KR20210021545A - 다층 종자 발아 및 식물 재배 배지 - Google Patents

다층 종자 발아 및 식물 재배 배지 Download PDF

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KR20210021545A
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알렉산더 필리포프
로저 뷜로
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저스트 그린스, 엘엘씨
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Abstract

본 개시물의 설명은 수기경 재배 또는 수경 재배 농작 시에 종자를 발아시키고 식물을 재배하기 위한 다층 플랫에 관한 것이다. 다층 구조물은, 지지층과 차광층 사이에 끼워진 무토양 재배 배지를 포함할 수 있다. 지지층은, 식물 뿌리에 양액이 분무될 수 있게 하는 개구부를 포함하며, 차광층은, 무토양 재배 배지 상의 유해한 조류의 성장을 제한하면서, 식물이 재배될 수 있게 하는 개구부를 포함한다.

Description

다층 종자 발아 및 식물 재배 배지
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2018년 6월 29일자로 출원되어 일련번호 제62/692,361호가 할당된 "다층 종자 발아 및 식물 재배 배지"라는 명칭의 가특허출원에 대한 우선권 이익을 주장한다. 전술한 가출원의 내용은 본원에 참조로 포함된다.
본 개시물의 실시형태는, 수기경 재배(aeroponic) 및 수경 재배(hydroponic) 농작에 유용한 무토양(soilless) 다층 종자 발아 및 식물 재배 배지(medium)에 관한 것이다.
수기경 재배 농작은, 재배 식물의 뿌리 상에 액체 양액(nutrient solution)을 분무하는 것을 포함한다. 이러한 식물의 뿌리는 일반적으로 노출되며, 양액이 분무되는 생육상(growth chamber)에서 부유된다. 수기경 재배 농작의 일부 변형예에서, 프레임에 의해 지지될 수 있는 피륙(cloth)의 상부 표면 상에 종자가 침착된다. 종자가 발아된 다음, 프레임 상의 피륙이 생육상에 배치된다. 생육상에서, 재배 식물의 배양을 촉진시키기 위해, 피륙의 상면은 적절한 파장 및 강도의 광을 받으며, 피륙의 밑면, 및 재배 뿌리 집합체(mass)는 양액을 받는다. 종자로부터 비롯되는 식물은 원하는 생장기에 수확된다. 설비 내의 공간을 절약하고, 양액, 온도, 습도, 및 이산화탄소를 생육상에 제공하는 서브 시스템의 공유를 가능하게 하기 위해, 생육상들은 서로 적층 및/또는 나란히 위치될 수 있다. 급속하게 배양되는 건강한 식물 수관(canopy)은, 피륙 배지에 도달하는 광량을 감소시켜서 유해한 조류(algae)의 형성을 감소시킬 수 있기 때문에, 이러한 시스템에서 유익하다.
수기경 재배 농작 시에, 피륙 재료가 발아 및 재배 배양기(substrate) 또는 배지로 사용되었다. 종자를 발아시키고 식물을 배양하기 위해 사용되는 광 및 영양분으로 채워진 수분이 있는 경우, 피륙 섬유의 상대적으로 큰 표면적으로 인해 조류 형성이 발생할 수 있다. 조류 성장은, 영양분, 광, 및 수분으로 종자를 발아시키고 식물을 배양하는 것에 필적한다. 이러한 재배 배양기 상에 조류가 있는 것은 심미적으로 바람직하지 않으며, 사용 중간에 재배 배양기의 세척을 더 어렵게 만들고, 비용을 증대시킨다. 또한, 재배 배양기 상에 조류가 있음으로써, 배양기의 막힘을 초래할 수 있으며, 수기경 재배 분무 및 공기 흐름을 방해할 수 있다. 노즐 및 하부 배수 트레이 상에서도 조류 형성이 발생할 수 있으므로, 조류가 재배 시스템의 다른 부분으로 확산되는 것을 방지하기 위해 세척 및 여과에 의해 제거되어야 한다. 이러한 추가되는 세척, 여과기 비용, 그리고 여과기 교체 및 하드웨어 세척을 위한 관련 재배 타워 가동 중단 시간은 비용이 많이 든다.
광이 있는 경우, 과잉 수분 및 종자가 축적되어 서로 접촉되는 피륙 재배 배지의 낮은 지점에서, 조류 성장 및 식물 부식이 더 흔히 발생한다. 이를 극복하려고 시도하기 위해, 재배 배지 상에 더 균일하게 종자의 간격을 두기 위한 자동 파종기가 사용될 수 있지만, 이는 비싸고, 유지 관리하는데 비용이 많이 들며, 배지에 관련된 낮은 지점의 문제를 해결하지 못한다. 양액을 수용하는 피륙 재배 배지 아래의 표면 상에서도 조류 성장이 발생할 수 있다. 신장된 피륙 재배 배지와 배지의 구멍 또는 프레임 사이의 갭을 통과하는 광에 따라, 직사광이 개구부를 통과할 수 있어서, 조류 성장을 지원할 수 있다.
일부 수기경 재배 농작에 사용되는 피륙으로부터 물이 증발함으로써, 용수 및 실내 농장의 공조기를 위해 필요한 비용 증대를 유발할 수 있다.
따라서, 수확량을 개선하고, 조류 성장을 감소시키며, 피륙 재배 배지의 세척 및 보수와 관련된 비용을 감소시키는, 수기경 재배 및 수경 재배 농작에 사용될 수 있는 개선된 재배 배지 및 배양기가 필요하다.
수기경 재배 및/또는 수경 재배 농작을 위해 사용되는 무토양 재배 배지 상의 조류 성장은, 종자 발아 및 식물 재배를 지원하는 다층 물품 또는 플랫(flat)에 의해 감소 또는 제거될 수 있으며, 다층 물품 또는 플랫은, 복수의 개구부를 갖는 차광층(light barrier layer)을 포함하고, 차광층의 개방되지 않은 부분은, 차광층의 임의의 개구부를 통하는 광 투과율의 양 미만인 광 투과율(강도로 측정됨)을 갖는다. 차광층은 무토양 재배 배지로부터 자유롭게 분리 가능하며, 무토양 재배 배지 위에 위치된다. 다층 물품은, 복수의 개구부를 갖는 하부 지지층을 더 포함할 수 있다. 개구부는 하부 지지층을 통과하며, 위에 놓인 식물로부터 하나 이상의 뿌리 집합체를 수용한다. 또한, 하부 지지층의 개구부는, 지지층 아래에 위치된 영양분 소스 또는 연무 또는 분무가 무토양 재배 배지에 도달할 수 있게 한다. 무토양 재배 배지는 하부 지지층 위에 위치될 수 있으며, 자유롭게 분리 가능하고, 하부 지지층에 고정되지 않는다. 본 개시물의 일부 실시형태에서, 무토양 재배 배지의 상부 표면과 차광층의 인접은, 밀봉부 또는 장벽을 형성한다. 밀봉부 또는 장벽은, 플랫의 사용 동안, 차광층 개구부의 종자가 차광층의 솔리드 부분(solid portion)과 무토양 재배 배지 사이에 위치되는 것을 방지한다. 무토양 재배 배지는, 종자 발아, 재배 식물로부터 배지를 통하는 뿌리의 관통을 지원하며, 영양분 분무 또는 연무 액적이 배지를 직접 통과하는 것을 방지한다.
본 개시물의 일부 실시형태에서, 다층 물품 또는 플랫은 상부층을 더 포함하며, 상부층은 차광층으로부터 분리 가능하고, 차광층 위에 위치된다. 상부층은, 차광층의 개구부의 영역의 일부 또는 전부와 중첩되는 복수의 개구부를 갖는다. 상부층의 개구부(들)와 차광층의 개구부(들) 사이의 중첩은, 광이 개구부를 통하여 무토양 재배 배지에 도달 및/또는 발아 종자에 도달하여, 무토양 재배 배지 상의 개구부에 위치된 식물을 재배하기에 충분할 수 있다. 본 개시물의 또 다른 실시형태에서, 상부층의 개구부는 차광층의 개구부보다 더 작으며, 2개 층의 개구부는 중첩된다. 상부층의 개구부는 각각의 상부층 개구부에 단일 종자를 수용하기에 충분히 큰 반면에, 차광층의 개구부는 침윤 및 후속 식물 재배 동안 단일 종자를 수용하기에 충분히 크다. 본 개시물의 일부 실시형태에서, 차광층의 하나 이상의 개구부는 단일 종자를 포함하며, 종자는 아래에 놓인 재배 배지와 접촉된다.
본 개시물의 일부 실시형태에서, 차광층, 상부층 중 하나 이상, 또는 차광층 및 상부층은 형광 물질 또는 인광 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 상부층은 차광층 위에 슬라이딩 가능하게 위치될 수 있으며, 상부층 개구부 하부 에지 및 차광층 개구부 상부 에지는, 상부층 및 차광층이 서로에 대하여 이동될 때 식물 줄기를 절단하도록 형상화된다.
본 개시물의 일부 실시형태에서, 차광층, 상부층, 또는 이들의 조합물은 서로 분리될 수 있는 플레이트로서, 식물의 줄기가 차광층 및 상부층의 개구부를 통과함으로써, 줄기 절단기가 플레이트들 사이로 통과되어 줄기를 절단할 수 있다.
본 개시물의 실시형태는, 차광층의 복수의 개구부에 위치된 하나 이상의 종자를 갖는 그러한 물품을 포함할 수 있다. 본 개시물의 실시형태는, 차광층의 복수의 개구부에 위치된 1개, 2개, 또는 3개의 종자를 갖는 그러한 물품을 포함할 수 있다. 본 개시물의 일부 실시형태에서, 종자를 갖는 차광층의 각각의 개구부는 개구부에 단일 종자를 갖는다. 차광층의 개구부의 종자는, 차광층 아래에 위치된 재배 배지와 접촉된다. 일부 실시형태에서, 차광층은 형광 물질 또는 인광 물질을 포함한다.
본 개시물의 실시형태는, 다층 물품 또는 플랫에 파종하는 방법, 그리고 종자로부터 발아시켜서 식물을 재배하는 방법을 포함한다. 일부 실시형태에서, 방법은, 차광층의 복수의 개구부 내에 종자를 위치시킴으로써, 종자가 개구부에서 노출된 재배 배지와 접촉되도록 하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 방법은, 차광층의 복수의 개구부 내에 1개, 2개, 또는 3개의 종자를 위치시킴으로써, 종자가 개구부에서 노출된 재배 배지와 접촉되도록 하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 종자를 갖는 차광층의 복수의 개구부 중 어느 하나는 단일 종자를 수용하며, 차광층은 무토양 재배 배지 위에 놓인다. 차광층은 재배 배지에 접착되거나 고정되지 않는다. 무토양 재배 배지는, 무토양 재배 배지를 통하여 배양되는 하나 이상의 뿌리 집합체를 수용하기 위한 개구부를 갖는 지지층 위에 있을 수 있다. 일부 실시형태에서, 복수의 개구부를 갖는 상부층은 차광층 위에 위치된다. 상부층의 개구부는 차광층의 개구부의 영역의 일부 또는 전부와 중첩되며, 별개의 층의 개구부 사이의 중첩은, 광이 차광층의 개구부를 통하여, 무토양 재배 배지, 발아 종자, 재배 식물, 또는 이들의 임의의 조합물 중 하나 이상을 조명하기에 충분하다. 무토양 재배 배지 층과의 차광층 바닥 표면 및/또는 개구부 에지 표면의 물리적 접촉 및/또는 압축을 포함할 수 있는 인접은, 종자가 이러한 층 사이에 위치되거나 포획되는 것을 방지하는 장벽 또는 성긴 밀봉부를 형성한다.
방법의 실시형태에서, 차광층은, 물품의 표면(예를 들어, 식물의 표면이 아닌 표면) 상에 입사되는 광의 일부 또는 전부를 더 긴 파장 광으로 변환하는 형광 물질을 포함할 수 있으며, 더 긴 파장 광의 일부는 발아 종자 및/또는 재배 식물로 재지향될 수 있다. 다른 실시형태에서, 차광층, 상부층 중 하나 이상, 또는 차광층 및 상부층은 형광 물질을 포함할 수 있다. 일부 다른 실시형태에서, 차광층, 상부층 중 하나 이상, 또는 차광층 및 상부층은 광 분산층을 포함할 수 있으며, 이에 따라 사용되지 않은 광이 층을 통하여 잎으로 재지향된다. 또 다른 실시형태에서, 최상부층(상부층 또는 차광층)은 반사성이며, 사용되지 않은 광을 잎을 향해 재지향시킨다. 형광 물질 또는 인광 물질을 포함하는 층을 사용함으로써, 종자를 위한 개구부를 갖는 광 분산층 또는 광 반사층은, 종자까지 광을 재지향시킬 뿐만 아니라, 플랫 표면으로부터 잎으로 상향하게 광을 재지향시키기 위해 사용될 수 있다.
본 개시물의 일부 실시형태에서, 다층 물품 또는 플랫은 상부층을 더 포함하며, 상부층은 차광층으로부터 분리 가능하고, 차광층 위에 위치된다. 상부층은, 차광층의 개구부의 영역의 일부 또는 전부와 중첩되는 복수의 개구부를 갖는다. 상부층의 개구부와 차광층의 개구부 사이의 중첩은, 식물을 재배 및 배양하기 위해, 광이 차광층의 개구부를 통하여, 무토양 재배 배지, 발아 종자, 또는 이들의 임의의 조합물 중 하나 이상을 조명하기에 충분하다. 본 개시물의 또 다른 실시형태에서, 상부층의 개구부는 차광층의 개구부보다 더 작으며, 2개 층의 개구부는, 광이 차광층의 개구부를 통하여, 무토양 재배 배지, 발아 종자, 재배 식물, 또는 이들의 임의의 조합물 중 하나 이상을 조명하기에 충분하게 중첩된다. 상부층의 개구부는 각각의 상부층 개구부에 단일 종자를 수용하기에 충분히 큰 반면에, 차광층의 개구부는 침윤 및 후속 식물 재배 동안 단일 종자를 수용하기에 충분히 크다. 본 개시물의 일부 실시형태에서, 차광층의 복수의 개구부는 단일 종자를 포함하며, 종자는 아래에 놓인 재배 배지와 접촉된다.
방법의 일 실시형태에서, 차광층의 복수의 개구부 내에 종자를 위치시키는 단계는, 상부층의 복수의 개구부로부터 종자를 수용하여, 중첩되는 차광층 개구부 내로 낙하시키는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상부층의 개구부의 크기는, 예를 들어 크기의 분포 내에서, 종자와 실질적으로 동일한 크기이며, 차광층의 개구부는 상부층의 중첩되는 개구부보다 더 크다.
다양한 실시형태에서, 방법은, 지지층의 개구부를 통하여 무토양 재배 배지의 바닥 표면 상에 양액을 제공하는 단계 또는 작업을 포함할 수 있다. 양액은 용액의 미세한 분무 또는 연무로 뿌리에 제공될 수 있거나, 뿌리의 일부를 용기의 용액과 접촉시킴으로써 제공될 수 있다. 방법은, 적합한 주파수 및 강도의 광으로 차광층의 일부에 방사선을 조사하는(irradiating) 단계 또는 작업을 더 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 차광층 및/또는 상부층에 부딪치는, 재배 식물에 의해 사용되지 않은 광은, 더 긴 파장 방사선으로 변환될 수 있으며, 발아 종자 또는 재배 식물의 일부로 지향될 수 있다.
본 개시물의 실시형태의 이점은, 무토양 재배 배지 및 차광층의 개구부에 의해 형성된 공동(cavity)에 종자가 본질적으로 포획되거나 유지될 수 있기 때문에, 파종 후에 종자가 피륙 위에서 움직이지 않을 수 있으므로, 재배 배지 상의 보다 균일한 재배 패턴을 포함한다. 본원에 개시된 다층 물품 또는 플랫은 종자를 발아시키기 위해 사용될 수 있으며, 생육상에서 영양분 및 광이 공급될 수 있다. 차광층, 상부층, 하부 지지층, 및 이들의 조합물과 같은 다양한 층의 솔리드 부분 또는 폐쇄된 부분은 광 투과를 최소화할 수 있으며, 양액의 가열을 감소시킬 수 있고, 재배 배지로부터의 증발을 감소시킬 수 있다. 차광층, 상부층, 하부 지지층, 및 이들의 조합물과 같은 다양한 층의 폐쇄된 부분은 광 투과를 최소화하며, 재배 배지, 노즐, 및 내부 드립 팬(drip pan) 또는 영양분 용기 상의 조류 성장도 감소시킬 수 있다. 위에 놓인 차광층에 의해 제공되는, 재배 배지 위의 폐쇄된 또는 커버된 영역은, 식물 잎이 습한 재배 배지와 직접 접촉될 수 있는 영역을 크게 감소시킬 수 있으며, 이는 식물 부식 및 조류와의 접촉을 추가로 감소시킬 수 있다. 또한, 차광층 및/또는 상부층을 가짐으로써, 재배 배지로부터의 증발을 감소시킬 수 있으므로, 커버되지 않은 재배 배지와 비교하여, 실내 농장에서 공조기 및 물 소비를 감소시킬 수 있다.
상부층 및 차광층이 분리 가능한 실시형태의 한 가지 이점은, 식물을 "기립"시키고 분리된 층들 사이로 절단기를 통과시켜서, 더 나은 수확을 제공할 수 있고, 절단기 아래를 통과하는 "늘어진(flopped)" 식물을 효과적으로 제거할 수 있다는 점이다. 식물을 기립시킴으로써, 잎의 손상을 최소화할 수 있고, 수확량을 증대시킬 수 있다. 절단기가 통과하는 층들 사이의 간격 양을 선택함으로써, 수확되는 농작물의 식물 줄기의 높이도 농작물의 최종 사용자에 맞게 조정될 수 있다. 플랫의 층들의 간격을 제어하는 기능은, 절단되는 줄기의 길이를 제어 및 가변시키기 위해 사용될 수 있으며, 다양한 층들 사이의 간격을 변화시킴으로써 마이크로그린(microgreen), 잎이 많은 녹색 채소, 및 다른 식물의 수확을 가능하게 한다.
