌溉系统能进一步传送肥料、养料、矿物质和植物生长调节剂。所述灌溉系统包含有能收集盐度底于所用盐水的灌溉水的系统。所述灌溉系统还可以包含储存所述灌溉水的装置。
[0009]本发明的另外实施方式包含在盐水水体表面生长陆生植物的漂浮平台，所述漂浮平台具有至少一种能悬浮在盐水水体表面的生长基。所述生长基可以含有至少一种陆生植物、植物材料或种子；和至少一个支撑所述生长基的漂浮支撑物部件。所述生长基具有以下的至少一种：泥炭土、泥炭沼、人造土壤组分、自然土壤、土壤改良剂、疏水性微粒、有机肥料以及植物生长营养剂或粪肥。一些实施例中，所述生长基包含在容纳体中，所述容纳体例如可以由遮阳布、塑料膜、网状物、纺织品、地膜、筛网、编织物、非编织物、气泡包裹物和发泡苯乙烯制成。一些实施例中，可以在生长基的上表面存在蒸发保护层，以防止所述生长基与空气接触。
[0010]本发明的进一步实施方式提供了在盐水中生长陆生植物的方法，包括提供能够悬浮在盐水水体表面的漂浮生长平台；放置植物材料在平台内以使至少所述植物材料的一部分与所述盐水相接触；当平台漂浮在盐水上时，从所述植物材料上生长至少一种植物。一些实施方式中，所述植物材料例如是种子、插枝、根、整棵植物或者块茎。所述植物材料可通过例如直接接触、毛细作用和灌溉与盐水进行接触。一些实施方式中，所述方法也包括从生长平台收割以下的至少一种：整棵植物、植物部分、生殖包、果实、花朵、种子、花粉、叶、根、块茎、分生组织或枝。一些实施方式中，所述方法还包括在产品和加工中使用所述收获的植物材料，实例如食品、榨油、纤维、燃料、香料、草药配方、营养品(nutraceutical)、药物、经济作物、植物盐、生物除污、污染物隔离、饲料、染料、建筑材料或工业原料。一些实施方式中，所述植物例如可以是海蓬子属(salicomia spp.)、大红树(Khizopnora mangle)、白楔(Batis maritime)、蕃杏科海马齿(Sesuvium portulacastrum)、夏威夷苦槛蓝(Myoporum sandwichense)、桐棉(Thespesia populanea)、草海桐(Scaevolataccada)，所述植物可以是培育作物。
[0011]本发明的其它实施方式包括有改善含有不想要的物质的一些盐水水体的方法，包括提供一种能悬浮在含不想要物质的盐水水体表面的漂浮生长平台；在平台内放置植物材料以使至少所述植物材料的一部分与所述水体相接触；在水体存在下生长所述植物材料并通过所述不想要物质在植物材料内的富集除去所述不想要物质。所述不想要的物质例如可以是有机化合物、柴油、汽油、金属、杀虫剂、有机污染物、聚氯联苯(PCB)、金属离子、氮、磷或钾。
[0012]本发明的实施方式还包括对含不想要物质的地区进行生物除污的方法，包括提供在一地区低处的含水污水池，其中所述地区含有不想要的物质；提供一种能悬浮在所述污水池表面的漂浮生长平台；在平台内放置植物材料以使至少所述植物材料的一部分与水体相接触；在水体存在下生长所述植物材料并通过所述不想要的物质在植物材料内的富集除去所述物质。一些实施方式中，所述水体是通过用水冲洗所述地区加入的。在一些实施方式中，植物材料可进行收割。并且所述方法的步骤可进行重复。
[0013]本发明的其它实施方式提供了改善咸水鱼类栖息水域的方法，包括提供一种能悬浮在咸水鱼类栖息水域表面的漂浮生长平台；在平台内放置植物材料以使至少所述植物材料的一部分与水体相接触；在水体存在下与容许植物生长的条件下生长所述植物材料以改善鱼类栖息水域。通过所述植物生长至少能够进行一种改良，譬如给鱼提供食源以及庇护、促使形成有益于所述栖息地的生物群、从水中除去不想要的物质、或将想要的物质沉淀于水中。
[0014]本发明的其它实施方式提供了防止陆地海滨侵蚀的方法，包括提供一种能悬浮在近海滨的盐水中的漂浮生长平台；在平台内放置植物材料以使至少所述植物材料的一部分与水体相接触；在盐水水体存在下生长所述植物材料以形成障碍来防止海滨侵蚀。所述障碍至少具有一种功能，例如风障、波障、鱼类避难所以及风景设计。
[0015]本发明的其它实施方式还提供了盐水脱盐的方法，包括提供一种能悬浮在近海滨盐水水体中的漂浮生长平台；在平台内放置一种能富集离子的植物的植物材料以使至少所述植物材料的一部分与水体相接触；在盐水水体存在下生长所述植物材料以致盐离子在所述植物材料内富集而从水中除去。所述离子例如可以是钠、磷、钾、氮、硫和硼。所述富集离子的植物例如可以是蕃杏科海马齿(Sesuvium portulacastrum)。
[0016]本发明的其它实施方式还提供了筛选能在盐水中茁壮成长的植物品种的方法，包括提供一种能悬浮在近海滨盐水水体中的漂浮生长平台；测定所试验植物品种植物材料的至少一个特征的初始值；在平台内放置所述植物材料以使至少所述植物材料的一部分与盐水水体相接触；植物材料生长一段时间后确定所述植物材料的上述特征的第二测量值；基于第一次和第二次测量值的比较，评估所述植物材料在盐水中的茁壮生长能力。所述特征包括以下一组中的至少一种：单位面积的生物数量、尺寸、形状、颜色、蛋白质含量、含糖量、生长率、发育阶段。一些实施方式中，所述测试植物品种在生长前或生长中可进行诱变。
[0017]虽然在此对本发明的各种实施方式进行了概括，但是应注意到各种实施方式的变化包括在此所述特征的组合。因此，参照或近似于一组特定的实施方式所提及的特征并不意味着这种特征不能与本发明的其它实施方式相结合，所述特征包括但不限制于在此概括的那些特征。
                                 附图简述
[0018]图1显示由密封的聚丙烯遮阳布包制成的漂浮生长基包裹物(FGMP)，所述遮阳布包含有疏水性合成泡沫微粒，例如Polylite的多孔聚苯乙烯(EPS)薄片和诸如泥炭沼和泥炭的天然土壤改良剂。根据需要，FGMP的大小和形状可以变化。
[0019]图2显示了硬聚氯乙烯(PVC)管为框架的漂浮生长基组。其中所有组块都用绳索系在一起并固定在框架上。这种漂浮的海水种植平台(FSCP)支撑所选的耐盐植物进行可持续地生长。侧视图也显示出从FGMP长出的根，悬浮在海水中。当所述FSCP用以种植可进行植物除污的植物时，所述系统则称为漂浮的植物除污平台(FPP)。
[0020]图3显示了使用地膜和充气塑料管的漂浮海水种植平台。植物在两个充气塑料管中间进行供养且根部穿过地膜长出。
[0021]图4A是用日常淡水(L)浇灌的商业装罐混合物中的草海桐(Scaevola taccadd)开始显示出健康地成长，但在用海水(R)浇灌2个月后死亡的情况。
[0022]图4B是用日常淡水(L)浇灌的商业装罐混合物中的MiIo(桐棉)开始显示出健康地成长，但在用海水(R)浇灌2个月后死亡的情况。
[0023]图5A是在100％海水中漂浮的生长基包裹物上生长8个月的MiIo(桐棉)，其根部从包裹物中伸出。
[0024]图5B是是在100％海水中漂浮的生长基包裹物上生长8个月的Naio(夏威夷苦槛蓝)，其根部从包裹物中伸出。
[0025]图5C是在100％海水中漂浮的生长基包裹物上生长8个月的猪母草Akulikuli(别名滨水菜)，其根部从包裹物中伸出。
[0026]图6A是由2英寸聚氯乙烯管(PVC pipes)制成的漂浮框架。安置尼龙编织网以防止植物残体的分散以及根部被鱼类吞食。
[0027]图6B是漂浮的海水种植平台的演示。从L到R，植物是猪母草Akulikuli(别名滨水菜)，Naio(夏威夷苦槛蓝)和MiIo(桐棉)。
[0028]图7是在夏威夷卡内欧西市的Heeia鱼塘的沿岸水域上漂浮海水种植平台的演示。FSCP上种植的滨水菜植物在18.5ppt盐度的微盐水中无追肥生长5个月。左侧编织网内的植物与右侧网外的植物可比拟。
[0029]图8A是Heeia鱼塘左侧网内和右侧网外的滨水菜经5个月的枝生长情况。没有编织网的保护下，枝的生长减慢。
[0030]图8B是Heeia鱼塘左侧网内和右侧网外的滨水菜经5个月的根生长情况。没有编织网的保护下，根的生长减慢。
[0031]图9A显示了在FGMP的上表面切除枝而保留老根后于微盐水中经3个月再生的滨水菜枝。
[0032]图9B显示了在FGMP的下表面切除根而嫩根生长于微盐水中经2个月再生的滨水菜根。
[0033]图10显示了使用重型聚乙烯片和气泡垫的漂浮海水种植平台。
                              优选实施方式详述
[0034]全世界都有一种需求，即找到一种使用海水生长陆生植物的成功方法，以不仅能节省匮乏的淡水资源和宝贵的陆地空间，而且能收集出海水中丰富的矿物养分。在此阐述的本发明就是一种在微盐水或海水中使植物茁壮成长的植物生长新方法。海洋农业，即在漂浮的海水种植平台(FSCPs)上直接种植基于地面的作物以克服基于地面的海水种植问题。本发明的成功是基于发现了在合适的生长基中耐盐植物能够适应海水的标准盐浓度，但是不能太高。因此，虽然由于盐类的累积用海水浇灌地面的陆生植物很快就会失败，但是漂浮平台上的植物生长却可维系，这是因为其盐度决不会超过海水的盐度。另外，与目前尝试的盐水浇灌的方法相比，本发明的方法可以相当大地节约植物种植成本。使用漂浮种植平台和生长管理，可估计的海蓬子经济作物的海洋种植业成本小于每英镑4$，节省成本超过50％。
[0035]本发明提供了在各种盐度的水体中生长陆生植物的方法，所述水体包括微盐水和100％的海水。植物生长在允许其至少一部分与盐水相接触的漂浮种植体系上。
[0036]术语″漂浮″意指能够漂浮的性能。″漂浮种植体系″能够漂浮在其被放入的水体表面上。本发明的一些实施方式中，对漂浮体系、漂浮平台、漂浮支撑物结构、漂浮带和绳以及漂浮片或层都进行了考虑。在其它的实施方式中，植物本身或其生长基能够提供或贡献必要的浮力以保持整个系统可漂浮。
[0037]几种漂浮种植体系可被使用，例如本发明的一些实施方式中，平台可以是任何适合材料的简单层，进行布置以使平台漂浮或悬浮在诸如微盐水或海水的盐水水体表面上。平台可以具有放置植物的开孔。植物的枝一般保持在水体上，而根则悬浮在盐水中。
