CN105210717A - 生态土壤 - Google Patents

Abstract

“生态土壤”是一种能改善人类生存和发展环境，能为人类新增巨量耕地，能解决因人口的增加而土地稀缺及其粮食和食物的匮乏，能完美、彻底解决人类大量产生的生活垃圾的处理和利用，能解除垃圾这一人类最大忧患，质地优良，养份充沛，适宜植物栽培的人造“生态土壤”。主要由有机垃圾堆肥、粘土矿物、沙复配制造而成，用于制造和改良耕地、种草、植树造林、改造沙地、绿化沙漠，变沙漠为绿洲，实现中国梦，用绿色给地球降温，造福人类。

Description

生态土壤

一、发明名称：“生态土壤”

二、所属技术领域：本发明涉及一种“人造土壤”尤其是一种改善人类生存和发展环境的“生态土壤”。

三、现有技术(背景技术)：(实事求是指出现有技术问题)

(1)、专利号0210975的“一种人造土壤技术”，是利用各种岩石各种有机物制成堆肥，再与无机原料粉(即造土母岩)配制而成的人造土壤。其优点是第一次提出了人造土壤。缺点是过余笼统，其无机原料粉是什么物质？几乎是地球物质。使人们不知用什么物质去制造人造土壤，尤其是难以找出其中的最优方案及优选方案。同样，采用各种有机物的提法失去了突出处理垃圾，特别是处理生活垃圾的技术问题解决方案。并且组合物中未能提出沙这一自然资源作为氧化矿物，更未能利用以页岩为代表的粘土类岩土作为土壤的粘土矿物，均是明显不足之处。

(2)、“砒沙岩与沙复配成土科技成果”。该成果利用了砒砂岩和沙两种物质结构在成土中的补性，按一定比例复合成土。其不足是：与申请号为0210957的专利技术相反，过余狭窄。因为砒砂岩的资源量不是很多，分布也不够广泛，在我国除了北方少数省份，其余也不产出砒砂岩，国外就可能没有。另外，成土成份中未包含垃圾(有机生活垃圾)是一不足之处。其优点是沙地生态化及新增耕地方面起到了良好的示范作用，并取得了逐步推广的可喜成绩。

四、发明内容

1、发明的目的(本发明要解决的技术问题)。

本发明的目的是提供一种“生态土壤”，为人类新增巨量的土地(耕地)，解决因人口增加而土地稀缺以及粮食和食物来源的问题。为人类的生存和发展奠定宏伟的土地物质基础。这种“生态土壤”还可用于现有已经退化的大量土地(耕地)的改良和优化，发展有机农业和生态农业。

本发明“生态土壤”在其生产中及以后长期的耕耘中，都将是以人类有机生活垃圾为主制造的有机肥为养份。这样能使垃圾变成资源，并实现生态环境的物质循环。

沙漠化在大量吞食土地，沙尘暴肆虐，全球荒漠化日趋严重，本发明“生态土壤”能改造沙地，绿化沙漠，变沙漠为绿洲，实现中国梦，用绿色给地球降温，改善人类生存和发展环境，造福人类。

2、技术解决方案(清楚完整准确地加以描述，以普通技术人员能够实施为准)。

本发明是这样实现的：

一、“生态土壤”

本发明“生态土壤”是原生的，未曾使用过的，未被污染的，适宜植物栽培，保水、保肥、质地优良，易于耕作的，对人类生存和发展环境的改善具有重大意义的土壤。

二、“生态土壤”的制造方法

本发明“生态土壤”是以粘土质岩土、沙、有机垃圾堆肥为原配料，经加工复配制造而成。

(一)、“生态土壤”的原料及资源

1、粘土质岩土(粘土矿物)原料资源：

本发明采用的粘土质岩土原料，是指粘土类岩石和矿物，包括粘土、粘土岩、粘土质泥岩、粘土质粉砂岩、页岩......以含有大量粘土矿物为特征。

粘土类岩土资源极其丰富，分布十分广泛，如广泛分布在各大河流三角洲的淤积层，其中特别是我国黄河下游的黄河淤泥。

从世界范围看，泥页岩约占全部沉积岩的60％，泥页岩地层在我国广泛发育，如南方的海相页岩；松辽、鄂尔多斯、吐哈、准葛尔等陆相沉积盆地及其周边的页岩地层等，均为制造和生产“生态土壤”奠定了取之不尽的物质基础。