일부 실시형태에서, 차광층 또는 상부층 위에 가요성 층(예를 들어, 상부층 개구부와 정렬된 개구부를 갖는 시트 또는 필름)이 있으며, 가요성 층은 바스켓 또는 팬의 형상으로 형성될 수 있고, 절단이 가요성 층 아래에서 이루어지기 때문에, 절단 동안 또는 절단 후에, 식물이 일괄적으로 수확될 수 있으며, 농장의 특정 플랫 또는 위치까지 이동될 수 있다.
본원에 개시된 실시형태는, 조류 성장을 감소시키고 식물 수확량을 개선하면서, 종자를 발아시키고 식물을 재배하기 위한 시스템 및 방법을 제공함으로써, 이러한 요구 및 다른 요구를 충족시킨다.
도 1은 상이한 층을 갖는 본 개시물의 일 실시형태의 도면이다.
도 2a는 상이한 층을 갖는 본 개시물의 일 실시형태의 도면으로서, 최상부 2개 층의 분리를 도시하고, 도 2b는 식물을 수확하기 위해, 분리된 층 사이로 절단기를 통과시키는 것을 도시한다.
도 3은 상이한 층을 갖는 본 개시물의 일 실시형태의 도면으로서, 상부층의 복수의 개구부가 아래의 차광층의 복수의 개구부보다 더 작고, 2개 층의 개구부가 중첩되는 것을 도시한다.
도 4a는 재배 배지 위에 상이한 층을 갖는 본 개시물의 일 실시형태의 도면으로서, 상부층의 개구부가 아래의 차광층의 개구보다 더 작고, 2개 층의 개구부가 중첩되며, 차광층의 개구부에 종자를 위치시키는 것을 도시한다. 도 4b는 상부층의 탈거 후에, 차광층의 개구부에 위치되어 무토양 재배 배지와 접촉되는 종자의 도면이다.
도 5a는 상부층이 차광층으로부터 분리 가능한 본 개시물의 일 실시형태에서, 용기일 수 있는 상부층의 개구부 및 차광층의 개구부를 통하여 배양되는 재배 식물의 도면이다. 도 5b는 차광층으로부터 분리된 상부층, 및 상부층과 차광층 사이의 식물의 줄기를 절단하는 절단기가 있는 본 개시물의 일 실시형태의 도면으로서, 수확된 식물은 상부층 용기에 수거된다. 도 5c는 차광층이 무토양 재배 배지로부터 분리 가능한 본 개시물의 실시형태에서, 차광층의 개구부를 통하여 배양되는 재배 식물의 도면이다. 도 5d는 차광층이 무토양 재배 배지로부터 분리된 본 개시물의 일 실시형태의 도면으로서, 무토양 재배 배지와 차광층 사이의 식물의 줄기를 절단하는 절단기를 도시한다.
도 6a는 종자가 상부층의 개구부에 위치된 본 개시물의 일 실시형태의 도면이고, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상부층 개구부가 차광층의 개구부와 중첩되도록 위치된 경우, 종자가 차광층의 개구부 내에 후속적으로 위치된다.
도 7은 지지층, 무토양 재배 배지, 및 차광층을 도시하는 본 개시물의 일 실시형태의 단면도이다.
도 8은 지지층, 무토양 재배 배지, 차광층, 및 상부층을 도시하는 본 개시물의 일 실시형태의 단면도이다.
도 9a는 실시예 1에 설명된 바와 같이 차광층 상에 살포된 종자의 도면이다; 도 9b는 실시예 1에 설명된 바와 같이 차광층의 복수의 개구부 또는 개구부 어레이에 있는 종자의 도면이다; 도 9c는 실시예 1의 차광층의 개구부 어레이에 있는 발아된 종자의 도면이다.
도 10a는 차광층(상부), 무토양 재배 배지(중앙), 및 지지층(하부)의 분리를 도시하는 도면(상부에서부터 하부로)이다; 또한, 실시예 1에 설명된 바와 같이, 무토양 재배 배지를 관통하는 발아된 종자로부터 재배 배지를 관통하는 것이 도시된다; 도 10b는 무토양 재배 배지를 통해, 차광층의 개구부를 통하여 배양되는 재배 식물의 도면이며, 실시예 1에 설명된 바와 같이, 하부 지지층의 개구부에 의해 분리된 식물 뿌리를 도시한다; 도 10c는 실시예 1에 설명된 바와 같이, 차광층의 개구부를 통하여 배양되는 재배 식물의 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 상부층 및 차광층의 복수의 개구부를 통하여 배양되는 재배 식물의 줄기를 절단하는 것을 나타내는 본 개시물의 일 실시형태를 도시한다.
도 12는 재배 식물 및 차광층 상에 입사되는 광을 도시한다.
도 13a 내지 도 13c는 광의 일부가 식물 재료와 상호 작용하고, 광의 일부는 재배 배지로부터 반사되는, 본 개시물의 일 실시형태를 도시한다.
도 14a 내지 도 14c는 식물 재료가 재배 배지의 개구부 내에 적어도 부분적으로 위치되고, 광이 개구부의 벽으로부터 반사되는, 본 개시물의 일 실시형태를 도시한다.
도 15는 청색광이 흡수되고 적색광으로 재방출되어 식물 재료를 향해 지향되는, 본 개시물의 일 실시형태를 도시한다.
도 16은 식물의 일부가 차광층의 개구부 내에 수용되도록, 상부층이 차광층보다 더 작은 개구부를 갖는 본 개시물의 일 실시형태를 도시한다.
도 17은 종자 발아를 위해 함께 적층될 수 있고, 이후에 식물을 재배하기 위한 생육상에 배치되기 위해 분리될 수 있는, 본 개시물의 일부 실시형태의 다층 물품 또는 플랫을 도시한다.
도 18a 내지 도 18c는 다층 종자 발아 및 식물 재배 플랫의 상부층을 하부층들과 분리하고, 차광층의 개구부를 통하여 배양되는 식물 줄기를 절단함으로써, 재배 식물이 수확되어 수거되는 본 개시물의 일 실시형태를 도시한다.
도 19a 내지 도 19c는 줄기 및 뿌리가 재배 식물의 상부 부분과 별도로 선택적으로 수확될 수 있는 본 개시물의 일 실시형태를 도시한다.
이하의 설명에서, "상부", "하부", "외측", "내측" 등과 같은 용어는 편의상의 표현이며, 제한적인 용어로 해석되어서는 안된다는 것을 이해한다. 이제 첨부된 도면 및 실시예에 도시된 본 개시물의 실시형태가 상세하게 언급될 것이다. 대체로 도면을 참조하면, 도면은 본 개시물의 구체적인 실시형태를 설명하기 위한 것이며, 이를 제한하려고 의도된 것이 아님을 이해할 것이다.
본 개시물의 구체적인 실시형태가 그룹의 적어도 하나의 요소 및 이들의 조합을 포함하거나 이들로 구성된다고 언급되는 경우에는 언제나, 실시형태는 그 그룹의 임의의 다른 요소와 조합하여 또는 개별적으로, 그룹의 임의의 요소를 포함할 수 있거나 이들로 구성될 수 있음을 이해한다.
본 발명의 이러한 양태 및 다른 양태는 이하의 설명 및 첨부된 도면과 함께 고려될 때 더 잘 인식되고 이해될 것이다. 이하의 설명은 본 발명의 다양한 실시형태 및 이들의 다수의 구체적인 세부 사항을 나타내지만, 제한 사항이 아니라 예시로서 주어진다. 본 발명의 범위 내에서 많은 대체, 변경, 추가 또는 재배치가 이루어질 수 있으며, 본 발명은 이러한 모든 대체, 변경, 추가 또는 재배치를 포함한다.
수기경 재배 및/또는 수경 재배 농작에 사용되는 무토양 재배 배지 상의 조류 성장은, 종자 발아 및 식물 재배를 지원하는 다층 플랫에 의해 감소되거나 제거될 수 있으며, 다층 플랫은, 무토양 재배 배지 층, 및 무토양 재배 배지 위에 위치된 복수의 개구부를 갖는 차광층을 포함한다. 차광층은 무토양 재배 배지로부터 분리 가능하다.
플랫은, 복수의 개구부를 갖는 하부 지지층을 더 포함할 수 있으며, 무토양 재배 배지는 하부 지지체 위에 위치될 수 있다. 무토양 재배 배지는 하부 지지층으로부터 분리될 수 있다. 본 개시물의 실시형태에서, 차광층은 하부 지지체와 함께 위치되어, 이들 사이에 재배 배지 층을 끼울 수 있다.
수기경 재배 및/또는 수경 재배 농작에 사용되는 무토양 재배 배지 상의 조류 성장은, 종자 발아 및 식물 재배를 지원하는 다층 물품 또는 플랫에 의해 감소되거나 제거될 수 있으며, 다층 물품 또는 플랫은 하부 지지층을 포함하고, 하부 지지층은 복수의 개구부를 가지며, 지지층 위의 무토양 재배 배지로부터 분리 가능하다. 무토양 재배 배지의 상부 표면 위에 차광층이 있으며, 차광층은, 개구부가 없는 차광층의 솔리드 영역, 및 차광층의 솔리드 표면의 복수의 개구부를 갖는다. 차광층은 재배 배지로부터 분리 가능하며, 하부 지지체와 함께, 이들 사이에 재배 배지가 끼워진다.
본 개시물의 일부 실시형태에서, 복수의 개구부를 갖는 상부층이 차광층 위에 배치될 수 있다. 상부층은, 상부층의 솔리드 표면의 복수의 개구부를 갖는다. 상부층은 그 아래의 차광층으로부터 자유롭게 분리 가능하며, 2개 층의 개구부는 적어도 부분적으로 중첩될 수 있다.
종자는 차광층의 복수의 개구부 내에 위치될 수 있으며, 차광층 아래의 재배 배지와 접촉될 수 있다. 바람직하게는, 단일 종자만이 차광층의 어느 하나의 개구부를 차지하며, 접착제 없이, 차광층 개구부의 벽, 및 무토양 재배 배지의 표면에 의해, 종자가 개구부에 유지된다.
도 1은 다수의 층을 포함하는 본 개시물의 일 실시형태의 도면이다. 도 1의 하부로부터 상부로, 제1 층(L1)은, 위에 놓이는 하나 이상의 층(L2 내지 L5 또는 그 이상)을 지지하기 위해 사용될 수 있는 선택적인 프레임이다. (L2)는 하나 이상의 또는 복수의 개구부를 갖는 하부 지지층이다. 하부 지지층(L2)은, 위에 놓이는 식물로부터 하나 이상의 뿌리 집합체를 수용할 수 있다. 하부 지지층의 개구부는, 지지체 아래에 위치될 수 있는 분무기로부터의 분무 또는 연무가 재배 배지에 도달하게 할 수 있다. 하부 지지체의 개방되지 않은 부분은, 플랫 상에 입사되는 광의 일부 또는 전부가 하부 지지체 아래의 표면에 도달하는 것을 차단할 수 있다. 하부 지지체 아래의 이러한 표면은, 드립 팬 및 노즐, 또는 영양분 용기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. (L3)은 하부 지지층(L2) 위에 위치될 수 있는 무토양 재배 배지이며, 무토양 재배 배지는 하부 지지층(L2)으로부터 자유롭게 분리 가능하고, 하부 지지층(L2)에 고정되지 않는다. 무토양 재배 배지(L3)는, 종자 발아, 재배 식물로부터 배지를 통하는 뿌리의 관통을 지원하며, 또한 영양분 분무 또는 연무 액적이 배지를 직접 통과하는 것을 방지한다. 차광층(L4)은 복수의 개구부를 가지며, 개방되지 않은 부분을 갖는다. 차광층(L4)의 개방되지 않은 부분 또는 솔리드 부분은, 차광층의 임의의 개구부를 통하는 광 투과율의 양 미만(일부 실시형태에서 적어도 50% 미만)인 광 투과율(강도로 측정됨)을 갖는다. 차광층(L4)은 무토양 재배 배지로부터 자유롭게 분리 가능하며, 무토양 재배 배지 위에 위치된다. (L4)의 개구부는, 차광층의 영역의 20% 내지 70%일 수 있다. 선택적인 상부층(L5)이 사용될 수 있으며, 선택적인 상부층(L5)은 차광층(L4)으로부터 자유롭게 분리 가능하고, 복수의 개구부를 가지며, 차광층 위에 위치된다. 상부층(L5)의 개구부는 차광층의 개구부의 영역의 일부 또는 전부와 중첩되며, 2개 층 사이의 개구부의 중첩은, 광이 무토양 재배 배지(L3) 및/또는 발아 종자에 도달하기에 충분하거나, 개구부를 통하여 재배 배지(L3) 상의 식물을 재배하기에 충분하다. (L5) 및 (L4)는 서로 분리될 수 있으며, 이들 사이에 절단기가 통과됨으로써, 줄기를 절단하고 재배된 식물을 수확할 수 있다. 일부 실시형태에서, 차광층, 상부층 중 하나 이상, 또는 차광층 및 상부층은 형광 물질 또는 인광 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, (L1) 층 및 (L2) 층은, 도 3 또는 도 7에 도시된 바와 같이 단일 층으로 조합되거나 통합될 수 있다.
도 2a는 (L3), (L4), 및 (L5)를 통하여 배양되는 뿌리를 갖는 다수의 식물이 도시된 본 개시물의 일 실시형태를 도시한다. 상부층(L5)은 일부 실시형태에서 자립형(self-supporting)일 수 있다. 도 2b에서, 절단기(10)가 (L4)와 (L5) 사이로 통과되어, 차광층의 개구부를 통하여 배양되는 식물 줄기를 절단할 수 있도록, 충분한 거리 양으로 서로 분리되는 차광층(L4) 및 상부층(L5)이 도시된다. 자립형 상부층은, 중첩되는 차광층(L4) 및 상부층(L5) 개구부를 통하여 재배 식물이 돌출된 경우에 유리할 수 있다. 일부 실시형태에서, 추가 지지를 위한 보강 버팀대가 상부층의 에지에 추가될 수 있다.
도 3은 개구부(392)를 갖는 지지층(390)이 있는 본 개시물의 일 실시형태의 측면도이다. 무토양 재배 배지 층(330), 차광층(320), 및 상부층(310) 중 적어도 하나가 지지층(390) 위에 위치될 수 있다. 상부층(310)의 개구부(350a, 350b, 350c 등)는 실질적으로 동일한 크기일 수 있으며, 아래의 차광층의 개구부(360a, 360b, 360c 등)보다 더 작을 수 있다. 3개의 개구부(350a, 350b, 350c 및 360a, 360b, 360c)로 도시되지만, 추가적인 개구부가 예상된다는 것을 이해해야 한다. 차광층(320)은 상부층 아래에 위치되며, 2개 층의 개구부는 적어도 부분적으로 중첩된다. 도 3에서, 차광층(320)은 무토양 재배 배지(330) 위에 있다. 차광층의 개구부(360a, 360b, 360c)는, 복수의 종자, 발아된 종자로부터의 복수의 재배 식물, 및 이들의 조합물을 수용하기 위한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 차광층의 개구부(360a, 360b, 360c)는, 뿌리(372), 줄기(376), 및 잎(374)을 갖는, 발아된 종자(370)로부터의 재배 식물, 또는 종자(342a 및 342b)를 수용하도록 적응된다.
본 개시물의 실시형태에서, 하부 지지층, 차광층, 및 상부층과 같은 층의 복수의 개구부의 수는, 평방 센티미터당 약 1개 내지 평방 센티미터당 약 10개의 범위일 수 있다. 다른 실시형태에서, 지지층, 차광층, 및 상부층과 같은 층의 개구부의 수는, 평방 센티미터당 약 2개 내지 평방 센티미터당 약 6개의 범위일 수 있다. 각각의 층은 동일하거나 상이한 수의 개구부를 가질 수 있으며, 개구부의 크기 및 형상은 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 유리하게는, 하부 지지층의 개구부는, 지지층을 통하여, 재배 배지(330)를 통하여, 그리고 위에 놓인 차광층(320) 및 상부층(310)의 개구부를 통하여, 공기의 방향성 통과를 가능하게 할 수 있다. 층의 개구부의 수는, 다양한 식물 밀도, 식물 품종, 및/또는 식물 크기에 맞게 조정될 수 있다. 복수의 개구부는, 이에 제한됨이 없이, 1차원 선형 어레이, 원호로 구성된 개구부, 엇갈림식 패턴, 다양한 2차원 패턴 또는 어레이와 같은, 다양한 패턴으로 또는 무작위로 배치될 수 있다. 장식용 디자인 및 패턴을 포함하는, 층의 복수의 개구부의 다른 배치가 가능하다.
본 개시물의 일부 실시형태에서, 차광층 및/또는 상부층의 두께를 통하는 개구부의 크기는 종자와 실질적으로 동일한 크기인 것을 특징으로 하며, 이는 한번에 하나의 종자가 개구부를 차지하여 층의 개구부를 통하여 재배 배지의 표면으로 자유롭게 이동할 수 있게 하는, 층을 통하는 개구부를 나타낸다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 종자(342a)는 개구부(350a)를 차지하며, 종자(342a)는 상부층(310)의 개구부(350a)를 통하여 차광층(320)의 개구부(360a)로 자유롭게 통과할 수 있다. 개구부(350b)를 통하여 자유롭게 이동한 종자(342b)가 도시되며, 종자(342b)의 크기보다 더 큰 차광층 개구부(360b)에서 재배 배지(330) 상에 위치된 것으로 도시된다; 개구부(360b)는 발아 종자(342b)를 수용할 수 있다.
본 개시물의 일부 실시형태에서, 차광층의 두께를 통하는 개구부의 크기는, 발아된 종자와 실질적으로 동일한 크기이거나, 발아된 종자를 수용할 수 있는 크기를 갖는 것을 특징으로 한다. 도 3은 발아된 종자(370)를 수용할 수 있는, 개구부(360a 및 360b)와 크기가 유사한 개구부(360c)를 도시한다.