片或层的模式
[0038]只要能悬浮植物以使其部分与水体相接触，平台可以制成任何类型。作为相对简单的方式，平台可以是悬浮在水体表面上的简单片或层。示例性的片型系统的制备显示在实施例2、3和6中。
[0039]所述片或层可由任何适合的材料制备。适合的材料实例包括但不限制于编织物或非编织物、网丝、网状物、遮阳布、塑料、纺织品、地膜、滤网、金属滤网、尼龙滤网、聚丙烯遮阳布、聚碳酸酯、聚乙烯丁酸酯、聚酰胺、聚氯乙烯、乙烯基乙烯乙酸酯共聚物聚亚氨酯、聚苯乙烯、聚偏二乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、气泡包裹物、漂浮包裹填充材料、纤维增强塑料、聚砜、玻璃纤维、聚偏二乙烯二二氟化物、塑料、金属材料、闭孔聚合体泡沫、HDPE(高密度聚乙烯)、回收料、再循环料等。所述片的材料优选由高于将放置FSCP的水体的浮力的材料制成。
[0040]所述层可自我漂浮或通过其他能使平台漂浮的材料支撑。植物放置到一层内的开孔中以使枝处于空中而根自由地悬浮在液体中。所述片可以是单一层或者折叠形成任何想要的形状。在一优选实施方式中，形状是长而窄的袋状。在一些情况下，植物本身能够产生浮力以保持平台漂浮。优选地，植物保持直立，其枝干在水位线以上。
[0041]在一些实施方式中(参见图3)，片材制成“空的包裹物”并且植物放置在上表面的开孔中。植物的根部分或全部位于被包裹区域内的液体中进行生长，因此保护根部免于被吞食，而通过将其放置在多孔滤网中等方式使植物的上部保持直立生长。所述片或层可由各种材料制成。在优选实施方式中，所述片由经折叠和裁剪形成包裹物的地膜构成。所述包裹物可采用任何手段进行支撑。图3示出的实施例就是由两个支撑平台的塑料管制成的支撑物结构，其中空气管通过将空气吹入聚乙烯管中并密封两端而成。一些实施方式中(如图3所示)，植物插入两个空气管之间的开孔中以使结构化的空气管为植物生长提供支撑。
[0042]锁箍、缆绳和其它任何合适的方式都可用于锚定各端。每个组成单元都可使用例如缆绳、绳、线、丝或其它手段连接到相邻的组成单元以形成大面积的平台。
[0043]本发明的一些实施方式中，特定的植物品种能够生长在单层地膜上。在这种情况下，可将片形成装有单一充气塑料管的袋状物，而不必使用两个空气管。这种中空型的FSCP适合于不要求支撑系统来保持植物直立的匍匐植物或矮生植物。
[0044]本发明提供了一种便宜且利于移动的平台，其重量轻，成本低。当生长期结束，空气管可排气且平台可卷起以供存储和运输。平台单元可卷起的性能有助于海洋农业工程，例如机械化种植和收割。
[0045]本发明一些实施方式中，一层或多层气泡垫(包装材料)可用于平台表面。在优选实施方式中，漂浮在水体表面上的轻质聚丙烯绳围绕在气泡片周围。实施例6提供了一种制备这种平台的示例性方法。图10示出了这种平台的详细结构。所述平台的优点在于它具有平均的漂浮力(使植物均匀地生长)、易于移植且适合机械化生产和操作。
生长基包裹物
[0046]在本发明的其它实施方式中，制成了(图1)漂浮的“生长基包裹物”(FGMP)，其含有适合使根部生长的填充材料。在本发明优选的实施方式中，包裹物由含有疏水性聚合物泡沫微粒和天然土壤改良剂混合物的遮阳布制成或者由充气的塑料空气管制成。卷绕在所述包裹物上面部分的黑色塑料膜用于保持湿度和维持一层低盐度的水体。滴灌可用于控制所述盐度。制备这种FGMP的实例示于实施例3中。
[0047]所述包裹物可由任何适合的材料制成。适合的材料实例包括但不限制于编织物或非编织物、网丝、网状物、遮阳布、塑料、纺织品、地膜、滤网、气泡包裹物、金属滤网、尼龙滤网、聚丙烯遮阳布、聚碳酸酯、聚乙烯丁酸酯、聚酰胺、聚氯乙烯、乙烯基乙烯乙酸酯共聚物聚亚氨酯、聚苯乙烯、聚偏二乙烯、聚丙烯、聚酰胺类、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、气泡包裹物、漂浮包裹填充材料、纤维增强塑料、聚砜、玻璃纤维、聚偏二乙烯二二氟化物、塑料、金属材料、闭孔聚合体泡沫、HDPE(高密度聚乙烯)、回收料、再循环料等等。所述片的材料优选由高于将放置FSCP的水体浮力的材料制成。
[0048]用于FGMP的填充材料的选择空间很大。所述材料可以是多种组分的混合物。任何允许根部生长的材料都可使用。例如，所述材料可由合成材料制成，诸如闭室聚合物泡沫微粒、疏水性聚合物泡沫微粒或者开室聚合物泡沫微粒，优选涂覆微粒。可做成FGMP用的填充材料的合成材料实例包括但不限制于聚碳酸酯、聚乙烯甲基丙烯酸酯、聚乙烯丁酸酯、聚酰胺聚乙烯、聚氯乙烯、乙烯基乙烯乙酸酯、共聚物聚氨酯、聚苯乙烯、聚偏二乙烯、聚丙烯、聚酰胺类、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯类、气泡包裹体、漂浮包裹物填充材料、纤维增强塑料、聚砜、玻璃纤维、聚偏二乙烯二氟化物、塑料、泡沫、金属材料、闭室聚合体泡沫和高密度聚乙烯。所述材料可由回收的或再循环的聚合物材料，例如再循环的塑料、轮胎等制成。
[0049]其它可用于FGMP填充材料的材料实例包括但不限制于泥炭、木屑、树皮或堆肥树皮、天然材料、有机堆肥或天然土壤、蛭石、polylite、陶瓷混合物、天然改良剂、堆肥松树皮和其它堆肥有机材料、庭院废物、椰子木髓、经处理的淤泥、动物和/或植物基的填埋垃圾；木材和木质纤维素的衍生物；蛭石；珍珠岩；玻璃珠；堆肥；有机肥料、鸡粪、沙；黑色泥炭；农业废物(堆肥或非堆肥)；堆肥畜牧副产品、木材和木质纤维素衍生物、回收或再循环材料、软木等。
[0050]一些实施方式中，防止物质蒸发的保护层设置在包裹物上表面。
可选择的灌溉
[0051]由于平台区域密度梯度的存在，形成了由淡水到低盐度水的梯度层，使得并不太耐盐的植物能够生长。这一梯度层可通过计量的滴灌等进行控制。本发明的方法非常灵活，因为其可通过如滴灌、包裹物材料和保护层的设计或其它方法进行变化，并且一个方法能够生长出具有不同耐盐水平的各种各样的植物。在一些淡水难以获得或者昂贵的地方，正如这里表述的在100％海水中成功长成夏威夷喜盐植物显示了本发明在极端恶劣环境中的实用性。
[0052]可以通过增加或者减少当前应用于附加的淡水灌溉的灌溉系统，比如滴灌或带灌系统(Drip Research Technology，San Diego，CA；Drip Works，Willits，CA)的水流对其进行改良，以允许耐盐性较低的植物生长。使用滴灌系统可以视情况施加其它的营分、肥料和植物生长调节剂。也可以使用记时器以使滴灌系统实现定时工作或者保持滴灌连续。
[0053]本发明的一些实施方式中，可以使用电池能或太阳能泵水系统通过滴灌系统管道将淡水从所连接的储存区域输送到平台。用这种方法，平台无需人力或电力来运转泵水系统或记时系统就能进行灌溉。
[0054]在本发明的一些实施方式中，对系统进行设计以使来自环境的淡水可以截获，视情况储存和传输到生长在FSCP系统上的植物，通过这种方法，所述系统可利用包含在降雨中或海洋蒸发中的淡水。倾斜的平台延伸部可适合将雨水倾斜倒入储存区域。例如，这种倾斜平台延伸部能够由一片超出平台各个方向2英尺的塑料制成并且经支撑以便倾斜直到平台。降落到倾斜延伸部顶上的水向下滴落到收集器中，并继续到储存区域。任何在倾斜平台延伸部底部冷凝的水(如来自海洋蒸发)都允许通过收集器滴落到淡水储存区域中。如果必要，蒸腾水也可进行再循环，例如使用位于生长植物之上的透明塑料片让光射入并允许蒸腾水倾斜而下滴落回所述系统中。这些水在循环系统能够允许较低耐盐性植物使用FSCP系统进行生长，而不需要人类来帮助提供淡水。
[0055]这种轻型FGMP可用来种植陆生植物。一些实施方式中，所述FGMP组成单元可连接在一起并限制在漂浮的刚性或韧性框架内以形成漂浮的海水种植平台(FSCP)。因此海洋农业可通过常规的筛选、诱变、培养、基因工程或其组合等等来对耐盐植物进行选择得以实现。
支撑物结构
[0056]支撑框架可用于支撑FSCP结构。所述漂浮支撑部件可以从任何适合的材料中选取，只要其在所述需要设置特定FSCP的水体中可漂浮即可。优选地，所述支撑材料在水溶液中不易降解且在含盐溶液中不受腐蚀。所述结构框架可由任何适合的材料制成。适合材料的实例包括但不限制于管、袋、管道、气泡垫、包装材料、气球、浮标体系、漂浮架等等。所述结构可由合成材料制成，实例如闭室聚合体泡沫。所述材料例如也可由覆盖有气密封条的开室聚合物泡沫(优选涂覆)形成。示例材料包括但不限制于聚碳酸酯、聚乙烯丁酸酯、聚酰胺、聚氯乙烯、乙烯基乙烯乙酸酯共聚物聚亚氨酯、聚苯乙烯、聚偏二乙烯、聚丙烯、聚酰胺类、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯类、气泡包裹物、漂浮包裹填充材料、纤维增强塑料、聚砜、玻璃纤维、聚偏二乙烯二氟化物、塑料、金属材料、高密度聚乙烯(HDPE)、回收料、再循环料、带有密封端的充气塑料管、金属等等。优选地，所述结构由刚性或韧性的聚合物材料制成并具有防水密封条。可选择地，所述支撑结构可以由内部中空的漂浮金属框架组成。
[0057]支撑结构可采用常规的公知模制工艺加以制备。制备这种模制支撑结构的方法示例包括但不限制于注模法；挤压模制法，诸如周期板牙挤压模制、异形挤塑模制、管道挤压模制和充气模制；真空模塑法，直接吹塑法，注射吹塑法，单轴延展法，管形延展法，在一台展幅机上连续或同时双向延展法，压模旋转模制法、熔融旋压法、溶液旋压法，熔融吹塑法，铸造法，压延法等等。
[0058]所述支撑结构也可以由天然材料制成。天然材料实例包括但不限制于回收料或再循环料、木材和木质纤维素衍生物、竹材等。另外，所述支撑结构也可以由所述组分的混合物制成。
[0059]这种支撑框架的实例例示于图2、图6A和图6B中。所述框架用于包含漂浮着的FGMP，它们粘接在一起并系于或连接于框架上。所述框架可限制FSCP的形状和尺寸。所述框架也有助于让平台阻挡不利的天气条件，并拖拽或固定到选定位置上。