2、沙(氧化矿物)原料资源：

本发明采用的氧化矿物原料沙子，主要产自沙漠及河流冲积层中。沙漠是指沙质荒漠化的地域，地球陆地三分之一是沙漠，其作为“生态土壤”原料的丰度和广度毋庸置疑。

根据土壤矿物学，氧化矿物是土壤中的主要矿质成份之一。本发明采用的氧化矿物是沙，是天然的，广泛分布的，取之不尽的，无需加工的制造“生态土壤”的原料，当然如果运输距离较远而不易获取时，也可采用人造沙子——即岩沙。

3、有机垃圾堆肥原料及其入厂前的有机垃圾资源：

本发明“生态土壤”采用的有机质原料，主要是有机垃圾堆肥，其次是绿肥。有机垃圾堆肥是利用人类生活有机垃圾及人畜粪便排泄物制成的一种有机肥料。由于“堆肥”成了本发明“生态土壤”的原料，垃圾变成了资源，人类大量产生的生活有机垃圾，将从土壤中来，回到土壤中去。但是，目前由于有机肥的稀缺，人们不得不大量使用化学肥料，由于过度使用化肥，而产生土地的污染，已经达到极值，这样下去，人类将失去土地。

堆肥是已知技术，但在以堆肥法处理垃圾的过程中必须解决以下问题：

第一，任何在人口稠密，城市及其周边进行垃圾处理都将弊大于利，垃圾只能集中，不能分散，任何小规模的垃圾处理厂(场)是不可取的，应该尽量大规模、尽量集中、尽量地把垃圾处理厂布置在远离城市而偏僻的地方。最好是以省以上为单位进行建厂布置，选择处理场地，要大规模使用机器人和现代化设备。

第二，堆肥技术是已知的，成熟的，但是其入厂原料存在问题。目前很大一部分生活有机垃圾未能被利用和未加任何处理而从厕所和污水排放到江河湖泊之中，这部分有机垃圾主要是人畜粪便排泄物和厨卫污水，这既损失了最大量的宝贵的有机质，又污染了水资源。

为了保护水资源及解决堆肥的入厂原料问题，本发明提出了以下的解决方案。

即“用粘土矿物处理人畜粪便及污水的方法”。

该方法使用的粘土矿物与“生态土壤”使用的粘土矿物一样，是用粘土质岩土经加工而成的粘土质岩石和矿物的粉细物料。具体方法是：将其粉料按比例投放到人畜的粪便池中，可适当搅拌，使粪便等有机质被粘土矿物吸收、吸附、粘结，凝聚而沉降至底层(粪池之底部)成为半塑性和半固性物质，排去粪池中的污水部分，便可对半固性的物质进行回收，运往堆肥厂进行垃圾处理和堆肥生产。

同理，可将粘土矿物粉料用于从粪池中排出的污水及其他有机污水的处理。具体是：将粘土矿物粉料按比例投入到污水池中，搅拌、静置，使粘土矿物将污水中的有机物质充分吸附，吸收，粘结、凝聚、沉降至污水池底部，排去污水池顶部的剩余污水，这样，即可进行污水中的有机质的回收，此时的有机质是一种含有大量粘土矿物的污泥，这种污泥以含有大量粘土矿物和有机质为特征，主要用于堆肥的制造。

污水池上部剩余水体，尚需再处理，达标而排放。

以上用粘土矿物处理污水的方法，还可以用于饲养场、养殖场及畜牧场对牲畜粪便排泄物及污水的处理，以及城市污水厂、纸厂等的污水处理。但需对垃圾回收物进行检测，如果有重金属等有害物质超标时，则不能作为堆肥制造的原料入厂。