도 4a 및 도 4b(선택적인 하부 지지층은 생략됨)는 상부층(410)이 차광층(420) 위에 슬라이딩 가능하게 위치된 본 개시물의 일 실시형태를 도시한다. 재배 배지(430) 위의 차광층 위치는, 상부층의 개구부(450)가 아래의 차광층의 개구부(460)보다 더 작다는 것을 나타낸다. 2개 층의 개구부(450, 460)의 일부가 중첩될 수 있다. 도 4a에서, 종자가 처음에 상부층 개구부(450)에 위치되고, 후속적으로 차광층 개구부(460)에 위치되어 무토양 재배 배지(430)와 접촉되는 것이 도시된다. 종자는 상부층 개구부(450)를 통하여 차광층 개구부(460) 내로 낙하할 수 있거나, 종자는 상부층 개구부(450)를 통하여 차광층 개구부(460) 내에 배치될 수 있다. 상부층(410)은 도 4b에 도시된 바와 같이, 다른 차광층에 파종하기 위해 이동되어 재사용될 수 있다.
도 5a는 상부층이 차광층으로부터 분리 가능한 본 개시물의 실시형태(하부 지지층은 선택 사항이며, 명확성을 위해 도시되지 않음)에서, 상부층(510)의 개구부(550) 및 차광층(520)의 개구부(560)를 통하여 배양되고 그 안에 있는 재배 식물(578)의 도면이다. 각각의 개구부(560)는, 차광층(520)의 개구부(560)를 통하여 배양되고 무토양 재배 배지(530)를 관통하는 뿌리(572)를 갖는 발아된 종자로부터의 재배 식물을 나타낸다. 또한, 재배 식물은 상부층의 개구부(550)를 통해서도 배양될 수 있다. 식물이 원하는 높이에 도달하면, 상부층(510)은 차광층(520)으로부터 분리될 수 있으며(일부 실시형태에서, 들어올려질 수 있음), 차광층(520)으로부터 이격되어 이동될 수 있다. 도 5b(하부 지지층은 선택 사항이며, 명확성을 위해 생략됨)는 차광층(520)으로부터 분리된 상부층(510), 및 상부층과 차광층 사이의 절단기(535)를 도시하며, 절단기(535)는, 상부층과 차광층 사이의 줄기(590)의 영역에서 식물의 줄기를 커팅 또는 절단한다. 상부층(510) 및 절단된 식물(582)은 이동될 수 있으며, 절단된 식물은 후속적으로 포장될 수 있다.
본 개시물의 일부 실시형태에서, 식물을 배양하기 위한 복수의 개구부를 갖는 차광층 또는 상부층은 선택적으로 용기일 수 있거나, 용기로 형성될 수 있는 재료일 수 있다. 예를 들어, 도 5a 및 도 5b에서, 상부층(510)은 측벽(512)을 포함하는 용기 또는 바스켓일 수 있거나, 상부층(510)은 측벽(512)을 갖는 파우치로 접힐 수 있는 재료일 수 있다. 선택적인 측벽(512)을 갖는 상부층(510)은, 도 5b에 도시된 바와 같이, 절단된 식물(582)을 수거하기 위해 사용될 수 있다. 차광층 또는 상부층 용기 또는 재료는, 식물 줄기의 절단 전에 또는 절단 동안에 아래에 놓인 층 중 어느 하나로부터 분리될 수 있다. 도 5c는 차광층(520)이 선택적으로 용기일 수 있거나, 용기로 형성될 수 있는 재료일 수 있는 본 개시물의 실시형태에서, 차광층(520)의 개구부(560)를 통하여 배양되고 그 안에 있는 재배 식물(578)의 도면이다. 예를 들어, 도 5c에서, 차광층(520)은 측벽(522)을 포함하는 용기 또는 바스켓일 수 있거나, 차광층(520)은 측벽(522)을 갖는 파우치로 구성되거나 접힐 수 있는 재료일 수 있다. 선택적인 측벽(522)을 갖는 차광층(520)은 무토양 재배 배지(530)로부터 분리 가능하다. 차광층(520)의 각각의 개구부(560)는, 무토양 재배 배지(530)를 관통하는 뿌리(572), 및 차광층(520)의 개구부(560)를 통하여 배양되는 줄기 부분을 갖는, 발아된 종자로부터의 재배 식물을 나타낸다. 식물이 수확을 위한 원하는 높이에 도달하면, 차광층(520)은 무토양 재배 배지(530)로부터 분리될 수 있으며(일부 실시형태에서, 들어올려질 수 있음), 무토양 재배 배지(530)로부터 이격되어 이동될 수 있다. 도 5d는 무토양 재배 배지(530)로부터 분리된, 선택적인 측벽(522)을 갖는 차광층(520)을 나타내며, 무토양 재배 배지와 차광층 사이로 통과되는 절단기(535)를 도시한다. 절단기(535)는 무토양 재배 배지와 차광층 사이의 줄기(590) 영역에서 식물의 줄기를 절단하거나 커팅한다. 절단된 식물(582)을 수용하기 위한 측벽(522)을 갖는 차광층(520)은 이동될 수 있으며, 절단된 식물은 후속적으로 포장될 수 있다.
본 개시물의 실시형태에서, 실질적으로 모든 수확된 식물을 플랫으로부터 일괄적으로 수거하기 위해 사용될 수 있고 용기일 수 있는, 차광층 또는 상부층은, 농장의 특정 플랫 또는 생육상 위치까지 식물을 다시 이동시키기 위해 유리하다. 수확된 식물을 수거하기 위해 사용될 수 있고, 아래에서 본원에 설명된 바와 같이, 본 개시물의 실시형태에서 다수의 플랫의 적층 및 발아를 원활하게 할 수 있는, 플랫의 차광층 또는 상부층은, 플랫을 위한 별도의 발아 카트에 대한 필요성 및 비용을 추가로 감소시킬 수 있다.
본 개시물의 일부 실시형태에서, 차광층의 개구부를 통하여 배양되는 식물 줄기를 커팅 또는 절단하는 물품은, 재배 식물을 수확하기 위해 사용될 수 있다. 물품은, 블레이드, 와이어 또는 톱니형 와이어, 띠톱, 또는 물 분사와 같은 다른 기계 가공 기술과 같은 절단기일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
본 개시물의 실시형태는, 본원에 설명된 바와 같은 다층 물품 또는 플랫을 사용하여 식물을 수확하는 방법을 포함한다. 일부 실시형태에서, 플랫은, 무토양 재배 배지, 및 개구부를 갖는 차광층을 포함하며, 차광층은 재배 배지 위에 위치되고, 재배 식물로부터의 식물 줄기는 차광층의 복수의 개구부를 통하여 배양된다. 다른 실시형태에서, 플랫은, 재배 배지, 차광층, 및 차광층 위의 상부층, 무토양 재배 배지 아래의 하부 지지층, 또는 차광층의 복수의 개구부를 통하여 배양되는 재배 식물로부터의 식물 줄기가 있는 상부층 및 하부 지지층 모두를 포함할 수 있다. 방법은, 차광층의 복수의 개구부를 통하여 배양되는 식물 줄기를 절단하는 단계 또는 작업을 포함한다. 일부 실시형태에서, 방법은, 상부층과 차광층 사이에서, 차광층의 복수의 개구부를 통하여 배양되는 식물 줄기를 절단하는 단계 또는 작업을 포함한다. 방법은, 무토양 재배 배지에 대하여 차광층 또는 상부층의 개구부를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 상부층의 개구부는 차광층의 개구부에 대하여 이동된다. 일부 실시형태에서, 이동시키는 단계 또는 작업은, 상부층과 차광층을 분리하는 단계; 상부층을 슬라이딩시키는 단계; 차광층을 슬라이딩시키는 단계; 또는 두 층 모두를 슬라이딩시키는 단계 중 어느 하나를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상부층 및/또는 차광층을 슬라이딩시키는 단계는, 식물 줄기를 절단하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 차광층에 대하여 상부층의 개구부를 이동시키는 단계는, 상부층 및 차광층의 개구부에 있는 줄기와 함께, 상부층을 차광층으로부터 분리하는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 식물 줄기를 절단하는 물품은 상부층과 차광층 사이로 통과된다. 상부층과 차광층 사이의 식물 줄기를 절단하는 물품은 블레이드, 톱날, 또는 와이어일 수 있다.
차광층의 개구부를 통하여 배양되는 식물을 수확하기 위한 본 개시물의 실시형태는, 무토양 재배 배지에 대하여 차광층 및/또는 상부층과 같은 하나 이상의 층의 개구부를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 이동시키는 단계는, 하나 이상의 층을 무토양 재배 배지로부터 일정 거리만큼 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5c 및 도 5d에 도시된 바와 같이, 절단기(535)가 차광층과 무토양 재배 배지 사이로 이동하여 식물 줄기를 절단 또는 커팅할 수 있도록 하는 거리만큼, 차광층(520)이 무토양 재배 배지(530)로부터 이격되어 상향하게 이동될 수 있다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같은 다른 실시형태에서, 절단기(535)가 차광층과 상부층 사이로 통과하기 위한 간격을 제공하는 거리만큼, 상부층(510)이 차광층(520)으로부터 분리될 수 있다. 유리하게는, 하나 이상의 층을 분리함으로써, 수확되는 식물의 줄기의 길이를 조정하고 선택할 수 있으므로, 최종 사용자에게 수확된 농산물의 가치 및 외관을 증진시킬 수 있다. 또한, 플랫의 하나 이상의 층을 분리하여 재배 식물을 수확함으로써, 차광층의 개구부를 통하여 배양되는 식물의 실질적으로 모든 줄기(90% 초과)가 절단기에 의해 절단되기 때문에, 높은 수확량을 제공한다.
차광층의 개구부를 통하여 배양되는 식물을 수확하기 위한 본 개시물의 다른 실시형태에서, 무토양 재배 배지에 대하여 하나 이상의 층을 이동시키는 단계 또는 작업은, 무토양 재배 배지에 대하여 차광층 및/또는 상부층 중 하나 이상을 수평으로 슬라이딩 또는 병진 이동시키는 단계(1186)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 무토양 재배 배지(1130) 및 차광층의 개구부(1160)에 대하여 상부층 개구부(1150)를 수평으로 슬라이딩 또는 병진 이동(1186)시킴으로써, 개구부를 통하여 배양되는 식물의 줄기를 절단 또는 커팅할 수 있다. 다른 실시예로서, 제1 작업 또는 단계에서, 차광층 및 상부층이 미리 결정된 거리만큼 무토양 재배 배지로부터 분리될 수 있으며, 그 다음, 제2 작업 또는 단계에서, 미리 결정된 높이로 식물을 절단하기 위해, 상부층 개구부가 차광층 개구부에 대하여 슬라이딩된다. 유리하게는, 이러한 방식으로 식물을 수확함으로써, 차광층을 통하여 배양되는 실질적으로 모든 식물 줄기(90% 초과)가 절단되는 높은 수확량을 제공하며, 방법 및 물품은, 별도의 수확기에 대한 필요성, 그리고 수확기의 구매 및 가동과 관련된 비용을 없앤다. 선택적으로, 도 11a 및 도 11b의 상부층(1110)은, 절단된 식물을 수거하기 위한 용기(도시되지 않음)로 구성될 수 있다.
하부 지지층(L2)은 시트, 플레이트, 또는 필름의 형태일 수 있으며, 금속, 폴리머, 세라믹, 또는 복합 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시형태에서, 하부층은 금속 스크린, 금속 메시(mesh), 플라스틱 메시, 또는 복합재 메시일 수도 있다. 지지층(L2)은 프레임(L1) 위에 배치될 수 있거나, 프레임(L1) 대신에 무토양 재배 배지(L3)를 지지하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 하부 지지층(390)은, 무토양 재배 배지(330) 및 그 위의 다른 층을 지지하는 스크린(예를 들어, 금속)일 수 있거나, 도 7에서처럼, 지지층(790)은, 개구부(760)를 갖는 형광 물질 함유 재료의 차광층(720) 및 재배 배지(730)를 지지하는 스크린(예를 들어, 금속)일 수 있다. 하부 지지층은 지지층의 두께를 통하는 복수의 개구부를 가지며, 복수의 개구부는 지지층의 솔리드 부분에 의해 분리된다. 하부 지지체를 통하는 개구부는 하나 이상의 뿌리 집합체를 수용한다. 개구부는 임의의 기하학적 형상을 가질 수 있으며, 형상의 조합을 포함할 수 있다. 일부 개구부는 예를 들어, 하나의 표면으로부터 다른 표면으로 치수가 가변되는 테이퍼형(tapered) 형상 또는 비대칭 형상(예를 들어, 원뿔 또는 피라미드)을 가질 수 있다. 개구부를 포함하는 하부 지지체의 면적 백분율은, 지지층 면적의 20% 내지 90%일 수 있다. 개구부를 포함하는 하부 지지층은, 하부 지지층 면적의 20% 내지 90%의 범위일 수 있다. 개구부의 크기는, 타원의 장축, 직사각형의 대각선, 또는 원의 직경과 같은 개구부의 가장 큰 양태에서, 약 0.1 cm 내지 약 5 cm의 범위일 수 있다. 일부 실시형태에서, 하부 지지체의 개구부의 크기는 직경이 약 0.1 cm 내지 약 1.5 cm의 범위일 수 있다. 일부 실시형태에서, 하부 지지층의 개구부는 약 0.5 cm 내지 약 5 cm의 중심 대 중심 간격을 가질 수 있다. 하부 지지층의 개구부는, 다른 층의 개구부의 임의의 부분과 중첩될 수 있거나 중첩되지 않을 수 있다. 지지층의 개방되지 않은 부분은, 재배 배지의 바닥 표면과 접촉되는 양액의 양을 감소시킬 수 있으며, 수기경 재배 시스템에서 지지층 아래에 위치된 영양분 드립 팬 및 노즐에 도달하는 광량을 감소시키거나 차단할 수도 있거나, 수경 재배 시스템에서 영양분 용기에 도달하는 광을 차단할 수도 있다.
하부 지지층의 설계(예를 들어, 지지체 두께, 지지체의 개방 부분 및 솔리드 부분의 기하학적 구조 및 간격)는, 지지체의 개구부를 커버하는 무토양 재배 배지가 종자 발아 및 식물 재배 동안 실질적으로 일체형으로 유지되도록 선택될 수 있다. 일체형 무토양 재배 배지는, 플랫의 에지에서 또는 배지에서 개구부를 통하는 직사광 투과를 방지할 수 있다. 본 개시물의 일부 실시형태에서, 직사광 투과를 방지하고, 무토양 재배 배지를 유지하며, 구조적 강도를 층에 제공하기 위해, 하부 지지층의 에지 부분은 개구부 없이 그리고 솔리드로 제조될 수 있다(예를 들어, 도 9a의 솔리드 가장자리 또는 에지(918) 참조). 유리하게는, 인접한 층들 사이에 무토양 재배 배지를 끼워 넣어서 층의 개구부 위에 무토양 재배 배지를 지지함으로써, 통상적인 피륙 무토양 재배 배지 및 프레임 플랫에 비해, 재배 배지를 신장시켜서 프레임의 에지에 고정시킬 필요가 없을 수 있다. 또한, 본 개시물의 실시형태는, 프레임 장착 고정물(fixture)을 무토양 재배 배지의 주변부에 고정시켜서 고정물에 의해 무토양 배지를 프레임에 장착하기 위한 인건비를 감소시키며, 수경 재배 및 수기경 재배 농작 시에 보다 다양한 무토양 재배 배지를 사용할 수 있게 한다.
식물 절단 및 수확 후에 무토양 재배 배지의 위로부터 층을 탈거한 후, 사용된 무토양 재배 배지는, 파스너(fastener)를 풀 필요 없이 하부 지지층으로부터 자유롭게 분리될 수 있다. 무토양 재배 배지가 생분해성이거나 퇴비화 가능한(compostable) 실시형태에서, 무토양 재배 배지는 하부 지지체로부터 식물 잔재와 함께 탈거되어 퇴비화 설비로 이송될 수 있다.
무토양 재배 배지(L3)는, 종자 발아, 및 이를 통하는 재배 식물의 뿌리 관통을 지원하는 직물 재료일 수 있다. 일부 실시형태에서, 직물은 피륙 또는 다른 패브릭일 수 있다. 패브릭은, 셀룰로오스, 폴리에스테르, 코튼, 버랩(burlap), 레이온(rayon), 양모, 실크, 삼(hemp), 이들의 혼합물, 및 다른 섬유와 이들의 조합물을 포함하는 섬유를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 무토양 재배 배지 직물은, 종이, 판지, 및 이들의 조합물과 같은 재료를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시형태에서, 무토양 재배 배지는, 코코넛 섬유와 같은 유기 섬유질 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 무토양 재배 배지는 생분해성 재료일 수 있거나, 무토양 재배 배지는 발아 및 식물 재배를 지원하는 퇴비화 가능한 재료일 수 있으며, 퇴비화 가능한 재료는 펄프가 될 수 있거나, 그렇지 않으면, 수확 후에 플랫으로부터의 다른 식물 부분과 함께 사용 후 물리적으로 파쇄될 수 있다. 일부 실시형태에서, 재배 배지에는 이탄, 이끼, 토양, 또는 이들의 임의의 조합물이 없다. 무토양 재배 배지는 이를 통하는 영양분 분무 액적의 통과를 억제시킬 수 있다. 무토양 재배 배지는, 지지층 아래에 위치된 수기경 재배 노즐 및 분무기로부터의 액적 분무를 위한 구불구불한 경로를 제공하지만, 무토양 재배 배지는 가스 흐름에 투과성 및 통기성일 수 있다. 무토양 재배 배지는 하부 지지층 위에 위치될 수 있으며, 다층 물품이 조립될 때 하부 지지층에 접착되지 않으므로, 퇴비화를 위해 유리하다. 무토양 재배 배지 및 하부 지지체의 개구부를 통과하는 뿌리의 얽힘으로 인해 재배 배지가 하부 지지층에 부착되지 않으며, 이는 하부 지지체의 세척 및 재사용을 위해 유리하다. 지지층과 차광층 사이에서 측정된 바와 같은 무토양 재배 배지의 두께는 2 cm 미만일 수 있다. 일부 실시형태에서, 지지층과 차광층 사이에서 측정된 바와 같은 무토양 재배 배지의 두께는 0.05 cm 내지 0.5 cm일 수 있다. 본 개시물의 실시형태에서, 신장되지 않는 무토양 재배 배지의 크기 및 형상은, 하부 지지체의 개방 부분을 커버할 수 있다.