[0060]在优选实施方式中，充气塑料管用于支撑所述框架。这些充气塑料管是轻型的、经济的、并且可进行排气，在排气后，很容易运输到新场所或保存地。图3显示了支撑其上陆生植物可生长的片或层的这种充气管的使用。所述充气管优选用于支撑片形或层形的FSCP，但如果它们有足以引起平台漂浮的浮力，那么也可以用于支撑FGMP类型的FSCP。
[0061]视情况可以使用编织网来防止植物的根部被过度吞食。所述网可如图6A所示连接到框架上，或者通过其它方式连接。实施例13表明所述编织网在防止根部被吞食方面是有用的，并且引起单位面积生物数量的增加。
[0062]单个的片或包可以通过任何手段连接成任何想要的尺寸和形状。连接多个片或包的合适材料包括但不限制于绳、束缚材料、线、夹子、扣件、封口器、卡子、搭锁、铆钉、插脚等等。
[0063]为了将植物插入到片或包内，在优选实施方式中提供了开孔或空隙。开孔可根据需要设计成任意大小，并且能够以任何类型进行设置。可选地，如果片或包中的空隙足够大，那么植物可直接通过已经存在于材料中的空隙进行放置。这依赖于植物的大小和片或包中空隙的大小。
[0064]FPP系统虽然具有相对较少的维修项目，但是周期性检查有助于评估FPP系统的运行情况，并且可有助于根据需要替换或修理损坏的材料或FSCP的结构。洪水状况一减弱就进行检查。为了防止碎屑聚集，如果必要，可通过每周或更经常的清洁除去任何阻塞物质。
[0065]陆生植物，优选耐盐植物，在海水中的种植证明了基于平台的海洋农业构想的可行性。作为本发明的实证，若干耐盐夏威夷植物，例如猪母菜akulikuli(滨水菜)，milo(桐棉)，naio(夏威夷苦槛蓝)，草海桐(Scaevola taccadd)和海滨雀稗  (seashore paspalum)(海雀稗Paspalum vaginatum Sw.)已被发现能够在漂浮于100％海水中的人工生长基包裹物(FGMP)中进行可持续生长，尽管这些植物中的一些需要在稀释的海水(图5A，5B，5C)中进行一段培养期的生长。本发明的成功应归功于以下概念，即陆生喜盐植物在合适的生长基中能适应海水的正常盐浓度，但浓度不能太高。因此，当使用海水灌溉地面上的陆生植物时，由蒸发引起的盐类积累会很快导致失败，而本发明的漂浮平台上的植物生长因为盐度决不会超过海水的正常盐度从而可持续生长。这些在生长基包裹物中的植物的根与在土壤中的根相类似，会形成根区。另外，根也能从包裹物伸出形成悬浮的根群(图5A 5B，5C)。起初的实验中使用的是夏威夷海滨的海水，但是大部分实验是在由清澈的海洋海水混合物制成的人工海水中进行(海洋企业国际公司)。当重新构成时，所述组成和海水的组成非常相似(表1)。在温室条件下，所有选定的植物都能在FSCP上无限期的生长，例如猪母菜，在六个月内它的根可达到1米长。猪母菜可生长在盐度18.5ppt的夏威夷卡内欧西市的Heeia鱼塘的沿岸水域中(图7，图8A和图8B)。所述植物在没有添加肥料的田间情况下(1.9ppm氮、0.2ppm磷和245ppm钾)，五个月内每平方英尺生产出约25g干根物质和50g干枝物质。
移植方法
[0066]生长在平台上的植物可从种子、植物体、插枝或其它任何部分开始生长。一些实施方式中，植物可在平台之外的地方开始生长，然后一旦达到一定尺寸再移植到平台上。可选地，种子、植物体、插枝或其它适合开始的材料都可直接生长在平台上，而不需要移植。方法的选择取决于成本和每种植物类型的具体生长特点。
[0067]植物生长基可视情况含有肥料，在优选实施方式中所述肥料是缓释肥料。肥料可通过滴灌系统进行施加。也可选择不施加肥料，植物能够从盐水中获得所有必须的营养。
[0068]生长方法的选择依赖于植物的尺寸和形状、植物的耐盐性、收割方法、植物抗风和其它环境因素的能力、抗生物虫害能力等等。例如，一些植物使用片或层的FSCP系统可茁壮成长，而其它一些需种植在附加有灌溉和营养的FGMP内生长才最好。
[0069]植物的任何部分都可收割，并且依赖于植物类型的选择和收割方法。可收割的植物部分包括但不限制于整棵植物、植物体、生殖苞、果实、花朵、种子、花粉、叶、粒、植物根、植物枝等。因此，在本发明的一些实施方式中，整棵植物都可收割，而在另一些实施方式中，特定的植物部分可以收割，并让植物在连续的收割循环内再生所述部分。所述收割物质可用于任何所需的目的。所述收割物质例如可用于食品、饲料、种子繁殖、油类、纤维、“植物盐”、生物燃料、香料、草药、营养品(nutraceutical)、药物、染料、建筑材料、工业原料和经济作物等等。
[0070]生长在本发明FSCP上的植物可以单种。也可选择在所述平台上植物混合生长。
使用植物的选择
[0071]尽管猪母菜等耐盐植物是这里阐述的海水种植方法特别适合的选择，但是可以预见陆生植物的大部分类型都能在本发明的漂浮平台上进行生长。
[0072]这里使用的术语“植物”可以指整棵植物、部分植物体、植物细胞或者一组植物细胞，例如植物组织。苗体也包含在“植物”的含义中。包含在本发明中的植物是任何可服从的生长在本发明漂浮平台上的植物，包括被子植物、裸子植物、单子叶植物和双子叶植物。
[0073]单子叶植物的实例包括但不限制于芦笋、田地玉米和甜玉米、大麦、小麦、米、高粱、洋葱、珍珠稗、黑麦和燕麦。双子叶植物的实例包括但不限制于番茄、烟草、棉花、油菜籽、蚕豆、大豆、胡椒、莴苣、豆类、苜蓿、三叶草、甘蓝类作物或甘蓝(例如卷心菜、椰菜、花椰菜、抱子甘蓝)、萝卜、胡萝卜、甜菜、茄子、菠菜、黄瓜、甜瓜、哈蜜瓜、向日葵和各种的观赏植物。木质类的实例包括白杨、松树、红杉、雪松、橡树、冷杉、铁杉、槐木、樱桃、葡萄、藤草、莓藤等等。
[0074]可以使用的植物实例包括天然耐盐植物或部分耐盐植物、能耐盐的植物和通过常规基因工程方法或传统培育方法来增加耐盐性的植物。另外，通过稍微改变平台的设计和方法，例如使用滴液或喷雾装置用淡水从高处灌溉平台，一般认为较低耐盐度的植物生长在平台上时也能适应并且茁壮成长。
[0075]在本发明的一些实施方式中，使用FSCP，天然的耐盐性较低的植物能更容易地生长。
[0076]除了俯卧的药草，猪母菜(别名滨水菜)以外，多种耐盐植物类型已经在温室中使用本发明的FGMP系统于100％海水中成功地长成。这些选定的耐盐植物是草：海滨雀稗属(paspalum vaginatum Sw.)、小的灌木：naio(夏威夷苦槛蓝)，草海桐(Scaevala taccadá)，药草：海芦笋(海蓬子类)和akulikuli kai或Pickleweed或白楔(Batis maritime)，树类：milo(桐棉)，和红树或美洲红树(Rhizophora mangle)。这些植物中的一些，例如naio和海草桐需要生长在稀释海水中的一段适应期。
[0077]其它耐盐或中度耐盐的作物实例包括但不限制于甜菜、羽衣甘蓝、棉花、黑小麦、某种小麦品种、野麦、盐草属、菠菜、野生二粒小麦、盐草属品种、扁豆、燕麦、米、高粱、非甜质玉米、亚麻、向日葵、朝鲜蓟、芦笋、南瓜、碱茅属、大麦、黑麦、滨藜、野麦、岩黄芪(hedysarum)、地肤、苦槛蓝属、Nittrana、碱茅属(puccinellia)、海葡萄(coccoloba uvifera)、海蓬子、猪毛菜、碱蓬属(suaeda)、金合欢属(Acacia)、木麻黄属、桉属、岩黄蓍属(hedysarum)、莲属、苜蓿属、白千层属、牧豆树(prosopis)、海莲子、树柳、四角豆(tetragonolobus)、thizophora、碱地鼠尾粟、盐草属、纳托尔碱草、狗牙草、无芒虎尾草、救生草、三叶草属、沿海甜菜(Beta maritime)、松叶菊属品种、萨尔瓦多拉桃属、瑞香属(S.oleoides)，枸杞属(Lycium)、檀香属、淫羊藿属(acuminatum)、海蓬子属木犀科、海蓬子属菊科(bigelovii)、大红树、白楔等等。因为它们都有耐盐倾向，所以这些植物尤其可能在FSCP系统中茁壮成长。
[0078]即使起初盐敏性的一些植物，也能通过逐渐将植物转移到盐度连续增高的水溶液中而变得适应在FSCP上生长。盐度适应过程的实例在实施例16中有所表述。一些实施方式中，在漂浮平台上长成的植物例如可通过常规的繁殖手段进行选择以具有增强的耐盐性。
[0079]基因工程能够进一步制备耐盐性增强的植物。因此，一些实施方式中，与非基因植物相比，在FSCP上所用的植物经遗传变异或基因工程改造，可以提高其在诸如微盐水或海水的盐水中的耐盐性或产量。
[0080]因此，一些实施方式中，漂浮平台上生长的植物可经遗传改造具有增强的耐盐性。这里所用的术语“遗传改造”是指在一个或多个植物细胞中引入一个或多个异种的核苷酸序列，所述植物细胞然后用于长成完整的有性生殖存活植物。这里所用的术语“遗传改造”也可指通过前述方法已经繁殖的植物。使用FSCP生长遗传变异植物的实例示于实施例20和21中。
[0081]一些植物在带有附加的淡水灌溉滴液系统的低盐度水体中会生长得很好。对于这种植物，FSCP可以设置在低盐度水平的海湾或鱼塘。
[0082]本发明的方法例如可通过生长漂浮的盐水观赏植物来用于海洋景观设计。运载耐盐性观赏植物的FSCP对海湾或码头的风景设计有用。这些还具有另外的优点，即通过除去一些污浊材料和污染物，例如柴油、油类、气体或其它水体中可能存在的材料来清洁水体，另外还增加了水道的美感。
所用盐水的选择
[0083]本发明的FSCP可悬浮在任意大小的水体中。水体实例包括但不限制于天然池塘、人工池塘、水族箱、水产养殖池塘、盐水湖、养鱼场、三角洲、地下水、池塘水、污水池、海滩、海湾、污水池、蓄水池、水回收设施、脱盐设施、沿岸海域、外海海域、除污系统、种植系统、高尔夫球场池塘、沼泽、盐水、潮汐沼泽、湿地、河口、植物供水位置、港口、码头、海洋种植农场、船艇设施等等。
