CN109006111B - 利用无土栽培系统进行生态建设的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生态建设的方法，是利用无土栽培系统，对背光阴蔽区域进行生态建设。所述适应于室内和地下室的立体无土栽培系统由栽培架、升降架、升降板、营养液消毒器、储液罐、营养液泵、生长照明灯架、光照传感器、无土栽培箱、无土栽培箱盖板、控制柜等组成。随着工业化、城市化进程的加快，越来越多的背光阴蔽区域需要植被，从而扩大光合作用面积、空间和提高光合作用效率，最大限度地获得生物质总量和生物种群数量，解决地球光合作用与生物氧化失衡的问题，推动生态文明建设。

Description

利用无土栽培系统进行生态建设的方法

本发明的领域

本发明涉及一种生态文明建设的方法，属环保领域。

背景技术

工业化以来，人类使用化石燃料，向大气中释放了大量的CO₂、NO_x等温室气体和SO₂、H₂S等污染性物质及PM2.5粉尘，导致严重的温室效应和极端气候。打破了地球上碳、热、氧和水、气、冰共存的气候平衡状态，乃至改变地球大尺度的冷暖循环；导致大气、水体、土壤等生态环境的严重破坏和物种多样性的丧失；引起海平面上升，海洋风暴增多；土地干旱，农作物减产；沙漠化面积迅速扩大；灰霾肆虐；病虫害、热射病与传染性疾病频发等一系列严重的自然灾害，威胁着生命的延续。

沙漠化、石漠化、荒漠化、海岸侵蚀、水土流失造成生态失衡，耕地面积不断缩小。为了扼制沙漠蔓延的态势，长期以来人们付出了巨大的努力，但收效甚微。随着人口的增加、人民生活水平的提高，对粮食、燃料、生物质等物质资源的需求量越来越大。开始对土地实行掠夺性垦殖，片面强调粮食产量，忽视了因地制宜的草、林、牧、副、渔业的综合发展。滥砍滥伐、大量开垦、采石挖矿，造成水土流失。引起滑坡、塌方、泥石流等严重的地质灾害。特别是矿区生态环境问题，成为影响社会、经济和区域发展的综合性制约因素。矿山开采产生的废石、选矿产生的尾矿及冶炼废渣，经风化、淋滤，使重金属元素(如Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Ag、Cd、As等)随雨水迁移到水体和土壤中，造成重金属含量严重超标，污染农作物，最终通过食物链进入人体，威胁人类健康。我国矿山修复工作起步晚、待复垦面积大、历史欠账多，矿山复垦率约为12％，矿山修复工作迫在眉睫。生态环境的修复与保护是生态文明建设的重要组成部分，是一项长期的工作任务。

随着工业化、城市化进程的加快，越来越多的背光阴蔽区及建筑物需要植被，扩大光合作用面积、空间和提高光合作用效率，最大限度地获得生物质总量和生物种群数量，解决地球光合作用与生物氧化失衡的问题。随着人类社会的发展，人类活动排放的废弃物质越来越多，造成水资源污染、大气污染，引起资源消耗与资源补偿失衡。面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，加强生态文明建设已成为全人类的紧迫任务。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明旨在提出一种生态文明建设的方法，包括树立“山、水、湖、草、林、田、城”是人类命运共同体的观念，加强对沙漠化、石漠化、荒漠化、海岸侵蚀、水土流失、矿山、背光阴蔽区域和建筑物的生态建设；限制人类活动对生态环境的负面作用；扩大光合作用面积、空间和提高光合作用效率，最大限度地获得生物质总量和生物种群数量，调节地球上碳、热、氧和水、气、冰共存的气候平衡状态，获得天蓝、地绿、水净的生态环境，解决地球光合作用与生物氧化失衡的问题；将一切废弃物质合理地循环利用，解决人类资源消耗与资源补偿失衡的问题；创建区域碳热氧平衡发展模式，形成生态社会文明的长效保障机制，解决人类生存与可持续发展的问题。

本发明所述生态文明建设的方法包括：利用地下水滴灌耐旱植物，对沙漠化区域进行生态建设；利用可降解种植钵进行植物移栽，对石漠化区域进行生态建设；利用废弃物生产保水剂，对荒漠化区域进行生态建设；利用植物，对海岸侵蚀区域进行生态建设；利用种植毯，对水土流失区域进行生态建设；利用复合菌种，对矿区进行生态建设；利用无土栽培系统，对背光阴蔽区域进行生态建设；利用屋顶绿化系统扩大光合作用空间，加强生态文明建设；利用植物粉末燃烧机减少污染物排放，促进生态文明建设；利用土壤改良剂提高光合作用效率，加快生态文明建设；优化林地种群结构，增加物种丰度；利用草本植物生产轻质纤维建筑材料，控制碳循环过程；创建“区域碳热氧平衡发展模式”，推动生态文明建设。

生态文明建设还包括大气污染治理、土壤污染治理、水体污染治理、农村和城市生活垃圾污染治理。

生态文明建设常用的方法有：

1、在沙漠化、石漠化、荒漠化、海岸侵蚀、水土流失、矿山、背光阴蔽区域和建筑物上种草、造灌、植树，形成多盖度的复合生态系统。

沙漠化是指在脆弱的生态系统下，由于人类过度的经济活动，破坏其平衡，使原非沙漠的地区出现了类似沙漠现象的环境变化过程。我国是世界上受沙漠化危害最严重的国家之一，沙漠约占国土面积的20％，而且还在不断扩大。长期以来，种草、植树造林是治理沙漠化的主要方式，虽取得了一定成效，但效果不佳。20世纪80年代兴起的生物结皮技术，取得了较好的固沙效果。荒漠藻类作为沙漠先锋拓殖生物，能够在恶劣的环境下(如干旱、紫外线辐射、营养贫瘠等)生长、繁殖，可通过自身的活动固定流沙，影响并改善环境。荒漠藻人工结皮技术是选育野生结皮中的优良藻类品种，经大规模人工培养后返接到流沙表面，快速形成包含藻类、细菌、真菌、地衣和苔藓在内的生物结皮，起到保水、防风固沙的作用。其方法是：(1)选择生长健壮的生物结皮，从中分离、纯化、选育出优良品种。(2)人工大规模培养生物结皮。(3)在沙漠中用干草将沙地隔成方格，或种植沙柳、沙蓬、披碱草、沙蒿等形成方格。(4)将人工培养的生物结皮接种到沙丘上。(5)接种后的前1～2周，保持沙地表面湿润，之后进入自然生长状态。

石漠化是热带、亚热带喀斯特地区普遍存在的现象，不仅造成生态系统退化，而且严重制约着经济社会的发展，被称为“灾害之源、贫困之因、落后之根”。通常采用封山育林、砌墙保土、坡改梯田的方式进行治理。根据坡度大小、土层厚度和耕作要求，因地制宜地建立立体农业生产模式。山底、洼地以旱作粮食作物为主；山麓、平缓山坡发展药材、果树、经济林和用材林；峰口和比较陡的山坡适当发展竹林；陡峻山峰地适宜长期种植植被、封山育林，涵养水源，恢复生态系统。

荒漠化是指由于人为和自然因素的综合作用，使得干旱、半干旱甚至半湿润地区自然环境退化的过程。我国是世界上荒漠化严重的国家之一，有风蚀荒漠化、水蚀荒漠化、冻融荒漠化、土壤盐渍化等4种类型的荒漠化土地。目前，荒漠化治理措施有：(1)保护现有植被，加强林草建设。通过草灌乔的合理配置，建设多物种，多层次的立体防护体系，扩大草林比重。在搞好人工治理的同时，充分发挥生态系统的自我修复功能，加大封禁保护力度，促进生态自然修复。(2)合理调配水资源，保障生态用水。(3)控制人口的过速增长，提高人口素质。对不适宜人类生存的地区，实行生态移民。(4)实行草原承包责任制，规定合理的载畜量，大力推行围栏封育、轮封轮牧，大力发展人工草地或人工改良草地，发展舍饲养畜。加快优良畜种培育，优化畜种结构。(5)加快产业结构调整，合理配置草、林、牧、副、渔业比例，积极发展养殖业、加工业，分流农村剩余劳动力，减轻人口对土地的压力。(6)优化农牧区能源结构，减轻对草地、林地等资源的破坏。(7)加强防治荒漠化的国际交流与合作。

海岸侵蚀是在海岸带发生的一种兼具自然属性和社会属性的特殊地质灾害。是指海岸带某一岸段河流和沿岸流等水动力的供沙量少于波浪、沿岸流、潮流等水动力的输沙量引起的海滩滩面下降和岸线后退过程。波浪、沿岸流、风暴潮、潮汐、海面上升、入海河流输沙量减少等自然因素，以及不合理的水利工程建设、在河口和近海海底大量人工采砂等人为因素，相互叠加影响海岸带的泥沙运移，形成海岸侵蚀。目前，海岸侵蚀的防治方法有：(1)建造丁坝，拦流截沙，消耗海浪正面冲刷的能量，使到达岸边的波浪冲刷作用减弱。半圆型丁坝和双排管桩丁坝均具有保滩促淤功能。(2)建造离岸堤，使海浪发生绕射，消耗入射波的能量，在堤后形成波影区，促使泥沙在堤后受到保护的岸段淤积。离岸堤是一种距水边线有一定距离而又平行于岸线的露出水面(或在水下的潜坝)的防护建筑物，通常成组出现。(3)移沙造滩(海滩补沙)，通过人工方法把附近海底或陆地的沙石运来填补海滩蚀掉的沙石，以恢复自然的海滩剖面，从而减弱海岸侵蚀。(4)生物护岸，在潮滩或水下种植多年生植物或铺设人工海草，从而达到消能并防止海岸侵蚀。

水土流失是指在自然条件和人类活动干扰下，导致水土资源和土地生产力的破坏和损失。我国是世界上水土流失最严重的国家之一，主要表现为：面积大、范围广；强度大、侵蚀重；成因复杂，区域差异明显。水土流失导致土地退化，耕地破坏，威胁国家粮食安全；江河湖库淤积，加剧洪涝灾害；削弱生态系统功能，加剧旱灾和面源污染，威胁生态安全；使生存环境恶化，加剧贫困。水土流失的防治方法有：(1)减少坡面径流量，减缓径流速度，提高土壤吸水能力和坡面抗冲击能力，尽可能抬高侵蚀基准面，从源头上控制水土流失。(2)采取封育保护、封山禁牧、轮封轮牧等措施，促进生态的恢复和改善。(3)因地制宜，分区确定防治措施。黄土高原区，加强基础农田建设，在荒山荒坡和退耕的陡坡开展生态修复，减少泥沙流失。长江上游支流，沿河种植经济林或牧草，增加水源涵养能力。西北草原区，合理利用水资源，控制地下水位，对已经退化的草地实施轮封轮牧。

矿山包括煤矿、金属矿、非金属矿、建材矿和化学矿等，由于多年的矿产开采，存在严重的环境问题与安全隐患。通常矿山复绿措施有：(1)废弃矿壁绿化，利用喷混机械，将土壤、有机质、保水剂、粘合剂和种子等混合后喷射到矿壁上形成喷播层，营造一个既能让植物生长发育而种植基质又不被冲刷的稳定结构，保证草种迅速萌芽和生长。(2)平台和坑口利用填土种植植物，达到绿化美化效果。

背光阴蔽区域涵盖桥梁(包括公路桥、铁路桥、公铁两用桥、城市桥等)、架空层(指建筑物深基础或坡地建筑吊脚架空部位不回填土石方形成的建筑空间，包括高脚楼、竹楼、吊脚楼、水榭等)、地下室(指房间地面低于室外地平面的高度超过该房间净高的二分之一，包括人防工程等)、房屋(包括住宅，工业、交通、仓储用房，商业、金融和信息用房，教育、医疗卫生和科研用房，机关事业办公用房，军事用房，涉外用房，宗教用房，监狱用房，窑洞等)北面、山洞(包括自然洞穴、人工挖掘的矿洞等)及光照条件不足的其他区域。光照量通常不足全光照10％，适宜种植光利用率比较高，叶片角质层较薄的耐阴植物，如葱兰、石蒜、麦冬、沿阶草、玉簪、十大功劳、南天竹、夹竹桃、络石、珊瑚树、龟甲冬青、女贞、鸡爪槭、常春藤、八角金盘、紫叶酢浆草、毛鹃、栀子花、秃瓣杜英、富贵草、紫金牛、二月兰、鸢尾、茶梅、含笑等。

建筑物上绿化(即建筑物绿化)是指通过在建筑物上直接或间接附着可供绿化植物生长的环境(如花盆，种植毯等)，为建筑物的外立面(通常指建筑物的顶部或建筑外墙面)和/或内部(通常指室内墙体)营造绿化环境，起到改善环境，提高美观度，节约能耗的效果。传统的建筑物绿化多运用外搭框架，然后将模块化的植物体(如各种形式的花盆)放置在框架上，再行铺设给水排水管道，提供植物必须的水和营养液。

2、通过提高植物的光合作用效率，增强生态系统碳储存、热吸收和氧释放的能力，降低大气圈CO₂浓度和温度，提高大气圈O₂浓度，改善生态环境，调节全球气候变化。

绿色植物通过光合作用把大气中的CO₂转化为碳水化合物，通过食物链进入动物和微生物体内，分解后再以CO₂的形式返回大气中。碳元素在自然界的循环过程中，被植物、动物、微生物固定时不产生温室效应，以CO₂、CH₄等形式在大气中自由运动时才成为温室气体。

动物摄取植物时，将植物体内的碳水化合物转化成自身的组成成分贮存在体内。当植物、动物死后，残体中的碳经微生物分解，部分构成微生物机体成分贮存在微生物体内。本发明认为，生物圈中的植物、动物、微生物都可以固碳，调节温室效应，应对全球气候变化。其方法包括：

2.1植物固碳

从物种进化与演替的过程来看，裸子植物的出现早于被子植物。裸子植物大多数是木本植物，草本植物大多数为被子植物。草本植物是由木本植物进化而来，木本植物较原始，草本植物进化程度高，更加适应环境。种草、造灌、植树，形成多盖度的复合生态系统，提高植物固碳能力。

2.1.1选育新品种，提高光合作用效率

木本植物为C₃植物，大部分草本植物都是C₄植物。C₄植物光合作用启动快、效率高；C₃植物光合作用启动慢、效率低。通过培育光合作用效率高的植物新品种，增强植物的固碳能力。

2.1.2研究新技术增加生物质总量

2.1.2.1利用植物激素增强植物固碳能力

低浓度(0.01mmol·L^-1)水杨酸预处理植物种子，可显著提高幼苗的色素含量。在环境胁迫下，水杨酸能够减轻植物光合色素含量的下降程度，保持较高的光合速率从而维持植物正常生长。低浓度的水杨酸处理植物，可提高植物抗氧化能力，保护植物光合器官免受干旱胁迫的损伤，从而降低干旱胁迫下光合速率的下降程度；可使叶绿体保持较高的电子传递速率，提高光合作用效率；减弱细胞色素呼吸功能，增加交替呼吸电子传递比例。此外，水杨酸还可与乙烯利、茉莉酸等植物激素相互作用，提高植物光合作用效率，增强植物固碳能力。

2.1.2.2利用纳米材料增强植物固碳能力

低浓度(0.3～0.5μg/mL)γ-Fe₂O₃纳米颗粒可增强叶绿体的光合活性，提高植物光合作用效率。在植物生长旺盛期，喷洒低浓度γ-Fe₂O₃纳米颗粒，可增强植物固碳能力。

2.1.2.3改变光质增强植物固碳能力

光合作用是一切生物赖以生存的基础，光是光合作用进行的原动力。光质或光谱组成是光的重要属性，可见光谱的波长范围是380～780nm，波长短于380nm的光为紫外光，长于780nm的光为红外光。在自然环境中，照在植物上的光质是不断变化的，阴天蓝光多，晴天早晨和傍晚红光较多，中午光照强且为白光。光质是影响植物光合作用的重要因素之一。

光波波长越短，能量越大，但是光合作用的光反应并不与光能量呈正比，而与光量子数呈正比。一个光子激发一个电子，在相同光量子数下，大多数高等植物和绿藻在橙、红光下光合速率最高，蓝紫光其次，绿光最低。

采用有色塑料薄膜、有色玻璃板、有色透明树脂板等设施，使光强与光质发生改变，调节植物生长，增强植物固碳能力。

2.1.2.4提高土壤肥力增强植物固碳能力

光合作用效率随光照强度的增强而增加，超过一定范围后，光合作用效率减慢。光饱和后，光合作用效率不再随光照强度的增加而增加。植物矿质营养元素N、P、K等不足时，会导致叶片光合速率降低。因此，提高土壤肥力，可增强植物固碳能力。