차광층(L4)은 시트, 플레이트, 또는 필름의 형태일 수 있으며, 금속, 폴리머, 세라믹, 복합 재료, 및 이들의 임의의 조합물로 제조될 수 있다. 일부 실시형태에서, 차광층은, 차광층의 표면(예를 들어, 식물의 표면이 아닌 표면) 상에 입사되는 광의 일부 또는 전부를 더 긴 파장 광으로 변환하는 형광 물질 또는 인광 물질을 포함할 수 있으며, 더 긴 파장 광의 일부는 재배 배지 상의 발아 종자 및/또는 재배 식물로 지향될 수 있다.
차광층은 무토양 재배 배지(L3) 위에 배치될 수 있다. 차광층은 차광층의 두께를 통하는 복수의 개구부를 가지며, 복수의 개구부는 차광층의 솔리드 부분에 의해 분리된다. 일부 실시형태에서, 차광층의 에지 부분은 솔리드함으로써, 직사광 투과를 방지하고, 구조적 강도를 층에 제공한다. 차광층을 통하는 개구부는 임의의 기하학적 형상을 가질 수 있으며, 형상의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 개구부는 예를 들어, 하나의 표면으로부터 다른 표면으로 치수가 가변되는 테이퍼형 형상 또는 비대칭 형상(예를 들어, 원뿔 또는 피라미드)을 가질 수 있다. 개구부를 포함하는 차광층의 면적 백분율은, 차광층 면적의 20% 내지 90%의 범위일 수 있다. 개구부의 크기는, 타원의 장축, 직사각형의 대각선, 또는 원의 직경과 같은 개구부의 가장 큰 양태에서, 약 0.025 cm 내지 약 2.5 cm의 범위일 수 있다. 일부 실시형태에서, 차광층의 개구부는 약 0.5 cm 내지 약 5 cm의 중심 대 중심 간격을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 차광층의 개구부는 약 0.75 cm 내지 약 1.5 cm의 중심 대 중심 간격을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 개구부의 크기는, 타원의 장축, 직사각형의 대각선, 또는 원의 직경과 같은 개구부의 가장 큰 양태에서, 약 0.25 mm 내지 약 2.5 mm의 범위일 수 있다. 본 개시물의 일부 실시형태에서, 개구부의 크기는 3개 이하의 종자를 수용할 수 있다. 본 개시물의 다른 실시형태에서, 차광층의 개구부는, 각각의 개구부에 하나의 종자를 수용하도록 크기가 정해진다. 본 개시물의 일부 실시형태에서, 차광층 솔리드 부분은, 차광층의 개구부를 통하는 광 투과율의 양 미만인 광 투과율(강도로 측정됨)을 가질 수 있다. 본 개시물의 일부 실시형태에서, 차광층 솔리드 부분은, 차광층의 개구부를 통하는 광 투과율의 양 미만(일부 실시형태에서 50% 이하)인 광 투과율(강도로 측정됨)을 가질 수 있다. 차광층을 통하는 광 투과율이 적음으로써, 무토양 재배 배지 및 다른 젖은 표면에 도달하여 조류 성장을 지원할 수 있는 광량이 감소된다. 차광층은 무토양 재배 배지로부터 분리 가능하며, 무토양 재배 배지 위에 있다. 차광층에는 무토양 재배 배지의 표면과의 임의의 접착제 또는 다른 고정물이 없다. 차광층의 임의의 개구부에 있는 종자 또는 종자들은, 개구부의 벽 및 무토양 재배 배지 상부 표면에 의해 개구부에 유지된다; 종자(들)는 무토양 재배 배지에 들러붙거나 접합되지 않는다. 종자(들)는 재배 배지의 표면과 차광층의 솔리드 부분 사이에 끼워지지 않는다.
개구부 또는 구멍의 패턴이 있는 차광층은, 재배 배지 상에서 종자 및 이에 따른 식물의 균일한 분포를 생성할 수 있다. 종자는 트레이가 이동하거나, 흔들리거나, 기울어지는 경우에도, 이들의 위치에 유지될 것이다. 또한, 차광층의 개구부의 패턴을 사용하여, 식물들 간에 광을 균일하게 분산시킬 수 있고, 뿌리 집합체를 분산시키도록 도움을 줄 수 있으며, 프레임 위로 배지를 신장시킬 필요 없이 무토양 재배 배지에 관련된 낮은 지점의 문제를 없앤다.
본 개시물의 일부 실시형태, 예를 들어 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같은 물품은 상부층(L5, 310)을 더 포함할 수 있으며, 상부층(L5, 310)은 차광층(L4, 320)으로부터 분리 가능하고, 차광층(L4, 320) 위에 위치된다. 상부층(L5, 310) 및 차광층(L4, 320)은, 이들이 분리되는 경우 또는 이들이 서로 슬라이딩 접촉되는 경우, 서로에 대하여 이동할 수 있다(도 11a 및 도 11b 참조). 상부층은, 상부층의 두께를 통하는 복수의 개구부를 가질 수 있으며, 복수의 개구부는 상부층의 솔리드 부분에 의해 분리된다. 상부층(L5)은 시트, 플레이트, 또는 필름의 형태일 수 있으며, 금속, 폴리머, 세라믹, 복합 재료, 및 이들의 임의의 조합물로 제조될 수 있다. 일부 실시형태에서, 상부층의 에지 부분은 솔리드함으로써, 직사광 투과를 방지하고, 구조적 강도를 층에 제공한다. 상부층을 통하는 개구부는 임의의 기하학적 형상을 가질 수 있으며, 형상의 조합을 포함할 수 있다. 일부 개구부는 예를 들어, 하나의 표면으로부터 다른 표면으로 치수가 가변되는 테이퍼형 형상 또는 비대칭 형상(예를 들어, 원뿔 또는 피라미드로)을 가질 수 있다. 개구부를 포함하는 상부층의 면적 백분율은, 상부층 면적의 20% 내지 90%의 범위일 수 있다. 개구부의 크기는, 타원의 장축, 직사각형의 대각선, 또는 원의 직경과 같은 개구부의 가장 큰 양태에서, 약 0.025 cm 내지 약 2.5 cm의 범위일 수 있다. 일부 실시형태에서, 상부층의 개구부의 크기는, 타원의 장축, 직사각형의 대각선, 또는 원의 직경과 같은 개구부의 가장 큰 양태에서, 약 0.25 mm 내지 약 2.5 mm의 범위일 수 있다. 일부 실시형태에서, 상부층의 개구부는 약 0.5 cm 내지 약 5 cm의 중심 대 중심 간격을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 상부층의 개구부는 약 0.75 cm 내지 약 1.5 cm의 중심 대 중심 간격을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 상부층은, 상부층의 표면(예를 들어, 식물의 표면이 아닌 표면) 상에 입사되는 광의 일부 또는 전부를 더 긴 파장 광으로 변환하는 형광 물질 또는 인광 물질을 포함할 수 있으며, 더 긴 파장 광의 일부는 재배 배지 상의 발아 종자 및/또는 재배 식물로 지향될 수 있다. 다른 실시형태에서, 상부층은 광 투과성일 수 있으며, 형광 물질을 포함할 수 있는 차광층으로 입사광의 일부를 투과시킬 수 있다.
본 개시물의 다른 실시형태에서, 상부층의 개구부는, 각각의 개구부에 하나의 종자를 수용하도록 크기가 정해질 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상부층이 수기경 재배 또는 수경 재배 시스템에 설치되는 물품의 일부인 경우, 상부층의 개구부가 차광층의 개구부의 적어도 일부와 중첩됨으로써, 광이 무토양 재배 배지 및/또는 개구부의 발아 종자에 도달할 수 있으며, 개구부는 재배 식물이 배양되기 위한 공간을 제공한다. 본 개시물의 실시형태에서, 도 6a 및 도 6b(하부 지지층은 생략됨)에 도시된 바와 같이, 상부층(610)은 차광층의 개구부(660b, 660c, 660d, 660e)에 파종하기 위해 사용될 수 있다. 차광층 및 상부층의 개구부(650b, 650c, 650d, 650e)는 오프셋될 수 있으며, 2개 층의 개구부 사이의 중첩이 없도록 도 6a에 도시된 바와 같이 처음에 위치될 수 있다. 종자가 (610) 상에 살포될 수 있고, 상부층의 개구부(650b, 650c, 650d, 650e)에 위치될 수 있다. (642a) 및 (642f)와 같이, 개구부 내에 위치되지 않은 종자는, 상부층(610)을 와이핑(wiping) 또는 클리어링(clearing)함으로써 상부층(610)으로부터 제거될 수 있다. 그 다음, 상부층(610) 및 차광층(620)이 서로에 대하여 이동됨으로써, 상부층 개구부(650b, 650c, 650d, 650e) 및 차광층 개구부(660b, 660c, 660d, 660e)가 적어도 부분적으로 정렬되어, 종자(642b, 642c, 642d, 642e)가 차광층 개구부(660b, 660c, 660d, 660e) 내에 낙하하여 위치될 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같은 상부층 개구부(650b)의 종자(642b)는, 상부층(610)의 개구부가 차광층(620)의 개구부와 적어도 부분적으로 정렬되는 경우, 차광층 개구부(660b) 내에 도 6b에 도시된 바와 같이 위치될 수 있다. 유사하게, (610) 및 (620)의 개구부들의 적어도 부분적인 정렬로 인해, 종자(642b)와 관련하여 설명된 바와 같이, 다른 종자가 개입된다. 예를 들어, 이에 제한됨이 없이, 상부층 개구부(650c)의 종자(642c)는 도시된 바와 같이 차광층 개구부(660c)에 위치되고; 상부층 개구부(650d)의 종자(642d)는 도시된 바와 같이 차광층 개구부(660d)에 위치되며; 상부층 개구부(650e)의 종자(642e)는 도시된 바와 같이 차광층 개구부(660e)에 위치되는 등이다. 상부층은 장치 또는 물품이 재배 시스템에 설치될 때 제자리에 유지될 수 있거나, 상부층이 탈거되어 다른 차광층에 파종하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 단일 종자만이 각각의 상부층 개구부에 위치되도록 다수의 종자가 살포됨에 따라, 상부층은, 직경 및 높이 둘 모두가 실질적으로 동일한 크기인 개구부를 포함한다. 차광층의 개구부에 비해 상부층에 더 작은 개구부를 갖는 이점은, 상부층을 사용하여, 발아된 종자와 실질적으로 동일한 크기인 더 큰 차광층 개구부 내로 단일 종자를 침착시킬 수 있다는 점이다. 또한, 재배 식물이 차광층 개구부로부터 상부층 개구부를 통하여 배양되는 경우, 상부층이 차광층으로부터 분리될 수 있으며, 이들 사이로 절단기가 통과되어 식물 줄기를 절단할 수 있다.
본 개시물의 실시형태에서, 하부층, 차광층, 상부층, 또는 추가적인 층(무토양 재배 배지를 포함하지 않음) 중 어느 하나의 개구부의 표면 및 에지는, 도 3 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 층의 일측 또는 양측에서, 위에 놓이거나 아래에 놓이는 층의 개구부에 인접한 표면과 실질적으로 동일 평면 상에 있거나 평탄할 수 있다. 이러한 층 표면은, 개구부(360a, 360b, 360c)의 에지로부터 떨어져 있는 무토양 재배 배지(330)와 차광층(320)의 솔리드 부분 사이에 종자가 위치되거나, 박히거나, 포획될 수 있게 하는, 인접한 층들 사이의 굴곡(undulation), 틈 등이 거의 없거나 전혀 없이, 실질적으로 평탄할 수 있다. 평탄하거나 동일 평면인 층 표면들 및 개구부들로 인해, 인접한 층 표면들은 서로를 가로질러 평활하게 병진 이동되거나 슬라이딩될 수 있으며, 이러한 특징을 활용하여, 개구부의 에지에 걸리거나 끼여서 수확된 농산물에 바람직하지 않은 입자를 생성하지 않으면서, 식물 줄기를 절단할 수 있다. 또한, 절단 도구는 층 표면과 접촉될 위험을 줄이면서, 평활한 층들 사이로 통과될 수 있다. 또한, 평탄하거나 동일 평면인 개구부들을 가짐으로써, 걸리거나 파여서 손상된 층 표면을 재조정하는 비용을 최소화한다. 무토양 재배 배지 층 상부 표면과의 차광층 바닥 표면 또는 개구부 에지 표면의 물리적 접촉 및/또는 압축을 포함할 수 있는 인접은, 플랫의 사용 동안 개구부의 에지로부터 떨어져 있는 이러한 층들 사이에 종자가 위치되거나 포획되는 것을 방지하는 물리적 장벽 또는 밀봉부를 형성한다. 무토양 재배 배지의 상부 표면과의 차광층 바닥 표면 또는 개구부 에지의 인접은, 사용되는 종자의 두께 또는 직경 미만으로의 분리, 차광층과 무토양 재배 배지 사이의 물리적 접촉, 차광층에 의한 무토양 재배 배지의 압축, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 무토양 재배 배지와 차광층의 솔리드 부분 사이에 위치되거나 포획되는 종자를 감소시키거나 없앰으로써, 이러한 조건으로 인해 유발되는 무토양 재배 배지 상의 조류 성장을 감소시키거나 실질적으로 없앨 수 있고, 낭비되는 종자의 비용을 줄일 수 있기 때문에 유리하다.
본 개시물의 일부 실시형태에서, 하부 지지층, 차광층, 및 상부층 각각의 두께는 2 cm 미만일 수 있다. 일부 실시형태에서, 이들의 바닥 표면과 이들의 상부 표면 사이에서 측정된 바와 같은, 이러한 층 중 어느 하나의 두께는 0.05 cm 내지 1 cm일 수 있다. 차광층의 복수의 개구부를 통하여 배양되는 재배 식물로부터 식물 줄기를 갖는 식물을 수확하기 위한 본 개시물의 실시형태에서, 하부 지지층(L2), 차광층(L4), 또는 상부층(L5) 중 어느 하나는, 줄기를 절단하기 위해 및/또는 줄기를 절단하는 절단기의 마모를 방지하기 위해, 반복 사용 후에 절단 에지를 유지시키기에 충분히 강성이고 조밀한 재료로 제조될 수 있다. 그러한 재료의 실시예는 금속, 세라믹, 폴리머, 및 복합재를 포함한다. 다양한 층 상에 절단 에지를 유지함으로써, 가동 중단 시간 및 인건비 증대를 야기하는 표면 재조정이 필요하지 않기 때문에, 가동 비용이 감소된다. 마모를 방지하는 다양한 층의 표면은, 작은 입자가 농산물 품질에 영향을 미치는 것을 방지한다.
도 11a는 다양한 층(예를 들어, 인접한 층들)의 개구부의 에지가 재배 식물을 절단하기 위해 사용될 수 있는 본 개시물의 일 실시형태를 도시한다. 도 11a는 상부층(1110)의 개구부(1150) 및 차광층(1120)의 개구부(1160)를 통하여 배양되는 재배 식물(1178)을 도시한다. 상부층 개구부(1150)는 에지(1192)를 가지며, 차광층 개구부도 에지(1194)를 갖는다. 상부층(1110)은 슬라이딩 가능하게 위치되며, 차광층(1120)으로부터 분리 가능하다. 무토양 재배 배지(1130)는 하부 지지층(1190) 위에 그리고 차광층(1120) 아래에 위치된다. 각각의 개구부(1160)는, 하부 지지체(1190)의 개구부(1196) 및 무토양 재배 배지(1130)를 관통하는 뿌리(1172)를 갖는 발아된 종자로부터의 재배 식물을 나타낸다. 차광층 개구부 상부 에지(1194)에 대한 상부층 개구부 하부 에지(1192)의 위치는, 하나 이상의 층을 이동 또는 슬라이딩시킴으로써 변경될 수 있다(1186). 재배 식물(1178)이 식물의 줄기를 절단하기 위한 원하는 높이에 도달하면, 층들의 이동이 이루어질 수 있다. 차광층 개구부 상부 에지(1194)에 대한 상부층 개구부 하부 에지(1192)의 위치 변화는, 에지(1192 및 1194)가 식물 줄기를 커팅 또는 절단하도록, 상부층을 이동 또는 슬라이딩시키는 단계 또는 작업, 차광층을 이동 또는 슬라이딩시키는 단계 또는 작업, 상부층 및 차광층 모두를 이동 또는 슬라이딩시키는 단계 또는 작업에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 도 11b는 차광층(1120)에 대하여 이동된 후의 상부층(1110)을 도시하며, 이에 따라 상부층 개구부 하부 에지(1192) 및 차광층 상부 에지(1194)가 상부층과 차광층 사이의 식물의 줄기를 커팅 또는 절단한다. 상부층 및 절단된 식물(1180)은 이동될 수 있으며, 식물은 후속적으로 포장될 수 있다. 상부층의 개구부(1150)는 차광층의 개구부(1160)와 동일한 크기이거나 더 작을 수 있다.