[0084]存在于海水中的溶解盐类元素包括钠、钾、镁、钙、锰、氯、硫、溴以及其它元素。因此，许多陆生植物生长所需的营养都已经存在于海水中。少量需要添加的养分，可以通过滴灌施加或优选以缓释肥料存在于生长基包裹物中。所使用的量取决于植物生长速度、养分需求量和其它因素。
[0085]FSCP可用于在各种盐度的盐水中生长陆生植物。术语“盐度”意指溶解在水中的盐量的测量值。海湾、海滩和河口显示出正如它们是咸的海洋水和淡水混合之处的盐度范围。盐度测量值通常用千分之几(ppt)来表示.淡水的盐度范围通常是0-1‰(ppt)。微盐水认为是轻微的有盐分的，通常盐度范围为1-32ppt。海水的盐度通常无论任何都超过30ppt。海湾的盐度水平在20-30ppt左右。外海的盐度约为35ppt。接近海湾入口的海洋盐度水平会由于稀释轻微减少，并且海湾和河口的盐度通常进一步的冲淡。水体的盐度水平例如也会随着潮汐运动、雨或雪的稀释以及风对水体的混合而波动。
[0086]FSCP可放置在各种盐度的水体中。例如所述FSCP可用于下列盐度水平的盐水中，盐度从约3、5、7、9或10ppt到约32、33、34、35、36、37、39或41ppt。本发明的一些实施方式中，植物生长的盐度水平从约12、15、18ppt到约21、24、27或30ppt。
[0087]术语“盐水”一般是指存在有一定量盐类的水。通常，术语“淡水”一般是指盐类含量小于1000ppm的水。术语“轻盐度水”一般是指盐类含量从约1000ppm到约3000ppm的水。术语“中盐度水”通常是指盐类含量从约3000ppm到约10000ppm的水。术语“高盐度水”通常是指盐类含量从约10000ppm到约35000ppm的水。海洋水通常含有约35000ppm的盐类。
[0088]FSCP可用于在含海水0-100％范围的水体中生长植物。例如植物可在从含约0％、5％、10％或20％海水到约70％、75％、80％、85％、90％、95％海水或100％海水的范围内生长。进一步地，植物可以从约25％、30％、40％到约50％、60％或65％海水的范围生长。FSCP可使用微盐水、经盐类污染物污染的淡水、盐水鱼塘、天然海水或者使用人造海水制品。例如，为了实验目的，人造海水可采用生产商表述的方法加以制备(透明海水Marinemix；海洋实业国际公司制备)Marine Enterprises International，Inc.，巴尔的摩，MD)。这种人造海水的示例含量示于表1中。
表1
海水和人造海水(透明海水)用清澈海水Marinemix(crystal seaMarinemix)制成的(海洋实业国际公司)
    性能     海水     透明海水
离子浓度(mgLp-1)
K     389.0     300.0
Na     12074.0     10794.0
Ca     491.0     399.0
Mg     1455.0     1185.0
Fe     0.9     1.2
Cu     0.8     0.9
Zn     0.8     0.7
PH     7.9     8.3
电导率(mmhos cm-1)     47     41
[0089]海水可以稀释到任何想要的浓度。例如，可以对人造海水进行稀释以测验给定植物类型在盐水溶液中的生长能力。人造海水也可用于形成平台的人造生长区域。通过使植物从低盐度环境到高盐度环境逐渐地进行适应，所述人造海水另外也可用于使秧苗最后能够适应移植到的FSCP。
优点
[0090]使用本发明的方法生长植物有多个优点。首先，对耐海水盐度的植物来说，灌溉是非必要的。虽然特定植物类型的生长可能需要一些淡水灌溉，但是所述灌溉量要比通常用于灌溉生长在土壤中的相同植物类型的灌溉量要小得多。因此，所述方法在淡水的可利用率较低的地方是极其宝贵的。
[0091]本发明的另一个优点是对另外养分(肥料)的供给有最低的需求量。大部分的所需养分都可从微盐水或海水自身获得，如果必要，另外的养分可以使用滴液系统或缓释肥加以施行。
[0092]本发明的再一优点是平台可设计成高的迁移性。因此，在本发明的一些实施方式中，所述平台例如随天气条件的变化或生长其上的作物的季节变化可在另一地点方便地拆除和安装。
[0093]本发明的平台的灵活度使得可以在多种水体上生长多种植物。平台的尺寸、形状和尺度可进行设计以适合理想的要求。例如，平台可进行安装以用于小的天然池塘、高尔夫球场池塘、人造池塘(诸如鱼塘)或者可进行设计以用于污水池或海湾位置。进一步地，所述方法也可设计使用在沿海水域或外海。
[0094]本发明种植系统的使用实例包括但不限制于为造景种植观赏植物或生产食物、饲料、油、纤维，生产营养产品和药物、建筑材料、工业原料、染料、生物燃料、药品和营养品添加剂和其它经济作物生产，用于改良环境，例如丰富鱼类种群、脱盐和植物补给等等。
种植平台的各种使用
[0095]和陆地的农业实践相似，海上或微碱沼泽或河口环境中的FSCP也有很多可能的用途，尤其在水体相对平静的地方(例如海湾、污水池和沿岸的鱼塘)。经过挑选、培育、繁殖或基因工程，任何耐盐度达到等于或高于海水的正常盐浓度的植物将适合生长在海中的FSCP上。生长的优选条件将随植物类型不同有所改变，但是，氮和磷是两种健康生长所必需的养分。虽然灌溉是不必要，但是在很多情况下，很少的滴灌量就会促进生长并且扩大适应FSCP系统的植物的范围。
[0096]FSCP可用于盐水水体的生物除污。实施例9、10、11、17、22和23例示了使用FSCP对盐湖地区进行生物除污的示范方法。使用植物的生物除污法已经用于土壤的净化过程。所述方法称作“植物除污”或“植物抽滤”，并使用植物从土壤中清楚有机或无机污染物，诸如杀虫剂、PCB和重金属。盐水水体中过量的氮、磷和钾也可以带来污染问题，所述问题可使用本发明的方法加以修正。
[0097]一些植物甚至显示能够吸收大量的金属或其它污染物。这种植物有时称作超量富集植物或金属植物。这些超量聚积植物可能是使用本发明的实施方式进行盐水水体生物除污的优先选择。某些植物已经发现可富集镍(参见Brooks et al.，1979)，钴和铜(参见Brooks etal，1978)，镁(参见Brooks et al.，1981)，铅和锌(参见Reeves and Brooks，)，锌和镉(参见Brownet al.，1994)，和砷的(Banuelos and Meek)。铅的富集体的一个实例是芥菜(Brassicajuncea)，印度芥菜植物(Kumar et al.，1995)。
[0098]虽然生物除污已经成功应用在许多污染的陆地场所和淡水环境中，但是有关其在盐浓度较高的河口或海洋环境的使用信息却很难得到或不能得到。主要限制是，不同于陆生植物，浸没的海藻不能正常地具有通常发生生物除污的大根区，并且也没有与淡水植物如风眼兰相等同的盐水水生植物(参见Vesk and Allaway，Aquatic Botany，59：33-44(1997))。
[0099]FSCP能用于建立单一的或混合的植物群落，并在根区通过根部渗滤供养种群密集的微生物。这些微生物接着可促进氮的可利用度。例如根瘤菌、雀稗固氮菌(参见Dobereiner and Day.In：″Nitrogen Fixation by Free-Living Microorganisms.″Stewart，ed.，Cambridge Univ.Press，Cambridge，UK，pp.39-56(1975))和磷(例如，micorrhizae菌)(参见Habte and Fox，Plant Soil，151：219-226(1993))，以及增强植物对高盐度和重金属等不利环境条件的抗力(Bradley et ah，The New Phytologist，91：197-201(1982)；Pond et ah，Mycologia，76：74-84(1984)；Jindal et al，Plant Physiology and Biochemistry，31：475-481(1993)；Bethlenfalvay，In：″Mycorrhizae in sustainable agriculture.″Bethlenfalvay andLinderman，eds.，ASA/CSSA/SSSA，Madison，Wisconsin，pp.1-27(1992)；它们的全部公开内容在此并入作为参考)，和污染物的降解、螯合和运输(Brodkorb and Legger，Applied andEnvironmental Microbiology，58(9)：3117-3121(1992)；Beveridge and Fyfe，Can J EarthSciences，22：1893-1898(1985)；Ferris et al，Nature，Lond 320：609-611(1986)，它们的全部公开内容在此并入作为参考)。因此，当所选植物确定时，本发明的FSCP能起到“漂浮植物除污平台”(FPP)的作用。在本发明的一些实施方式中，FPP是功能性的可持续植物除污设备，其关键性地放置在海洋环境中。例如，安置后，FPP能吸收和降解目标面的水污染物，诸如来自漂浮片的石油烃类，所述漂浮片通常围绕在船运码头周围。FPP优于现有技术的目前状态，其通过接近永恒再生的污染物吸附/降解能力，油吸附流出量突然增加。另外，对植物除污平台来说，通常并不需要施肥。植物根和枝依赖于生长速度每6到12月进行人工收割或机械化收割。为了确定如何利用生物数量，收割前可对所选植物组织中的痕量元素(锌、铜和铅)、磷和氮的含量在商用分析实验室进行分析。
[0100]FSCP方法可用于海洋环境中重金属的现场生物除污。这里所用的术语“金属”优选指代含金属的污染环境中发现的金属离子。可以认识到所述术语也包括非离子形式的单质金属。植物可以接纳和富集一种金属，或者可以接纳和富集一种以上的金属，或者几种金属的混合物。根据本发明的方法能被积累的金属包括稳定的金属和放射性的金属，例如铅、铬、汞、镉、钴、钡、镍、钼、铜、砷、硒、锌、锑、铍、金、锰、银、铊、锡、铷、钒、锶、钇、锝、钌、钯、铟、铯、铀、钚和铈。术语“金属”也包含金属混合物和常见的有机污染物，实例如铅或铬与硝基酚、苯、烷基苯甲基磺酸盐、多氯联苯(PCBs)和/或卤代烃的组合。陆生植物可累积的其它金属和污染物的表述公开在美国专利5,785,735、5,876,484和5,927,005中，它们的全部公开内容在此并入作为参考。