2.1.2.5降低植物呼吸提高作物产量和质量

在有氧条件下，植物通过呼吸作用将有机化合物氧化，生成CO₂和H₂O。呼吸作用是高等植物代谢的重要方式，细胞通过呼吸作用分解物质，为其生命活动提供所需能量。

大棚(或温室)栽培植物时，在夜间适当降低温度，能减少植物呼吸作用对有机物质的消耗，进而提高作物的产量和质量。

2.1.2.6采用补光方法增加生物质总量

建筑物背光阴蔽区域光照时间短、光照强度弱，可采用补光的方法，延长光照时间，增加光照强度，提高植物光合作用效率，增加生物质总量。

一切生物都是驱利避害的，选择耐阴植物，采用草、灌、乔立体化种植，增加阴蔽区域植物种群数量，扩大植物生长面积和空间，增加生物质总量。

2.1.2.7建立植物工厂实现光合作用产业化

建立植物工厂，使光合作用产业化，利用设施内装置调节温度、湿度、光照、CO₂浓度以及营养液等，使设施内植物的生长发育少受自然条件的制约，促进植物全天候高效生长。

2.2动物固碳

动物分为脊椎动物和无脊椎动物两大类。脊椎动物包括鱼类、爬行类、两栖类、鸟类、哺乳类等46900多种，无脊椎动物包括原生动物、扁形动物、腔肠动物、棘皮动物、节肢动物、软体动物、环节动物、线形动物等约130多万种。

地表径流中含有大量的有机物，进入水体后经微生物分解为氮、磷等无机物，被水体中的藻类及水生植物吸收，鱼类通过摄食各种动植物将碳元素富集到体内，形成了间接碳汇。鱼类产量越高，水体的碳汇作用就越强。

滤食性贝类具有强大的滤水能力，可摄食同化海水中的颗粒有机碳，形成碳酸钙躯壳(贝壳)固定碳，间接减少水中的CO₂，同时也可利用水中的HCO₃ ^-形成CaCO₃(贝壳)。伴随着贝类的收获或其尸体进入水底岩石圈，使水体中大量的碳被固定，推动碳循环。

2.3微生物固碳

微生物固碳有三种：异养固碳、自养固碳和兼养固碳。异养固碳微生物以有机化合物作为碳源和能源，在自身代谢过程中固定CO₂，主要固碳途径有草酰乙酸盐途径和嘧啶、嘌呤核苷酸途径。自养固碳微生物利用光能或无机物氧化时产生的化学能同化CO₂，构成细胞物质，主要固碳途径有Calvin循环、厌氧乙酰辅酶A途径、还原性三羧酸循环途径、3-羟基丙酸途径和琥珀酰辅酶A途径。兼养固碳微生物是在利用光能吸收转化CO₂的同时，以有机碳为补充碳源和能源。

自养固碳微生物的固碳能力比异养固碳微生物的固碳能力强。自养固碳微生物具有很强的适应能力，可在火山口、海洋深处、湖泊盆地等植物无法生存的环境中生长，参与CO₂的固定。按能源获得途径可分为光能自养微生物和化能自养微生物两类，光能自养微生物包括微藻类和光合细菌，它们都含细胞色素，以光为能源、CO₂为碳源，合成细胞组成物质或中间代谢产物。微藻类属于真核微生物，种类繁多，包括绿藻、硅藻、红藻等。光合细菌属原核生物，其中蓝藻虽为原核生物，但能进行产氧光合作用，其它光合细菌虽具有多种多样的色素，以硫化氢、硫或氢气作为电子供体，但不氧化水产生氧。不产氧的光合细菌有红细菌、红螺菌、绿弯菌、绿硫细菌等。化能自养微生物包括严格化能自养菌和兼性化能自养菌，它们以CO₂为碳源，能源主要通过氧化H₂、H₂S、S₂O₃ ^2-、NH₄ ⁺、NO₂及Fe²⁺等还原态无机物质获得，其中严格化能自养菌有硫氧化细菌、铁细菌、氨氧化细菌及硝化细菌等；兼性化能自养菌有CO氧化菌和有氧氢氧化细菌等。

3、减少环境污染

资源短缺、环境污染(包括大气污染、水体污染、土壤污染、噪声污染、农药污染、辐射污染、光污染、热污染等)、生态破坏成为全球性的三大危机。目前，人口的急剧增长、经济的快速发展和科技的不断进步，加快了资源的消耗，导致资源短缺。通常以“预防为主、防治结合”为基本原则，采用人工治理与自然净化结合，依托技术、经济和法制等手段控制和改善环境质量。环境污染防治措施是：(1)调整产业结构，合理布局工业，限制发展能耗高、污染大的工业。(2)限制化肥、农药(包括除草剂)的施用，减少农业污染。(3)采用清洁能源(如太阳能、生物质能、风能、水能)、清洁原材料、清洁生产工艺和技术来生产清洁产品，减少污染物的排放量。(4)依靠科技，提高污染物的处理水平(如烧煤前先进行脱硫、脱硝)。(5)资源循环利用，提高废物的综合利用率。(6)通过种草、造灌、植树，改善环境、修复生态，提高环境的自净能力。

4、修复生态系统

生态系统是指在一定的地域内，生物与环境形成的统一整体。

海洋、森林、湿地被称为地球的三大生态系统。海洋生态系统由海洋生物群落和海洋环境两大部分组成，具有孕育生命，为人类提供资源和净化陆地环境的功能。森林生态系统是森林群落与其环境在功能流的作用下形成的具有一定结构、功能和自我调控能力的自然综合体，是陆地生态系统中面积最大、最重要的自然生态系统。森林生态系统在陆地生态系统中具有调节气候、涵养水源、保持水土、防风固沙等方面的功能。湿地是全球最具价值的生态系统，具有保持水源、净化水质、蓄洪防旱、调节气候、保护生物多样性等重要功能，被誉为“地球之肾”。

海岸带生态系统的修复，一是建立自然保护区，实行伏季休渔制度；二是人工增殖放流，增加渔业资源量及改善渔业资源结构；三是设置人工鱼礁，改善海域生态环境，创造良好的海洋生物栖息条件，为鱼类提供繁殖、生长、索饵和庇敌的场所，提高渔业产量；四是采用一整套规模化的渔业设施和管理体制，建立大型“海洋牧场”，有计划、有目的地建设海上放养鱼虾贝类的人工渔场。

森林生态系统的修复，最简便易行、经济有效的修复方法是封山育林，利用森林的更新能力。一是在自然条件适宜的山区进行定期封山，禁止垦荒、放牧、砍柴等人为破坏活动，恢复森林植被；二是种植当地植被中的优势种、关键种和濒危种，加快生态系统正向演替的速度；三是对成熟的先锋树种进行择伐，改善林下层的光照环境，促进林下其它植物生长，使其尽快演替至顶级群落。

湿地生态系统的修复，首先是重建湿地系统供水机制，减少湿地排水；其次控制湿地营养物，剥离表土，解决湿地营养物的富集；三是设置生态沉降池、生态坝、生态隔离带和投放生物制剂等，建立生态屏障，阻断或限制污染源输入；四是种植污染物吸附能力强、耐受性好的植物，净化水体，修复受损水环境；五是控制木本植物入侵和湿地演替；六是利用湿地自身种源恢复湿地乡土植被，或从湿地系统外引种进行人工植被恢复。

5、恢复天蓝、地绿、水净的自然生态环境

天蓝、地绿、水净是生态文明建设的基本目标，坚持“整体规划、系统治理、综合施策”的思路，建立“源头严防、过程严控、后果严惩”的管理机制。通过技术创新，淘汰落后产能，大力发展绿色经济、循环经济，推动节能减排，努力降低单位GDP能耗，开发绿色新能源，培育新的经济增长点，确保生态文明建设与经济建设同步协调可持续发展。

做好生态环境保护，一是淘汰落后产能，培植绿色零碳产业。二是建立健全秸秆禁烧和综合利用长效机制。三是采取多渠道、多形式，综合治理水土流失，增加绿地面积，提高植被覆盖率，改善自然环境。四是坚持增养、增植优良动植物品种，促进生态环境的不断优化。五是重视水源地环境保护，做好生活污水、生活垃圾的统一收集、处置，分级治理，杜绝污水直排、乱排。六是使用轻污染化肥农药，限制、减少普通化肥农药的使用，限制农业面源污染。七是种植“速生碳汇草”，吸收污染物质和制备碳产品、用作生物质能源、植物源农药、有机肥料、造纸、建筑材料、化工产品及直接燃烧发电替代化石能源等，减少污染物排放，形成新气候经济。

在本发明中，所述利用地下水滴灌耐旱植物，对沙漠化区域进行生态建设，步骤如下：

1、在沙漠边缘和含水的古河道、古湖泊、地下水发育的沙漠地区，按2～5m×2～5m呈格子状设置点灌管。

2、在点灌管上，每距30～50cm设一个点灌孔；每个点灌孔附近撒播沙蒿、沙葱、沙米种子各3～5颗，在点灌管、沙蒿、沙葱、沙米上覆盖2～3cm细沙。

3、在地下水发育地区挖掘竖井，获取地下水源，建立地下水渠，利用落差将水引至种植区；在种植区挖掘竖井，将地下水渠的水存在竖井中；在竖井旁边建造风力或太阳能发电装置，通过水泵将地下水抽入点灌管。

4、沙蒿、沙葱、沙米出苗后及时补播，保证每个点灌孔附近有3～5株植物。

5、3年后，形成格子状植物篱，具有一定的防沙和保水能力。

6、在格子状植物篱附近撒播芨芨草、沙漠绢蒿、沙蓬的种子，每亩用种量为5～10kg；以后每年在植物篱内播种一次，直到植被覆盖率达到60％以上。

7、当植被覆盖率达到60％以后，在没有植被的沙地上撒播沙打旺、紫花苜蓿种子，每平方米土地用种量为5～10g，没出苗的沙地翌年再次撒播沙打旺、紫花苜蓿种子；当植被覆盖率达到80％以后不再撒种，加强沙地鼠、虫害、毒草的防治，3～5年后植被覆盖率达到95％以上，沙地有机质增多、容重下降，保水保肥能力增强，使沙漠得到根治。

在本发明中，所述利用可降解种植钵进行植物移栽，对石漠化区域进行生态建设，步骤如下：

1、废弃的农林剩余物(如秸秆、树枝、木屑、竹屑、稻壳等)干燥，粉碎至纤维长度小于20mm，纤维直径小于0.1mm。

2、将植物纤维、石灰石粉、水溶胶按质量比75～85:10～15:5～10混合均匀，注入模型内，在50℃～60℃下恒温3～5min成型。水溶性胶优选水溶性聚乙烯醇、水溶性聚氨酯。根据植物栽培需要，选用不同形状(种植钵口可以是圆形、三角形、矩形、多边形等)和不同规格(种植钵的高度、钵口可大小各不相同)的模具。用植物纤维生产的种植钵，轻便易于搬运、透气性好易于植物生长，移入石漠化地区后无需翻盆，种植钵在土壤中可被生物降解，不产生固体垃圾，不污染周围环境。

3、将种植土装入种植钵，种植土高度低于种植钵口1～2cm为宜，将治理石漠化的植物移栽至种植钵内，在遮阳条件下管护至移栽植物长出新根。治理石漠化的植物优选香根草、皇竹草、牛鞭草、金银花、花椒、核桃、板栗、油茶、油桐、杜仲等。草本植物优选钵体高度大于20cm，藤本、灌木、小乔木优选钵体高度大于40cm，大乔木优选钵体高度大于60cm。

4、将新根长势良好，植株健壮的植物连钵一起栽入石漠化区域的土壤中，钵口高于原地面3～5cm。草本植物移栽时，钵之间的间距为50～100cm；藤本、灌木、小乔木移栽时，钵之间的间距为150～300cm；大乔木移栽时，钵之间的间距为500～1000cm。

5、移栽时产生的土壤尽量摊平在移栽植物的四周，坡地上移栽时，将石块砌在堆土下方，将坡地改为梯田，防止水土流失。

荒漠化(desertification)是由于干旱少雨、植被破坏、大风吹蚀、流水侵蚀、土壤盐渍化等因素造成的大片土壤生产力下降或丧失的自然(非自然)现象。风蚀荒漠化在我国各类型荒漠化土地中面积最大、分布最广，主要分布在干旱、半干旱地区。水蚀荒漠化主要分布在干旱、半干旱和亚湿润干旱区，呈不连续的局部集中分布。冻融荒漠化主要分布在青藏高原的高海拔地区。盐渍荒漠化主要分布在塔里木盆地边的绿洲以及天山北麓山前冲击平原地带、河套平原、银川平原、华北平原及黄河三角洲。

随着家电、工艺品、电子、化工、食品等产品的迅猛发展，聚苯乙烯泡沫塑料在包装上的用量与日俱增。大多数使用后的聚苯乙烯泡沫塑料被废弃，由于其质量轻、体积大、耐老化、抗腐蚀，化学性质稳定、不易被微生物降解，进入土壤后使其中的空气、水分、养分等不能正常交换，并释放出一些有害物质，从而影响到生态系统的正常循环，严重污染环境。

在本发明中，所述利用废弃物生产保水剂，对荒漠化区域进行生态建设；步骤如下：

1、将废弃的聚苯乙烯泡沫塑料清理干净后粉碎成微粒。

2、将聚乙烯醇与水按体积比为1:30～35混合，恒温搅拌到聚乙烯醇完全溶解，得到聚乙烯醇溶液。

3、将硬脂酸加入到65℃～75℃的温水中，硬脂酸与水按体积比1:6～7混合，恒温搅拌到硬脂酸完全溶解，再加入0.2％～0.3％的二乙醇胺，搅拌5～10min，得到硬脂酸乳液；氧化钙与水按体积比为1:50～60混合，搅拌均匀，得到氧化钙悬浮液；将硬脂酸乳液慢慢加入氧化钙悬浮液中，硬脂酸乳液与氧化钙悬浮液按体积比1.2～1.4:1混合，并充分搅拌，得到硬脂酸钙混合液。

4、将聚乙烯醇溶液冷却至60℃～70℃，加入硬脂酸钙混合液，聚乙烯醇溶液与硬脂酸钙混合液的体积比为20:1，恒温搅拌20～30min，得到聚乙烯醇乳化液。

5、将造纸制浆蒸煮过程中产生的“黑液”真空蒸发，浓缩至含水量为40％～50％。

6、在高速乳化分散器中，将“黑液”浓缩液、聚乙烯醇乳化液、聚苯乙烯微粒按质量比1:0.4～0.6:0.5～1混合，用HCl、Ca(OH)₂将PH值控制在6.5～7.5，在转速20000～22000r/min、温度35℃～45℃条件下，搅拌15～20min，得到固沙保水剂。

7、在荒漠化区域使用固沙保水剂种植物、恢复植被。

我国大陆岸线长约18000km，我国所有开敞的淤泥质海岸和约70％的砂质海岸存在不同程度的海岸侵蚀。利用植物对海岸侵蚀区域进行生态建设，步骤如下：

1、在春季柽柳、海滨木槿萌芽前，清除潮上带土壤中的杂物，翻松表土；选取直径0.5～1.5cm的1年生枝条作为插穗，剪成长20～30cm的插穗；按株行距20～40cm×10～20cm进行扦插，插穗入土深5～10cm；扦插后浇水、遮阴，保持土壤湿润。

柽柳喜光、耐高温、严寒和烈日曝晒，耐干、耐水，耐盐碱(能在含盐量1％的重盐碱地上生长)，抗风吹，主侧根都极发达，最深可达10m，萌芽力强，生长较快，耐修剪和刈割；年生长量50～80cm，4～5年高达2.5～3m，树龄可达百年以上。

海滨木槿极耐盐碱，耐瘠薄，耐海潮间歇性淹没和海浪冲击。根系发达,具有较强的抗风和消浪性能，是抗风固堤的先锋树种。

2、2～3年后，带土球取苗；在退潮期，按株行距2～3m×2～3m移栽至高潮带与潮上带交融地带；移栽的当年，每次高潮后，及时培管，并适当补种。

3、在春季，芦苇出苗10～20cm时，从丰产区选择茎秆粗壮的苇苗，以2～4个分蘖为一蔸，挖取地下茎；在退潮期，按株行距1～1.5m×1～1.5m，将芦苇蔸移栽至潮间带，移栽后灌水，保持土壤湿润，促进成活。

4、冬季时，芦苇地上部分留茬5～20cm进行刈割，以利来年生长。

当芦苇滩、柽柳林和海滨木槿林形成时，可基本消除海浪对海岸的冲刷，淤积泥沙，减少海岸侵蚀。

水土流失是指由于自然或人为因素的影响、雨水不能就地消纳、顺势下流、冲刷土壤，造成水分和土壤同时流失的现象。主要原因是地面坡度大、土地利用不当、地面植被遭破坏、耕作技术不合理、土质松散、滥伐森林、过度放牧等。

我国是世界上水土流失最为严重的国家之一，水土流失面广量大。威胁着国家生态安全、饮水安全、防洪安全和粮食安全。

在本发明中，所述利用种植毯，对水土流失区域进行生态建设，所述植物种植毯从上至下，由遮阳网、无纺布、营养土、植物纤维层、土工布、铆钉组成。

遮阳网采用聚乙烯(HDPE)，高密度聚乙烯、PE、PB、PVC等材料，轻便、抗拉力强，具有挡光、挡雨、保湿、降温的作用，冬春季覆盖还有一定的保温增湿作用。

无纺布采用丙纶(PP)、涤纶(PET)。此外，还有锦纶(PA)、粘胶纤维、腈纶、乙纶(HDPE)、氯纶(PVC)等材料，具有防潮、透气、柔韧、质轻、不助燃、容易分解。