유리하게는, 본 개시물의 실시형태는, 하나 이상의 종자를 차광층의 복수의 개구부 내에 위치시키기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 개구부는, 재배 배지와 접촉되는 복수의 종자(예를 들어, 2개 종자, 3개 종자, 4개 종자 또는 그 이상)를 수용하도록 크기가 정해진다. 이러한 복수는 특정 값 또는 분포로 표준화될 수 있으며, 예를 들어 이에 제한됨이 없이, 모든 개구부가 3개의 종자를 수용하거나, 3개 내지 4개의 종자를 수용한다. 본 개시물의 실시형태는 층의 복수의 개구부 각각에 위치된 종자를 포함할 수 있다. 일부 실시형태는 재배 배지와 접촉되는 단일 종자를 포함할 수 있으며, 단일 종자는 종자를 수용하는 각각의 개구부 내에 위치될 수 있다. 추가적인 실시형태는 각각의 개구부에 위치된 단일 종자를 포함할 수 있으며, 일부 작은 공칭 수(예를 들어, 10% 미만)의 개구부는 하나보다 많은 종자를 수용한다. 일부 실시형태에서, 예를 들어 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 상부층의 개구부는 각각의 개구부에 단일 종자를 수용하도록 크기가 정해질 수 있으며, 재배 배지와 접촉되는 발아 종자를 수용할 수 있는 개구부를 갖는 차광층과 쌍을 이룰 수 있다. 배양되는 식물의 크기 및 종자 크기에 따라, 다양한 개구부 파라미터가 변경될 수 있다(예를 들어, 개구부의 크기, 깊이 및 최대 단면적 양태).
종자는 차광층의 상부 표면 상에 살포될 수 있으며, 표면 위에 살포됨으로써 종자가 차광층 개구부 내로 낙하할 수 있다. 일부 실시형태에서, 상부층은 차광층의 개구부보다 더 작은 개구부를 포함할 수 있다. 상부층의 개구부는, 차광층 개구부와 적어도 부분적으로 중첩되도록 위치될 수 있다. 대부분의 또는 모든 상부층 개구부에 종자가 있을 때까지, 상부층 위에 종자가 살포될 수 있다.
도 7은 무토양 재배 배지 층(730)에 인접하게 위치될 수 있는 개구부(792)를 갖는 하부 지지층(790), 및 차광층(720)을 포함하는 본 개시물의 일 실시형태의 측면도이다. 예를 들어, 재배 배지(730)는 지지층(790)과 차광층(720) 사이에 위치될 수 있다. 차광층(720)의 개구부(760b, 760c, 760d, 760e 등)는 지지층(790)의 개구부(792)와 상이한 크기일 수 있다. 개구부(760b, 760c, 760d, 760e 등)는 하부층(790)의 개구부(792)와 정렬될 수 있거나 정렬되지 않을 수 있다. 하부층(790), 재배 배지 층(730), 및 차광층(720)은 서로 분리 가능하며, 함께 고정되지 않는다. 차광층의 개구부(760b, 760c, 760d, 760e 등)는, 종자(742b, 742c, 742d, 742e 등), 또는 발아된 종자로부터의 재배 식물을 수용하도록 형상화될 수 있다. 일부 실시형태에서, 하부층(790)은 단일 층일 수 있다. 일부 실시형태에서, 자동 파종기를 사용하여, 종자가 차광층의 개구부에 위치될 수 있다.
도 8은 개구부(892)를 갖는 지지층(890), 무토양 재배 배지 층(830), 차광층(820), 및 상부층(810)을 포함하는 본 개시물의 일 실시형태의 측면도로서, 무토양 재배 배지 층(830), 차광층(820), 및 상부층(810)은 지지층(890) 위에 위치될 수 있다. 상부층(810)은, 이에 제한됨이 없이, (850b, 850c, 850d, 850e)와 같은 개구부를 포함하며, 각각의 개시된 개구부는 하부 에지(812)를 포함한다. 상부층(810)은 차광층(820) 위에 위치될 수 있다. 상부층(810)은 차광층(820)과 슬라이딩 가능하게 맞물릴 수 있다. 차광층(820)은, 이에 제한됨이 없이, (860b, 860c, 860d, 860e)와 같은 개구부를 포함하며, 각각의 개구부는 상부 에지(822)를 포함한다. 차광층(820)의 개구부(860b, 860c, 860d, 860e)는, 재배 배지 층(830) 아래에 위치될 수 있는 지지층(890)의 개구부(892)와 상이한 크기일 수 있으며, 상부층(810)의 개구부(850b, 850c, 850d, 850e 등)와 동일하거나 상이한 크기일 수 있다. 차광층의 개구부는 하부층(890)의 개구부(892)와 정렬될 수 있거나 정렬되지 않을 수 있다. 상부층의 개구부(850b, 850c, 850d, 850e 등)는, 차광층의 개구부(860b, 860c, 860d, 860e 등)와 부분적으로(또는 완전히) 중첩될 수 있다. 일부 실시형태에서, 하부층(890), 재배 배지 층(830), 차광층(820), 및 상부층(810)은 서로 분리 가능하며, 함께 고정되지 않는다. 차광층의 개구부(860b, 860c, 860d, 860e 등)는, 종자(842b, 842c, 842d, 842e 등), 또는 발아된 종자로부터의 재배 식물을 수용하도록 설계될 수 있다. 일부 실시형태에서, 상부층은 차광층 위에 슬라이딩 가능하게 위치될 수 있으며, 상부층 개구부 하부 에지(812) 및 차광층 개구부 상부 에지(822)는, 상부층 및 차광층이 서로에 대하여 이동될 때 식물 줄기를 절단하도록, 예를 들어 정사각형의 비-반경형(non-radiused) 에지로 구성되고, 줄기는 2개 표면의 개구부들 사이에서 핀칭(pinching) 또는 전단됨으로써 절단된다. 일부 실시형태에서, 상부층은 플레이트이고, 차광층의 개구부의 깊이는 재배 배지 상의 발아된 종자 부분보다 더 크다.
본 개시물의 실시형태에서, 지지층, 차광층, 및 상부층과 같은, (무토양 재배 배지 외의) 다양한 층은 10 중량% 이하의 수분 함량을 가질 수 있으며, 일부 실시형태에서, 약 10 마이크로그램/g 물 내지 0.1 g/g 수분 함량을 가질 수 있다. 전술한 층들의 낮은 수분 함량은, 무토양 재배 배지 상의 조류 성장을 감소시키도록 돕고, 이들 표면 상의 조류 성장도 억제시킨다.
본 개시물의 실시형태에서, "재배 식물(들)"이라는 용어는, 대체로 재배 배지의 상부 표면 상에 있을 수 있는, 하나 이상의 발아 종자, 본엽이 있거나 본엽이 없는 하나 이상의 실생묘(seedling), 하나 이상의 배양 식물, 또는 이들의 임의의 조합물을 지칭할 수 있다.
대체로, 본 개시물의 실시형태에서 양액은, 물, 칼륨, 나트륨, 구리, 마그네슘과 같은 금속 이온, 질소 소스, 인, 및 황, 그리고 다른 용존 영양분 중 하나 이상을 재배 식물의 뿌리에 제공하기 위해 사용되는 용액을 지칭한다.
본 개시물의 실시형태에서, "직사광"이라는 용어는 무토양 재배 배지의 일측 상의 소스로부터의 광을 지칭하며, 이의 일부는 무토양 재배 배지의 찢어진 틈 또는 구멍, 또는 무토양 재배 배지와 지지층 또는 프레임 사이의 갭과 같은, 개구부를 본질적으로 중단 없이 통과할 수 있다. 플랫의 무토양 재배 배지의 갭 또는 개구부를 통하여 관찰되는 "직사광"은, 조류 성장을 촉진시킬 수 있는 플랫 아래의 젖은 표면에 광이 도달하기 위한 경로를 제공할 수 있는 결함이 무토양 재배 배지에 존재함을 나타낸다. 플랫의 층을 구성하는 재료 또는 무토양 재배 배지에 의해 산란되거나 투과되는 광은 직사광이 아니다.
본 개시물의 일부 실시형태는, 예를 들어 도 3의 하부 지지체(390), 도 7의 하부 지지체(790), 또는 도 17의 하부 지지체(1790a)로 도시된 바와 같이, L1과 같은 프레임의 구조적 지지 특징을 L2와 같은 하부 지지체와 조합하여 무토양 재배 배지를 지지하는 하부 지지층을 가질 수 있다. 예를 들어, 생분해성이거나, 퇴비화 가능하거나, 뿌리가 배양되는 다른 무토양 재배 배지 재료일 수 있는 무토양 재배 배지(예를 들어, 330 또는 1730a)는, 하부 지지체 위에 위치될 수 있다. 양액을 위한 증발 장벽의 역할도 하고, 재배 식물이 배양되는 복수의 개구부를 갖는 차광층(예를 들어, 320 또는 1720a)은, 재배 배지 위에 배치된다. 일부 실시형태에서, 복수의 개구부를 갖는 차광층은 바스켓, 용기와 같은 강성 구조물일 수 있거나, 파우치/백(bag)으로 형성될 수 있는 가요성 재료일 수 있으며, 재배 배지 위에 배치되어 절단된 재배 식물을 수거하기 위해 사용될 수 있다. 선택적으로, 바스켓(예를 들어, 510), 용기와 같은 강성 구조물일 수 있거나, 파우치/백으로 형성될 수 있는 가요성 재료일 수 있는 상부층(예를 들어, 310, 510, 또는 1710a)은, 식물이 배양될 수 있는 개구부를 가지며, 차광층 위에 배치될 수 있다. 통합형 하부 지지체, 무토양 재배 배지, 차광층, 및 선택적 옵션은 플랫에서 서로 자유롭게 분리 가능하다. 일부 실시형태에서, 플랫의 하나 이상의 층은, 파스너, 클립, 측벽의 슬롯, 또는 기타에 의해 함께 가역적으로 고정될 수 있으며, 이는 발아 적층, 배치 및 생육상으로부터의 탈거 동안, "샌드위치"가 하나의 유닛으로 이동될 수 있게 한다. 플랫의 구성 요소들은 수확 및 세척을 위해 부분적으로 또는 전체적으로 분해될 수 있다.
일부 실시형태에서, 조립된 플랫(예를 들어, 도 17에 도시된 바와 같은 플랫 A, 플랫 B, 플랫 C 등)을 사용하여, 종자가 발아될 수 있다. (1742a, 172b, 1742c 등)과 같은 종자는 차광층(1720a, 1720b, 1720c 등)의 개구부에 배치될 수 있다. 각각의 플랫의 차광층은, 뿌리 집합체를 위한 개구부를 갖는 각각의 통합형 하부 지지체(1790a, 1790b, 170c 등) 위에 위치된 해당 무토양 재배 배지(1730a, 1730b, 1730c 등) 위에 위치된다. 무토양 재배 배지는 파종 전에 침윤될 수 있거나, 차광층의 개구부에 종자를 배치한 후에 침윤될 수 있거나, 특정 종자를 위한 필요에 따라 이러한 작업 또는 단계의 임의의 조합으로 침윤될 수 있다. 차광층의 개구부와 부분적으로 중첩되는 개구부를 갖는 적층 가능한 용기/바스켓이 차광층 위에 배치된다. 플랫의 차광층의 개구부에 위치된 종자는 발아될 수 있다. 다수의 플랫 조립체는 도 17에서 플랫 A, 플랫 B, 플랫 C로 도시된 바와 같이, 종자를 발아시키기 위해 서로 수직으로 적층될 수 있다. 플랫들을 서로 수직으로 적층할 수 있는 것은, 전형적으로 발아를 위해 플랫들을 분리시키기 위해 사용되는 발아 카트에 대한 비용 및 공간 요건을 없애기 때문에 유리하다.
종자가 발아되면, 각각의 플랫은 적층물로부터 분리되어 생육상에 배치될 수 있으며, 식물을 재배하기 위한 광 및 영양분이 제공될 수 있다. 생육상에서, 식물은 단일 플랫으로 도 18a에 도시된 바와 같이, 개구부를 통하여 바스켓의 내부에서 재배되고 배양될 수 있다. 발아된 종자(1870)로부터의 재배 식물(1878)은, 상부층 및 차광층의 개구부를 통하여 돌출되는 줄기(1876)를 갖는다. 식물(1878)은, 무토양 재배 배지(1830)를 통하여 돌출되는 뿌리(1872)를 갖는다. 재배 식물(1878)은 본질적으로 도 18a에 도시된 바와 같은 바스켓(1810)에 수용된다. 상부층이 사용되지 않는 일부 실시형태에서, 차광층은, 차광층과 재배 배지 사이에서 절단되는 줄기가 있는 식물이 배양된 개구부(도시되지 않음)를 갖는 바스켓일 수도 있다. 재배 식물(1878)은, 도 18b에 도시된 바와 같이 조립체로부터 용기/바스켓을 분리시키고, 도 18c에 도시된 바와 같이 줄기를 가로질러 절단기(1835)를 통과시킴으로써 수확될 수 있다. 절단된 식물(1879)은 바스켓(1810)에 수거되는 반면에, 줄기(1876) 및 뿌리(1872)는 도 18c에 도시된 바와 같이 플랫에 남는다.
도 19a에 도시된 바와 같이, 재배 배지에 남아 있는 줄기, 뿌리, 또는 둘 모두는, 바스켓이 없는 플랫 하위 조립체에서 위에서부터 선택적으로 절단될 수 있다. 예를 들어, 절단된 줄기(1875)는 절단기(1835)로 줄기(1876)를 절단함으로써 분리될 수 있다. 마찬가지로, 절단된 뿌리(1871)는 절단기(1835)로 뿌리(1872)를 절단함으로써 분리될 수 있다. 줄기 및 뿌리가 제거된 또는 제거되지 않은 수확된 플랫 하위 조립체는 분해되어 세척될 수 있다. 일부 실시형태에서, 무토양 재배 배지는 탈거되고, 세척되어 재사용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 무토양 재배 배지는 남은 줄기 및 뿌리 부분과 함께 퇴비화될 수 있다. 세정기, 스프레이 부스(spray booth), 및 건조기를 없앰으로써, 피륙을 세척하는 것에 비해, 생분해성 또는 퇴비화 가능한 무토양 재배 배지를 사용하는 경우, 조립된 플랫의 세척 구성 요소가 간소화될 수 있다. 발아 및 식물 재배를 지원하는 생분해성 또는 퇴비화 가능한 재료는 플랫으로부터 탈거되어 펄프가 될 수 있거나, 그렇지 않으면, 수확 후 다른 식물 부분과 함께 사용 후에 물리적으로 파쇄될 수 있다.
유리하게는, 플랫의 차광층의 개구부를 통하여 배양되는 실질적으로 100%의 재배 식물이 절단기에 의해 절단될 수 있으며, 용기 표면 또는 차광층 표면 상의 조류 성장이 거의 없거나 전혀 없다. 재배 시스템으로부터의 증발은, 수기경 재배를 위해 플랫 상에 사용되는 통상적인 커버되지 않은 피륙 배지에 비해, 50% 이상 감소될 수 있다. 본 개시물의 실시형태에서, 조립된 플랫 구조물은, 신장된 피륙을 스냅을 사용하여 지지 트레이에 부착할 필요가 없고, 프레임 및 신장된 피륙의 에지를 따라 과분무 및 갭을 방지한다.
도 12는 발아 종자(들)(1270) 및 재배 식물(1278) 상에 입사되는 광을 도시한다. 차광층(1220)은 재배 배지(1230)에 대하여 위치될 수 있다; 뿌리를 위한 개구부(1296)를 갖는 선택적인 지지층(1290)은 재배 배지(1230) 아래에 위치될 수 있다. 입사광은, 뿌리(1272)를 갖는 재배 식물(1278)에 직접 부딪치는 광(1288), 및 뿌리(들)(1273)를 갖는 발아 종자(들)(1270)에 직접 부딪치는 광을 포함할 수 있다. 발아 종자(들)는 차광층(1220)의 개구부(1260)에 위치될 수 있다. 또한, 입사광은, 재배 식물(1278) 및 발아 종자(들)(1270)에 직접 부딪치지 않는 광(1280)을 포함할 수 있다. 본 개시물의 실시형태에서, 차광층(1220)은, 물품의 표면(예를 들어, 재배 식물 및/또는 발아 종자의 표면이 아닌 표면) 상에 입사되는 광의 일부를 더 긴 파장 광(1286)으로 변환할 수 있는 형광 물질 또는 인광 물질을 포함할 수 있으며, 더 긴 파장 광(1286)의 일부가 재배 식물(1278)의 잎 및/또는 발아 종자(들)(1270)로 재지향될 수 있다. 예를 들어, 재배 식물 및/또는 발아 종자의 표면이 아닌 표면 상에 입사되는 더 짧은 파장 청색광은, 재배 식물 및 발아 종자(들)로 재지향될 수 있는 더 긴 파장 적색광으로 변환될 수 있다. 또한, 도 12는 식물에 부딪치지 않는 일부 입사광(1280)이 동일한 파장(1280) 또는 더 긴 파장(1286)으로, 다시 재배 식물(1278)로 반사될 수 있거나 재방출될 수 있음을 도시한다. 종자(들)를 위한 복수의 개구부를 한정하고, 재배 배지(1230)와 접촉되는 광을 감소시키기에 충분한 두께의 차광층(1220)은, 개구부의 발아 종자까지 광을 재지향시키기 위해 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 차광층으로부터 재배 식물의 잎으로 광을 위로 재지향시키기 위해 사용될 수 있다. 개시된 차광층(1220)은, 형광 물질 또는 인광 물질 함유 재료, 광 반사 재료, 광 분산 재료, 및 이들의 임의의 조합물로 제조될 수 있다.
경우에 따라, 발아된 종자, 및 자엽이 배양되기 시작한 종자가 재배 배지의 면적의 작은 분율을 이룬다. 예를 들어, 1일차의 종자(1302)(도 13a 참조), 2일차의 발아된 종자, 그리고 4~5일차의 자엽이 배양되기 시작한 종자는, 재배 배지(1310)의 면적의 약 1% 내지 약 15%를 이룬다.