[0101]作为盐水中重金属污染物的实例，用铜基船漆替代三-正丁基锡防腐漆的结果是从船漆到沿岸海洋环境铜的释放显著增加(Stephenson and Leonard，Marine Pollution Bulletin，28：148-153(1994)；Gustavson et al，Hydrobiologia，1：125-138(1999)；Claisse and Alzieu，Marine Pollution Bulletin，26：395-397(1993)，它们的全部公开内容在此并入作为参考)。所述金属对海洋生物的毒害已经成为全球性的重要问题(Nagatomo et al.，Journal ofShimonoseki University of Fisheries，41：167-178(1993)，其全部公开内容在此并入作为参考)，威胁着海洋和河口生态系统(Sunda et al.，Estuarine Coastal and Shelf Science，30：207-222(1990)；Reichelt-Brushett and Harrison，Marine Pollution Bulletin，38：182-187(1999)，它们的全部公开内容在此并入作为参考)。因此迫切需要和加强关注对铜和其它海洋金属污染物的防治和除污(美国环保署、国家科学基金会、海军研究所、国防部(DOD)美国能源部(DOE)/美国环保署(EPA)战略性环境研究和开发项目、植物除污的联合项目。参见hypertext transfer protocol es.epa.gov/nceqa/rfa/phytore OO.html，pp.1-11(2000)，其全部公开内容在此并入作为参考)。海水中FSCP的成功能够满足这一需求。
[0102]使用FPP，一种本土的夏威夷番杏科属的喜盐植物，猪母菜(滨水菜)，经确定可作为铜去除体(Baker，Journal of Plant Nutrition，3：643-654(1981))，它在根部比在枝体中可积累更高浓度的重金属(实施例9和表2)。猪母菜能够很快地先在FPP平台上建立发达的根系，然后穿透所述平台形成悬浮在海水中的根群。在栽培环境下，6个月内，根长度可达到一米以上。这一根区(平台内的)和悬浮的(海水中的)根系一起有效地从海水中除去铜离子。在用35mg L-1铜修正的海水中生长1天后，每克干重量(DM)的根、茎和叶中分别含有4898、35and 18μg的铜。除了野生的铜异叶柔花(Aeollanthus biformifoliiums)植物，每克DM，其球茎、叶、花茎中分别含有13700，2600和3,500μg的铜(参见Malaisse et al，Science，199：887-888(1978)，其全部公开内容在此并入作为参考)以外，这些数值比所有经确定的陆生的铜去除体高很多，所述铜去除体例如是凤眼兰(凤眼莲)(参见Saltabas and Akcin，Toxicological and Environmental Chemistry，41：131-134(1994)；Vesk and Allaway，AquaticBotany，59：33-44(1997))，海洲香薷和鸭跖草(参见Tang and Wilke，In：″Heavy metal uptakeby Elsholtzia hainchowensis Sun and Commelina communis L.grown on contaminated soils.″Luo et ah，eds.，International Conference of Soil Remediation，pp.228-233(2000)，其全部公开内容在此并入作为参考)或者是枝体中可以积聚重金属到极高浓度，即大于1000mg kg-1的超量累积铜的植物(参见Brooks，In：″Plants that hyperaccumulate heavy metals.″Brookes，ed.，Wallingford，UK：CAB International，pp.55-94(1998)；Baker et ah，hi：″Phytoremediation ofcontaminated soil and water.″Terry et al. eds.，Boca Raton，Florida，USA：Lewis Publishers，pp.85-107(2000))，例如如铜星香草(Haumaniastrum robertti)(参见Baker，Biorecovery，1：81-126(1989)；Reeves et al.，Mining Environmental Management，9：4-8(1995))和Haunaniastrum katangense(参见Brooks et al.In：″Remediation of soils contaminated withmetals.″Proceedings of a conference on biogeochemistry of trace elements，Taipei，Taiwan，Science Reviews Ltr.Northwood USA，pp.123-133(1997)，其全部公开内容在此并入作为参考)。来自靠近沉积物的层的富金属底层水能泵送到FPP上并通过垂直的根滤除去污染物。所述负载金属的FPP然后可立刻进行收集并通过燃烧浓缩金属。这一方法比广泛采用的非现场的植物除污方法更容易管理且更节约费用。所述方法无须挖掘、运送和修整植物生长的淤泥，并且经济地解决了通常不可能的从土壤中除去富金属细根的问题。
[0103]上述的FPP技术例如也可通过在受污染区域最低处建造污水池应用于土壤的生物除污。例如金属离子的水溶性污染物可由雨水或人工连续灌溉冲洗到所述污水池中。FFP将用作污染物的浓缩器。
[0104]本发明的FSCP方法可依赖于系统的设计用于生长所有尺寸的植物。多年生植物、草本植物、年生植物、矮生植物、主作物或副作物、并且甚至树的生长都是可能的。FSCP可用于为风景设计或生产生长观赏作物；也能给养具有美学价值的植物的混合栽培。
食品和其它用途
[0105]FSCP可用于生长食品、油类、纤维、生物燃料、香料、草药或营养品、药物和其它经济作物。FSCP生长食品的使用实例显示在实施例7、12、14、18、19和20中。例如滨水菜可认为是一种可获得食品和分子农业的作物。肥厚的滨水菜的茎可作为青菜或生吃或烹饪(Merlin，Hawaiian Coastal Plants.Pacific Guide Books，Taipei，Taiwan，Rep.ofChina，p.41(1999)，其全部公开内容在此并入作为参考)。其肉质叶中积聚了大量的盐、蛋白质、矿物、营养和营养增补剂。叶中的钠浓度随着种植水体的盐度而增加(实施例14和表4)。
[0106]种植在100％海水中的滨水菜植物含有的钠离子超过叶干重的15％(实施例14和表4)。因此，滨水菜叶的粉末具有作为“生物盐”的潜在应用。如表所示，收割的滨水菜组织中除了盐的富集外，还含有许多养分。
[0107]滨水菜的枝可富集一种营养补充剂，脯氨酸达到干重的85％以上(参见Venkatesaluand Kumar，Journal of Plant Nutrition，17：1635-1645(1994))。滨水菜整棵植物富含在商业上用作无激素合成代谢补充物的蜕皮甾酮(每千克干物质3.5g)(参见Banerji et al，Phytochemistry，10：2225-2226(1971)，其全部公开内容在此并入作为参考)。蜕皮甾酮刺激害虫脱毛，因此在虫害的生物控制方面具有作为化学灭菌剂的潜在应用。(参见Lonard andJudd，Journal of Coastal Research，13：96-104(1997)，其全部公开内容在此并入作为参考)。另外，蜕皮甾酮可用于化妆品(参见中国专利申请CN86-106791 1986年9月30日，Lin et al；和世界专利申请WO9404132A2，它们的全部公开内容在此并入作为参考)。近来已经发现蜕皮甾酮具有各种医疗功用，例如抗前列腺癌的抗癌活性(参见Stockm and Campbell，″Human germline engineering-the prospects for commercial development；″from the worldwide web at the following link：ess.ucla.edu/huge/Stockatc.html(2003))，消炎药(参见Kurmukov et al，Meditsinsldi Zhurmal Uzbekistana(有英文摘要的俄语期刊)，10：68-70(1988))，和抗氧化剂(参见Kuz′menko，Ukr Biokhim Zh(有英文摘要的俄语期刊)，71：35-38(1999))，其全部公开内容在此并入作为参考。
[0108]本发明的FSCP另一种有用目的在于改善沿岸鱼类栖息水域：FSCP将连续地提供光合产物、捕食预防、对其周围水体的遮蔽，并可用作水生植物和动物的食源和栖息水域。
[0109]本发明的FSCP方法也可用于建立防止海滨腐蚀的风障和波障。例如，可以在关键位置设计和建造大规模平台以防止海滨腐蚀。除了防止陆地被海滨腐蚀以外，所述风障或波障平台也能提供给鱼类庇护所，同时也可用于风景设计目的。当人们考虑到因全球变暖引起的温度以目前的速率增加，预期海平面将会在200年内升高3英尺时(参见Syme andTait，2001，Earth Pulse：Rising tide of concern.，Natl.Geog.，199：2)，所述防止海滨腐蚀的方法就尤其重要。