农作物秸秆、枯枝落叶、木屑、花生壳、椰子壳等农林副产物粉碎成0.5～2cm颗粒或碾压成1～5cm长的纤维状植物碎屑，粉碎后的植物纤维、有机肥、田园土按体积比2～4:1～2:4～8混合均匀，加水将湿度调节在50％～65％，添加石灰将pH值控制在5.5～7.5。起堆后覆盖塑料，发酵15～25d。散堆后将原料搅拌均匀，湿度调节在40％～60％，重新起堆发酵10～15d。在“堆肥”过程中，原料中的植物种子、病菌、虫卵均被杀灭，形成质轻、蓬松、可再生的营养土。

在植物毯中，营养土厚度为5～10cm。温暖、潮湿地区使用的植物毯，在营养土上，每平方米狗牙根用种子量为1～3g、马尼拉草用种子量为2～4g、匍茎剪股颖用种子量为6～12g、结缕草用种子量为1～3g。低温、干旱地区使用的植物毯，在营养土上，每平方米结缕草用种子量为2～5g、黑麦草用种子量为4～5g、高羊茅用种子量为3～5g、野牛草用种子量为5～10g。

狗牙根[Cynodon dactylon(L.)Pers.]是禾本科、狗牙根属低矮草本植物，秆细而坚韧，下部匍匐地面蔓延，节上常生不定根，根茎蔓延力很强。在温暖潮湿和温暖半干旱地区可多年生，耐热、抗旱、耐淹、耐盐碱能力强，对土质要求不严，PH值5.5～7.5的土壤上均可生长。当土壤温度低于10℃时开始退色，直到春天高于这个温度时才逐渐恢复生长。

马尼拉草(Zoysia matrella)，又名沟叶结缕草，俗称台北草、菲律宾草。多年生草本，具横走根茎，须根细弱。喜温暖、湿润环境，分蘖力强，覆盖度大，抗干旱、耐瘠薄，稍耐践踏。

匍茎剪股颖(Agrostis stolonifera Linn.)多年生草本植物，原产欧亚大陆的温带，适应的土壤范围很广(pH值4.7～8.5)，可在我国部分地区生长。根系深，抗盐碱、耐贫瘠，耐淹、耐践踏。

结缕草(Zoysia japonica Steud)禾本科、结缕草属多年生草本。须根细弱，具横走根茎。喜温暖湿润气候，受海洋气候影响的近海地区对其生长最为有利。喜光、耐阴、抗旱、抗盐碱、抗病虫害能力强，耐瘠薄、耐践踏、耐水淹。

黑麦草(Lolium perenne L.)早熟禾科黑麦草属，多年生草本植物，原产于西南欧、北非及亚洲西南，我国长江流域、四川、云南、贵州、湖南一带均可生长。丛生，根系发达，须根主要分布于15cm表土层中，分蘖众多。喜温凉湿润气候，宜夏季凉爽、冬季不太严寒地区生长。难耐-15℃的低温，10℃～27℃均能适宜生长。35℃以上易枯萎死亡。耐湿、不耐荫蔽、干旱，喜肥不耐瘠，适宜在pH值为6～7的土壤中生长。

野牛草(Buchloe dactyloides)禾本科，多年生低矮草本植物，匍匐茎发达，具有较强的水土保持能力。原产美洲中南部，我国西北、华北、东北地区均可生长。适应性较强，喜阳光，亦耐半荫，喜温暖湿润气候；耐瘠薄、寒冷、干旱能力强，在2～3个月严重干旱情况下，仍能维持生命，与杂草的竞争力强，具一定的耐践踏性；能耐碱性土壤。

高羊茅(Festuca elata Keng ex E.Alexeev)禾本科多年生草本植物，喜寒冷潮湿、温暖的气候，在pH值为4.7～8.6的壤土中生长良好。不耐高温；喜光、耐半阴；抗逆性强，耐酸、耐瘠薄，抗病性强；我国华东、华中，西南高海拔地区均可生长。

植物纤维层是由农作物秸秆(如芦苇、获、芒草、稻草、麦秆、玉米秆、高梁秆、甘蔗叶等)编织而成；编织前先在自然干燥的秸秆上喷水，秸秆上的水成珠，但不滴下来为宜；湿润15～30min后，碾压至秸秆变软，再将秸秆编织成块，植物纤维层的四周修剪整齐。

土工布是合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料，具有一定的抗拉强度、抗变形能力和保水、透气性，植物种植毯的结构稳定，可防止水土流失。土工布宽度可以是3～10m，长度50～100m。

铆钉的作用是将植物种植毯各层连接在一起，成为一个整体，便于运输和使用。铆钉材质优选尼龙、可降解塑料。

在水土流失区域使用时，先将边坡上杂物、碎石清理干净，将低洼处回填夯实平整，确保坡面平顺，设置固定点，将植物种植毯固定在固定点上，或在植物种植毯上设固定网，将固定网与固定点相连；浇水保持营养土湿润，1～2周后，草毯出苗整齐，管护1～2月，草毯形成。植物种植毯遮阳网面朝上，自上而下、顺展铺设。优选雨季来临前的1～2个月，未发生水土流失前铺设植物种植毯。

随着植株根系增加，植被生态护坡的作用增强，植物种植毯内的纤维逐步降解成为地表腐质层。植物种植毯是一种治理水土流失的高效方法。

在本发明中，所述利用复合菌种，对矿区进行生态建设，步骤如下：

1、修复矿区地貌，建立良好的排水系统

1.1矿渣回填及表土覆盖

将矿渣分级筛选、脱泥后，与水泥、水按质量比15～20:1:0.2～0.3混合均匀后注入矿山采空区矿道，防止采空区崩塌。筛选出来的大块矿渣和泥土回填至矿山塌陷区，分层压实后，覆盖客土40cm以上，修复矿区地貌。

1.2建立良好的排水系统

在矿山修复区依地势修建排水沟和蓄水池，排水沟深30～100cm；蓄水池大小按当地降雨量而定，通过排水沟与当地水系相连，防止水土流失。

2、构建立体化植物群落，增强植物重金属富集能力

2.1种植三叶草，增加土壤微生物

播种前，将三叶草种子放于种子体积5～10倍的50℃～60℃的热水中浸泡5～10min，并不停搅拌，可杀灭潜伏在种子上的病菌和虫卵；消毒、沥干水分后，与根瘤菌剂、丛枝菌根真菌菌剂混合；将接种菌种的种子与干净、湿润的细沙按体积比1:3～5混合均匀；每亩用种量0.5～0.7kg。

根瘤菌剂是以根瘤菌为菌种制成的微生物制剂产品。根瘤菌与豆科植物共生，能够固定空气中的氮元素，为宿主植物提供大量氮肥，从而达到增产的目的。在多年不种或新开垦地种植豆科植物时接种根瘤菌，确保植物生长良好，可有效降低Cd的毒性，提高植物对Cd的富集量。

丛枝菌根真菌是自然界分布最广泛的一种内生菌根真菌，能与地球上约90％的陆生植物形成丛枝菌根共生体。丛枝菌根不仅可以促进植物对矿质元素和水分的吸收，还能够提高植物的抗病、抗逆能力，有利于植物的生长发育。

丛枝菌根真菌是一种专性活体营养微生物，可用孢子、菌丝、丛枝、泡囊、菌根等进行无性繁殖，获得丛枝菌根真菌繁殖体。

三叶草又名车轴草，多年生豆科草本植物，可涵养土壤水分、养分，适宜生长温度为20℃～25℃，可春播和秋播，北方以春播为主，南方以秋播为主。通常春季气温稳定在15℃以上，或秋季气温稳定在30℃以下时播种。三叶草种子细小，幼苗纤细出土力弱。播种前，将矿山修复区土壤翻松、耙碎、整平，并保持土壤湿润；有条件的地方，土壤翻耕前每亩施有机肥1000～2000kg、石灰150～200kg，增加土壤有机质，调节土壤pH值，降低土壤中重金属对植物的毒害；播种时，由于种子已与细沙混匀，不需再行覆土；播种后，均匀覆盖少量的稻草、麦秆或粉碎的农林剩余物，可保持土壤湿润，减少浇水带来的土壤板结问题，同时具有遮阴作用；播种后2～3d发芽、4～5d出苗、30～50d植被覆盖整个地面。

夏季气温升高时，三叶草开始枯黄，可作为绿肥埋入土中，增加土壤有机质，提高土壤肥力。土壤有机质含量的增加可提高土壤有机物结合重金属的量，减少重金属危害。

2.2种植苎麻，吸收土壤重金属

苎麻，荨麻科，属亚灌木或灌木植物，是我国古代重要的纤维作物之一，栽培历史悠久。我国苎麻产量约占全世界苎麻产量的90％以上，国际上称为“中国草”，主要分布在N19°～N39°之间，南起海南，北至陕西，西起西藏，东至台湾。

野生苎麻抗逆性强，主要表现在：(1)耐旱、耐瘠薄，能在高山瘦土中生长，甚至在悬崖、石缝等恶劣环境中也能正常生长；(2)抗倒伏，茎杆坚硬，木质部发达，地上部分矮小挺拔，能抵御大风；(3)抗病、抗虫，根部木质化程度高，很少被虫蛀，茎叶多毛，基本无虫害。

野生苎麻种子繁殖系数大(用种量约50g/亩)，是绿化荒山野岭、减少水土流失的先锋植物。苎麻生产以提供纺织原料为主，产品不进入食物链，具有较高的经济效益。苎麻对重金属具有高吸附特性，特别是对Cd污染的土壤修复效果明显。

苎麻种子小，出土力弱。通常春季气温稳定在10℃以上时播种，由于春季冷空气活动频繁，有条件的地方，作畦前每亩施有机肥2000～3000kg，可增加土壤肥力，提高土壤保温性能；播种前翻耕土地，按1～3m起垄作畦，耙碎土块，用平锹或木板荡平畦面，保持土地湿润；将种子用30℃的温水浸泡8～12h，沥干水分后，把种子与干净、湿润的细沙(或细土)按体积比1:3～5混合均匀；每亩用种量0.3～0.5kg；播种时，由于种子已与细沙混匀，不需再行覆土；播种后，均匀覆盖少量稻草、麦秆或粉碎的农林剩余物，保持土壤湿润，减少浇水造成的土壤板结，同时起到遮阴作用；起拱覆盖地膜保温，10～15d出苗；3～4片真叶时揭开地膜两端通风“炼苗”；5～10d后选气温稳定的晴天，揭去全部地膜。

当苎麻苗长出8～12片真叶，“萝卜根”形成时，优选健壮的小苗，按株行距20～30cm×40～50cm移栽至矿山修复区。移栽前依地势起垄，防止地面积水。移栽后及时查苗补兜、浇水施肥和中耕松土。移栽后5～10d，选晴天留茬5～10cm切断麻杆，促进地下部分生长。麻叶麻秆覆盖在麻蔸上，可减少土壤水分蒸发，防止高温直晒麻蔸，同时增加土壤有机质。

在矿山修复区已种植三叶草的地上开挖垄沟、种植穴，移栽苎麻。由于三叶草已接种丛枝菌根真菌，易与苎麻形成丛枝菌根共生体，可增强苎麻对重金属的富集能力。

2.3合理布局，混合种植草、灌木、乔木

矿山修复区春季或秋季移栽柳树、刺槐和胡枝子。春季优选温度在5℃以上，树液开始流动前移栽。秋季优选温度在20℃～25℃时进行移栽。

柳树按株行距5～10m×5～10m，沿主排水沟两侧、蓄水池四周种植5～10行。刺槐按株行距5～10m×5～10m，沿等高线呈带状种于山腰和山顶，带间距为50～100m。胡枝子按行距0.3～0.8m，条状播种于柳树、刺槐下。

幼林抚育管理除了常规的除草松土、防治病虫害外，还需除蘖抹芽、修枝去梢，培育主干，促使树干和树冠形成。

在矿山修复区已种植三叶草的地上开挖垄沟、种植穴，移栽柳树、刺槐、胡枝子。由于三叶草已接种丛枝菌根真菌，易与柳树、刺槐、胡枝子形成丛枝菌根共生体，可增强柳树、刺槐、胡枝子对重金属的富集能力。三叶草上的根瘤菌易与胡枝子的根形成根瘤，增强固氮能力。

柳树多为灌木、小乔木，对环境的适应性很强，喜光、喜湿、耐寒，是中生偏湿树种，一些种较耐旱、耐盐碱，在生态条件较恶劣的地方能够正常生长。一年中生长期较长，发芽早，落叶晚，南方个别种为常绿种。柳树扦插宜在早春进行，选择生长快、病虫少的优良植株作为采穗母树，在萌芽前的1～2周，剪取2～3年生枝条，截成10～15cm长的插穗；按株行距20～30cm×20～30cm进行扦插，扦插后保持土壤湿润；插穗萌发新芽后，抹去弱芽保留强芽，及时中耕除草，2～5年后可移栽至矿山修复区。

刺槐属落叶乔木，原生于北美洲，现被广泛引种到亚洲、欧洲等地。在年平均气温8℃～l4℃、年降雨量500～900mm的地方生长良好，特别是空气湿度较大的地区，生长快。刺槐种子皮厚而坚硬，播前需进行催芽处理，将种子放到5～10倍于种子体积的60℃～70℃的热水中浸泡5～10min，不停搅拌，杀灭潜伏在种子上的病菌和虫卵；掺入凉水，使水温达到室温，捞除水面上的悬浮物，浸种24～30h后捞出；浸泡后的种子用透气的编织袋或麻袋装好，置于稻草或麦秸中，使种子保持湿润，进行催芽；当种子“露白”时进行播种，以“谷雨”节前后为宜，过早播种易遭受晚霜冻害；播种时按行距30～50cm，开挖深3～5cm的种植沟，每亩用种量4～6kg；播种后覆土1～2cm，1周左右出苗，及时中耕除草，2～5年后可移栽至矿山修复区。

胡枝子，直立灌木，耐旱、耐瘠薄、耐酸性、耐盐碱、耐刈割，对土壤适应性强，在瘠薄的新开垦土地上可以生长；耐寒性很强，在坝上高寒区以主根茎的腋芽越冬，翌年4月下旬萌发新枝；再生性很强，每年可刈割3～4次；根有固氮作用，落叶量大，嫩叶可作绿肥；有很好的固土、保水及改良土壤的作用，是荒山绿化的先锋灌木；播种前将种子放于种子体积5～10倍的50℃～60℃的热水中浸泡5～10min，不停搅拌，杀灭潜伏在种子上的病菌和虫卵；掺入凉水，使水温达到室温，捞除水面上的悬浮物，浸种24～30h后捞出；沥干水后与干净、湿润的细沙按体积比1:3～5混合均匀，沙贮50～60d；在3～4月进行春播，每亩用种量15～20kg；条播时，开挖深3～5cm的种植沟，播种后覆细土1～2cm，10～15d出苗；当幼苗长至10～15cm高时进行间苗；当苗高20～30cm时定苗，苗间距10～15cm；苗高80～100cm时，割取部分嫩枝作为绿肥，培肥地力，促进植物生长。

3、通过生物协同修复，恢复矿区生态系统

土壤中的动物不仅能够直接富集重金属，还能够和周围的微生物、植物协同富集重金属，起到“催化剂”的作用，如蚯蚓等动物在土中的生长、穿插等活动，能够加快微生物向污染土壤的转移速度，促进微生物对土壤的协同修复作用，还能够把土壤中的有机物分解转化为有机酸，使土壤中的重金属钝化并失去毒性。此外，蚯蚓粪具有很好的通气性、排水性和高持水量，能够增加土壤的孔隙度和团聚体数量，同时蚯蚓粪具有很大的表面积，吸附能力较强，可以较大程度地吸附重金属，同时也给许多有益微生物创造了良好的生境，具有良好的吸收和保持营养物质的能力。蚯蚓粪能够通过钝化或活化机制，改变土壤中重金属的生物有效性，具有修复土壤重金属污染的能力。

用三叶草、麻叶、麻秆、枯枝落叶、人畜粪便、细土等加水混匀，含水量控制在50％～60％，起堆后覆盖塑料，防止雨水冲刷，发酵20～30d；加水“翻堆”，保持生物质含水量，继续发酵15～20d即成腐熟的“堆肥”。

当气温稳定在15℃以上时，选地势稍高、平坦、阴蔽的地方，将腐熟的“堆肥”呈条状散开、摊平，含水量控制在40％～60％，厚度10～30cm，宽1～2m，长度依地形而定，四周开好排水沟，作为蚯蚓养殖床。

选晴天放入蚯蚓种，覆盖农作物秸秆或枯枝落叶遮阳，30～50d后将长满蚯蚓的“堆肥”，按3～5kg/堆，堆间距3～5m，投放到矿山修复区，增加矿区生物种群数量。苎麻种植区优选在苎麻收割后的2～3d内投放“堆肥”；胡枝子种植区优选在胡枝子修剪后的2～3d内投放“堆肥”。有条件的地方，在投放“堆肥”前，每亩撒施石灰150～200kg。

撒施石灰的作用：(1)减少P的固定，增加土壤有效养分。(2)中和土壤酸度，增加微生物活性(微生物适宜生长在近中性的土壤环境中)，促进有机质分解。(3)改良土壤物理性状，石灰中的Ca促进土壤团粒结构的形成，改善土壤的水分和透气性。(4)降低土壤中重金属的活性，减少重金属对植物的毒害。

