[发明专利]用于土壤水分稳定以及树木或植物保护的装置和方法

说明书

本文提供一种树木或植物保护垫，其包含：顶层，所述顶层具有第一周边边缘；透水性底层，所述底层具有直接粘附至所述第一周边边缘或通过介于中间的侧壁间接粘附至所述第一周边边缘的第二周边边缘；以及吸水和释放中心层，所述中心层安置在所述顶层和所述底层之间，并且包含具有高吸水性颗粒的部分和不具有高吸水性颗粒的部分。本文提供其它垫和方法。

发明领域

本发明涉及适用于土壤水分稳定以及树木和植物保护的装置和方法。

相关申请案

本申请要求2016年7月15日提交的美国申请No.62/363,068的优先权权益。

背景技术

城市和社区中种植的树木、灌木以及其它木本植物提供社会公共环境和经济效益。种植树木容易；但树木生长不易，尤其在土地/土壤有限而且无法灌溉的城市地区。城市树木的平均寿命为7年。在造成城市树木寿命短的因素中，土壤容积有限，灌溉不良以及杂草控制(包括割草)尤其首当其冲。

公园里以及建筑物周围可灌溉，但远离街道和道路的中间区域通常无法灌溉，这些地方的树木寿命最短。通常对于这些树而言，以每隔一天一次的频率用水车对新种植的树木灌水。最近，针对此类情形使用缓释灌水袋。向难以到达的区域运水和进行维护极为昂贵。这些灌水袋可易受诸如割草机和剪草机的草坪维护设备损坏。灌水袋一旦破损，就没用了。关于灌水袋的其它批评意见包括：1)灌水袋将水卸到形成地下浴缸的球状根上；2)灌水区域极为接近不刺激根向外生长来追寻水资源的树干区域；3)灌水过多而且过于频繁减缓了根融入周围地面；以及4)留在树上的空袋在有风天气时摩擦树干，促使真菌生长以及恶化昆虫问题。这些灌水袋都不抑制杂草生长。实际上，这些袋中存在水促进杂草生长，这因此可导致割草机和剪草机对这些袋造成更多损害。

农业树木、植物以及其它农作物通常由灌溉系统或只通过天然降雨来灌水。对于干旱地区而言，耗水量可成为一大项运作成本。滴灌(与地面灌溉和喷灌方法相比，有意于减少在灌水期间的水蒸发损失)在苗圃、果园、葡萄园以及农场中广泛使用。然而，滴灌无法阻止地面蒸发和径流水损失，这可高达耗水量的50％。在一些情形下，一些苗圃运作中的植物实际上仅使用低至13％至26％的灌溉水。

膨胀土，也称为胀缩土、膨润土、土坯、粘土或钙质土，在遇湿时膨胀，并且然后在干燥时收缩。膨润土或膨胀土随着水分含量的季节性波动而易发生体积变化(收缩和膨润)。这种体积变化的幅度取决于土壤类型(缩胀潜能)及其水分含量的变化。水分损失将导致土壤收缩，而水分增加将使其膨胀或膨润。因此，土壤水分季节性变化的干旱或半干旱地区比具有更高降雨和更恒定土壤水分的地区存在更高频率的膨润问题。在土壤膨胀和收缩时，它可以产生足够的力对建筑物地基、露台和人行道以及道路、铁路、桥和其它交通结构造成重大损害。管道也会受到膨胀土的损害。

由于湿润或干燥条件而交替膨胀或收缩的土壤比洪水、龙卷风和飓风合起来对房屋和建筑物造成的损害更大。这是因为全部美国房屋中约50％建在问题土壤上。而且那些房屋中约50％遭受一些损害——地基开裂、墙板受损或管道破坏，尤其是土壤膨润和收缩引起的其它损害。据估计，截至2010年，房主每年用于稳固或支撑地基的成本大约在40亿美元。

膨胀土也致使每年对许多英里道路进行过早维护和修复活动。粘土类型土壤的体积变化可导致接近路面边缘的纵向裂缝以及沿路面长度的显著表面粗糙度(变化的隆起和凹陷)。

目前针对膨胀土引起的问题的解决方案是基于三种机制：用其它材料代替膨胀土、对膨胀土进行处理以减小/消除胀/缩比，以及稳定基础设施周边下方及周围土壤中的水分含量。通常使用抵抗膨胀土收缩/膨润的结构板、用膨胀性较小的土壤或碎石和砂砾代替高膨胀性的土壤、应用石灰/水泥和疏水性化学物质减小土壤的膨胀性、安装排水系统限制雨水进入地面、安装灌溉系统维持某种水平的水分(尤其在干旱期间)以及两种或两种以上上述解决方案的组合。一些实例包括美国专利No.4015432、4508472、5156494、5924251和6132138以及US公布申请No.20130071186。