[0110]漂浮平台也可用于脱盐的目的。猪母菜已经显示出是一种钠富集体。对盐度不断增加的湖来说，具有例如猪母菜的离子富集植物的FSCP可用于脱盐。能被富集的离子包括但不限制于以下离子：钠、磷、钾、氮、硫、硼、氯化物等等。经脱盐的水然后可直接用或进一步处理以供许多目的，如灌溉用途、饮用水或其它水的使用需求。另外，在海洋上漂浮的透明塑料圆顶中建立快速生长的植物能够提供一种通过植物蒸腾作用来制备便携式饮用水的装置，所述装置在易受干旱影响的岛屿上是非常重要的。使用本发明的方法进行池塘脱盐的实例示于实施例22中。
[0111]上面的公开内容对本发明进行了一般性的表述。通过参照下面的具体实施例对本发明会有更完整的理解，但在此提供的实施例仅为示例的目的，并非是对本发明的保护范围进行限制。
                              实施例
                              实施例1
                用供漂浮的充气袋制作片型的FSCP的实施例
[0112]在较不平静的水体中，例如：沿海水域或在风暴环境中的水域，使用更柔韧的系统会避免钢性框架破裂的可能性。因此可使用以下方法，采用充气塑料管和聚丙烯地膜制备FSCP。所述方法附加的优点是装配和运送方便且成本低廉。所制备的片型FSCP由单层聚丙烯地膜组成，所述地膜经折叠形成沿延伸平台具有一定空隙(例如，11英寸)的窄长形袋体。每个袋体附具两个支持平台的塑料管，所述空气管通过将空气吹进聚丙烯管中并密封两端制成。植物的茎存在于两个空气管之间，以允许根在袋内的空间生长并穿过地膜长出。平台的每一侧间隔10英尺用塑料锁箍(Easy Gardener，Inc，Waco，Texas)箍紧。平台的组成单元用穿过锁箍的长尼龙绳拉伸并在两端固定，每个平台单元然后用缆线并排连接以形成大面积的FSCP。
                                 实施例2
            使用PVC管制作片型FSCP以制成钢性结构框架的实施例
[0113]因为猪母菜是一种倒伏的药草，因此覆盖在PVC管框架上部的带有单层遮阳布/地膜的片型平台系统足以支持其在水体上生长。除了使用PVC管制成的结构框架以外，片型平台如上述实施例中加以制备。在标准方法中，所述框架通过连接两个5英尺和两个10英尺长的PVC管(直径1.5英寸)进行装配，一侧刺穿的短段PVC管(直径1.5英寸)用于促使遮阳布连接到PVC管上，所述遮阳布/地膜尽可能地拉紧，并用8英寸长的尼龙缆绳系到PVC管上。
                                实施例3
     漂浮生长基包裹物(FGMP)制备以及对使用所述FGMP的各种生长基的测试
[0114]在漂浮的海水种植平台上生长猪母菜或其他植物的标准工艺如下：例示在图2中的典型FGMP由聚丙烯(70％或100％)的遮阳布包(3英尺长、5英尺宽、1.5英寸厚)构成，固体培养基，例如polylite的泡沫聚苯乙烯(EPS)片(polylite；Pacific Allied Products，Ltd，Kapolei，Hawaii)，可放置在枕头状的包内，所述充气包用缝合器进行密封，对于本实验目的来说，小尺寸的FGMP制成筒形(直径1英尺、高5英寸)(示于图5A、5B、5C、6B、9A和9B中)。对以下三种培养基进行了测试：1.泥炭沼和polylite的1∶1的混合物；2.珍珠岩和polylite的1∶1的混合物；和3.Polylite。FGMP种植有猪母菜、milo和naio，并且允许其生长几个月。7个月后，在这三种生长基中的猪母菜、milo和naio的生长没有显著的差别。因此，100％polylite可用作种植培养基。考虑到秧苗的移植，可以在遮阳布顶部切有小孔(直径为1/2英寸)。每个植物间的间隙为6×12英寸。在标准方法中，支撑PVC管的框架通过连接两个5英尺和两个10英尺长的PVC管(直径1.5英寸)进行装配。
                               实施例4
                        秧苗制备及移植到系统中
[0115]含有至少一个生长结和两片叶的猪母菜插枝生长在含有#1的日照陶土混合物(SunGro Horticulture，Inc.，Bellevue，WA)的塑料培植罐中，并每10分钟雾气喷灌2秒。一个月生长以后，将带有秧苗罐的培植罐浸入盐度32-35ppt(千分之几)的人造海水中一周以进行盐的富集。然后秧苗移植到处在海水或微盐水中的FGMP上。六个经种植的FGMP放置在一个FSCP单元内并用缆绳系在PVC框架上以形成FGMP单元。生长一周后可确定移植秧苗的存活性。不能从移植冲击下存活的秧苗将被替换。
                            实施例5
                        安装FGMP到FSCP上
[0116]经移植的FGMP然后安装到FSCP系统中。每个FSCP单元的框架下面都连接有鱼网(3/8英寸大小)以防止根部被鱼吞食。所述单元用两根2英尺长的尼龙缆绳连接在一起，其中每个能承受约270英镑。整个FSCP系统在两侧每20英尺用锚或伞架固定以防止系统位置的移动。
                            实施例6
         使用重型的聚乙烯片和气泡垫的漂浮海水种植平台
[0117]使用聚碳酸酯或聚乙烯索环将一层气泡垫(包装材料)连接到重型聚乙烯片低的一端。漂浮在水面上的轻质聚丙烯绳可用于包围HDPE片，所述HDPE片充当平台和鱼网边缘的支撑材料。每25英尺在片上附加增强聚乙烯片，沿所述增强聚乙烯片在每个角附加增强HDPE，此处钩有尼龙绳并连接到锚上。每个平台的总长度为100英尺。约有800棵植物分布在空隙为6×12英寸的索环中。平台的宽度范围为4-6英尺。这一平台类型适合生长猪母菜。生长小的灌木，例如海莲子可使用口径(1.25cm外径)一英寸级的塑料管加以容纳。海蓬子秧苗覆盖有一薄层海绵并穿过所述管。所述平台的细节示例于图10中。
                              实施例7
                       使用FSCP生长猪母菜
[0118]温室条件下，在每10加仑鱼箱中加入5g长效肥料Nutricote(13N-13P-13K)(Nutricote公司制造，夏威夷)进行猪母菜植物的生长。五个月内，所述植物每平方英尺内产生出4.2g干根物质和205g干枝物质(表3)。另外，在100％海水(数据未示出)和微盐水(图9A和9B)中的FGMP表面上经切割后，猪母菜植物能很快地再生枝和根。
                             实施例8
                          使用FGMP生长红树
[0119]按照实施例3制备了FGMP系统。所述系统种植有美国红树。在温室中于100％海水内生长3.5年后，红树达到5英尺高。
                             实施例9
               使用FSCP由盐生陆地植物从海水中除去铜
[0120]猪母菜(滨水菜)，是一种铜去除体(参见Baker，Journal of Plant Nutrition，3：643-654(1981))，其根部比枝部能累积更高浓度的重金属(表2)。猪母菜能够很快地先在FPP平台上建立发达的根系，然后穿透所述平台形成悬浮在海水中的根群。温室条件下，在海上平台内生长6个月的植物根部浸入到用35ppm铜修正的海水中24小时，大约11小时的白天，最大光强为600μmolm-2s-1以及13小时的晚间。浸过根部的植物轻轻地用自来水(与处理溶液相同的500mL)手工清洗3次以除去剩余的铜。植物的组织分成浸过的根部、茎和叶，并在真空炉内于70℃干燥24小时。金属由原子吸收光谱进行测定。猪母菜Akulikuli的根系能有效地除去海水中的铜，并且能比以前确认的陆生的铜去除体累积更高浓度的铜。
                        表2
植物种类     铜浓度(μg/g干质量)
    根     茎     叶   总数
猪母菜     4898     35     18   4951
草海桐     190     40     23   253
红树     278     39     47   364
Milo     898     36     33   967
海滨雀稗     23     24     24   71
                     实施例10
         使用FSCP进行污染微盐水的生物除污
[0121]经发现，经常供船只使用所产生的化合物严重污染了船只码头。所述范围的区域与船运交通警戒隔离。对长有诸如海马齿等耐盐俯卧植物的片型FSCP进行了制备。一个月以后，水体轻度污染，然后FSCP(包括植物)拖拽到另一个相同污染的码头角落，在此FSCP又清洁了所述新区域。如果需要，可以继续清洁和拖拽FSCP。
                         实施例11
     使用FSCP进行重金属污染的高盐度土壤的植物除污
[0122]盐碱土的植物除污一直是一个特殊的问题，因为，在这种土壤中植物不能很好地生长。然而这一方法中，使用了耐盐植物海马齿并设计了收集所去除的污染物的污水池。制备了含有50棵一个月大的海马齿植物的FSCP。所述平台放进位于重金属污染的土壤区域低端的人造污水池中。海马齿属植物吸收所述污染物，并在2个月后收割植物，随后经焚烧来回收所述重金属污染物。
                          实施例12
                    滨水菜的生物数量产出