第三，堆肥的运输

设计堆肥运输为高铁运输，特别是采用中国高铁进行运输，并采用太阳能为高铁电动车的电能。

我国有众多的沙漠，中国沙漠的太阳能发电潜力巨大。据报道，在6小时之内沙漠从太阳那里接收到的能量比人类一年消耗的能量还要多。这样完全可以利用沙漠中的太阳能通过电网及中国研发的铁路无线供电系统传送到高速铁路的电动机车中去，成为高铁电动机车的电能，实现将内地的堆肥运往沙漠的运输，能解决我国的垃圾运输及堆肥运输的能源问题，进而可降低垃圾(堆肥)的运输和处理成本，并能解决堆肥不宜远运的问题。

高铁在进行堆肥运送时还可以运回粮食和食品，目前我国就是从欧洲用高铁运回粮食的。至于堆肥的最大运量(从内地到沙漠)，在我国只需要50列左右的高速列车即可完成，是完全能够实现的。

4、“生态土壤”的水成分及水资源：

水是生命之源。从土壤学来看——土壤是生命的自然体，水与生命和土壤都紧密相关，是土壤的组成部份，也是组成本发明“生态土壤”的成分之一。

世界并不是将用光所有的水——人均有足够的用水，只不过是水资源的分配不论是时间、地域和数量都不恰当——维利耶说。

基于世界上水资源分配不当的事实，为满足本发明“生态土壤”的用水，其办法是：

(1)提高灌溉用水的利用率，减少水资源的浪费。

(2)积雨蓄水：

应尽力扩展生态水体的立体与平面在时间和空间的分布，营造一个碧水蓝天，绿地融为一体的美丽生态水环境，提倡和强调水文化。

要尽量的涵蓄水体，截接雨水，增加降水，调节气候，尽量减少水体以径流方式直接通过江河流入海洋。要使水体在陆地上形成由蒸腾到降水的多循环，要通过土地、江河、湖泊、水库、森林、草原、湿地、藻泽、冰川、地下水、池塘、水池、沟壕储水积雨。

(3)引洪、调水

在雨季，应进行储洪，用湖泊、水库蓄洪截流，并同时引调汛期洪水。

在我国南水北调中线调水已于2014年12月顺利通水，为世界的最大水利工程做出了典范。但是中线调水还应该扩大调水工程及其调水量。因为随着厄尔尼诺现象的频繁影响加大了我国南方的水资源量。长期的连续暴雨，大暴雨已造成南方广泛的洪涝灾害。

但是虽然有灾，却带来了十分宏伟的水资源的增长。建议：

(一)、应建设更多的丹江水库，进一步加强中线调水力度。主要是要把洪湖、鄱阳湖、洞庭湖“变成丹江水库”，保护湖漫滩，加宽加大湖体，扩大湖容，为南水北调中线工程再扩大创造基础。

三峡水库也应更多地发挥像丹江口水库储积和引调洪水的作

用和功能。

(二)同理，应扩充东线调水的规模。

通过中线、东线的调水充分解除我国南方的洪涝，大规模地为我国干旱的北方进行调水，可将岱海作为南水北调的总储水库，再由岱海放水输送到我国北方的各大沙漠或沙地。

(三)大西线调水

一个鲜为人知的地球上的大事件——“第二温室效应”正在从沙漠向人类走来，这就是“沙漠温室效应”。沙漠不但成为沙尘暴而肆虐，而且成为“温室”从太阳那里接收和聚焦了大量热能。这些热能会给地球升温，加剧了气候变化和气候异常，使空气变热。