在本发明中，所述矿渣是指矿石开采过程中产生的废石，选矿过程中产生的尾矿。通过矿山废弃地的修复，实现对土地资源的再利用。

在本发明中，所述利用无土栽培系统，对背光阴蔽区域进行生态建设，所述适应于室内和地下室的立体无土栽培系统由栽培架、升降架、升降板、营养液消毒器、储液罐、营养液泵、生长照明灯架、光照传感器、无土栽培箱、无土栽培箱盖板、控制柜等组成。

所述栽培架由栽培架层板、隔板组成，所述隔板上设有滑道。根据需要，还可在栽培架外设置栽培架外壳及自动通风机。

所述立体无土栽培系统的栽培架层板、隔板至少有2个以上。

所述光照传感器通过光照传感器支架与滑道相连，通过调整光照传感器支架在滑道上的位置，可调整光照传感器与无土栽培箱盖板之间的距离。

所述升降架上设有升降轴、升降电机；所述升降轴通过升降轮与升降链条相连；所述升降链条通过升降链条轴与升降座相连；所述升降座与升降板旋转座相连；所述升降板旋转座上设有传动装置，传动装置的扭力输入端与升降板旋转电机相连，传动装置的扭力输出端与升降板相连。所述升降电机通过传动装置与升降架下方的升降轴相连。由此组成的升降机达到立体无土栽培系统的每一层。

所述升降架上设有两组升降电机、升降板旋转电机及配套部件。升降板在升降板旋转电机的驱动下，可180°旋转。

所述营养液消毒器由消毒器端盖、消毒器筒体、消毒器进液管、喷淋头、伞形导流板、紫外线灯、臭氧发生器、紫外线灯安装座、消毒器出液管组成；所述消毒器端盖与消毒器筒体相连，构成营养液消毒器外壳；所述消毒器进液管与消毒器端盖相连，所述喷淋头通过消毒器进液管、消毒器进液阀与A管相连；所述消毒器出液管与消毒器端盖相连，所述消毒器出液管通过消毒器出液阀与B管相连；所述伞形导流板通过伞形导流板支架与消毒器端盖相连，所述伞形导流板上设有紫外线灯座；所述消毒器筒体上设有一个以上的臭氧线管及臭氧发生器；所述消毒器端盖上设紫外线灯安装座，所述紫外线灯安装座与紫外线灯座相连。

通常无土栽培的营养液一次性使用后直接排放，由于营养液中含有氨基和其他化学物质，会对土壤和地下水造成污染。同时，一次性使用后的废弃营养液中，还富含大量营养物质，处理后可以循环使用，可节约资源，减少浪费。营养液常用的处理方法是过滤和杀菌[有紫外线(UVC)、臭氧(O₃)、过氧化氢(H₂O₂)、碘(I)、氯气(Cl₂)、加热等杀菌方法]。

紫外线(UVC)光波长为10～400nm，A射线、B射线和C射线(简称UVA、UVB和UVC)波长范围分别为400～315nm，315～280nm，280～190nm。能够破坏微生物机体细胞中的DNA(脱氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子结构，造成生长性细胞和再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。能杀灭各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其他病原体，还能控制一些较高等的水生生物如藻类和红虫等繁殖；杀菌范围广、处理时间短，消毒效果不受温度影响，不产生消毒副产物。设备运行安全、无噪音。

臭氧(O₃)是一种强氧化剂，具有很强的氧化力，可与所有活体组织反应。对细菌、病毒、真菌、立克次体、支原体、衣原体、卵囊、寄生虫等具有明显的灭活效果，还可分解有机物及杀灭藻类，清除霉、腥、臭等异味。臭氧还具有广普杀菌、易分解以及使用方便等优点，无残留物，不形成二次污染。

本发明采用紫外线+臭氧组合杀菌方式，消毒效果好，运行成本便宜，适合大面积推广。

所述生长照明灯架上设有吊索电机座、生长照明灯箱、滑轮连结器；所述吊索电机座一端与吊索电机相连，另一端与吊索盘相连，吊索盘上绕有吊索；所述吊索与栽培架层板的顶面相连；所述滑轮连结器与滑轮相连，使用时，滑轮在滑道上进行上下运动，滑轮连结器具有调节滑轮的位置，减缓滑轮运动时的冲击力；所述生长照明灯箱内设有植物生长照明灯，优选LED灯。

植物生长需要阳光，LED光源的光谱宽(光谱范围：630～660nm、430～470nm)，与植物光合作用吸收的光谱相吻合；光强(100～6000lx)、光周期可以自动控制；发热小，适宜近距离照射，安全环保、高效节能。

所述无土栽培箱上设有营养液进入电磁阀、营养液排出电磁阀；所述无土栽培箱内设有无土栽培箱支架，起支撑无土栽培箱盖板的作用。

所述无土栽培箱盖板上设有无土栽培箱盖板透气孔、无土栽培盘，所述无土栽培箱盖板透气孔用于通气，所述无土栽培盘放置固定植物的无土栽培棉，如海棉、岩棉、纤维棉等。

无土栽培箱上的营养液排出电磁阀通过A管、消毒器进液阀与消毒器进液管相连，营养液消毒器上的消毒器出液管通过消毒器出液阀、B管与储液罐相连。

所述储液罐上设有营养液泵，所述营养液泵通过C管、营养液进入电磁阀与无土栽培箱相连。

所述储液罐上设加料口，所述储液罐用于储存无土栽培营养液；所述加料口用于添加无土栽培营养液。

无土栽培营养液包括氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)等宏量元素和铁(Fe)、锰(Mn)、硼(B)、锌(Zn)、铜(Cu)、钼(Mo)等微量元素，常用的原料有硝酸钙[Ca(NO₃)₂]提供氮源及钙源，硝酸钾(KNO₃)提供氮源及钾源，磷酸二氢铵(NH₄H₂PO₄)提供氮源及磷源，硫酸镁(MgSO₄)提供硫源及镁源，微量元素的硼酸(H₃BO₃)提供硼源、硫酸锰(MnSO₄)提供硫源及锰源，硫酸锌(ZnSO₄)提供硫源与锌源，硫酸铜(CuSO₄)提供硫源与铜源，钼酸铵提供(H₈MoN₂O₄)提供氮源及钼源，硫酸铁提供[Fe₂(SO₄)₃]提供硫源与铁源。

本发明营养液配方比例为：尿素(CH₄N₂O)3～5g、硝酸钾2.5～3g、磷酸二氢铵2～2.5g、硝酸钙1～1.5g、硫酸镁1～1.2g、硼酸0.02～0.03g、硫酸铁0.01～0.02g、硫酸锌0.01～0.02g、硫酸铜0.01～0.02g、硫酸锰0.01～0.02g、钼酸铵0.01～0.02g加水10kg溶解，苗期营养液的总盐分浓度控制在0.8～1.4mS·cm^-1，生长盛期营养液的总盐分浓度控制在1.5～2.0mS·cm^-1，开花结果期营养液的总盐分浓度控制在2.0～3.0mS·cm^-1，果实成熟期营养液的总盐分浓度控制在1.0～2.0mS·cm^-1，可降低成本，延长作物生长时间。

营养液pH值为5.5～7.0。在南方，营养液偏酸性时，用氢氧化钾调节；在北方，营养液偏碱性时，用硝酸调节。循环使用的营养液4～6个月更换一次，因为植物生长过程中会分泌阻碍植物生长的物质，其量积累到一定浓度时，会影响植物生长。

循环使用的营养液，1～2个月测量一次，当总盐分浓度下降时，适当增加营养元素，建议调节pH值与增加养分不在同一天进行。

所述控制柜上设控制显示器、指示灯、控制开关，通过控制柜内的控制电路板，对立体无土栽培系统进行控制。

所述控制电路包括电平转换电路、单片机、稳压模块电路、电源电路、电磁阀驱动电路、电机驱动电路、营养液泵驱动电路、光照传感器驱动电路、臭氧发生器驱动电路、紫外线灯驱动电路，微型电脑的串口输出信号接口经电平转换电路至单片机的信号输入端。

所述单片机的控制信号接口还分别同电磁阀驱动电路、电机驱动电路、营养液泵驱动电路、光照传感器驱动电路、臭氧发生器驱动电路、紫外线灯驱动电路的前级信号控制端连接。

所述电磁阀驱动电路的后级信号控制端分别同所述营养液进入电磁阀、营养液排出电磁阀连接；电机驱动电路的后级信号控制端分别同所述升降电机、升降板旋转电机连接；营养液泵驱动电路的后级信号控制端同相应的营养液泵相连；光照传感器驱动电路的后级信号控制端同相应的光照传感器相连；臭氧发生器驱动电路的后级信号控制端同相应的臭氧发生器相连；紫外线灯驱动电路的后级信号控制端同相应的紫外线灯相连。

所述电源电路回路向电磁阀驱动电路、电机驱动电路、营养液泵驱动电路、光照传感器驱动电路、臭氧发生器驱动电路、紫外线灯驱动电路提供电源。

图13是图12中单片机的一种实施例主控芯片电路图，U1为立体无土栽培系统的主控制芯片，采用C8051F020完全集成的混合信号系统级MCU芯片，具有64个数字I/O引脚。

图14是图12中电平转换电路的一种实施例电路图，J1输出转换后的指令，J2接微型计算机(上位机)的串口。J3为控制电路部分的电源输入端，在通过集成稳压芯片进行稳压得到稳定的+5V电压。

图15是图12中稳压电源电路的一种实施例电路图，U2采用LM1117正向低压降稳压器，集成过热保护和限流电路。

图16是图12中电机驱动电路的一种实施例电路图，U3采用AT89C51芯片，具有4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器。

图17是图12中营养液泵驱动电路的一种实施例电路图，使用软启动方式，U11采用LTC1147L。

图18是图12中紫外线灯驱动电路的一种实施例电路图。

图19是图12中光照传感器驱动电路的一种实施例电路图，U4采用Jennic公司生产的第二代IEEE 802.15.4/ZigBee JN5139芯片，内含32位RISC CPU、2.4GHz IEEE 802.15.4射频收发器、192KB ROM、96KB RAM，以及并口、串口、定时器、A/D、D/A等接口资源。

图20是图12中臭氧发生器驱动电路的一种实施例电路图，U5采用CD4046芯片，具有CMOS锁相环集成电路，电压范围宽(3～18V)，输入阻抗高(100MΩ)。

图21是图12中电磁阀驱动电路的一种实施例电路图，U6为L9349芯片，通过Vs端口给芯片提供12V电源，驱动4个电磁阀工作。OUT1和OUT2端口分别连接1个常闭电磁阀，OUT3和OUT4端口分别连接1个常开电磁阀。进料电磁阀、进气电磁阀为常开电磁阀，排气电磁阀、泄压电磁阀为常闭电磁阀。

本发明的工作原理如下：

工作时，启动升降电机，升降座上下运动；启动升降旋转电机，升降板水平旋转。启动营养液泵，打开营养液进入电磁阀，储液罐内的无土栽培营养液进入无土栽培箱内。打开营养液排出电磁阀，无土栽培箱内的无土栽培营养液通过喷淋头，喷洒在伞形导流板上，呈水幕状流下。启动臭氧发生器，产生臭氧消毒。启动紫外线灯，产生紫外线消毒。启动生长照明灯箱内的植物生长照明灯，产生光线。启动光照传感器、吊索电机，根据光线强弱，通过吊索电机转动，调节生长照明灯架高度。

随着城市化进程的加快，土地资源越来越紧缺。屋顶绿化、垂直绿化可缓解城市热岛效应，削减城市噪音，吸附大气浮尘，改善人民的居住条件。

目前，屋顶绿化、垂直绿化方面的专利有：一种快速屋顶绿化的方法(CN201410120592.0)、一种佛甲草屋顶绿化的种植方法(CN200510033713.9)、利用工农业废弃物的屋顶绿化轻型基质材料(CN201010113311.0)、屋顶绿化之构造(CN200910038245.2)、屋顶绿化种植块及制作方法(CN201010118617.5)、一种屋顶绿化专用轻型复合基质及其制备方法、使用方法(CN201610018452.1)、一种屋顶绿化系统(CN201610136347.8)、一种污泥生物炭基的轻型长效屋顶绿化栽培基质及其制备方法(CN201610129369.1)、便于收集雨水的屋顶绿化栽植池(CN200810067488.4)、一种屋顶绿化栽培基质(CN201110440548.4)、一种垂直绿化柱装置和垂直绿化系统(CN201410017312.3)、一种用于屋顶绿化的微地形结构(CN201220025120.3)、一种垂直绿化系统(CN201610975126.X)、一种屋面隔热绿化盆(CN200620099876.7)、墙面绿化系统(CN201220003230.X)、阳台绿化箱(CN03215672.3)等，但均存在技术上的局限性，大面积推广较困难。

在本发明中，所述利用屋顶绿化系统扩大光合作用空间，加强生态文明建设，所述屋顶绿化系统包括屋顶结构层、防水层、保护层、排蓄水层、过滤层、土壤层、排水管。

所述屋顶结构层是指建筑的承重构件，包括屋面梁、屋面板、屋面墙、找平层、隔热层等。

所述防水层，主要是防止雨水、雪水渗漏和侵蚀屋顶结构层，按其主要原料可分沥青类防水材料(以天然沥青、石油沥青和煤沥青为主要原材料，制成的沥青油毡、涂料、油膏等材料，具有良好的粘结性、塑性、抗水性、防腐性和耐久性)、橡胶塑料类防水材料(以氯丁橡胶、丁基橡胶、三元乙丙橡胶、聚氯乙烯、聚异丁烯和聚氨酯等为原材料，制成的防水卷材、防水薄膜、防水涂料及油膏等材料，具有抗拉强度高，弹性和延伸率大，粘结性、抗水性和耐候性好等特点)、水泥类防水材料(以水泥和硅酸钠为基料配置的促凝灰浆)、金属类防水材料(以钢板、铝板、不锈钢板作为屋面板，用以防水)。本发明防水层材料优选土工膜，如聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、乙烯/醋酸乙烯共聚物(EVA)和乙烯乙酸乙烯改性沥青共混土工膜(ECB)等。

所述保护层主要是保温隔热(有利于植物生长)，防止排蓄水槽、种植土沉降和植物根系破坏防水层(减少因根系生长引起的屋顶开裂、渗水等)。可选用发泡聚氨酯、挤塑聚苯板、酚醛板、石墨聚苯板、膨胀聚苯板、苯乙烯泡沫板、岩棉板、复合硅酸镁铝板、聚苯颗粒保温板、纤维增强复合保温板、发泡水泥板等保温材料，本发明保护层优选聚苯乙烯泡沫板(又名泡沫板、EPS板)。由于EPS材料中内壁气泡为封闭状，互不相通，吸水率小，抗冻性好，在浸水条件下仍具有良好的隔热性能，能有效防止防水层冻坏。EPS可改善层顶结构物上应力分布，降低土壤压力，特别是排蓄水槽对防水层的压力。EPS还可减轻屋顶承载重量，阻隔植物根系对防水层的破坏。

所述排蓄水层主要是及时排除屋顶积水和蓄积雨水，由排蓄水槽、排蓄水隔板、排水槽出水堵头、排水槽堵头组成。使用时，左右相邻的两个排蓄水槽通过蓄水槽肩、排水槽咬口相连，排水槽咬口压在蓄水槽肩上，可减少左右相邻的两个排蓄水槽位移和沉降。前后相邻的两个排蓄水槽通过排水槽接头、排水槽座相连，排水槽接头压在排水槽座上，可减少前后相邻的两个排蓄水槽位移和沉降，同时可保证多排水槽的排水顺畅。排水槽接头通过排水槽出水堵头与排水管相连，施工时，将排水槽接头压在排水槽接头座上，排水槽出水堵头的排水管接头与排水管相连；出现多根排水管时，通过三通管与主下水管相连。排水槽的另一端通过排水槽堵头堵塞排水槽，使用时，排水槽端板压在排水槽座上。当排蓄水槽、排水槽堵头、排水槽接头、排水管连结好后，再铺上排蓄水隔板。排蓄水隔板加强筋与蓄水槽板、排水槽肩相连，排蓄水槽隔板孔与排水槽、蓄水槽相对应，施工时，优选排蓄水隔板凹面朝下铺。

排蓄水槽的材质可以是水泥、玻璃、塑料、树脂及高分子复合材料，根据屋顶承载能力，植物需水量和浇水(或降雨)的频率、数量确定排水槽、蓄水槽的大小。

所述过滤层的作用是隔离土壤，保持土壤层结构；过滤土壤中过多的水份；增强土壤稳定性，使用排蓄水隔板受力更均匀。本发明优选土工布，通过搭接、缝合和焊接工艺，使多块土工布成为一个整体。

所述土壤层主要是供植物生长，由普通土壤、植物颗粒、有机肥按体积比5～8:2～4:1～2混合而成，总孔隙度为50％～70％，土壤容重1.0～1.3g/cm³，土壤pH值6.0～8.0。

总孔隙度大，说明基质较轻、较疏松，容纳空气和水的量大，有利于根系生长，但锚定植物的效果较差；反之，则基质较重、较坚实，水分和空气的容纳量小，不利于根系伸展，需增加供液次数。土壤越疏松多孔，容重越小，土壤越紧实，容重越大。