층 4 및 5("L4 및 L5")가 없는 시스템에서는, 재배 배지(L3)로 지향되는 광의 상당 부분이 식물 재료(예를 들어, 종자, 발아된 종자, 자엽을 갖는 종자 등)를 빗나가고, 재배 배지에 부딪친다. 도 13b에 도시된 바와 같은 광(1306)은 종자(1302)를 빗나가는 광을 나타낸다. 결과적으로, 시스템에 L4 및/또는 L5가 없는 경우에, 빗나간 광(1306)의 적어도 일부가 종자(들)(1302) 및 재배 식물(들)(1304)을 향해 다시 반사되도록, 재배 배지(1310)의 반사율을 증가시킴으로써 시스템에 유익할 수 있다. 도 13c에 도시된 바와 같이, 광(1308)은 재배 식물(들)(1304)에 직접 부딪치는 광을 나타내고, 광(1306)은 식물(들)(1304)을 빗나갔지만 재배 배지(1310)로부터 식물(들)(1304)을 향해 반사된 광을 나타낸다.
총칭하여 차광층으로 지칭되는 L4 및/또는 L5를 갖는 시스템에서, 차광층은 반사성 요소를 포함할 수 있으며, 각각의 개구부는, 개구부의 표면 또는 벽 상에 입사되는 광의 일부를 재배 식물로 지향시키도록 제조되었다. 차광층 반사성 요소는, 적어도 약 50%의 표면 반사율, 및 약 2% 미만의 투과율을 갖는 재료를 사용함으로써 달성될 수 있다. 이는 광을 차단하고, 입사광의 일부를 재배 식물로 반사시키기 위해 사용될 수 있다. 재료는 적어도 약 70%의 반사율을 갖는 백색 플라스틱으로 제조될 수 있다.
개구부 형상은 도 1에 도시된 바와 같은 원통형일 수 있거나, 비-이미징 광학계(non-imaging optic)와 대체로 일치하는 형상을 형성하도록 테이퍼형 벽을 포함할 수 있다. 개구부의 벽은 정반사기를 생성하도록, 금속화될 수 있거나 노출된 금속을 포함할 수 있다. 개구부의 벽의 형상은, 이미징 또는 비-이미징 광학계를 모사하도록 제조될 수 있다. 개구부 및 벽은, 비-이미징 광학계와 일치하는 형상, 및 하나 이상의 종자, 발아된 종자, 또는 재배 식물을 수용하는 체적을 가질 수 있다. 도 14a 내지 도 14c에 도시된 바와 같이, 차광층(1402)은, 테이퍼형 벽(1406)에 의해 한정된 복수의 반사성 개구부(1404)를 포함한다. 종자(1408)는 개구부(1404) 내에 적어도 부분적으로 위치될 수 있으며, 광(1410)은 개구부(1404)의 방향으로 지향될 수 있다. 도 14a에 도시된 바와 같이, 광(1410)은 종자(1408)를 향해 지향되는 광을 증대시키도록 테이퍼형 벽(1406)으로부터 반사될 수 있다. 도 14c는 도 14b의 단면도로서, 차광층(1402)을 도시한다.
차광층 또는 다른 층은, 내장된 인광 물질 및/또는 형광성 입자를 포함할 수 있는 일종의 플라스틱 또는 복합 재료로 제조될 수 있다. 광이 개구부를 통과하지 않고 프레넬 반사에 의해 반사되지 않는 경우, 광은 플라스틱 차광층의 본체 내로 흡수될 수 있다. 플라스틱의 본체에 들어가면, 광자는 인광 물질 및/또는 형광성 입자와 부딪칠 수 있다. 전형적으로, 플라스틱 내의 광자의 경로가 더 길수록, 이러한 입자 중 하나에 부딪힐 가능성이 더 커진다. 광자가 인광 물질 또는 형광성 입자에 부딪치는 경우, 입자는 광자를 흡수한 다음, 상이한 더 긴 파장으로 그리고 무작위 방향으로 이를 재방출할 수 있다. 방향 또는 재방출이 공기와 플라스틱의 평탄한 에지의 경계에서 전반사에 의해 포획되는 각분포 내에 있는 경우, 재방출된 광자는 흡수되거나 플라스틱의 에지에 부딪칠 때까지 플라스틱 내에 포획된 상태로 유지될 것이다.
광자가 플라스틱의 에지에 부딪치는 경우, 플라스틱에서 공기 중으로 배출될 것이다. 개시된 개구부는 이러한 에지 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 경우에 따라, 복수의 에지를 포함할 수 있으므로, 재방출된 광자가 개시된 개구부에 의해 한정된 공기 공간으로 배출될 확률을 증가시킬 수 있다. 그러한 경우, 광자는 개구부 내에 적어도 부분적으로 위치된 식물 재료를 향해 지향되어 식물 재료에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 식물 재료에 달리 이롭지 않는 광자가 회수되어 재사용될 수 있으므로, 주어진 식물 재료와 상호 작용하는 광자의 수를 증가시킬 수 있다.
일부 실시형태에서, 광원은 청색광을 생성할 수 있으며, 인광 물질은 더 긴 황색 및/또는 적색 파장을 방출할 수 있다. 그러나, 소스 및/또는 인광 물질의 파장은, 식물 재배를 최적화하도록 조정될 수 있다. 경우에 따라, 식물은 청색광의 방향으로 지향되어 배양될 것이며, 흡수된 추가적인 적색 광자로 인해 더 빨리 배양될 것이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 청색광(1508)은, 차광층(1502)의 개구부(1504) 내에 적어도 부분적으로 위치된 식물 재료(1506)(예를 들어, 종자, 발아된 종자, 자엽을 갖는 종자, 재배 식물 등)에 인가될 수 있다. 차광층(1502)과 상호 작용하는 청색광이 흡수되어 더 긴 파장 적색광(1510)으로 재방출될 수 있다. 적색광(1510)은 식물 재료(1506)를 향해 적어도 부분적으로 지향될 수 있다. 적색광(1510)은 일정 각도로 식물 재료(1506)를 향해 지향될 수 있다. 추가적으로, 개구부로 들어가지만 식물 재료에 의해 흡수되지 않는 재방출된 광자는 피륙에 의해 흡수될 수 있으므로, 이들이 식물 재료를 데우도록 도울 수 있다.
일부 실시형태에서, 전술한 바와 같이, 식물 재료를 증가된 광 밀도에 노출시키기 위해, 개구부 내에 식물 재료의 일부를 수용하는 것이 유리할 수 있다. 특히, 그러한 실시형태에서, L4는 적어도 부분적으로 형광성 플라스틱으로 제조된다. 도 16에 도시된 바와 같이, L5는 적어도 부분적으로 투명할 수 있으며, L4 개구부(1604)보다 더 작은 직경을 갖는 적어도 하나의 개구부(1602)를 포함할 수 있다. 그러한 경우, 식물 재료의 일부는 너무 커서 L5 개구부를 통과할 수 없을 것이므로, 식물 재료의 일부가 계속 배양되어 L4의 개구부를 채울 것이다. 예를 들어, 식물의 자엽(1606)은 L4 개구부 내에 포획될 수 있으며, 증가된 조도의 혜택을 받을 수 있다. L5의 개구부(1602)는, 식물의 줄기(1608)가 개구부(1602)를 통하여 L5 위의 공중으로 계속 배양될 수 있도록 하기에 충분히 클 수 있다.
추가적인 실시형태에서, 본원에서 L6으로 표시된 선택적인 층이 L3과 L4 사이에 포함될 수 있다. L6은 L4보다 더 낮은 굴절률 재료로 제조될 수 있다. 작동 시에, L6은 L4가 L3과 접촉되는 것을 방지함으로써, 대부분의 영역에 걸쳐서 L4와 L3 사이의 공기 장벽을 유지시킨다. 개시된 공기 장벽은, 더 넓은 각도 범위의 재방출된 광이 전반사에 의해 반사될 수 있도록 하여, 개구부(1602, 1604)로 배출되는 재방출된 광의 양을 증대시키기 때문에 유리하다. L6은 L4보다 더 낮은 굴절률 재료로 제조될 수 있으며, L6 재료는, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리(클로로트리플루오로에틸렌), 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 및 다른 불소 함유 폴리머 재료(예를 들어, 메시 또는 천공 시트)와 같은 플라스틱을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
도 17은 플랫의 층이 예를 들어, 하부 지지층(1790c), 종자를 갖는 무토양 재배 배지(1730c), 재배 식물이 배양되는 개구부를 갖는 차광층(1720c), 및 개구부를 갖는 상부층(1710c)을 포함하는, 본 개시물의 일 실시형태를 도시한다. 이러한 층들은 조립되어 수직으로 적층됨으로써, 플랫(예를 들어, 플랫 C)을 형성할 수 있다. 동일한 또는 상이한 층 및/또는 종자 유형을 가질 수 있는, 예를 들어 플랫 B 및 플랫 A와 같은 추가적인 플랫(플랫 C와 유사한 것으로 도시됨)이 플랫 C 위에 적층될 수 있으며, 종자(1742a, 1742b, 및 1742c) 발아를 위해 함께 사용될 수 있다. 종자 발아 후에, 생육상에 배치하기 위해 플랫이 분리될 수 있다. 도 17에서, 상부층(1710a, 1710b, 및 1710c)은, 재배 식물이 배양될 수 있는 개구부를 갖는 용기일 수 있다.
도 18a는 발아된 종자(1870)로부터의 줄기(1876), 및 뿌리(1872)를 갖는 재배 식물(1878)을 나타내는 본 개시물의 일 실시형태를 도시한다. 플랫(1800)의 차광층(1820)의 개구부 및 상부층 용기(1810)의 개구부를 통하여 배양되는 줄기(1876)가 도시된다. 플랫(1800)은, 하부 지지층(1890), 무토양 재배 배지(1830), 재배 식물(1978)을 위한 개구부를 갖는 차광층(1820), 및 재배 식물을 위한 개구부를 갖는 상부층(1810)을 포함한다. 도 18b는 노출된 줄기(1876) 및 차광층(1820)의 상부 표면으로부터의 상부층 용기(1810)의 분리를 도시한다. 도 18c는 분리된 상부층 용기(1810)와 차광층(1820) 상부 표면 사이로 통과되는 절단기(1835)를 사용하여, 차광층(1820)의 복수의 개구부를 통하여 배양되는 줄기(1876)를 절단하는 것을 도시한다. 식물(1879)의 수확된 부분은 상부층 용기(1810)에 수거된다.
도 19a는 수확된 식물의 남은 부분의 줄기(1876) 및 뿌리(1872)를 도시한다. 뿌리(1872)는 무토양 재배 배지(1830)를 통하여 배양되며, 지지층(1890)의 개구부를 통하여 돌출된다. 차광층(1820)의 개구부를 통하여 돌출되는 남은 줄기(1876)가 도시된다. 도 19b는 줄기를 가로질러 절단기(1835)를 통과시킴으로써 수득된 절단된 줄기(1875)를 도시한다. 도 19c는 지지층(1890) 근처의 뿌리의 부분을 가로질러 절단기(1835)를 통과시킴으로써 수득된 절단된 뿌리(1871)를 도시한다.
본 개시물의 실시형태는 미국 특허 공개 제20140137471호(Harwood)에 전반적으로 기재된 수기경 재배 시스템에 사용될 수 있으며, 적어도 하나의 수기경 재배 모듈을 갖는 생육상을 포함할 수 있다. 본 개시물의 실시형태에서, 플랫은, 지지층, 무토양 재배 배지, 차광층, 및 선택적으로 상부층을 포함할 수 있으며, 수동으로, 자동으로, 그리고 이들의 조합으로, 생육상을 통하여 진행될 수 있다. 일부 실시형태에서, 지지층, 무토양 재배 배지, 차광층, 및 선택적으로 상부층은, 다층 조립체를 지지하기 위한 크로스 부재(도 1, L1 참조)를 갖는 프레임에 부착될 수 있다. 이러한 트레이는 본원에 설명된 바와 같이 파종 및 수확하도록 구현될 수 있으며, 이러한 트레이는 생육상의 각각의 측의 레일 상에 놓일 수 있으며, 챔버를 통하여 이동될 수 있다. 자동 절단 장치(도시되지 않음)는 절단기로 식물을 절단하도록 구현될 수 있다. 일반적으로, 생육상은 재배 식물을 위한 챔버 온도, 습도, 및 이산화탄소의 관리를 가능하게 할 수 있다. 생육상 및 개별 모듈에서의 공기 흐름은 공기 이동 시스템(예를 들어, 팬)에 의해 제어될 수 있다. 생육상은 다수의 수기경 재배 모듈을 수용할 수 있다. 영양분 펌핑 시스템에 의해 펌핑되는 영양분 탱크로부터 복수의 분무 노즐로 양액을 이송하기 위한 복수의 튜브가 사용될 수 있다. 분무 노즐은, 무토양 재배 배지를 침윤시키기 위해, 하부 지지체의 개구부를 통하여 그리고 플랫의 바닥에 인접하게 영양분 분무액을 분무할 수 있다. 양액은 재배 식물에 영양분을 제공한다. 과잉 양액은 영양분 회수 트레이 상으로 떨어질 수 있으므로, 재사용을 위해 영양분 탱크로 양액을 회수할 수 있다. 영양분 회수 트레이의 단면은 아치형 형상을 가질 수 있다. 본원에서 폐쇄형 시스템이 설명되지만, 무토양 배지 재료는, 과잉 양액을 재사용하지 않는 배수구로의 유동(flow to drain) 시스템(즉, 수기경 재배 시스템)으로 선택적으로 구현될 수 있다. 수기경 재배 시스템에서 플랫을 형성하는 층들은, 고압 나트륨 램프 및 발광 다이오드를 포함하는 하나 이상의 광원을 포함할 수 있는 조명에 노출될 수 있다.
본 개시물의 실시형태는 수경 재배 시스템에도 사용될 수 있다. 수경 식물 재배 시스템은, 물과 식물 배양 영양분의 액체 조합물을 수용하기 위한, 뚜껑 없는(open-topped) 외측 용기를 포함할 수 있다. 용기는 액체의 배수를 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 수경 재배 시스템에 사용되는 플랫은, 지지층, 무토양 재배 배지, 차광층, 및 선택적으로 상부층을 포함할 수 있다. 플랫은 아래에서부터 영양분을 수용하도록, 외측 용기 상에 또는 외측 용기 내에 배치될 수 있다. 식물을 재배하기 위해 용기 위에 조명이 제공될 수 있다. 식물은 뿌리의 일부 또는 전부가 용기의 액체 배지와 접촉되어 재배된다. 개구부를 포함하는 내측 용기를 사용함으로써, 액체가 재배 시스템에 유입될 수 있고, 이로부터 배출될 수 있다. 자동 펌핑 시스템을 사용함으로써, 생육상에서 재배 식물 뿌리와 접촉되기 위한 산소 및 양액의 정확한 양 및 레벨을 유지할 수 있다.
전반적인 실험 조건
Harwood의 미국 특허 공개 제20140137471호(이의 내용은 그 전체가 본원에 참조로 포함됨)에 개시된 바와 같이, 플랫, 드립 팬, 영양분 분무기 및 배수 장치, 그리고 조명을 갖는 생육상을 포함하는 수기경 재배 시스템이 사용된다. 또한, 본 개시물의 실시형태의 방법은 대체로 무토양 재배 배지의 적어도 하나의 표면 상에 양액을 분무하는 단계를 포함한다. 무토양 재배 배지는 신장되지 않으면서 하부 지지체와 차광층 사이의 제자리에 수용된다.
본 개시물의 시스템은, 대체로 Harwood에 개시된 바와 같은 하나 이상의 발아 인자 및 식물 재배 인자를 충족시킨다. 발아 인자는, 예를 들어, 온도 범위, pH 농도 범위, 상대 습도 범위, 광도 범위, 광 스펙트럼, 전기 전도율 범위, 종자 처리(예를 들어, 종피 처리(scarification)), 사전 가열 또는 냉각 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 온도 범위는 약 5℃ 내지 약 35℃일 수 있다. pH 농도 범위는 약 4 내지 약 8일 수 있다. 상대 습도 범위는 약 20% 내지 약 100%일 수 있다. 광도 범위는 약 0 μmol·m2·s-1 내지 약 250 μmol·m-2·s-1일 수 있다. 광 스펙트럼은, UV-B 방사선으로 소정의 공차로 약 400 nm 내지 약 700 nm, 예를 들어 약 280 nm 내지 약 315 nm일 수 있다. 전기 전도율 범위는 미터당 약 1.5 데시지멘스(dS·m-1) 내지 약 3.0 dS·m-1일 수 있다. 일부 종자의 경우, 명기(light period)와 암기(dark period)를 모두 필요로 하는 광주기성이 존재할 수 있다. 일부 실시형태에서, 예를 들어, 일부 추운 계절 잎이 많은 녹색 채소(예를 들어, 에루카 살리바(Eruca saliva))의 경우, 바람직한 온도는 약 22℃일 수 있으며, pH 농도 범위는 약 5.0 내지 약 5.5일 수 있고, 전기 전도율 범위는 약 2.0 dS·m-1 내지 약 2.5 dS·m-1일 수 있으며, 상대 습도는 약 50%일 수 있다. 일부 실시형태에서, 예를 들어, 일부 추운 계절 잎이 많은 녹색 채소에서, 발아 동안의 광도는 어린 성숙기 단계 동안 약 50 μmol·m-2·s-1 및 약 250 μmol·m-2·s-1일 수 있다. 식물이 출현하면, 유리한 재배를 위해 최대 약 1000 ppm의 CO2가 인가될 수 있다. 일부 실시형태에서, 발아 후의 광 스펙트럼은 약 440 nm 청색 및 약 660 nm 적색일 수 있다. 그러나, 본원에 제공된 범위는 대안적인 종자 또는 식물을 발아 및 배양하기 위한 요건 및/또는 최적 환경에 따라 가변될 수 있음을 이해해야 한다.