“沙漠温室效应”可使沙漠邻近地区的冰川融化。例如由于中北亚的沙漠急速扩大，沙漠及沙子增多“沙漠温室”会越来越加剧，会导致珠峰这样的冰川加速融化，这样随着数以百万亿立方计的珠峰冰川融化，将逐年加大喜玛拉雅山下河流的流量。有人预测本世纪末70％的珠峰冰川将变成冰融水。也就是说每年至少有数以万亿的冰融水注入到喜山脚下的河流之中，这样大的新增水量，足以造成大规模的洪涝灾害。就是正常年份，喜山以南的一些地区就已经产生洪灾，而且属于热带亚热带，其本身雨水充沛。

为了预防喜山北侧沙漠造成的热浪，为了保护珠峰冰川，为了预防喜山南面的洪涝灾害，以及为了改造沙地，绿化沙漠，用绿色给地球降温，应该用人类的大智慧去实现大西线的调水，造福人类，包括南亚人民。

(二)“生态土壤”的制造

1、“生态土壤”的原料加工：

(1)、粘土类岩矿的加工：

粘土类岩矿一般都需要进行粉碎加工成不同粒径的粉料，分别储存备用，其生产方法简单。

但是其中页岩的开采量及加工量都将是最大量的，特别在进行沙漠的绿化中将大规模使用页岩，这不能不考虑页岩加工的能源问题。

如果采用化石能源，将会造成大气污染，为了减排，本发明提出了“在沙漠地区生产‘生态土壤’时用太阳能破碎页岩的方法”。即采用专门的镜子捕获太阳热量，使水沸腾，通过蒸气机带动传动带连接碎石机，对页岩进行破碎。也可采用极光型太阳能发电技术发电，利用其电能为动力进行对页岩的破碎，以实现对“生态土壤”原料的生态化加工。

(2)沙的加工

在进行“生态土壤”生产时，沙一般无需加工，但如果运输距离较远而不易获得自然沙时，可以采用人工沙(岩沙)。

(3)有机垃圾堆肥的加工：

在制造“生态土壤”固相物质时，堆肥一般无需再加工，但在将有机垃圾堆肥与水单独复配成有机水溶液时，应将有机垃圾堆肥进行细磨、提炼等再加工，与水复配成垃圾堆肥水溶液。

2、“生态土壤”的制造

本发明“生态土壤”的制造是由加工之后的有机肥，粘土矿物，沙为固相物质经复配而成。祥见“生态土壤”优选比例方案表。

其中：肥粘比1∶1.5——1∶10

肥沙比1∶1.5——1∶5

粘沙比1∶2——1∶5

根据用途和生产性能的不同，本发明的优选方案中，将“生态土壤”配制成壤土生态土，粘土生态土，沙上生态土，肥土生态土四种。这与我国土壤质地分类相一致，不过“生态土壤”的产生，与气候等条件无关，是按人类生存环境需要设计制造的一种人造土壤。

“生态土壤”优选比例方案表

3、技术效果(将本发明所能达到的效果，包括社会的、经济的、技术的效果，描述和科学分析......)。

本发明“生态土壤”能达到土壤学中较好土壤的组成指标，即矿物质占固相部分的90-95％，有机质约占1％-10％的要求。

根据土壤矿物学，土壤矿物主要由氧化矿物和粘土矿物组成。

本发明“生态土壤”粘土矿物和氧化矿物具备。这为本发明“生态土壤”提供了优越的理化性能和良好的质地条件。因此，本发明“生态土壤”是土地肥力较高的，原生的，未被使用过的，适宜植物栽培，保水，保肥，质地优良，易于耕作的，对人类生存和发展环境的改善具有重大意义的“生态土壤”。

从经济技术看，本发明使用的矿物原料不但是最丰富的，分布最广泛的，而且是最廉价的矿物原料，不论是沙漠中的沙，还是地球上广泛分布的页岩，都是如此巨大数量和如此的廉价。这对于“生态土壤”的制造和生产极为有利。此外，生产中的加工费用也是最低的，其中沙无需加工，而页岩却是易碎易磨的，最利于加工的岩石。