土壤酸性过大时，施入石灰调节土壤pH值。碱性过高时，施硫酸铝、硫酸亚铁、硫磺粉、腐殖酸肥等调节土壤pH值。

制备时，普通土壤先清除石块、铁丝、纤维、塑料等杂物后，再破碎成直径1～30mm的颗粒。有机质颗粒(由秸秆、树叶、树枝、木屑等农林副产物粉碎而成)直径小于2cm。有机肥是由谷壳、农作物秸秆、树叶、杂草、锯末、草木灰、人畜粪便等经腐熟、粉碎、除臭后得到的颗粒小于2cm的有机物。

根据屋顶承载能力，植物种类确定土壤层的厚度。优选土壤层的厚度大于20cm。

以“速生碳汇草”作为屋顶绿化的植物为例。春季，当气温达到10℃以上时，从6月龄以上的植株中选取芽眼饱满、健康、无病虫害的茎秆为种节，播种前切成小段，每段保留1个节，节上留1～2cm长的茎秆，节下留3～5cm长的茎秆，保证切口整齐，每个节有1个以上腋芽。

清除菜园土中的杂物，拌入腐熟的有机质晒干后，打碎成直径1～10mm的颗粒，装入培养盆中。优选菜园土与腐熟的有机质按体积比8～10:1～2混合。

将种节腋芽朝上插入培养盆中，腋芽平齐土壤表面；将接种后培养盆移入大棚内，并及时浇足水，保持土壤湿润，棚内温度控制在15℃～25℃；晴天，太阳光线太强时，适当遮阴；当大棚内温度超过25℃时，揭开大棚适当通风；当幼苗高20～25cm时进行移栽。

移栽前，将屋顶土壤浅耕1遍，耙碎表土；按株行50～100cm×50～100cm，深5～10cm开种植穴，然后把幼苗放在种植穴内扶正，四周用泥土压实，浇足定根水，保持土壤湿润，5～7d后对缺苗少蔸的地方，及时移苗补蔸。

幼苗转青后，结合中耕除草、培蔸，每蔸施复合肥或尿素10～20g。分蘖后，根据需要，适时进行刈割。

化石燃料的大量使用，CO₂导致温室效应增强，SO₂形成酸雨，NO_x形成光化学烟雾污染，氟化物破坏臭氧层，导致皮肤癌患者增多。

本发明利用植物粉末燃烧机减少污染物排放，促进生态文明建设，所述植物粉末燃烧机由进料箱、干燥器、粉碎机、风机、四通管、电极座、放电针、燃烧室、喷火口、控制箱等组成。

所述进料箱上设有进料电机，进料箱内设有进料螺杆，所述进料箱与干燥器相连；所述干燥器上设有排气孔，所述干燥器内设有翻动杆；所述进料电机通过进料螺杆与翻动杆相连；所述干燥器通过干燥器出料口接头、进料管与粉碎机相连。

所述粉碎机上设有粉碎机电机、粉碎机出料口，所述粉碎机内设有粉碎机齿轮；所述粉碎机电机与粉碎机转子相连；所述粉碎机转子上与粉碎机外壳内均设有粉碎齿；所述粉碎机出料口上设有进料检修口，可通过进料检修口加注处理好的植物粉末燃料或检修；所述粉碎机出料口通过进料电磁阀与四通管相连。

所述风机上设有风机电机，所述风机通过四通管、燃烧室电磁阀、燃烧室进料管与燃烧室外壳相连；所述风机通过进气电磁阀、进气管与燃烧室外壳相连。

所述四通管通过点火室电磁阀、点火管、电极座与燃烧室外壳相连；所述电极座内设有点火混合室，所述点火混合室通过点火室与燃烧室内壁相连；所述点火室内设有放电针，所述放电针与绝缘体相连。

所述燃烧室与喷火口相连，燃烧室外是燃烧室内壁，所述燃烧室内壁上设有散热片，散热片外设有燃烧室外壳；散热片与燃烧室外壳构成一个密封的腔体。

所述控制箱上设控制显示器、指示灯、控制开关，通过控制箱内的控制电路板，对植物粉末燃烧机进行控制。

所述控制电路包括电平转换电路、单片机、稳压模块电路、电源电路、电磁阀驱动电路、电机驱动电路、高压点火驱动电路，微型电脑的串口输出信号接口经电平转换电路至单片机的信号输入端。

所述单片机的控制信号接口还分别同电磁阀驱动电路、电机驱动电路、高压点火驱动电路的前级信号控制端连接。

所述电磁阀驱动电路的后级信号控制端分别同所述进料电磁阀、燃烧室电磁阀、排气电磁阀、点火室电磁阀连接；电机驱动电路的后级信号控制端分别同所述进料电机、粉碎机电机、风机电机连接；高压点火驱动电路的后级信号控制端同相应的点火电极相连。

所述电源电路回路向电磁阀驱动电路、电机驱动电路、高压点火驱动电路提供电源。

图25是图24中单片机的一种实施例主控芯片电路图，其中U7为植物粉末燃烧机的主控芯片，植物粉末燃烧机的运行和运行环境参数的采集和处理都要通过这个微处理器进行加工处理。U1采用LPC2134芯片，是基于ARM7 TDMI-S CPU，带有128KB Flash存储器；采用LQFP64封装，工作电压为3.0～3.6V，可承受5V电压。

图26是图24中电平转换电路的一种实施例电路图，其中U8为电平转换芯片，采用MAX232Cpe芯片，16针SMD封装IC，用于完成计算机端口数据电平转换，连接CMOS电路；工作温度为0℃～70℃，工作电压为4.5～5.5V。

图27是图24中稳压电源电路的一种实施例电路图，可提供120mA、3.3～5.5V电源。通过脉冲宽度调制(PWM)控制技术，可根据负载需要输出整流、滤波，提供所需电源。为驱动电路、电机、电磁阀、传感器、点火电极提供稳定的电压。

图28是图24中电机驱动电路的一种实施例电路图，U9采用ST公司生产的L298N芯片，采用标准逻辑电平信号控制，与单片机管脚直接连接；可驱动直流电动机和步进电动机。L298N芯片的2、3端口和10、14端口分别控制着进风电机和粉末旋转电机。

图29是图24中电磁阀驱动电路的一种实施例电路图，U10为MAX5474芯片，采用8引脚SOT23封装。32个滑动端位置，200000次滑动端读写次数，工作温度范围是-40℃～+85℃。

图30是图24中高压点火驱动电路的一种实施例电路图，E1为点火线圈。

本发明的工作原理如下：

工作时，启动进料电机，通过进料螺杆旋转将原料送入翻动杆内。启动粉碎机电机，粉碎机转子旋转将原料进一步粉碎。启动风机电机，通过风机将新风送出。打开进料电磁阀，原料进入四通管。打开燃烧室电磁阀，四通管内的原料及新风通过燃烧室进料管，进入燃烧室。打开点火室电磁阀，四通管内的原料及新风通过点火管，进入点火室。电极座、放电针通电，产生电火花，点燃燃烧室的原料。

农作物秸秆中含有大量的有机质、氮、磷、钾、钙、镁、硅、硫和其他微量元素，是农业生产重要的有机肥源，可以有效提高土壤有机质含量，减少土壤容重、提高透水性、透气性和保水能力，使土壤保持疏松状态，促进土壤微生物的代谢活动和养分的转化。将农林剩余物的纤维与高吸水性树脂结合，形成了三维空间网状结构。具有良好的亲水性，即使在受热、加压条件下也不易失水，对光、热、酸、碱的稳定性好，还具有良好的生物降解性能，解决了秸秆处理和环境污染的问题。

土壤是人类赖以生存的物质基础，是不可缺少、不可再生的自然资源，一旦破坏将直接危及到人类健康和生存。用植物生产的土壤改良剂，适应性广，可改良土壤理化性质，增加土壤通透性和保水保肥性能，且效果持久；可解决环境污染、资源浪费的问题。

在本发明中，所述利用土壤改良剂提高光合作用效率，加快生态文明建设，步骤如下：

1、将农作物秸秆(如稻草、麦秆、玉米秆、高粱秆、棉秆、树枝、竹枝、木屑、竹屑等)自然干燥，含水量控制在20％内，去除杂物、粉碎后过40～60目筛，得到植物粉末。

2、将植物粉末加入到澄清的石灰水中，植物粉末与石灰水的体积比为1:10～15；搅拌均匀，浸泡24～48h后过滤掉石灰水，用清水洗涤至中性，沥干水分。

3、将碱处理后的植物粉末与水按体积比1:10～15混合，在90℃～100℃下搅拌20～30min；优选蒸馏水或去离子水。

4、糊化后的植物粉末在氮气保护下加入丙烯酸钠，恒温50℃～60℃，反应1～1.5h后，丙烯酸钠与糊化后的植物粉末的重量比为1.5～2:100。

5、接枝共聚反应结束后，将丙烯酰胺与原料按重量比为7～8:100混合；混合时将原料加入丙烯酰胺，温度由50℃慢慢提高到70℃，搅拌2～2.5h后得到土壤改良剂。

6、将土壤改良剂施入土壤中，改良土壤理化性状，促进植物生长。

马尾松(Pinus massoniana Lamb.)是我国亚热带地区典型的乡土针叶树种，分布面积居全国针叶林总面积的首位，多分布在低山丘陵及村民聚居地周围。由于人类活动的干扰，目前大部分马尾松林生态系统出现退化现象，导致物种多样性锐减、生态功能(包括固碳功能)下降。

在本发明中，所述优化林地种群结构，增加物种丰度，以南方马尾松为主的林地为例，步骤如下：

1、成片林地间伐(或择伐)枯死、濒死和瘦弱的树木，补栽(或补种)耐干旱、耐贫瘠的红锥、栲树、楠树等阔叶树种。择伐强度为50％左右，每亩保留50～60株，郁闭度为0.4～0.5。伐下的剩余物搬出林地外，减少可燃物，降低火险。

林地清理后按株行距定点挖穴，两树间距不得小于5m，种穴规格为50～80cm×50～80cm×50～80cm，结合回填表土，每穴施磷肥0.5～0.8kg作基肥。

2、带状零星林地可选择全伐或择伐，采伐强度在85％以上(每亩保留15～20株)，清理林地后，按两树间距不得小于5m定点挖种穴，种穴规格为40～50cm×40～50cm×40～50cm，结合回填表土，每穴施磷肥0.3～0.5kg作基肥，补栽(或补种)红锥、栲树、楠树等阔叶树种，营造多种阔叶树混交林。3～4年后幼树基本郁闭成林，再伐去保留树种，更新林地。

3、在山脚和成片林地中营造生物防火林带，防火带宽30～50m。以醉香含笑、木荷等防火树种为主。两树间距不得小于10m，种穴规格为40～50cm×40～50cm×40～50cm，结合回填表土，每穴施磷肥0.3～0.5kg作基肥。

我国建筑总面积达600亿m²，每年新增建筑面积约20亿m²，占世界新增建筑面积总量的一半。在水泥中加入植物纤维和相变材料，白天在日照下吸热储能，晚上气温下降时相变放热。改变传统建筑物需采用化石燃料加温的方式，可降低CO、CO₂、SO₂、NO_x等有害气体的排放，减少环境污染。所有需要室内保温的建筑墙体材料，都加入植物纤维和相变材料，可固定大量的碳和热量，释放大量的氧，属于“应用封碳”，将成为应对气候变化的重要途径。

植物纤维砖具有隔热，保温，隔声，轻质，透气性强，无毒，无味、无甲醛及无放射性有害物质等特点，是一种安全、环保的绿色建材。

在本发明中，所述利用草本植物生产轻质纤维建筑材料，控制碳循环过程，步骤如下：

1、将农作物秸秆、树枝、竹枝、木屑、竹屑等自然干燥至含水量20％～25％，去除杂物后粉碎成直径小于5mm，长度小于5mm的植物纤维段。

2、将生石灰、高炉水渣、电石渣粉碎，过5～7目筛。

3、将过筛后的植物纤维段、生石灰、高炉水渣、电石渣、水泥按体积比20～25:1～2:4～5:8～9:1～2混合均匀，加水搅拌，湿度控制在“手握成团、落地松散”。优选425硅酸盐水泥。

4、混合好的原料存放1～2h后，以500～600kg/cm²的压力，将混合好的原料压制成型。可根据建筑需要，制成各种形状，如矩形、梯形、弧形、圆柱形、三角形、多边形等。

5、成型后洒水养护10～15d，自然晾干至28d后使用。

在本发明中，所述创建“区域碳热氧平衡发展模式”，推动生态文明建设，方法如下：

创建“区域碳热氧平衡发展模式”是在一个行政区域(或一个单位)的边界范围内，采取整体规划、全面统筹、分步实施的策略，分阶段实现规划目标：一是实现单位GDP碳排放总量、热释放总量和氧消耗总量的“零增长”；二是实现年度碳排放总量、热释放总量、氧消耗总量的“零增长”；三是实现碳排放总量、热释放总量和氧消耗总量的“零排放”和“零消耗”。通过创建“碳热氧平衡工厂”、“碳热氧平衡机关”、“碳热氧平衡学校”、“碳热氧平衡社区”、“碳热氧平衡村庄”、“碳热氧平衡乡镇”、“碳热氧平衡县(区)”、“碳热氧平衡省(市)”、“碳热氧平衡国家”，最终实现“碳热氧平衡世界”发展模式。

本发明所述“区域碳热氧平衡发展模式”包括“零碳(零碳热氧)区域”发展模式、“负碳(负碳热氧)区域”发展模式、“生态零碳(生态零碳热氧)区域”发展模式和“生态负碳(生态负碳热氧)区域”发展模式。

“零碳(零碳热氧)区域”发展模式是指运用系统工程技术，规划、普查、核算、核查、统筹碳吸收总量、热吸收总量与氧释放总量和碳排放总量、热释放总量与氧消耗总量。采用节能减排、减热降能、清洁能源替代、“碳、热、氧产品”封存、生态“碳、热、氧补偿”及“实体碳、热、氧产品交易”等方法，使一个行政区域(或一个单位)边界范围内的碳吸收总量、热吸收总量与氧释放总量减去碳排放总量、热释放总量与氧消耗总量的代数和等于零。

“负碳(负碳热氧)区域”发展模式是指运用系统工程技术，规划、普查、核算、核查、统筹碳吸收总量、热吸收总量与氧释放总量和碳排放总量、热释放总量与氧消耗总量。采用节能减排、减热降能、清洁能源替代、“碳、热、氧产品”封存、生态“碳、热、氧补偿”及“实体碳、热、氧产品交易”等方法，使一个行政区域(或一个单位)边界范围内的碳吸收总量、热吸收总量与氧释放总量减去碳排放总量、热释放总量与氧消耗总量的代数和大于零。

“生态零碳(生态零碳热氧)区域”发展模式是指在一个行政区域(或一个单位)边界范围内，光合作用的碳吸收总量、热吸收总量与氧释放总量减去生物氧化的碳排放总量、热释放总量与氧消耗总量的代数和等于零。

“生态负碳(生态负碳热氧)区域”发展模式是指在一个行政区域(或一个单位)边界范围内，光合作用的碳吸收总量、热吸收总量与氧释放总量减去生物氧化的碳排放总量、热释放总量与氧消耗总量的代数和大于零。

本发明人曾在《中国能源》2017年第11期中公开了：

生态是生物生命活动过程中呈现出的状态。生态文明是生物生命活动处于最适环境条件下表达出的生物之间相生相补、互容互助、生物多样、系统繁茂的良性结果；是遵循人、自然、社会和谐发展的客观规律取得的物质、精神和制度成果的总和；是人与自然、人与人、人与社会和谐共生、良性循环、全面发展、持续繁荣为基本宗旨的文化伦理范畴；是继原始文明、农业文明、工业文明之后的新型社会文明形态；是涉及生产方式、生活方式和价值观念的世界性变革；是生态哲学、生态环境学、生态行为学、生态伦理学、生态经济学、生态现代化理论等生态思想的发展与升华；是贯穿经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各个方面及全过程的系统工程；是衡量一个社会的进步和文明水平的尺度。

人类对地球生态系统的威胁，来源于人口数量的过载和人类蕴含着超出满足自身生存需要之外的改造大自然的巨大的创造力与征服力。

生态文明是人类历史文化一脉相承的璀璨的文化瑰宝。人与自然是对立统一的关系，要求我们必须正确处理好人类社会与自然生态环境的相互依赖、相互制约、互生共存的辩证关系，必须把经济社会发展和生态文明建设放在同等重要的位置，使矛盾的双方获得统一。

1、大气温室效应的“动碳”与“静碳”原理

“动碳”是指地球大气圈中能自由运动，产生温室效应的含碳物质及CO₂当量物质；“静碳”是指大气圈、生物圈、水圈、岩石圈中不产生温室效应的含碳物质及CO₂当量的前体物质。在一定的条件下，“动碳”和“静碳”可以相互转化。“动碳”转化成“静碳”时，温室效应减弱；“静碳”转化成“动碳”时，温室效应增强。

根据“动碳”的不同来源，可分为“自然动碳”和“人为动碳”。自然界释放的“动碳”称“自然动碳”；人类生产、生活活动中释放的“动碳”称“人为动碳”。

根据“动碳”存在的时间长短，可分为“暂时动碳”、“长期动碳”和“永久动碳”。在10年内转化为“静碳”的物质称“暂时动碳”；在10～100年内转化为“静碳”的物质称“长期动碳”；在100年以上转化为“静碳”的物质称“永久动碳”。