무토양 재배 배지 상에서의 식물의 배양 및 재배 인자는 전반적으로 LED 조명을 사용하여, 동일한 양액을 제공하고, 실질적으로 유사한 온도, 공기 이동, 및 습도를 갖는 단일 생육상에서 수행된다. 광도 레벨은, 초당 제곱미터당 0 마이크로몰(μmol-1 m-2 s-1) 초과 내지 300 μmol- 1 m- 2 s-1로 가변될 수 있다. 섭씨로 측정된 온도를 포함하는, 생육상의 추가적인 기후 조건은 5℃ 내지 약 35℃일 수 있다. 양액 전기 전도율은 미터당 데시지멘스(dS/m)로 측정된다. 특히, 양액을 위한 배양 환경 조건은, 약 15℃ 내지 약 25℃의 영양분 온도 범위, 약 4.3 내지 약 6.6의 pH 농도 범위, 및 약 1.3 dS/m 내지 약 2.9 dS/m의 전기 전도율 범위를 포함할 수 있다.
실시예 1
본 실시예는 다층 플랫을 사용하여, 피륙이 아닌 배양기 상에 배양되는 어린 시금치를 예시한다.
시금치 종자는 4층 구조물을 사용하는 플랫 상에서 발아되어 식물로 재배된다. 사용된 구조물은 도 9 및 도 10에 도시되며, 프레임(905)(도 1의 L1과 동일함); 그리드 또는 어레이의 복수의 개구부(1092)를 갖는 폴리염화비닐(PVC) 지지층(1090); 종이 소재의 무토양 재배 배지(930, 1030); 및 종이 재배 배지(930, 1030) 위에 위치된 그리드 또는 어레이의 복수의 개구부(950)를 갖는 PVC 차광층(1020)을 포함한다. 본 실시예에서 종이 소재의 무토양 재배 배지는 종자 발아 및 뿌리 관통을 지원한다. 종이는, 차광층 또는 하부 지지체로 종이를 신장시키거나 고정시키지 않으면서, 지지층과 차광층 사이의 제자리에 수용된다. 차광층의 개구부들은 직경이 약 0.32 cm(0.125 인치)이고, 그리드 패턴으로 약 0.95 cm(0.375 인치)의 중심 대 중심으로 이격된다. 지지층의 개구부들은 직경이 약 1.3 cm(0.5 인치)이고, 그리드 패턴으로 약 2.2 cm(0.875 인치)의 중심 대 중심으로 이격된다.
시금치 종자(942)는 처음에 도 9a에 도시된 바와 같은 차광층(920)의 상부 표면 상에 살포된다. 시금치 종자(942)는 각각의 개구부에 대략 하나의 종자를 갖도록 복수의 개구부(950)로 퍼진다; 종자가 없는 몇몇 개구부가 도시되지만, 대부분의 개구부는 적어도 하나의 종자를 수용한다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 과잉 종자는 스위핑 또는 브러싱에 의해, 발아 전에 차광층(920)으로부터 제거된다. 5일 후에, 도 9c에 도시된 바와 같이, 차광층의 개구부를 통하여 배양되는 실생묘(980) 및 발아된 종자가 관찰된다.
시금치 실생묘의 뿌리는 도 10a에 도시된 바와 같은 종이 재배 배지(1030)를 관통한다. 도 10a에 추가로 도시된 바와 같이, 지지층(1090), 재배 배지(930, 1030), 및 차광층(1020)은 자유롭게 분리 가능하다. 또한, 차광층의 개방되지 않은 영역 또는 솔리드 영역(~0% 광 투과율)에 비해, 차광층(1020)의 개구부를 통하여 훨씬 더 큰 광 투과율(~100%)(직사광)을 나타낸다. 공기로부터의 산소 및 양액의 분무액이 뿌리(1072)에 제공되고, 발광 다이오드("LED") 램프의 광이 차광층의 상부 표면에 공급되는, 수기경 재배 생육상에서 7일간의 재배 후에, 도 10b에 도시된 바와 같이, 하부 지지체(1090)의 개구부(1092)를 통하여 배양되어 하부 지지체(1090)의 개구부(1092)에 의해 수용된 뿌리를 명확하게 볼 수 있다. 재배 식물(1080)은 도 10c에 도시된 바와 같이, 차광층의 개구부를 통하여 돌출되어 있다.
무토양 종이 재배 배지와 차광층 개구부의 에지 사이의 인접 또는 접촉에 의해 형성된 개구부의 상(image) 또는 자국이 종이 상에서 관찰된다. 종이 상의 차광층 개구부의 상 또는 자국의 윤곽은, 종자가 개구부에 격리될 수 있고, 무토양 재배 배지의 솔리드 부분 아래에 박히거나 포획되지 않음을 보여준다.
차광층이 없는 피륙 재배 배지를 사용하여 종자로부터 시금치를 발아 및 배양하려는 이전의 시도는 실패하였다.
실시예 2
본 실시예는 다층 플랫을 통해 배양된 재배 식물의 90% 초과의 수확량, 및 무토양 재배 배지 상의 적은 조류 성장을 나타낸다.
금속 프레임(L1), 하부 지지층(L2), 인접한 차광층에 의해 제자리에 수용된 신장되지 않는 폴리에스테르 소재의 피륙 무토양 재배 배지, 및 상부층을 포함하는 2개의 플랫을 통해 어린 아루굴라(arugula)가 배양된다. 신장되지 않는 폴리에스테르 소재의 피륙 무토양 재배 배지는, 종자 발아, 및 배지를 통하는 뿌리의 관통을 지원한다. 차광층 및 상부층은, 불투명한(투명하지 않은) 백색 플라스틱 재료로 제조된다. 상부층 및 차광층의 개방되지 않은 부분 또는 솔리드 부분은, 차광층의 임의의 개구부를 통하는 광 투과율의 양 미만인 광 투과율(시각적으로 결정됨)을 갖는다. 상부층, 차광층, 피륙, 및 지지층은 프레임 단부에 연결된 2개의 나사산 볼트 파스너에 의해 함께 끼워진다. 차광층의 개구부들은 직경이 약 0.64 cm(0.25 인치)이고, 그리드 패턴으로 약 1.27 cm(0.5 인치)의 중심 대 중심으로 이격된다. 2개의 플랫은 거의 동일한 양의 아루굴라로 각각 파종된다. 개구부들에 다수의 아루굴라 종자가 살포되며, 개구부당 0개(비어 있음) 내지 3개 이상의 종자가 수용된다; 대부분의 개구부는 종자를 수용한다. 종자가 있는 플랫 및 파종되지 않은 플랫이 발아 카트에 배치된다. 2개 플랫을 통해 개구부의 90% 초과의 종자가 발아된다.
발아된 종자가 있는 플랫은 생육상에 배치되며, 동일한 프레임, 및 프레임에 신장 및 고정된 동일한 무토양 재배 배지를 갖는 파종되지 않은 빈 플랫과 분리된다.
영양분, 조명, 및 온도를 포함하는 동일한 조건에서 약 14일간의 식물 재배 후에, 플랫이 생육상으로부터 탈거된다. 차광층의 복수의 개구부를 통하여, 그리고 상부층의 개구부를 통하여, 무토양 재배 배지로부터 배양되는 재배 식물의 줄기가 관찰된다. 식물 수관은 재배 식물에서 각각의 플랫에 걸쳐서 실질적으로 균일하고 조밀하며, 플랫의 에지의 식물 밀도에서 갭이 관찰되지 않는다. 동일한 생육상의 파종되지 않은 빈 플랫은, 재배 배지 상의 플랫의 중앙 부분에 걸쳐서 조류가 존재하는 것이 관찰된다.
각각의 플랫 상의 재배 식물은, 상부층 및 차광층의 개구부들을 분리하여, 분리된 층들 사이에 0.48 cm 직경의 편조 와이어를 이동시켜서 식물 줄기를 가로질러 이들을 절단함으로써 수확된다. 칭량을 위해 절단된 식물을 상자에 넣는다.
분리된 층들 사이에서 와이어를 잡아 당겨서 식물 줄기를 절단한 후에, 상부층은 상부 표면 상에 조류 성장이 거의 없거나 전혀 없는 것으로 관찰되며, 임의의 줄기가 개구부를 통하여 돌출된 경우 약간 있고, 본질적으로 와이어를 잡아 당긴 재배 식물의 100%가 절단된다. 볼트 파스너를 탈거한 후에, 차광층 및 상부층은, 피륙 무토양 재배 배지의 위에서부터 용이하게 탈거된다; 차광층 및 피륙 무토양 재배 배지 층도 서로 용이하게 분리된다. 피륙 무토양 재배 배지의 상부 표면은, 그 위의 차광층의 개구부 어레이의 자국 또는 상을 갖는 것이 관찰된다. 개구부의 자국 또는 상은, 무토양 피륙 재배 배지와 개구부의 에지 사이의 접촉 또는 인접에 의해 형성된다. 차광층 개구부의 자국 또는 상의 선명한 윤곽, 그리고 무토양 재배 배지 상의 자국의 바깥쪽에 격리된 종자가 없다는 것은, 차광층 개구부의 에지와 무토양 재배 배지 사이의 접촉 또는 인접으로 인해, 차광층의 솔리드 부분과 피륙 사이에 종자가 위치되거나 포획되는 것을 방지하기에 충분한 장벽이 있음을 나타낸다. 절단 후에, 자국이 있는 영역에서 일부 잔여 줄기가 관찰된다. 와이어가 차광층과 상부층 사이로 통과된 경우, 실질적으로 모든 식물(90% 초과)이 절단된다.
줄기와 잎을 포함하여, 2개의 플랫의 수확량은, 13.8 lbs.(6.3 kg) 및 15.9 lbs.(7.2 kg)이다.
실시예 3
본 실시예는, 동일한 테스트 조건에서 차광층이 없는 플랫의 물 증발률에 비해, 무토양 재배 배지 위에 차광층을 갖는 테스트 플랫의 감소된 물 증발률을 나타낸다.
Harwood의 미국 특허 공개 제20140137471호에 개시된 바와 같은 폴라플리스(polar fleece) 피륙을 포함하는 대조군 플랫, 그리고 동일한 폴라플리스 피륙, 및 피륙 위에 위치된 차광층(개구부 및 솔리드 부분을 포함함)을 포함하는 테스트 플랫의 물 증발률이 측정된다. 테스트 장비는, 시간에 따른 중량 변화를 측정하기 위해, 플랫 아래에 위치된 데이터 포트와 함께 0 내지 400 파운드 천칭을 포함한다.
테스트 장치에서의 기온, 습도 및 수온은, 센서 출력을 기록하기 위해 사용되는 데이터 이력 기록기 및 센서를 사용하여 측정된다. 대조군 플랫 및 테스트 플랫은 크기가 유사하며, 대략적으로 (1.5 미터 x 0.75 미터; 5 피트 x 2.5 피트)로 측정된다. 플랫은 천칭과 연결된 팬 상에 배치된다. 생육상의 증발 환경을 시뮬레이션하기 위해, 팬 및 조명이 테스트 셋업으로 설치된다. 피륙을 침지시키기 위해, 실온(~70F, 21℃)으로 5 갤런의 물 비축물이 사용된다. 천칭은 0으로 맞춰지며, 건조 중량을 얻기 위해, 팬 및 트레이 상의 건조 테스트 배지가 증발 테스트 셋업으로 배치된다.
대조군 플랫 및 테스트 플랫의 피륙은 물에 담금으로써 유사하게 처리되며, 1분 동안 침지될 수 있게 한다. 피륙을 버킷으로부터 탈거하고, 유사한 상태로 버킷 내에 물방울이 떨어질 수 있게 한 다음, 트레이에 부착한다; 차광층을 테스트 플랫 상의 젖은 피륙 위에 배치한다. 천칭을 0으로 맞추고, 트레이를 테스트 셋업으로 배치하여 팬의 중앙에 트레이를 놓는다. 팬은 물이 이로부터 증발됨에 따라, 패브릭의 중량 변화를 측정하기 위해 천칭과 연결된다. 천칭, 온도 및 습도 데이터 이력 기록기, LED 조명 랙 및 팬을 켠다. 1분마다 중량, 온도, 및 습도 판독값을 기록한다. 1시간 후에, 테스트를 중단한다.
증발 테스트는, 테스트 플랫(개구부 및 솔리드 부분을 갖는 차광층을 포함함)의 증발률이 대조군 플랫(차광층이 없음)의 증발률보다 50% 더 낮음을 나타낸다. 플랫의 더 낮은 증발률은, 양액으로부터의 수분 손실을 감소시킴으로써, 식물 배양 공정의 안정성을 개선하기 때문에 유리하다. 또한, 물 손실이 적음으로써, 양액 농도를 유지시키기 위한 약품 주입 장비, 환경 습도 제어 장치, 센서, 및 화학적 분석과 관련된 장비 및 가동 비용을 감소시킨다.
이하의 조항은 본 개시물의 특정 양태 및 실시형태를 한정한다.
조항 제1항. 종자 발아 및 식물 재배를 지원하는 물품으로서,
복수의 개구부를 갖는 하부 지지층 위의 무토양 재배 배지로서, 상기 무토양 재배 배지는, 종자 발아, 및 재배 식물로부터 이를 통하는 뿌리의 관통을 지원하는, 무토양 재배 배지; 및
차광층의 두께를 통하는 복수의 개구부를 갖는 차광층을 포함하며, 상기 개구부의 형상은 각각의 개구부에 하나 이상의 종자를 수용하고, 상기 차광층의 개방되지 않은 부분은, 상기 차광층의 임의의 개구부를 통하는 광 투과율의 양 미만인 광 투과율을 가지며, 상기 차광층은 상기 무토양 재배 배지로부터 분리 가능하고, 상기 무토양 재배 배지 위에 위치되며, 상기 무토양 재배 배지와는 구조적으로 상이한, 종자 발아 및 식물 재배를 지원하는 물품.
조항 제2항. 제1항에 있어서, 상기 차광층으로부터 분리 가능하고, 상기 차광층 위에 위치되는 상부층을 더 포함하며, 상기 상부층은 상기 상부층의 두께를 통하는 복수의 개구부를 갖고, 상기 상부층의 상기 개구부는 차광층의 상기 개구부의 영역의 일부 또는 전부와 중첩되며, 상기 중첩은, 광이 상기 무토양 재배 배지에 도달하여 상기 차광층 개구부에서 식물을 재배하기에 충분한, 물품.
조항 제3항. 제1항에 있어서, 상기 차광층은 형광 물질을 포함하는, 물품.
조항 제4항. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 차광층, 상기 상부층, 또는 상기 차광층 및 상부층은 형광 물질을 포함하는, 물품.
조항 제5항. 제3항에 있어서, 상기 차광층으로부터 분리 가능하고, 상기 차광층 위에 위치되는 상부층을 더 포함하며, 상기 상부층은 상기 상부층의 두께를 통하는 복수의 개구부를 갖고, 상기 상부층의 상기 개구부는 차광층의 상기 개구부의 영역의 일부 또는 전부와 중첩되며, 상기 중첩은, 광이 상기 무토양 재배 배지에 도달하여 상기 차광층 개구부에서 식물을 재배하기에 충분한, 물품.
조항 제6항. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 하부 지지층을 더 포함하는, 물품.
조항 제7항. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차광층의 대부분의 개구부에 위치되고, 상기 무토양 재배 배지 위에 위치되는 하나 이상의 종자를 포함하는, 물품.
조항 제8항. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차광층의 상기 개구부는 비-이미징 광학계와 일치하는 형상을 갖는, 물품.
조항 제9항. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무토양 재배 배지의 상부 표면과 상기 차광층의 인접은, 종자가 상기 차광층의 솔리드 부분과 상기 무토양 재배 배지 사이에 위치되는 것을 방지하는 장벽을 형성하는, 물품.
조항 제10항. 방법으로서, 차광층의 복수의 개구부 내에 종자를 위치시키는 단계를 포함하며, 상기 차광층의 상기 복수의 개구부의 대부분은 하나 이상의 종자를 수용하는 형상을 갖고, 상기 차광층은 무토양 재배 배지 위에 놓이며, 이로부터 분리 가능하고, 상기 무토양 재배 배지는, 상기 무토양 재배 배지를 통하여 배양되는 하나 이상의 뿌리 집합체를 수용하기 위한 개구부를 갖는 지지층 위에 놓이는, 방법.
조항 제11항. 제10항에 있어서, 상기 차광층으로부터 분리 가능하고, 상기 차광층 위에 위치되는 상부층을 더 포함하며, 상기 상부층은 상기 상부층의 두께를 통하는 복수의 개구부를 갖고, 상기 상부층의 상기 개구부는 차광층의 상기 개구부의 영역의 일부 또는 전부와 중첩되며, 상기 중첩은, 광이 종자 발아 전에 상기 차광층 개구부 내의 상기 무토양 재배 배지를 조명할 수 있게 하는, 방법.
조항 제12항. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 차광층의 상기 개구부의 형상은 비-이미징 광학계의 형상과 일치하는, 방법.
조항 제13항. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차광층의 상기 복수의 개구부 내에 종자를 위치시키는 단계는, 상기 상부층의 복수의 개구부로부터 종자를 수용하는 단계를 포함하며, 상기 상부층의 상기 개구부의 크기는 상기 종자와 실질적으로 동일한 크기이고, 상기 차광층의 상기 개구부는 상기 상부층의 상기 개구부보다 더 큰, 방법.
조항 제14항. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차광층, 상기 상부층, 또는 상기 차광층 및 상부층은 형광 물질을 포함하는, 방법.
조항 제15항. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차광층의 상기 개구부 내에 있고 상기 무토양 재배 배지와 접촉되는 상기 하나 이상의 종자를 발아시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
조항 제16항. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무토양 재배 배지의 상부 표면과 상기 차광층의 인접은, 종자가 상기 차광층의 솔리드 부분과 상기 무토양 재배 배지 사이에 위치되는 것을 방지하는 장벽을 형성하는, 방법.
조항 제17항. 방법으로서, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 물품을 사용하여, 상부층 개구부 하부 에지와 차광층 개구부 상부 에지 사이에서 상기 재배 식물의 줄기를 절단하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 제18항. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부층은 상기 차광층 위에 슬라이딩 가능하게 위치되며, 상부층 개구부 하부 에지 및 차광층 개구부 상부 에지는, 상기 상부층 및 차광층이 서로에 대하여 이동될 때 식물 줄기를 절단하도록 형상화되는, 물품.