本发明的有机肥，采用了人类生活有机垃圾堆肥为原料，使垃圾变成了资源，使垃圾从土壤中来，回到土壤中去。这符合保持生命所需的物质不断再循环的科学依据，并彻底的解决了垃圾的处理和利用，解除了垃圾这一人类的最大忧患。

本发明之所有叫做“生态土壤”，是其肥力水平，结构及组成比例是按照人类的生存和发展环境的需要而设计和制造的，用于耕地的制造可为人类巨大量的新增土地，可解决因人口的增加而造成的土地的稀缺，以及粮食和食物等问题。在此祈祷人类幸福，世界和平。

本发明“生态土壤”还能用于荒漠化的治理(包括已退化土地的改良)；用于将沙漠变绿洲，实现中国梦，以及用绿色给地球降温，造福人类，并能够达到本发明的目的。

五、具体实施方式(实施方案)列举实现发明实施例“发明构思的具体体现”，举一具体的发明实现事例，从而将本发明的发明内容部分体现出来。

以下接合“生态土壤”的应用，对本发明作进一步的说明。

(一)、用“生态土壤”造地：

“生态土壤”在沙地(沙漠地区)造地的田间配置及土体结构如下：

从“生态土壤”的土体结构可知，其底层使用的是本发明“生态土壤”的粘土类型，属于高粘性的，并在田间配置中进行了适当的碾压。以这样经过碾压的粘土层为底层，起到了隔水防渗的作用。另外，其余各层如沙土层，壤土层都具有涵养水份的性质。这样，本发明“生态土壤”很好的解决了“水滴一进到沙地(沙漠)之后，就被渗漏掉的世界难题”。

采用本发明“生态土壤”能在沙漠中制造出适宜植物栽培的土地，并且能很好的节约水资源。

由于有大量的粘土矿物在“生态土壤”中存在，阻止了过量的孔隙率及透气度，当空气发生激烈动荡时则不易产生水份的蒸发，对于保肥，保水，保苗都较有利。

(二)、将“生态土壤”用于种草。

因为草和草原的损失，变成了沙和沙漠。相反，还草(种草)培植草原，即可治理和绿化沙地和沙漠。草能治沙也能防风，尤其是当用“生态土壤”配置出生态土地之后。由于防风及抗风蚀性能，稳定性，紧实度都较脆弱，因此1-3年之内不宜作为耕地，应首先进行种草，就是多年之后，也应实行草田轮作和草田间作。

(三)、用“生态土壤”植树造林：

本发明“生态土壤”由于对树木的幼苗具有良好的稳固、支撑、扶持和抗风，抗蒸发的能力。因此，在植树造林中能够“发苗”。用于地表严重侵蚀和沙漠化地区(如我国广大的沙漠地区及喜马拉雅山区等植树造林)，以防风固沙，绿化沙漠，并保持水土和增加水资源，减少洪涝灾害。这与世界著名环保和水资源专家波斯特尔的建议一致。

(四)、用“生态土壤”改造沙地、绿化沙漠：

用“生态土壤”改造沙地，使沙地变成农田、林园、发展绿色农业。重点是以发展农林为主，草田间作，农田与林园兼顾，现代化农业(含大棚农业)与能够集聚人口的小农业及多种耕耘并重，以“生态土壤”为大农业创造条件，为小农业提供土地(此前他们在依靠过度放牧而维持生计)。改善生态环境，改造沙地，并进一步走向绿化沙漠。

以我国锡林郭勒为例，在其1/3被荒漠化的沙漠上种草，在荒漠化的沙地、荒地上实施“生态土壤”而种地，在种地的同时兼种果园和林园，形成林田兼种，森林和农田共存，并包容少量放牧，大量圈牧。因为草原的恢复，有大量的“生态草场”可收获而圈牧，因农林(主要是果林)兼顾，都可以变成有较高收入的经济产业，可以包容大批的牧民(由牧转农，并减少人口对土地的压力)。他们的生活将大幅度的得到提升，走向幸福。