[0123]滨水菜的生物数量产出是在温室下于10加仑鱼箱中测定的，所述鱼箱含有来自夏威夷卡内欧西市的Heeia鱼塘的微盐水和沉积物。每个鱼箱都用5g长效肥(13N-13P-13K)加以修整(夏威夷Nutricote公司)。开始溶解的氮和磷的总量分别是1.9和0.2mg/L。经144天的实验后，在种植鱼箱中溶解的氮和磷的总量分别为0.027and 0.20mg/L。水箱表面的一半覆盖有圆形的中心长有植物的漂浮海水种植平台(直径11英寸)。数值是三次重复实验的平均值。括号里的数字是标准偏差。
                               表3
             生物重量(干质量，g)     生长速度
0天     144天   产量     (克/种植/天)
枝根 15.0(4.4)3.9(0.3)     220.1(7.4)18.1(4.5)   20514.2     1.420.1
                          实施例13
               改善根部和枝部生物数量的编织网
[0124]为了确定植物根部(防止捕食者吞食根部)下面的附加网层是否对植物生长有严重影响，在夏威夷Heeia鱼塘的沿岸水域将猪母菜植物放置在带有或不带有编织网层的FSCPs上试验。使植物生长了5个月，然后收割来比较根和枝的生长。结果(图8A和8B)表明编织网有效地防止了根部被鱼和海洋生物吞食，并与网外的植物相比，增加了根和枝的生物数量。
                            实施例14
                收割滨水菜的组织来制备“植物盐”
[0125]为了确定滨水菜的枝和根是否能收割以制备有营养的“植物盐”，对滨水菜组织的营养成分进行了测量。植物是在温室中于100％海水(盐水)和微盐水中长成的。枝和根的干重分别约为鲜重的19.7％和11.2％。收获的滨水菜根和枝的营养含量示于下面的表4中。可以注意到当生长在海水中时，叶能够富集高浓度的钠离子。
                                        表4
                          微盐水*                            海水**
参数   枝     根   茎     叶     根
  干物质的百分数(％)
原蛋白质   4.85     5.85   新西兰     NA     NA
灰   19.21     14.64   新西兰     NA     NA
原脂   1.91     1.33   NA     NA     NA
木质素   12.45     12.19   NA     NA     NA
纤维素   4.15     11.5   NA     NA     NA
Na   4.86     1.71   7.13     15.26     3.38
总数   0.78     0.94   NA     NA     NA
P   0.19     0.13   0.45     1.15     0.75
K   3.07     1.8   0.63     2.07     3.99
Ca   0.51     0.34   0.80     0.43     0.18
Mg   0.41     0.47   0.47     0.66     0.65
                                               μg/g
Fe   89     143     46     171     115
Mn   64     18     48     26     28
Zn   14     107     48     26     223
Cu   20     38     8     15     36
B   21     58     38     77     40
*盐度是18ppt。
**盐度是32ppt。NA意指数据未分析。
                              实施例15
           确定一种植物类型在FSCP系统中能够茁壮成长的方法
[0126]先制备了人造海水。六周大的西红柿试验植物首次进行称重，然后移植到人造海水容器中的FMGP型FSCP上，所述人造海水稀释成25％、50％、75％和100％人造海水的任一种。在2周、1个月、2个月和3个月的间隔内收割植物并再次称重(或测量)。对生长进行确定。重量和尺寸增加的植物都能在海水系统中茁壮成长。
                              实施例16
              确定一种植物种类是否能够适应FSCP系统的方法
[0127]一些情况下，如果将植物突然放入FSCP系统的高盐度环境中可能植物不能存活，但是如果缓慢地对高盐度环境进行适应就可能能存活并茁壮成长。使植物适应高盐度环境的方法如下所述。
[0128]南瓜植物的种子种植在普通的土壤中并用植物营养溶液浇灌2个月。然后将植物从土壤中移出，并小心地改种到FMGP中。所述FMGP放置在1％的人造海水中1周，再放置在5％的人造海水中1周，放置在10％人造海水中再1周，然后放置在20％的人造海水中又1周，将会有每周10％的增长量。在所述工艺中存活并茁壮成长的植物能够适应高盐度并用于FSCP种植。能在50％海水存活但不能在100％海水存活的植物可选为设置FSCP的海湾或河口的候选植物，而能在100％海水中生长的植物能够设置在沿岸水域和外海中。对一些试验植物也可以提供营养液和滴灌系统以确定所述方法是否有助于它们存活或者是否增加它们能够存活的海水的盐度。
                              实施例17
              使用FSCP来清洗微盐水水体中的悬浮的微粒物质
[0129]先测量了微盐水的混浊度，一一相连的九个FGMP包裹物中的每一个都放置三棵海马齿植物，所述九个FGMP包裹物一起连接到PVC支撑结构上。所述FSCP放置在混浊的微盐水中一个月。每周两次对水体的混浊度进行测量。用所述方法微盐水的混浊度可降低50％。
                              实施例18
                      使用FSCP生长食品和观赏植物
[0130]向日葵植物开始种植在土壤中，再移植到生在平静海湾的FMGP上，此处海湾的盐度约为15ppt。可以对植物供给含有养分的附加滴灌。从平台向上长到水平面以上3尺的向日葵秆进一步用另外的轻质金属丝架子加以支撑。花可收割供于商业的花市，种子可收割用于食品。
                              实施例19
                       使用FSCP来生长蔬菜和水果
[0131]西葫芦瓜子和耐盐性甜瓜子直接种植在装有1/2陶土和1/2树皮碎片的FMGP中并将缓释肥添加到包裹物中。FGMP连接在一起以形成FSCP，并带有用于保持所述结构漂浮的充气管。所述FSCP设置接近海湾入口的沿海水域，其盐度约为28ppt。太阳能泵水系统用于从连接到所述平台的储水区通过滴灌系统的管道运送淡水。用这种方法，平台可得到灌溉而无需人力或外部电力来运转泵水系统或定时系统。为了利用包含在降雨中的淡水，可以构造一个倾斜平台延伸部以将雨水倾倒至蓄水区域。西葫芦和甜瓜在成熟时可进行收割。
                              实施例20
             使用FSCP生长明显具有耐盐性的遗传变异蔬菜
[0132]番茄秧苗经遗传变异以显示出遵循希斯贝特法2000(Plant Physiol.，123：393-402)的酵母菌HAL1基因，所述秧苗在温室中于FSCP上生长期一个月以上能够适应18ppt的盐度。然后将所述植物移植到含有树皮碎片、珍珠岩、泥炭土和院落废物的20个FGMP上(每个FGMP一棵植物)。FGMP连接在一起以形成一个设置在夏威夷卡内欧西市的Heeia鱼塘内的户外FSCP。所述植物使用补充有肥料的滴灌进行灌溉。番茄果实接近成熟时进行收获。
                              实施例21
      使用FSCP生长已增加耐盐性且用于含盐水体生物除污的遗传变异植物
[0133]野生荠菜植物经遗传变异以显示出Arabidopsis thaliana基因AtISIHX1，经发现所述基因赋予Arabidopsis耐盐性并遵循Apse等的方法，1999(参见Science 285：1256-1258)。所述植物经2周时间适应50％海水的池塘，然后放入户外的肥料污染的微盐水池塘中，其盐度约为50％海水。所述植物茁壮生长和改善水质的能力与非基因变异的野生荠菜以及耐盐种类如海马齿相对比进行了测量。使用所述方法，野生荠菜能够除去一些污染物并改善水质。
                              实施例22
                     使用FSCP进行盐水池塘的脱盐
[0134]某些耐盐植物，例如猪母菜能够在它们的组织内积累盐类。这可用做一种从池塘除去过量盐类的方法。猪母菜植物在添加有很少养分的微盐水池塘中的FSCP上就能长成。所述富盐组织每两个月进行收获。一年后对池塘的盐度进行测量。使用所述方法能降低池塘的盐。然后所述盐度降低的水例如可用于高尔夫球场草皮草或农作物的灌溉。
                              实施例23
       使用FSCP从绿色的微盐水池塘中除去过量氮和其它污染物
[0135]所确定位置的微盐水池塘的盐度为8ppt，其接受着从附近的农田流失的过量肥料污染物。高氮和其它肥料组分滋生了大量的微藻，使池塘变绿。为了防止进一步污染并净化所述池塘，构建了其上种植纳托尔碱草和加拿大野麦植物的FSCP平台。所述平台通过除去过量的氮和其它养分净化池塘。另外，所述FSCP平台通过异株克生现象抑制藻类生长。6个月内，池塘不再是绿色的。另外，FSCP上的草能增强美感并为一些鸟类提供栖息地。总之，使用FSCP方法可以从池塘中除去污染物并改善池塘区域。