조항 제19항. 제18항에 있어서, 상기 차광층 개구부가 절단 에지를 포함하거나, 상기 상부층 개구부가 절단 에지를 포함하거나, 상기 차광층 및 상부층 개구부 둘 모두가 절단 에지를 포함하는, 물품.
조항 제20항. 종자 발아 및 식물 재배를 지원하는 물품으로서,
종자 발아, 및 이를 통하는 재배 식물로부터의 뿌리의 관통을 지원하는 무토양 재배 배지; 및
차광층의 두께를 통하는 복수의 개구부를 갖는, 형광 물질을 포함하는 차광층을 포함하며, 상기 개구부는 각각의 개구부에 종자를 수용하고, 상기 차광층의 개방되지 않은 부분은, 상기 차광층의 임의의 개구부를 통하는 광 투과율의 양 미만인 광 투과율을 가지며, 상기 차광층은 상기 무토양 재배 배지로부터 분리 가능하고, 상기 무토양 재배 배지 위에 위치되며, 상기 무토양 재배 배지와는 구조적으로 상이한, 종자 발아 및 식물 재배를 지원하는 물품.
조항 제21항. 제20항에 있어서, 상기 차광층의 상기 개구부의 형상은 발아된 종자를 수용하는, 물품.
조항 제22항. 제20항에 있어서, 상기 무토양 재배 배지의 상부 표면과 상기 차광층의 인접은, 종자가 상기 차광층의 솔리드 부분과 상기 무토양 재배 배지 사이에 위치되는 것을 방지하는 장벽을 형성하는, 물품.
조항 제23항. 방법으로서, 차광층의 복수의 개구부 내에 종자를 위치시키는 단계를 포함하며, 상기 차광층은 형광 물질을 포함하고, 종자를 갖는 상기 차광층의 상기 복수의 개구부의 대부분은 단일 종자를 수용하며, 상기 차광층은 무토양 재배 배지 위에 놓이고, 이로부터 분리 가능한, 방법.
조항 제24항. 제23항에 있어서, 상기 차광층의 상기 복수의 개구부 내에 종자를 위치시키는 단계는, 상부층의 복수의 개구부로부터 종자를 수용하는 단계를 포함하며, 상기 상부층의 상기 개구부의 크기는 상기 종자와 실질적으로 동일한 크기이고, 상기 차광층의 상기 개구부는 상기 상부층의 상기 개구부보다 더 큰, 방법.
조항 제25항. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 차광층의 상기 개구부는, 발아된 종자를 수용하기 위한 크기를 갖는, 방법.
조항 제26항. 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차광층의 상기 개구부의 크기는, 미리 결정된 수의 발아된 종자를 위해 형상화되는, 방법.
조항 제27항. 제1항 내지 제9항, 또는 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 물품을 사용하여 식물을 재배하는 방법으로서, 상기 무토양 재배 배지에서 식물을 재배하는 단계; 및 상기 무토양 재배 배지를 통하여 그리고 상기 차광층의 상기 복수의 개구부를 통하여 가스를 유동하는 단계를 포함하는, 제1항 내지 제9항, 또는 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 물품을 사용하여 식물을 재배하는 방법.
조항 제28항. 제2항, 또는 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 물품을 사용하여 식물을 수확하는 방법으로서, 상기 상부층의 복수의 개구부를 통하여 그리고 상기 차광층의 복수의 개구부를 통하여 식물 줄기가 배양되며, 상기 상부층과 상기 차광층 사이에서 상기 식물 줄기를 절단하는 단계를 포함하는, 제2항, 또는 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 물품을 사용하여 식물을 수확하는 방법.
조항 제29항. 제28항에 있어서, 상기 차광층의 상기 개구부에 대하여 상기 상부층의 상기 개구부를 이동시키는 단계를 더 포함하는, 식물을 수확하는 방법.
조항 제30항. 제29항에 있어서, 상기 이동시키는 단계는, 상기 차광층으로부터 상기 상부층을 분리하는 단계를 포함하는, 식물을 수확하는 방법.
조항 제31항. 제29항에 있어서, 이동시키는 단계는, 상기 상부층을 슬라이딩시키거나 상기 차광층을 슬라이딩시키는 단계를 포함하는, 식물을 수확하는 방법.
조항 제32항. 제28항, 제29항 또는 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 식물 줄기를 절단하는 물품이 상기 상부층과 상기 차광층 사이로 통과되는, 식물을 수확하는 방법.
조항 제33항. 제31항에 있어서, 상기 상부층 또는 상기 차광층을 슬라이딩시키는 단계는 상기 식물 줄기를 절단하는, 식물을 수확하는 방법.
조항 제34항. 제32항에 있어서, 상기 식물 줄기를 절단하는 상기 물품은 블레이드 또는 와이어를 포함하는, 식물을 수확하는 방법.
조항 제35항. 종자를 발아시키고 식물을 재배하기 위한 물품으로서,
종자 발아, 및 이를 통하는 재배 식물로부터의 뿌리의 관통을 지원하는 무토양 재배 배지; 및
각각의 개구부에 종자를 수용하도록 형상화된 복수의 개구부를 갖는 차광층을 포함하며, 상기 차광층의 개방되지 않은 부분은, 상기 차광층의 임의의 개구부를 통하는 광 투과율의 양 미만인 광 투과율을 갖고, 상기 차광층은 상기 무토양 재배 배지로부터 분리 가능하며, 상기 무토양 재배 배지 위에 위치되고, 상기 무토양 재배 배지와는 구조적으로 상이한, 종자를 발아시키고 식물을 재배하기 위한 물품.
조항 제36항. 제35항에 있어서, 하부 지지층을 더 포함하며, 상기 하부 지지층은, 하나 이상의 뿌리 집합체를 수용하는 상기 하부 지지층을 통하는 복수의 개구부를 갖고, 상기 하부 지지층은 상기 무토양 재배 배지 아래에 위치되며 이로부터 분리 가능한, 물품.
조항 제37항. 제35항 또는 제36항에 있어서, 상기 차광층으로부터 분리 가능하고, 상기 차광층 위에 위치되는 상부층을 더 포함하며, 상기 상부층은 복수의 개구부를 갖고, 상기 상부층의 상기 개구부는 상기 차광층의 상기 개구부의 적어도 일부와 중첩되며, 상기 중첩은, 광이 상기 무토양 재배 배지에 도달하여 상기 차광층 개구부에서 식물을 재배하기에 충분한, 물품.
조항 제38항. 제35항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차광층, 상기 상부층, 또는 이들의 임의의 조합물은, 이러한 층 상에 입사된 광의 일부를 더 긴 파장 광으로 변환하는 형광 물질 또는 인광 물질 함유 재료를 포함하며, 상기 차광층의 상기 복수의 개구부의 형상은 비-이미징 광학계의 형상과 일치하는, 물품.
조항 제39항. 제35항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무토양 재배 배지의 상부 표면과 상기 차광층의 인접은, 종자가 상기 차광층의 솔리드 부분과 상기 무토양 재배 배지 사이에 위치되는 것을 방지하는 장벽을 형성하는, 물품.
조항 제40항. 제36항 내지 제39항 중 어느 한 항에 따른 물품을 사용하여 식물을 수확하는 방법으로서, 재배 식물로부터의 식물 줄기는 상기 차광층의 상기 복수의 개구부를 통하여 배양되며, 상기 방법은, 상기 차광층의 상기 복수의 개구부를 통하여 배양되는 상기 식물 줄기를 절단하는 단계를 포함하는, 제36항 내지 제39항 중 어느 한 항에 따른 물품을 사용하여 식물을 수확하는 방법.
조항 제41항. 제40항에 있어서, 상기 차광층, 상기 상부층, 또는 이들의 조합물의 상기 개구부를 상기 무토양 재배 배지에 대하여 이동시키는 단계를 더 포함하는, 식물을 수확하는 방법.
조항 제42항. 제41항에 있어서, 이동시키는 단계는, 상기 차광층, 상기 상부층, 또는 이들의 조합물을 상기 무토양 재배 배지로부터 분리하는 단계를 포함하는, 식물을 수확하는 방법.
조항 제43항. 제41항에 있어서, 이동시키는 단계는, 상기 차광층, 상기 하부 지지층, 상기 상부층, 또는 이들의 조합물 중 하나 이상을 슬라이딩시키는 단계를 포함하는, 식물을 수확하는 방법.
조항 제44항. 제40항, 제41항 또는 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 식물 줄기를 절단하는 단계는, 상기 분리된 층 사이로 그리고 상기 식물 줄기를 가로질러 절단기를 이동시키는 단계를 포함하는, 식물을 수확하는 방법.
조항 제45항. 제40항, 제41항, 제42항 또는 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차광층, 상기 하부 지지층, 또는 상기 상부층, 또는 이들의 임의의 조합물 중 하나 이상을 슬라이딩시키는 단계는 상기 식물 줄기를 절단하는, 식물을 수확하는 방법.
조항 제46항. 제44항에 있어서, 상기 절단기는 블레이드 또는 와이어를 포함하는, 식물을 수확하는 방법.
조항 제47항. 제1항 내지 제9항, 제18항 내지 제22항, 또는 제36항 내지 제39항의 종자 발아 및 식물 재배를 지원하는 물품 중 어느 하나를 포함하는 생육상.
명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐서 본원에 사용된 바와 같은 근사화 표현은, 관련된 기본 기능의 변화를 초래하지 않으면서, 허용 가능하게 가변될 수 있는 임의의 정량적 또는 정성적 표현을 변경하기 위해 적용될 수 있다. 따라서, 수치 범위 또는 "약"과 같은 용어에 의해 변경되는 값은 명시된 정확한 값으로 제한되어서는 안되며, 명시된 값과 상이한 값을 포함할 수 있다. 적어도 일부 경우에, 근사화 표현은 값을 측정하기 위한 기기의 정밀도와 부합할 수 있다.
본 개시물은 단지 제한된 수의 양태 및 실시형태와 관련하여 상세히 설명되었지만, 본 개시물은 그러한 양태로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 오히려, 본 개시물은, 지금까지 설명되지 않았지만 청구범위의 범위에 상응하는 임의의 수의 변형, 변경, 대체, 또는 동등한 배치를 포함하도록 변경될 수 있다. 추가적으로, 본 개시물의 다양한 실시형태가 설명되었지만, 본 개시물의 양태는 설명된 실시형태의 일부만을 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 본 개시물은 전술한 설명에 의해 제한되는 것으로 간주되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위의 범위에 의해서만 제한된다.

Claims (20)

  1. 종자를 발아시키고 식물을 재배하기 위한 물품으로서,
    종자 발아, 및 이를 통하는 재배 식물로부터의 뿌리의 관통을 지원하는 무토양 재배 배지; 및
    복수의 개구부를 갖는 차광층을 포함하며,
    상기 개구부의 형상은 각각의 개구부에 하나 이상의 종자를 수용하고,
    상기 차광층의 개방되지 않은 부분은, 상기 차광층의 임의의 개구부를 통하는 광 투과율의 양 미만인 광 투과율을 가지며,
    상기 차광층은 상기 무토양 재배 배지로부터 분리 가능하고, 상기 무토양 재배 배지 위에 위치되며, 상기 무토양 재배 배지와는 구조적으로 상이한,
    종자를 발아시키고 식물을 재배하기 위한 물품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차광층으로부터 분리 가능하고, 상기 차광층 위에 위치되는 상부층을 더 포함하며,
    상기 상부층은 복수의 개구부를 갖고, 상기 상부층의 상기 개구부는 상기 차광층의 상기 개구부의 적어도 일부와 중첩되며, 상기 개구부의 상기 중첩은, 광이 발아 종자 및 재배 식물에 도달하기에 충분한, 종자를 발아시키고 식물을 재배하기 위한 물품.
  3. 제1항에 있어서,
    하부 지지층을 더 포함하며,
    상기 하부 지지층은, 하나 이상의 뿌리 집합체를 수용하는 상기 하부 지지층을 통하는 복수의 개구부를 갖고,
    상기 하부 지지층은 상기 무토양 재배 배지 아래에 위치되며 이로부터 분리 가능한, 종자를 발아시키고 식물을 재배하기 위한 물품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차광층은 상기 무토양 재배 배지의 상부 표면과 함께 장벽을 형성하며,
    상기 장벽은, 종자가 상기 차광층의 솔리드 부분과 상기 무토양 재배 배지의 상기 상부 표면 사이에 위치되는 것을 방지하는, 종자를 발아시키고 식물을 재배하기 위한 물품.
  5. 제1항에 따른 물품을 사용하여 식물을 수확하는 방법으로서,
    재배 식물로부터의 식물 줄기는 상기 차광층의 상기 복수의 개구부를 통하여 배양되며, 상기 방법은,
    상기 차광층의 상기 복수의 개구부를 통하여 배양되는 상기 식물 줄기를 절단하는 단계를 포함하는,
    제1항에 따른 물품을 사용하여 식물을 수확하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상부층을 더 포함하며,
    상기 차광층, 상기 상부층, 또는 이들의 조합물의 상기 개구부를 상기 무토양 재배 배지에 대하여 이동시키는 단계를 더 포함하는, 식물을 수확하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    이동시키는 단계는, 상기 차광층, 상기 상부층, 또는 이들의 조합물을 상기 무토양 재배 배지로부터 분리하는 단계를 포함하는, 식물을 수확하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    이동시키는 단계는, 상기 차광층, 상기 하부 지지층, 상기 상부층, 또는 이들의 조합물 중 하나 이상을 슬라이딩시키는 단계를 포함하는, 식물을 수확하는 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 식물 줄기를 절단하는 단계는, 상기 식물 줄기를 가로질러 절단기를 이동시키는 단계를 포함하는, 식물을 수확하는 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 차광층, 상기 하부 지지층, 또는 상기 상부층, 또는 이들의 조합물 중 하나 이상을 슬라이딩시키는 단계는 상기 식물 줄기를 절단하는, 식물을 수확하는 방법.
  11. 종자 발아 및 식물 재배를 지원하는 물품으로서,
    하나 이상의 뿌리 집합체를 수용하는 하부 지지층을 통하는 복수의 개구부를 갖는 하부 지지층;
    상기 하부 지지층 위에 위치되고 이로부터 분리 가능한 무토양 재배 배지로서, 상기 무토양 재배 배지는, 종자 발아, 및 재배 식물로부터 이를 통하는 뿌리의 관통을 지원하는, 무토양 재배 배지; 및
    종자를 수용하도록 형상화된 복수의 개구부를 갖는 차광층을 포함하며,
    상기 차광층의 개방되지 않은 부분은, 상기 차광층의 임의의 개구부를 통하는 광 투과율의 양 미만인 광 투과율을 갖고,
    상기 차광층은 상기 무토양 재배 배지로부터 분리 가능하며, 상기 무토양 재배 배지 위에 위치되고, 상기 무토양 재배 배지와는 구조적으로 상이하며,
    상기 무토양 재배 배지 층과 상기 차광층 바닥 표면의 인접은, 종자가 상기 층 사이에 위치되거나 포획되는 것을 방지하는,
    종자 발아 및 식물 재배를 지원하는 물품.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 차광층으로부터 분리 가능하고, 상기 차광층 위에 위치되는 상부층을 더 포함하며,
    상기 상부층은 복수의 개구부를 갖고, 상기 상부층의 상기 개구부는 상기 차광층의 상기 개구부의 적어도 일부와 중첩되며, 상기 중첩은, 광이 발아 종자에 도달하여 식물을 재배하기에 충분한, 종자 발아 및 식물 재배를 지원하는 물품.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 상부층의 상기 개구부의 크기는 상기 종자와 실질적으로 동일한 크기이며, 상기 상부층의 상기 개구부는 상기 차광층의 상기 개구부보다 더 작은, 종자 발아 및 식물 재배를 지원하는 물품.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 차광층 또는 상기 상부층, 또는 상기 차광층 및 상부층은 형광 물질을 포함하는, 종자 발아 및 식물 재배를 지원하는 물품.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 상부층은 상기 차광층 위에 슬라이딩 가능하게 위치되며,
    상기 상부층 개구부 하부 에지 및 상기 차광층 개구부 상부 에지는, 식물 줄기를 절단하도록 형상화되는, 종자 발아 및 식물 재배를 지원하는 물품.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 차광층 또는 상기 상부층 중 하나 이상은 형광 물질을 포함하며,
    하나 이상의 종자가 상기 차광층의 복수의 상기 개구부에 위치되어 상기 무토양 재배 배지 위에 위치되는, 종자 발아 및 식물 재배를 지원하는 물품.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 차광층은 형광 물질을 포함하며,
    상기 차광층의 상기 복수의 개구부의 형상은 비-이미징 광학계의 형상과 일치하는, 종자 발아 및 식물 재배를 지원하는 물품.
  18. 종자를 파종하는 방법으로서,
    차광층의 복수의 개구부 내에 종자를 위치시키는 단계를 포함하며,
    상기 차광층의 상기 복수의 개구부의 대부분은 종자를 갖고,
    상기 차광층은 무토양 재배 배지 위에 놓이며, 이로부터 분리 가능하고,
    상기 무토양 재배 배지는, 상기 무토양 재배 배지를 통하여 배양되는 하나 이상의 뿌리 집합체를 수용하기 위한 개구부를 갖는 지지층 위에 놓이는,
    종자를 파종하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 차광층으로부터 분리 가능하고, 상기 차광층 위에 위치되는 상부층을 더 포함하며,
    상기 상부층은 복수의 개구부를 갖고, 상기 상부층의 상기 개구부는 차광층의 상기 개구부의 영역의 일부 또는 전부와 중첩되며, 상기 중첩은, 광이 발아 종자 및 재배 식물을 조명하기에 충분한, 종자를 파종하는 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 차광층의 일부에 방사선을 조사하는 단계;
    상기 방사선의 일부를 더 긴 파장으로 변환하는 단계; 및
    발아 종자 또는 재배 식물의 일부를 상기 더 긴 파장 방사선과 접촉시키는 단계를 더 포함하는, 종자를 파종하는 방법.
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