(五)、用有机肥代替化肥，用“生态土壤”改造和改良现有(已退化)土壤：

化肥的过度使用，已经达到极值。本发明可用有机肥代替化学肥料，用“生态土壤”改造“已退化了”的土壤，以提高土壤生产力和实现生态农业。例如用肥土生态土，以土的形式施放到已退化了的土壤的耕作层中，或者直接施放到表土上作为肥料，均可以达到对土壤的改造、改良作用。

对质地粘重的富铝化土壤的改良，应采用沙性生态土；对于母质粘重的我国东北黑土，也应采用掺入沙性生态土，以改变其土壤内部的排水不畅，以提高土壤生产力，特别是对玉米和土豆的种植有利。

六、将“生态土壤”用于现代农业：

包括大棚农业、沙漠温室农业、城市绿化及城市农业(含江岸楼房农业及摩天大楼农业......)。所谓江岸楼房农业和摩天大楼农业，是在江岸和城市之中，专门设计的钢筋砼楼房和高楼进行用“生态土壤”从事农业生产的建筑，该建筑的向阳面是多层的，每层相当一个大棚农业，从事粮食和果蔬的生产。

预计到2050年，全球人口将达到90亿，根据美国加利福尼亚科学院的一项研究，届时全球食物产量需要达到目前的两倍才能满足人类的需求。

提高任何一种基础食物的生产都需要用额外的土地和水......。

本发明以我国江南之水(世界各大河流也是这样)，“生态土壤”之地，通过金字塔式摩天大棚农业。“水”和“土地”解决了。

将“生态土壤”用于现代化农业时，可将有机肥(堆肥)研磨提炼(浸泡、蒸煮、过滤......)后与其他肥料(包括化肥)复合成液态肥，以水溶液的形式加入到“生态土壤”之中使用，以利于自动化控制和操作。

Claims (10)

1.“生态土壤”，主要由有机垃圾堆肥、粘土矿物、沙为原料，经加工复配而成；用于制造耕地、种草、植树造林、改造沙地、绿化沙漠、改造和改良现有的和已退化的土壤，以及城市绿化、现代化农业。

2.根据权利要求1，“生态土壤”其特征是一种土地肥力较高的、原生的、未曾使用和未被污染的、适于植物栽培，保水、保肥、质地优良，易于耕作的，对人类生存和发展环境的改善具有重大意义的“生态土壤”。

3.根据权利要求1，由有机垃圾堆肥为原料，制造而成，其特征是该有机垃圾堆肥是以“用粘土矿物处理人畜粪便及污水的方法”回收的有机质为原料制成的有机垃圾堆肥。

4.根据权利要求3，“用粘土矿物处理人畜粪便及污水的方法”，其特征是将该方法用于饲养场、养殖场及畜牧场，对牲畜粪便排泄物及污水的处理，以及城市污水厂、纸厂的污水处理。

5.根据权利要求1，主要是由粘土矿物制造而成的，其特征是以资源极其丰富，分布十分广泛，十分廉价，易碎易磨的页岩为原料，经加工制造而成。

6.根据权利要求1，主要由有机垃圾堆肥、粘土矿物，沙为原料复配而成，其特征是根据用途和生产性能的不同，复配成包括壤土生态土、粘土生态土、沙土生态土、肥土生态土不同类型的“生态土壤”。

7.根据权利要求6，复配而成的不同类型的“生态土壤”，其特征是将其不同的“生态土壤”用于进行田间配置或造地(耕地)。

8.根据权利要求1，用于制造耕地，其特征是用于沙漠地区制造耕地，改造沙地，绿化沙漠。

9.根据权利要求1，用于改造和改良现有土地(土壤)，其特征是用沙土生态土改造质地粘重的富铝化土壤及母质粘重的我国东北黑土的改良。

10.根据权利要求1，将“生态土壤”用于现代化农业，其特征是在江河岸边兴建楼房农业和摩天大厦农业；楼房农业和摩天大厦农业是多层现代化农业组成的，其土地是“生态土壤”组成的，水则取自江河。