根据“静碳”的不同来源，可分为“自然静碳”和“人为静碳”。自然界存在的“静碳”称“自然静碳”；人类生产、生活活动中形成的“静碳”称“人为静碳”。

根据“静碳”存在的时间长短，可分为“暂时静碳”、“长期静碳”和“永久静碳”。在10年内转化为“动碳”的物质称“暂时静碳”；在10～100年内转化为“动碳”的物质称“长期静碳”；在100年以上转化为“动碳”的物质称“永久静碳”。

(1)“动碳”计算公式：

E_i＝AD×EF×GWP

式中，E_T为温室气体排放量总和(单位：t)；

n为温室气体的种类(主要是IPCC规定的6种温室气体)；

i为某种温室气体；

E_i为某种温室气体的排放量(以CO₂当量表示，如t CO₂e)；

AD为活动水平数据；

EF为活动排放因子；

GWP为温室气体排放增温潜势。

(2)“静碳”计算公式：

式中，E_s为大气圈、生物圈、水圈、岩石圈中不产生温室效应的含碳物质及CO₂当量的前体物质(单位：t)；

E_atmosphere为大气圈中不产生温室效应的含碳物质及CO₂当量的前体物质(单位：t)；

E_biosphere为生物圈中不产生温室效应的含碳物质及CO₂当量的前体物质(单位：t)；

E_hydrosphere为水圈中不产生温室效应的含碳物质及CO₂当量的前体物质

(单位：t)；

E_lithosphere为岩石圈中不产生温室效应的含碳物质及CO₂当量的前体物质(单位：t)；

ω为不同圈层(大气圈、生物圈、水圈、岩石圈)；

ρ为某圈层；

E_ρ为某圈层的静碳量(单位：t)。

2、光合作用的“降温”与“储能”原理

光合作用的“降温原理”是指地球生物圈通过光合作用吸收光能和CO₂，减少光能转换的热量和大气圈中的CO₂总量，增加下垫面对太阳辐射的反射，减弱温室效应的现象；“储能原理”是指地球生物圈吸收太阳能转变成化学能的形式储存在生物质中的现象。

每生产1t生物质，需消耗大气中1.47t CO₂，向大气中释放1.07t O₂，光解0.6tH₂O，吸收406×10⁴kcal热量。增加地球生物圈光合作用的面积、空间和生成物的总量，“降温”和“储能”效应增强；减少地球生物圈光合作用的面积、空间和生成物的总量，“降温”和“储能”效应减弱。

(1)“降温”计算公式：

T_α＝E_α×GWP_α

式中：T_α为大气下降温度(℃)；

E_α为植物光合作用的CO₂吸收总量(单位：t CO₂e)；

GWP_α为温室气体吸收降温潜势；

(2)植物光合作用的CO₂吸收总量计算公式：

式中：E_α为植物光合作用的CO₂吸收总量(单位：t CO₂e)；

υ为区域内植物的种数；

γ为某种植物；

C_γ为某种植物的CO₂吸收量(单位：t C·a^-1)；

ca_γ为某种植物通过光合作用合成单位量有机质所需吸收CO₂的量，即CO₂吸收率；

B_γ为某种植物的生物质质量(单位：t·a^-1)；

wc_γ为某种植物的含水量(单位：％)。

(3)“储能”计算公式：

Q_α＝B_Pn×406×10⁴

式中：Q_α为植物光合作用储存的热量(单位：kcal)；

B_Pn为光合作用生成的生物质质量(通常指干重，单位：t)；

406×10⁴为每生产1t生物质吸收的热量(单位：kcal/t)。

3、生物氧化的“增温”与“释能”原理

生物氧化的“增温原理”是指地球生物质通过氧化作用释放热能和CO₂，增加生物质能转换的热量和大气圈中的CO₂总量，减少下垫面对太阳辐射的反射，增强温室效应的现象；“释能原理”是指地球生物质氧化释放热能减少能源物质储存量的现象。

每氧化1t生物质，需消耗大气中1.07t O₂，向大气中排放1.47t CO₂，生成0.6tH₂O，释放406×10⁴kcal热量。增加地球生物质氧化的总量，“增温”和“释能”效应增强；减少地球生物质氧化的总量，“增温”和“释能”效应减弱。

(1)“增温”计算公式：

T_β＝E_β×GWP

式中：T_β为大气上升温度(℃)；

E_β为生物质氧化的CO₂排放总量(单位：t CO₂e)；

GWP为温室气体排放增温潜势。

(2)生物质氧化的CO₂排放总量计算公式：

E_β＝B_oxide×C_β×O_β×44/12

式中：E_β为生物质氧化的CO₂排放总量(单位：t CO₂e)；

B_oxide为生物氧化的生物质质量(通常指干重，单位：t)；

C_β为生物质的含碳量(％)；

O_β为氧化率(％)；

44/12为CO₂分子量与C原子量之比。

(3)“释能”计算公式：

Q_β＝B_oxide×406×10⁴

式中：Q_β为生物氧化释放的热量(单位：kcal)；

B_oxide为生物氧化的生物质质量(通常指干重，单位：t)；

406×10⁴为每氧化1t生物质释放的热量(单位：kcal/t)。

4、光合作用与生物氧化平衡原理

光合作用与生物氧化平衡原理是指光合作用的碳吸收总量、热吸收总量和氧释放总量与生物氧化的碳排放总量、热释放总量和氧消耗总量的代数和等于零(称“零碳”或称“零碳热氧平衡”)。光合作用生成生物质的总量大于生物氧化消耗生物质的总量时，地球储存的生物质总量增加，温室效应减弱，气温下降，大气污染物质减少，灰霾消失；生物氧化消耗生物质的总量大于光合作用生成生物质的总量时，地球储存的生物质总量减少，温室效应增强，气温上升，大气污染物质增加，灰霾产生。

(1)光合作用与生物氧化平衡计算公式：

E_Pn-E_oxide＝0

式中：E_Pn为光合作用的碳吸收总量、热吸收总量和氧释放总量；

E_oxide为生物氧化的碳排放总量、热释放总量和氧消耗总量。

(2)光合作用的CO₂吸收总量计算公式：

E_Pn，C＝B_Pn×1.47

式中：E_Pn，C为光合作用的CO₂吸收总量(单位：t CO₂e)；

B_Pn为光合作用生成的生物质质量(通常指干重，单位：t)；

1.47为每生产1t生物质，吸收大气中CO₂的量(单位：t CO₂e)。

(3)光合作用的热吸收总量计算公式：

E_Pn，H＝E_Pn，C/1.47×406×10⁴

式中：E_Pn，H为光合作用的热吸收总量(单位：kcal)；

E_Pn，C为光合作用的CO₂吸收总量(单位：t CO₂e)；

1.47为每生产1t生物质，吸收大气中CO₂的量(单位：t CO₂e)；

406×10⁴为每生产1t生物质吸收的热量(单位：kcal/t)。

(4)光合作用的氧释放总量计算公式：

E_Pn，O＝B_Pn×1.07

式中：E_Pn，O为光合作用的氧释放总量(单位：t)；

B_Pn为光合作用生成的生物质质量(通常指干重，单位：t)；

1.07为每生产1t生物质，释放到大气中O₂的量(单位：t)。

(5)生物氧化的碳排放总量计算公式：

E_oxide，C＝B_oxide×1.47

式中：E_oxide，C为生物氧化的CO₂排放总量(单位：t CO₂e)；

B_oxide为生物氧化的生物质质量(通常指干重，单位：t)；

1.47为每氧化1t生物质，排放到大气中CO₂的量(单位：t CO₂e)。

(6)生物氧化的热释放总量计算公式：

E_oxide，H＝E_oxide，O/1.47×406×10⁴

式中：E_oxide，H为生物氧化的热释放总量(单位：kcal/t)；

E_oxide，O为生物氧化的氧消耗总量(单位：t)

1.47为每氧化1t生物质，排放到大气中CO₂的量(单位：t CO₂e)；

406×10⁴为每氧化1t生物质释放的热量(单位：kcal/t)。

(7)生物氧化的氧消耗总量计算公式：

E_oxide，O＝B_oxide×1.07

式中：E_oxide，O为生物氧化的氧消耗总量(单位：t)；

B_oxide为生物氧化的生物质质量(通常指干重，单位：t)；

1.07为每氧化1t生物质，吸收大气中O₂的量(单位：t)。

5、“草比树大”的生态机制原理

“速生碳汇草”具有生长发育迅速，可以反复萌发和刈割的特性；在经度、纬度、时间、面积和空间相同的种植条件下，草的平均叶片总面积、叶绿体总数量、生物质总量、碳吸收总量、热吸收总量、氧释放总量的年均累计值均大于树，分别是同等面积森林的315倍、309倍、73.7倍、72.8倍、73.7倍、73.7倍。

在地球上相同的种植条件下，草的平均生态参数均大于树的平均生态参数，单位时间内种草的面积与空间大于种树的面积与空间时，地球的生态机制增强；单位时间内种草的面积与空间小于种树的面积与空间时，地球的生态机制减弱。

(1)草的平均叶片总面积大于树的平均叶片总面积计算公式：

S_LA，grass＞S_LA，tree

式中：S_LA，grass为草的平均叶片总面积(单位：cm²)；

S_LA，tree为树的平均叶片总面积(单位：cm²)。

叶片总面积计算公式：

S_LA＝LAI×S

式中：S_LA为叶片总面积；

LAI为叶面积指数；

S为土地面积。

(2)草的叶绿体总数量大于树的叶绿体总数量计算公式：

A_N，grass＞A_N，tree

式中：A_N，grass为草的叶绿体总数量(单位：个)；

A_N，tree为树的叶绿体总数量(单位：个)。

叶绿体总数量计算公式为：

A_N＝S_LA×a

式中：A_N为叶绿体总数量；

S_LA为叶片总面积；

a为每平方毫米叶片的叶绿体个数。

(3)草的生物质总量大于树的生物质总量计算公式：

B_grass＞B_tree

式中：B_grass为草的生物总量(通常指干重，单位：t)；

B_tree为树的生物总量(通常指干重，单位：t)。

(4)草的CO₂吸收总量大于树的CO₂吸收总量计算公式：

C_S，grass＞C_S，tree

式中：C_S，grass为草的CO₂吸收总量(单位：t CO₂e)；

C_S，tree为树的CO₂吸收总量(单位：t CO₂e)。

碳吸收总量计算公式：

C_s＝B_pn×C_β

式中：C_s为CO₂吸收总量(单位：t CO₂e)；

B_Pn为光合作用生成的生物质质量(通常指干重，单位：t)；

C_β为植物碳含量(％)。

(5)草的热吸收总量大于树的热吸收总量计算公式：

Q_A，grass＞Q_A，tree

式中：Q_A，grass为草的热吸收总量(单位：kcal)；

Q_A，tree为树的热吸收总量(单位：kcal)。

热吸收总量计算公式：

Q_A＝B_oxide×406×10⁴

式中：Q_A为释放的热量(单位：kcal)；

B_oxide为生物氧化的生物质质量(通常指干重，单位：t)；

406×10⁴为每氧化1t生物质释放的热量(单位：kcal/t)。

(6)草的氧释放总量大于树的氧释放总量计算公式：

R_O，grass＞R_O，tree

式中：R_O，grass为草的氧释放总量(单位：t)；

R_O，tree为树的氧释放总量(单位：t)。

氧释放总量计算公式：

R_O＝B_Pn×44/32

式中：R_O为氧释放总量(单位：t)；

B_Pn为光合作用生成的生物质质量(通常指干重，单位：t)；

44/32为CO₂分子量与O₂分子量之比。

申请人认为在制度设计上，要把国内生产总值(GDP)和生态系统生产总值(GEP)放在同等价值的位置上，对实现GDP和GEP两者价值所需的社会必要劳动时间赋予同等的价值尺度。这样，国家可以同时获得GDP和GEP两股喷涌的经济源泉。同时，实现了生态效益、环境效益、社会效益和经济效益的共赢。本发明人一直主张：没有消费就没有生产，没有生产就没有资源消耗和环境污染，每一个产品的使用者都应该是GEP生产成本的支付者。同时，建立与实体碳、热、氧产品交易相符合的碳、热、氧税制度，用碳、热、氧税支撑生物碳封存、热吸收与氧释放和发展新气候经济。

附图说明

图1是本发明一种屋顶绿化系统实施例的外形结构示意图(带局部剖视图)；

图2是图1中排蓄水槽的外形结构示意图；

图3是图1中排水槽出水堵头的外形结构示意图；

图4是图1中排水槽堵头的外形结构示意图；

图5是图1中排蓄水隔板的外形结构示意图；

图6是本发明一种立体无土栽培系统实施例的外形结构示意图(带局部剖视图)；

图7是图6中栽培架的外形结构示意图(带局部剖视图)；

图8是图6中营养液消毒器的外形结构示意图(带局部剖视图)；

图9是图6中生长照明灯架的外形结构示意图；

图10是图6中无土栽培箱的外形结构示意图；

图11是图6中无土栽培箱盖板的外形结构示意图；

图12是本发明一种立体无土栽培系统实施例的控制电路框图；

图13是图12中单片机的一种实施例主控芯片电路图；

图14是图12中电平转换电路的一种实施例电路图；

图15是图12中稳压电源电路的一种实施例电路图；

图16是图12中电机驱动电路的一种实施例电路图；

图17是图12中营养液泵驱动电路的一种实施例电路图；

图18是图12中紫外线灯驱动电路的一种实施例电路图；

图19是图12中光线传感器驱动电路的一种实施例电路图；

图20是图12中臭氧发生器驱动电路的一种实施例电路图；

图21是图12中电磁阀驱动电路的一种实施例电路图；

图22是本发明一种植物种植毯实施例的外形结构示意图(带局部剖视图)；

图23是本发明一种植物粉末燃烧机实施例的外形结构示意图(带局部剖视图)；

图24是本发明一种植物粉末燃烧机实施例的控制电路框图；

图25是图24中单片机的一种实施例主控芯片电路图；

图26是图24中电平转换电路的一种实施例电路图；

图27是图24中稳压电源电路的一种实施例电路图；

图28是图24中电机驱动电路的一种实施例电路图；

图29是图24中电磁阀驱动电路的一种实施例电路图；

图30是图24中高压点火驱动电路的一种实施例电路图。

在附图中：

1—屋顶结构层，2—防水层，3—保护层，4—排蓄水层，5—过滤层，6—土壤层，7—排水管，8—排水槽接头，9—蓄水槽，10—蓄水槽板，11—蓄水槽台面，12—蓄水槽肩，13—排水槽肩，14—排水槽，15—排水槽咬口，16—排水槽座，17—排蓄水槽，18—排水管接头，19—排水槽出水堵头，20—排水槽接头座，21—排水槽端板，22—排水槽堵头，23—排蓄水隔板，24—排蓄水隔板加强筋，25—排蓄水隔板凹面，26—排蓄水槽隔板孔，27—滑道，28—栽培架层板，29—隔板，30—升降轴，31—升降架，32—升降轮，33—升降链条，34—升降电机，35—升降链条轴，36—升降座，37—升降板旋转电机，38—升降板，39—升降板旋转座，40—A管，41—消毒器进液管，42—伞形导流板，43—消毒器端盖，44—伞形导流板支架，45—臭氧线管，46—臭氧发生器，47—消毒器筒体，48、54—紫外线灯座，49—紫外线灯安装座，50—B管，51—消毒器出液阀，52—消毒器出液管，53—紫外线灯，55—喷淋头，56—消毒器进液阀，57—吊索，58—吊索盘，59—吊索电机座，60—吊索电机，61—生长照明灯架，62—生长照明灯箱，63—滑轮，64—滑轮连结器，65—无土栽培箱支架，66—无土栽培箱，67—营养液进入电磁阀，68—营养液排出电磁阀，69—无土栽培箱盖板透气孔，70—无土栽培盘，71—无土栽培箱盖板，72—遮阳网，73—无纺布，74—营养土，75—植物纤维层，76—土工布，77—铆钉，78—控制箱，79—进料电机，80—进料箱，81—排气孔，82—干燥器，83—干燥器出料口接头，84—风机，85—进料螺杆，86—翻动杆，87—粉碎机，88—进料管，89—排气管，90—进料检修口，91—粉碎机出料口，92—粉碎机电机，93—进料电磁阀，94—燃烧室电磁阀，95—燃烧室进料管，96—粉碎机转子，97—散热片，98—燃烧室外壳，99—风机电机，100—四通管，101—进气电磁阀，102—点火室电磁阀，103—点火室，104—进气管，105—点火管，106—电极座，107—点火混合室，108—绝缘体，109—放电针，110—燃烧室，111—燃烧室内壁，112—喷火口，113—自动通风机，114—光照传感器支架，115—光照传感器，116—营养液泵，117—储液罐，118—栽培架外壳，119—C管，120—加料口、121—控制柜。