[0136]可以认识到，正文中出现的上述无论什么细节，本发明都能以各种方法加以实施。因此，尽管在某些优选的实施方式中对本发明进行了阐述，但是对本领域的普通技术人员而言，参考本发明的公开内容显而易见的其它实施方式也在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围仅通过参照所附的权利要求及其等同变化加以确定。本文引证的每篇文献的全部内容都并入作为参考。

Claims (51)

1.一种用于在盐水中生长陆生植物的植物培养体系，包括：
具有漂浮部分的植物支撑体；和
至少一种与所述植物支撑体相接触的陆生植物，其中所述植物支撑体漂浮在盐水中，且其中植物材料的至少一部分与所述盐水相接触。
2.如权利要求1所述的体系，其特征在于，所述盐水包括选自海水、微盐水、湖水、地下水、池塘水、回收系统、除污系统或种植系统中的水。
3.如权利要求1-2任一项所述的体系，其特征在于，所述盐水选自如下地点：外海、沿岸水域、河口、三角洲、池塘、污水池、湖、蓄水池、水回收设施、植物除污位置、海港、海洋种植农场、脱盐设施。
4.如以上任一项权利要求所述的体系，其特征在于，所述盐水进一步含有如下一种或几种污染物：杀虫剂、有机污染物、PCB、碳氢化合物、金属离子、氮、磷、钾。
5.如以上任一项权利要求所述的体系，其特征在于，所述金属离子选自铅、汞、镉、砷、铜或锌。
6.如以上任一项权利要求所述的体系，其特征在于，所述植物支撑体是与所述漂浮部分的边或框相链接的片状材料。
7.如以上任一项权利要求所述的体系，其特征在于，所述植物支撑体含有生长基。
8.如权利要求7所述的体系，其特征在于，所述生长基至少部分包含在容纳体中。
9.如权利要求8所述的体系，其特征在于，所述漂浮部分选自以下一组的至少一种：生长基和容纳体。
10.一种用于在盐水中生长陆生植物用的漂浮平台，包括：
能够悬浮在盐水水体表面或其附近的片；
与所述片链接的至少一个悬浮支撑物部件；
和与所述片接触存在的至少一种陆生植物、植物材料或种子，所述陆生植物、植物材料或种子的至少一部分也能接触所述盐水。
11.如权利要求10所述的漂浮平台，其特征在于，所述至少一个漂浮支撑物部件形成对所述平台的支撑结构。
12.如权利要求10-11任一项所述的漂浮平台，其特征在于，所述漂浮支撑物部件包括选自以下一组的材料：天然材料、合成材料、木材、竹材、塑料、聚丙烯、钢、玻璃纤维、泡沫、塑料和橡胶。
13.如权利要求10-12任一项所述的漂浮平台，其特征在于，所述片包括选自以下一组的材料：遮阳布、塑料膜、网状物、纺织品、地膜、筛网、编织物，非编织物、气泡包裹物和泡沫聚苯乙烯。
14.如权利要求10-13任一项所述的漂浮平台，其特征在于，所述陆生植物的生长空隙存在于两个漂浮支撑物部件之间的区域。
15.如权利要求10-14任一项所述的漂浮平台，其特征在于，进一步包括灌溉系统。
16.如权利要求15所述的漂浮平台，其特征在于，所述的灌溉系统传送一种液体，所述液体含有以下一组中的至少一种：蒸发水、雨水、蒸腾水或淡水。
17.如权利要求15-16任一项所述的漂浮平台，其特征在于，所述灌溉系统进一步传送选自以下一组中的至少一种物质：肥料、养分或植物生长调节剂。
18.如权利要求15-17任一项所述的漂浮平台，其特征在于，所述灌溉系统进一步包括收集灌溉水的装置，其中所述灌溉水具有低于所述盐水的盐度。
19.如权利要求15-18任一项所述的漂浮平台，其特征在于，所述灌溉系统进一步包括储存灌溉水的装置。
20.一种在盐水水体表面生长陆生植物的漂浮平台，包括：
至少一种能悬浮在盐水水体表面的生长基，其中所述生长基包括至少一种陆生植物、植物材料或种子；和至少一种支撑所述生长基的支撑物部件。
21.如权利要求20所述的漂浮平台，其特征在于，所述的生长基包括至少一种选自以下一组的物质：泥炭土、泥炭沼、人造土壤组分、天然土壤、土壤改良剂、疏水性微粒、有机肥料、植物生长营养剂或粪肥。
22.如权利要求20或21所述的漂浮平台，其特征在于，所述的生长基包含在容纳体中，所述容纳体包括选自以下一组的材料：遮阳布、塑料膜、网状物、纺织品、地膜、筛网、编织物，非编织物、气泡包裹物和泡沫聚苯乙烯。
23.如权利要求20-22任一项所述的漂浮平台，其特征在于，在生长基包裹物的上表面提供有蒸发保护层以防止所述生长基与空气接触。
24.一种在盐水中生长陆生植物的方法，包括：
提供能够悬浮在盐水水体表面的漂浮生长平台；
在所述平台内放置植物材料以使至少所述植物材料的一部分与盐水相接触；和当平台漂浮在盐水上时，从所述植物材料生长至少一种植物。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述植物材料选自以下一组：种子、插枝、根、整棵植物或块茎。
26.如权利要求24或25所述的方法，其特征在于，所述植物材料通过以下一组中的至少一种与盐水相接触：直接接触、毛细作用或灌溉。
27.如权利要求24-26任一项所述的方法，进一步包括从生长平台上收获选自以下一组中的至少一种类别：整棵植物、植物材料、生殖包、果实、花朵、种子、花粉、叶、根、块茎、分生组织和枝。
28.如权利要求27所述的方法，进一步包括在选自以下一组的产品或工艺中使用所述收获的植物材料：食品、榨油、纤维、燃料、香料、草药配方、营养品、药物、经济作物、植物盐、生物除污、污染物隔离、饲料、染料、建筑材料或工业原料。
29.如权利要求24-28任一项所述的方法，其特征在于，所述植物选自以下一组：海蓬子种类、大红树、白楔、蕃杏科海马齿、夏威夷苦槛蓝、桐棉、草海桐属。
30.如权利要求24-29任一项所述的方法，其特征在于，所述植物是培育作物。
31.一种改良含有不想要物质的盐水水体质量的方法，包括：
提供一种能悬浮在含不想要物质的盐水水体表面的漂浮生长平台；
在所述平台内放置植物材料以使至少所述植物材料的一部分能与所述水体相接触；
在水体存在下生长所述植物材料；
通过所述物质在植物材料内的富集除去所述物质。
32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述物质包括有机化合物、柴油、汽油、金属、杀虫剂、有机污染物、PCB、金属离子、氮、磷或钾。
33.一种含有不想要物质的地区的生物除污方法，包括：
在地区低处提供含有水的污水池，其中所述地区含有不想要的物质；
提供一种能悬浮在所述污水池表面的漂浮生长平台；
在所述平台内放置植物材料以使至少所述植物材料的一部分与水体相接触；和
在水体存在下生长所述植物材料；
通过所述物质在植物材料内的富集除去所述物质。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，水通过用水冲洗所述地区加入到所述池中。
35.如权利要求33或34所述的方法，其特征在于，所述植物材料可收割。
36.如权利要求33-35任一项所述的方法，其特征在于，所述方法的步骤可以重复。
37.一种改善含盐的鱼类栖息水域的方法，包括：
提供一种能悬浮在咸水鱼类栖息水域水体表面的漂浮生长平台；
在所述平台内放置植物材料以使至少所述植物材料的一部分与水体相接触；
在水体存在下于容许植物生长的条件下生长所述植物材料以改善鱼类栖息水域。
38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述植物生长提供选自以下一组的至少一种改良：给鱼类提供食源、给鱼类提供庇护所、促使形成有益于所述栖息水域的生物群、从水中除去不想要的物质、或将想要物质沉淀于水中。
39.一种防止陆地海滨侵蚀的方法，包括：
提供一种能悬浮在临近海滨的盐水中的漂浮生长平台；
在所述平台内放置植物材料以使至少所述植物材料的一部分与水体相接触；
在盐水存在下生长所述植物材料以形成障碍来防止海滨侵蚀。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述障碍至少具有选自以下一组的一种作用：风障、波障、鱼类避难所或风景设计作用。
41.一种淡化盐水的方法，包括：
提供一种能悬浮在临近海滨的盐水中的漂浮生长平台；
在所述平台内放置一种能富集离子的植物的植物材料以使至少所述植物材料的一部分与水体相接触；
在盐水水体存在下生长所述植物材料以致盐类离子在所述植物材料内富集而从水中除去。
42.如权利要求41所述的方法，其特征在于，所述离子选自以下一组的至少一种：钠、磷、钾、氮、硫或硼。
43.如权利要求41或42所述的方法，其特征在于，所述富集离子的植物是滨水菜。
44.一种筛选能够在盐水中茁壮成长的植物品种的方法，包括：
提供一种能悬浮在盐水中的漂浮生长平台；
确定所试验植物品种植物材料的至少一个特征的初始测量值；
在所述平台内放置所述植物材料以使至少所述植物材料的一部分与盐水相接触；
允许植物材料生长一段时间后，确定所述植物材料的上述特征的第二测量值；基于初始测量值和第二测量值的比较，评估所述植物材料在盐水中的茁壮生长能力。
45.如权利要求44所述的方法，其特征在于，所述特征包括以下一组中的至少一种：生物数量、尺寸、形状、颜色、蛋白质含量、含糖量、生长率或发育阶段。
46.如权利要求44或45所述的方法，其特征在于，所述测试植物品种的植物材料在生长前或生长中可进行诱变。
47.一种在盐水中生长陆生植物的新种植体系，基本上如本文所述。
48.一种在盐水中生长陆生植物的漂浮平台，基本上如本文所述。
49.一种改善含不想要物质的盐水水体质量的方法，基本上如本文所述。
50.一种含有不想要物质的地区的生物除污方法，基本上如本文所述。
51.一种筛选能够在盐水中茁壮成长的植物品种的方法，基本上如本文所述。
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