具体实施方式

实施例1利用地下水滴灌耐旱植物，对沙漠化区域进行生态建设

1、在沙漠边缘和含水的古河道、古湖泊、地下水发育的沙漠地区，按2～5m×2～5m呈格子状设置点灌管。

2、在点灌管上，每距30～50cm设一个点灌孔；每个点灌孔附近撒播沙蒿、沙葱、沙米种子各3～5颗，在点灌管、沙蒿、沙葱、沙米上覆盖2～3cm细沙。

3、在地下水发育地区挖掘竖井，获取地下水源，建立地下水渠，利用落差将水引至种植区；在种植区挖掘竖井，将地下水渠的水存于竖井中；在竖井旁边建造风力或太阳能发电装置，通过水泵将地下水抽入点灌管。

4、沙蒿、沙葱、沙米出苗后及时补播，保证每个点灌孔附近有3～5株植物。

5、3年后，形成格子状植物篱，具有一定的防沙和保水能力。

6、在格子状植物篱附近撒播芨芨草、沙漠绢蒿、沙蓬的种子，每亩用种量为5～10kg；以后每年在植物篱内播种一次，直到植被覆盖率达到60％以上。

7、当植被覆盖率达到60％以后，在没有植被的沙地上撒播沙打旺、紫花苜蓿种子，每平方米土地用种量为5～10g，没出苗的沙地翌年再次撒播沙打旺、紫花苜蓿种子；当植被覆盖率达到80％以后不再撒种，加强沙地鼠、虫害、毒草的防治，3～5年后植被覆盖率将达到95％以上，沙地有机质增多、容重下降，保水保肥能力增强，使沙漠得到根治。

实施例2利用可降解种植钵进行植物移栽，对石漠化区域进行生态建设

1、将废弃的农林剩余物(如秸秆、树枝、木屑、竹屑、稻壳等)干燥，粉碎至纤维长度小于20mm，纤维直径小于0.1mm。

2、将植物纤维、石灰石粉、水溶胶按质量比75～85:10～15:5～10混合均匀，注入模型内，在50℃～60℃下恒温3～5min成型，获得可降解种植钵。水溶性胶优选水溶性聚乙烯醇、水溶性聚氨酯。

3、将种植土装入种植钵，种植土高度低于种植钵口1～2cm为宜，将治理石漠化的植物移栽至种植钵内，在遮阳条件下管护至移栽植物长出新根。治理石漠化的植物优选香根草、皇竹草、牛鞭草、金银花、花椒、核桃、板栗、油茶、油桐、杜仲等。草本植物优选钵体高度大于20cm，藤本、灌木、小乔木优选钵体高度大于40cm，大乔木优选钵体高度大于60cm。

4、将新根长势良好，植株健壮的植物连钵一起栽入石漠化区域的土壤中，钵口高于原地面3～5cm。草本植物移栽时，钵之间的间距为50～100cm；藤本、灌木、小乔木移栽时，钵之间的间距为150～300cm；大乔木移栽时，钵之间的间距为500～1000cm。

5、移栽时产生的土壤尽量摊平在移栽植物的四周，在坡地上移栽时，将石块砌在堆土下方，坡地改为梯田，防止水土流失。优选草本、灌木、乔木间种或混种，提高植被覆盖率和经济效益。

实施例3利用废弃物生产保水剂，对荒漠化区域进行生态建设

1、将废弃的聚苯乙烯泡沫塑料清理干净后粉碎成微粒。

2、将聚乙烯醇与水按体积比为1:30～35混合，恒温搅拌到聚乙烯醇完全溶解，得到聚乙烯醇溶液。

3、将硬脂酸加入到65℃～75℃的温水中，硬脂酸与水按体积比1:6～7混合，恒温搅拌到硬脂酸完全溶解，再加入0.2％～0.3％的二乙醇胺，搅拌5～10min，得到硬脂酸乳液；氧化钙与水按体积比1:50～60混合，搅拌均匀，得到氧化钙悬浮液；硬脂酸乳液与氧化钙悬浮液按体积比1.2～1.4:1混合，将硬脂酸乳液慢慢加入氧化钙悬浮液中，并充分搅拌，得到硬脂酸钙混合液。

4、将聚乙烯醇溶液冷却至60℃～70℃，加入硬脂酸钙混合液，聚乙烯醇溶液与硬脂酸钙混合液的体积比为20:1，恒温搅拌20～30min，得到聚乙烯醇乳化液。

5、将造纸制浆蒸煮过程中产生的“黑液”真空蒸发，浓缩至含水量为40％～50％。

6、在高速乳化分散器中，将“黑液”浓缩液、聚乙烯醇乳化液、聚苯乙烯微粒按质量比1:0.4～0.6:0.5～1混合，用HCl、Ca(OH)₂将PH值控制在6.5～7.5，在转速20000～22000r/min、温度35℃～45℃条件下，搅拌15～20min，得到固沙保水剂。

7、在荒漠化区域使用固沙保水剂种植物、恢复植被。

实施例4利用植物，对海岸侵蚀区域进行生态建设

1、在春季柽柳、海滨木槿萌芽前，清除潮上带土壤中的杂物，翻松表土；选取直径0.5～1.5cm的1年生枝条作为插穗，剪成长20～30cm的插穗；按株行距20～40cm×10～20cm进行扦插，插穗入土深5～10cm；扦插后浇水、遮阴，保持土壤湿润。

2、2～3年后，带土球取苗；在退潮期，按株行距2～3m×2～3m移栽至高潮带与潮上带交融地带；移栽的当年，每次高潮后，及时培管，并适当补种。

3、在春季，芦苇出苗10～20cm时，从丰产区选择茎秆粗壮的苇苗，以2～4个分蘖为一蔸，挖取地下茎；在退潮期，按株行距1～1.5m×1～1.5m，将芦苇蔸移栽至潮间带，移栽后灌水，保持土壤湿润，促进成活。

4、冬季时，芦苇地上部分留茬5～20cm进行刈割，以利来年生长。

实施例5利用种植毯，对水土流失区域进行生态建设

参见图22，植物种植毯从上至下，由遮阳网72、无纺布73、营养土74、植物纤维层75、土工布76、铆钉77组成。

遮阳网72采用聚乙烯(HDPE)、高密度聚乙烯、PE、PB、PVC等材料。

无纺布73采用丙纶(PP)、涤纶(PET)。此外，还有锦纶(PA)、粘胶纤维、腈纶、乙纶(HDPE)、氯纶(PVC)等材料。

农作物秸秆、枯枝落叶、木屑、花生壳、椰子壳等农林副产物粉碎成0.5～2cm颗粒或碾压成1～5cm长的纤维状植物碎屑。

粉碎后的植物纤维、有机肥、田园土按体积比2～4:1～2:4～8混合均匀，加水将湿度调节在50％～65％，添加石灰将pH值控制在5.5～7.5。起堆后覆盖塑料，发酵15～25d。散堆后将原料搅拌均匀，湿度调节在40％～60％，重新起堆发酵10～15d。

在植物毯中，营养土74的厚度为5～10cm。温暖、潮湿地区使用的植物毯，在营养土74上，每平方米狗牙根用种子量为1～3g、马尼拉草用种子量为2～4g、匍茎剪股颖用种子量为6～12g、结缕草用种子量为1～3g。低温、干旱地区使用的植物毯，在营养土74上，每平方米结缕草用种子量为2～5g、黑麦草用种子量为4～5g、高羊茅用种子量为3～5g、野牛草用种子量为5～10g。

植物纤维层75是由农作物秸秆(如芦苇、获、芒草、稻草、麦秆、玉米秆、高梁秆、甘蔗叶等)编织而成；编织前先在自然干燥的秸秆上喷水，秸秆上的水成珠，但不滴下来为宜；湿润15～30min后，碾压至秸秆变软，再将秸秆编织成块，植物纤维层75的四周修剪整齐。

土工布76是合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料，具有一定的抗拉强度、抗变形能力和保水、透气性，植物种植毯的结构稳定，可防止水土流失。土工布宽度可以是3～10m，长度50～100m。

铆钉77的作用是将植物种植毯各层连接在一起，成为一个整体，便于运输和使用。铆钉材质优选尼龙、可降解塑料。

在水土流失区域使用时，先将边坡上杂物、碎石清理干净，将低洼处回填夯实平整，确保坡面平顺，设置固定点，将植物种植毯固定在固定点上，或在植物种植毯上设固定网，将固定网与固定点相连；浇水保持营养土湿润，1～2周后，草毯出苗整齐，管护1～2月，草毯形成。植物种植毯遮阳网面朝上，自上而下、顺展铺设。优选雨季来临前的1～2个月，未发生水土流失前铺设植物种植毯。

随着植株根系增加，植被生态护坡的作用增强，植物种植毯内的纤维逐步降解成为地表腐质层，这是一种高效的水土流失治理方式。

实施例6利用复合菌种，对矿区进行生态建设

以湖南省冷水江锡矿山矿区修复为例，但本发明不局限于所公开的具体实施例，而应包括本发明范围内的全部实施方式。

1修复矿区地貌，建立良好的排水系统

1.1矿渣回填及表土覆盖

将矿渣分级筛选、脱泥后，与水泥、水按质量比15～20:1:0.2～0.3混合均匀后注入矿山采空区矿道，防止采空区崩塌。筛选出来的大块矿渣和泥土回填至矿山塌陷区，分层压实后，覆盖客土40cm以上。矿山塌陷区先填大块矿渣再填泥土，客土以种植土为宜。

1.2建立良好的排水系统

矿山修复区依地势修建排水沟和蓄水池，防止水土流失。排水沟深30～100cm；蓄水池大小按降雨量而定，通过排水沟与当地水系相连。

2构建立体化植物群落，增强植物重金属富集能力

2.1种植三叶草，增加土壤微生物

播种前，将三叶草种子放到5～10倍于种子体积的50℃～60℃的热水中浸泡5～10min，并不停搅拌，可杀灭潜伏在种子上的病菌和虫卵。

三叶草种子消毒、沥干水分后，与根瘤菌剂、丛枝菌根真菌菌剂混合。再将接种菌种的三叶草种子与干净、湿润的细沙按体积比1:3～5混合均匀。每亩三叶草用种量为0.5～0.7kg。

春季气温稳定在15℃以上或秋季气温稳定在30℃以下时播种，优选春播。

播种前，将矿山修复区土壤翻松、耙碎、整平，并保持土地湿润。土壤翻耕前每亩施有机肥1000～2000kg、石灰150～200kg。

播种时，由于种子已与细沙混匀，不需再行覆土。播种后，均匀覆盖少量的稻草、麦秆或粉碎的农林剩余物，可保持土壤湿润，减少浇水带来的土壤板结问题，同时具有遮阴作用。播种后2～3d发芽，4～5d出苗，30～50d植被覆盖整个地面。

2.2种植苎麻，吸收土壤重金属

播种前翻耕土地，按1～3m起垄作畦，耙碎土块，用平锹或木板荡平畦面，保持土地湿润。优选作畦前每亩施有机肥2000～3000kg。

春季气温稳定在10℃以上时播种，播种前，将种子用30℃的温水浸泡8～12h，沥干水分，把苎麻种子与干净、湿润的细沙(或细土)按体积比1:3～5混合均匀。每亩用种量0.3～0.5kg。

播种时，由于种子已与细沙混匀，不需再行覆土。播种后，均匀覆盖少量的稻草、麦秆或粉碎的农林剩余物，可保持土壤湿润，减少浇水带来的土壤板结问题，同时具有遮阴作用。播种后，起拱覆盖地膜保温，10～15d出苗。3～4片真叶时揭开地膜两端通风“炼苗”，5～10d后选气温稳定的晴天，揭去全部地膜。

当苎麻苗长出8～12片真叶，“萝卜根”形成时，优选健壮的小苗，按株行距20～30cm×40～50cm移栽至矿山修复区。移栽前依地势起垄，防止地面积水。移栽后及时查苗补兜、浇水施肥和中耕松土。移栽后5～10d，选晴天留茬5～10cm切断麻杆，促进地下部分生长。

2.3合理布局，混合种植草、灌木、乔木

矿山修复区春季或秋季移栽胡枝子、柳树和刺槐。春季优选温度在5℃以上，树液开始流动前移栽。秋季优选温度在20℃～25℃进行移栽。

柳树按株行距5～10m×5～10m，沿主排水沟两侧、蓄水池四周种植5～10行。刺槐按株行距5～10m×5～10m，沿等高线呈带状种于山腰和山顶，带间距为50～100m。胡枝子按行距0.3～0.8m，条状播种于柳树、刺槐下。

胡枝子播种前，将种子放到5～10倍于种子体积的50℃～60℃的热水中浸泡5～10min，并不停搅拌，可杀灭潜伏在种子上的病菌和虫卵；掺入凉水，使水温达到室温，捞除水面上的悬浮物，浸种24～30h后捞出；沥干水后与干净、湿润的细沙按体积比1:3～5混合均匀，沙贮50～60d；在3～4月进行春播，每亩用种量15～20kg；条播时，开挖深3～5cm的种植沟，播种后覆细土1～2cm，10～15d出苗；当幼苗长至10～15cm高时进行间苗，当苗高20～30cm时定苗，苗间距10～15cm；苗高80～100cm时，割取部分嫩枝作为绿肥。

3通过生物协同修复，恢复矿区生态系统

用三叶草、麻叶、麻秆、枯枝落叶、人畜粪便、细土等加水混匀，含水量控制在50％～60％，起堆后覆盖塑料，防止雨水冲刷，发酵20～30d；加水“翻堆”，保持生物质含水量，继续发酵15～20d即成腐熟的“堆肥”。

当气温稳定在15℃以上时，选地势稍高、平坦、阴蔽的地方，将腐熟的“堆肥”呈条状散开、摊平，含水量控制在40％～60％，厚度10～30cm，宽1～2m，长度依地形而定，四周开好排水沟，作为蚯蚓养殖床。

选晴天放入蚯蚓种，覆盖农作物秸秆或枯枝落叶遮阳，30～50d后将长满蚯蚓的“堆肥”按3～5kg/堆，堆间距3～5m，投放到矿山修复区。苎麻种植区优选在苎麻收割后的2～3d内投放“堆肥”；胡枝子种植区优选在胡枝子修剪后的2～3d内投放“堆肥”。有条件的地方，在投放“堆肥”前，每亩撒施石灰150～200kg。

本实施例修复前后对比，修复3年后对土壤进行检测，得到如下数据：锑(Sb)下降了93.12％，镉(Cd)下降了65.33％，砷(As)下降了86.56％，铅(Pb)下降了91.70％，有机质增加了4242.65％。

实施例7利用无土栽培系统，对背光阴蔽区域进行生态建设

以适应于室内或地下室的立体无土栽培系统为例，但本发明不局限于所公开的具体实施例，而应包括本发明范围内的全部实施方式。

参见图6-11，适应于室内和地下室的立体无土栽培系统栽培架、升降架31、升降板39、营养液消毒器、储液罐117、营养液泵116、生长照明灯架61、光照传感器115、无土栽培箱66、无土栽培箱盖板71、控制柜121等组成。

所述栽培架由栽培架层板28、隔板29组成，所述隔板29上设有滑道27。根据需要，还可在栽培架外设置栽培架118外壳及自动通风机113。

所述立体无土栽培系统的栽培架层板28、隔板29至少有2个以上。

所述光照传感器115通过光照传感器支架114与滑道27相连，通过调整光照传感器支架114在滑道27上的位置，可调整光照传感器115与无土栽培箱盖板71之间的距离。

所述升降架31上设有升降轴30(升降架31上下两端均设有升降轴30)、升降电机34(设在升降架31下方)；所述升降轴30通过升降轮32(升降架31上下两端均设有升降轮32)与升降链条33相连；所述升降链条33通过升降链条轴35与升降座36相连；所述升降座36与升降板旋转座39相连；所述升降板旋转座39上设有传动装置，传动装置的扭力输入端与升降板旋转电机37相连，传动装置的扭力输出端与升降板38相连。所述升降电机34通过传动装置与升降架31下方的升降轴30相连。由此组成的升降机能达到立体无土栽培系统的每一层。

所述升降架31上设有两组升降电机34(升降电机A和升降电机B)、升降板旋转电机37(升降板旋转电机A和升降板旋转电机B)及配套部件。升降板38在升降板旋转电机37的驱动下，可180°旋转。

所述营养液消毒器由消毒器端盖43、消毒器筒体47、消毒器进液管41、喷淋头55、伞形导流板42、紫外线灯53、臭氧发生器46、紫外线灯安装座49、消毒器出液管52组成；所述消毒器端盖43(本发明设有上下两个消毒器端盖43)与消毒器筒体47相连，构成营养液消毒器外壳；所述消毒器进液管41与消毒器端盖43(上端盖)相连，所述喷淋头55通过消毒器进液管41、消毒器进液阀56与A管40相连；所述消毒器出液管52与消毒器端盖43(下端盖)相连，所述消毒器出液管52通过消毒器出液阀51与B管50相连；所述伞形导流板42通过伞形导流板支架44与消毒器端盖43相连，所述伞形导流板42上设有紫外线灯座54；所述消毒器筒体47上设有一个以上臭氧线管45及臭氧发生器46；所述消毒器端盖43(下端盖)上设紫外线灯安装座49，所述紫外线灯安装座49通过紫外线灯座48、紫外线灯53与紫外线灯座54相连。

所述生长照明灯架61上设有吊索电机座59、生长照明灯箱62、滑轮连结器64；所述吊索电机座59一端与吊索电机60相连，另一端与吊索盘58相连，吊索盘58上绕有吊索57；所述吊索57与栽培架层板28的顶面相连；所述滑轮连结器64与滑轮63相连，使用时，滑轮63在滑道27上进行上下运动，滑轮连结器64具有调节滑轮63的位置，减缓滑轮63运动时的冲击力；所述生长照明灯箱62内设有植物生长照明灯，优选LED灯。

植物生长需要阳光，LED光源的光谱宽(光谱范围：630～660nm、430～470nm)，与植物光合作用吸收的光谱相吻合；光强(100～6000lx)、光周期可以自动控制；发热小，适宜近距离照射，安全环保、高效节能。

所述无土栽培箱66上设有营养液进入电磁阀67、营养液排出电磁阀68；所述无土栽培箱66内设有无土栽培箱支架65，支撑无土栽培箱盖板71。

所述无土栽培箱盖板71上设有无土栽培箱盖板透气孔69、无土栽培盘70，所述无土栽培箱盖板透气孔69用于通气，所述无土栽培盘70放置固定植物的无土栽培棉，如海棉、岩棉、纤维棉等。

无土栽培箱66上的营养液排出电磁阀68通过A管40、消毒器进液阀56与消毒器进液管41相连，营养液消毒器上的消毒器出液管52通过消毒器出液阀51、B管50与储液罐117相连。

所述储液罐117上设有营养液泵116，所述营养液泵116通过C管119、营养液进入电磁阀67与无土栽培箱66相连。

所述储液罐117上设加料口120，所述储液罐117用于储存无土栽培营养液；所述加料口120用于添加无土栽培营养液。

营养液配方比例为：尿素3～5g、硝酸钾2.5～3g、磷酸二氢铵2～2.5g、硝酸钙1～1.5g、硫酸镁1～1.2g、硼酸0.02～0.03g、硫酸铁0.01～0.02g、硫酸锌0.01～0.02g、硫酸铜0.01～0.02g、硫酸锰0.01～0.02g、钼酸铵0.01～0.02g加水10kg溶解，苗期营养液的总盐分浓度控制在0.8～1.4mS·cm^-1，生长盛期营养液的总盐分浓度控制在1.5～2.0mS·cm^-1，开花结果期营养液的总盐分浓度控制在2.0～3.0mS·cm^-1，果实成熟期营养液的总盐分浓度控制在1.0～2.0mS·cm^-1，可降低成本，延长作物生长期。

营养液pH值为5.5～7.0，在南方营养液偏酸性，用氢氧化钾来调节；在北方营养液偏碱性，用硝酸调节。循环使用的营养液4～6个月更换一次，因为植物生长过程中会分泌阻碍植物生长的物质，其量积累到一定浓度时，会影响植物生长。

循环使用的营养液，1～2个月测量一次，当总盐分浓度下降时，适当增加营养元素，建议调节pH值与增加养分不在同一天进行。

所述控制柜121上设控制显示器、指示灯、控制开关，通过控制柜121内的控制电路板，对立体无土栽培系统进行控制。

如图12所示，所述控制电路包括电平转换电路、单片机、稳压模块电路、电源电路、电磁阀驱动电路、电机驱动电路、营养液泵驱动电路、光照传感器驱动电路、臭氧发生器驱动电路、紫外线灯驱动电路，微型电脑的串口输出信号接口经电平转换电路至单片机的信号输入端。

所述单片机的控制信号接口还分别同电磁阀驱动电路、电机驱动电路、营养液泵驱动电路、光照传感器驱动电路、臭氧发生器驱动电路、紫外线灯驱动电路的前级信号控制端连接。

所述电磁阀驱动电路的后级信号控制端分别同所述营养液进入电磁阀、营养液排出电磁阀连接；电机驱动电路的后级信号控制端分别同所述升降电机、升降板旋转电机连接；营养液泵驱动电路的后级信号控制端同相应的营养液泵相连；光照传感器驱动电路的后级信号控制端同相应的光照传感器相连；臭氧发生器驱动电路的后级信号控制端同相应的臭氧发生器相连；紫外线灯驱动电路的后级信号控制端同相应的紫外线灯相连。

所述电源电路回路向电磁阀驱动电路、电机驱动电路、营养液泵驱动电路、光照传感器驱动电路、臭氧发生器驱动电路、紫外线灯驱动电路提供电源。

图13是图12中单片机的一种实施例主控芯片电路图，U1为立体无土栽培系统的主控制芯片，采用C8051F020完全集成的混合信号系统级MCU芯片，具有64个数字I/O引脚。

图14是图12中电平转换电路的一种实施例电路图，J1输出转换后的指令，J2接微型计算机(上位机)的串口。J3为控制电路部分的电源输入端，在通过集成稳压芯片进行稳压得到稳定的+5V电压。

图15是图12中稳压电源电路的一种实施例电路图，U2采用LM1117正向低压降稳压器，集成过热保护和限流电路。

图16是图12中电机驱动电路的一种实施例电路图，U3采用AT89C51芯片，具有4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器。

图17是图12中营养液泵驱动电路的一种实施例电路图，使用软启动方式，U11采用LTC1147L。

图18是图12中紫外线灯驱动电路的一种实施例电路图。

图19是图12中光照传感器驱动电路的一种实施例电路图，U4采用Jennic公司生产的第二代IEEE 802.15.4/ZigBee JN5139芯片，内含32位RISC CPU、2.4GHz IEEE 802.15.4射频收发器、192KB ROM、96KB RAM，以及丰富的并口、串口、定时器、A/D、D/A等接口资源。

图20是图12中臭氧发生器驱动电路的一种实施例电路图，U5采用CD4046芯片，具有CMOS锁相环集成电路，电压范围宽(为3～18V)，输入阻抗高(约100MΩ)。

图21是图12中电磁阀驱动电路的一种实施例电路图，U6为L9349芯片，通过Vs端口给芯片提供12V电源，驱动4个电磁阀工作。OUT1和OUT2端口分别连接1个常闭电磁阀，OUT3和OUT4端口分别连接1个常开电磁阀。进料电磁阀、进气电磁阀为常开电磁阀，排气电磁阀、泄压电磁阀为常闭电磁阀。

本发明的工作原理如下：

工作时，启动升降电机34，升降座36上下运动；启动升降旋转电机37，升降板38水平旋转。启动营养液泵116，打开营养液进入电磁阀67，储液罐117内的无土栽培营养液进入无土栽培箱66内。打开营养液排出电磁阀68，无土栽培箱66内的无土栽培营养液通过喷淋头55，喷洒在伞形导流板42上，呈水幕状流下。启动臭氧发生器，产生臭氧消毒。启动紫外线灯，产生紫外线消毒。启动生长照明灯箱62内的植物生长照明灯，产生光线。启动光照传感器115、吊索电机60，根据光线强弱，通过吊索电机60转动，调节生长照明灯架61高度。

实施例8利用屋顶绿化系统扩大光合作用空间，加强生态文明建设

参见图1-5，所述屋顶绿化系统包括屋顶结构层1、防水层2、保护层3、排蓄水层4、过滤层5、土壤层6、排水管7。

所述防水层2材料选用土工膜，所述保护层3材料选用聚苯乙烯泡沫板。

所述排蓄水层4由排蓄水槽17、排蓄水隔板23、排水槽出水堵头19、排水槽堵头22组成。使用时，左右相邻的两个排蓄水槽17通过蓄水槽肩12、排水槽咬口15相连；前后相邻的两个排蓄水槽17通过排水槽接头8、排水槽座16相连。排水槽接头8通过排水槽出水堵头19与排水管7相连，出现多根排水管时，通过三通管与主下水管相连。排蓄水槽17的另一端通过排水槽堵头22堵塞排水槽14，使用时，排水槽端板21压在排水槽座16上。排蓄水隔板加强筋24与蓄水槽板10、排水槽肩13相连，排蓄水槽隔板孔26与排水槽14、蓄水槽9相对应，排蓄水隔板凹面25朝下铺。

所述过滤层5材料选用土工布。

所述土壤层6由普通土壤、植物颗粒、有机肥按体积比5～8:2～4:1～2混合而成，总孔隙度为50％～70％，土壤容重1.0～1.3g/cm³，土壤pH值6.0～8.0，土壤酸性过大时，施入石灰调节土壤pH值。碱性过高时，施硫酸铝、硫酸亚铁、硫磺粉、腐殖酸肥等调节土壤pH值。

制备时，普通土壤先清除石块、铁丝、纤维、塑料等杂物后，再破碎成直径1～30mm的颗粒。有机质颗粒(由秸秆、树叶、树枝、木屑等农林副产物粉碎而成)直径小于2cm。有机肥是由谷壳、农作物秸秆、树叶、杂草、锯末、草木灰、人畜粪便等经腐熟、粉碎、除臭后得到的颗粒小于2cm的有机物。

根据屋顶承载能力，植物种类确定土壤层6的厚度，优选土壤层6的厚度大于20cm。

春季，当气温达到10℃以上时，从6月龄以上的“速生碳汇草”中选取芽眼饱满、健康、无病虫害的茎秆为种节，播种前切成小段，每段保留1个节，节上留1～2cm长的茎秆，节下留3～5cm长的茎秆，保证切口整齐，每个节有1个以上腋芽。

清除菜园土中的杂物，拌入腐熟的有机质晒干后，打碎成直径1～10mm的颗粒，装入培养盆中。优选菜园土与腐熟的有机质按体积比8～10:1～2混合。

将种节腋芽朝上插入培养盆中，腋芽平齐土壤表面；将接种后培养盆移入大棚内，并及时浇足水，保持土壤湿润，棚内温度控制在15℃～25℃；晴天，太阳光线太强时，适当遮阴；当大棚内温度超过25℃时，揭开大棚适当通风；当幼苗高20～25cm时进行移栽。

移栽前，将屋顶土壤浅耕1遍，耙碎表土；按株行50～100cm×50～100cm，深5～10cm开种植穴，然后把幼苗放在种植穴内扶正，四周用泥土压实，浇足定根水，保持土壤湿润，5～7天后对缺苗少蔸的地方，及时移苗补蔸。

幼苗转青后，结合中耕除草、培蔸，每蔸施复合肥(或尿素)10～20g。分蘖后，根据需要适时进行刈割。

实施例9利用植物粉末燃烧机减少污染物排放，促进生态文明建设

如图23所示，植物粉末燃烧机由进料箱80、干燥器82、粉碎机87、风机84、四通管100、电极座106、放电针109、燃烧室110、喷火口112、控制箱78等组成。

所述进料箱80上设有进料电机79，进料箱80内设有进料螺杆85，所述进料箱80与干燥器82相连；所述干燥器82上设有排气孔81，所述干燥器82内设有翻动杆86；所述进料电机79通过进料螺杆85与翻动杆86相连；所述干燥器82通过干燥器出料口接头83、进料管88与粉碎机87相连。

所述粉碎机87上设有粉碎机电机92、粉碎机出料口91，所述粉碎机87内设有粉碎机转子96；所述粉碎机电机92与粉碎机转子96相连；所述粉碎机转子96上与粉碎机87外壳内均设有粉碎齿；所述粉碎机出料口91上设有进料检修口90，可通过进料检修口90加注处理好的植物粉末燃料或检修；所述粉碎机出料口91通过进料电磁阀93与四通管100相连。

所述风机84上设有风机电机99，所述风机84通过四通管100、燃烧室电磁阀94、燃烧室进料管95与燃烧室外壳98相连；所述风机84通过进气电磁阀101、进气管104与燃烧室外壳98相连。

所述四通管100通过点火室电磁阀102、点火管105、电极座106与燃烧室外壳98相连；所述电极座106内设有点火混合室107，所述点火混合室107通过点火室103与燃烧室内壁111相连；所述点火室103内设有放电针109，所述放电针109与绝缘体108相连。

所述燃烧室110与喷火口112相连，燃烧室110外是燃烧室内壁111，所述燃烧室内壁111上设有散热片97，散热片97外设有燃烧室外壳98；散热片97与燃烧室外壳98构成一个密封的腔体。

所述控制箱78上设控制显示器、指示灯、控制开关，通过控制箱内的控制电路板，对植物粉末燃烧机进行控制。

如图24所示，所述控制电路包括电平转换电路、单片机、稳压模块电路、电源电路、电磁阀驱动电路、电机驱动电路、高压点火驱动电路，微型电脑的串口输出信号接口经电平转换电路至单片机的信号输入端。

所述单片机的控制信号接口还分别同电磁阀驱动电路、电机驱动电路、高压点火驱动电路的前级信号控制端连接。

所述电磁阀驱动电路的后级信号控制端分别同所述进料电磁阀、燃烧室电磁阀、排气电磁阀、点火室电磁阀连接；电机驱动电路的后级信号控制端分别同所述进料电机、粉碎机电机、风机电机连接；高压点火驱动电路的后级信号控制端同相应的点火电极相连。

所述电源电路回路向电磁阀驱动电路、电机驱动电路、高压点火驱动电路提供电源。

图25是图24中单片机的一种实施例主控芯片电路图，其中U7为植物粉末燃烧机的主控芯片，植物粉末燃烧机的运行和运行环境参数的采集和处理都要通过这个微处理器进行加工处理。U1采用LPC2134芯片，是基于ARM7 TDMI-S CPU，带有128KB Flash存储器；采用LQFP64封装，工作电压为3.0～3.6V，可承受5V电压。

图26是图24中电平转换电路的一种实施例电路图，其中U8为电平转换芯片，采用MAX232Cpe芯片，16针SMD封装IC，用于完成计算机端口数据电平转换，连接CMOS电路；工作温度为0℃～70℃，工作电压为4.5～5.5V。

图27是图24中稳压电源电路的一种实施例电路图，可提供120mA、3.3～5.5V电源。通过脉冲宽度调制(PWM)控制技术，可根据负载需要输出整流、滤波，提供所需电源。为驱动电路、电机、电磁阀、传感器、点火电极提供稳定的电压。

图28是图24中电机驱动电路的一种实施例电路图，U9采用ST公司生产的L298N芯片，采用标准逻辑电平信号控制，与单片机管脚直接连接；可驱动直流电动机和步进电动机。L298N芯片的2、3端口和10、14端口分别控制着进风电机和粉末旋转电机。

图29是图24中电磁阀驱动电路的一种实施例电路图，U10为MAX5474芯片，采用8引脚SOT23封装。32个滑动端位置，200000次滑动端读写次数，工作温度范围是-40℃～+85℃。

图30是图24中高压点火驱动电路的一种实施例电路图，E1为点火线圈。

本发明的工作原理如下：

工作时，启动进料电机79，通过进料螺杆85旋转将原料送入翻动杆86内。启动粉碎机电机92，粉碎机转子96旋转将原料进一步粉碎。启动风机电机99，通过风机84将新风送出。打开进料电磁阀93，原料进入四通管100。打开燃烧室电磁阀94，四通管100内的原料及新风通过燃烧室进料管95，进入燃烧室110。打开点火室电磁阀102，四通管100内的原料及新风通过点火管105，进入点火室103。电极座106、放电针109通电，产生电火花，点燃燃烧室110的原料。

实施例10利用土壤改良剂提高光合作用效率，加快生态文明建设

1、将农作物秸秆(如速生碳汇草、稻草、麦秆、玉米秆、高粱秆、棉秆、树枝、竹枝、木屑、竹屑等)自然干燥，含水量控制在20％内，去除杂物、粉碎后过40～60目筛，得到植物粉末。

2、将植物粉末加入到澄清的石灰水中，植物粉末与石灰水的体积比为1:10～15；搅拌均匀，浸泡24～48h后过滤掉石灰水，用清水洗涤至中性，沥干水分。

3、将碱处理后的植物粉末与水按体积比1:10～15混合，在90℃～100℃下搅拌20～30min；优选蒸馏水或去离子水。

4、糊化后的植物粉末在氮气保护下加入丙烯酸钠，恒温50℃～60℃，反应1～1.5h后，丙烯酸钠与糊化后的植物粉末的重量比为1.5～2:100。

5、接枝共聚反应结束后，将丙烯酰胺与原料按重量比为7～8:100混合；混合时将原料加入丙烯酰胺，温度由50℃慢慢提高到70℃，搅拌2～2.5h后得到土壤改良剂。

6、将土壤改良剂施入土壤中，改良土壤理化性状，促进植物生长。

实施例11优化林地种群结构，增加物种丰度

以南方马尾松为主的林地为例，增加物种丰度的方法如下：

1、成片林地间伐(或择伐)枯死、濒死和瘦弱的树木，补栽(或补种)耐干旱、耐贫瘠的红锥、栲树、楠树等阔叶树种。择伐强度为50％左右，每亩保留50～60株，郁闭度为0.4～0.5。伐下的剩余物搬出林地外，减少可燃物，降低火险。

林地清理后，按两树间距不得小于5m定点挖种穴，种穴规格为50～80cm×50～80cm×50～80cm，结合回填表土，每穴施磷肥0.5～0.8kg作基肥。

2、带状零星林地可选择全伐或择伐，采伐强度在85％以上(每亩保留15～20株)，清理林地后，按株行距定点挖穴，两树间距不得小于5m，种穴规格为40～50cm×40～50cm×40～50cm，结合回填表土，每穴施磷肥0.3～0.5kg作基肥，补栽(或补种)红锥、栲树、楠树等阔叶树种，营造多种阔叶树混交林。3～4年后幼树基本郁闭成林，再伐去保留树种，更新林地。

3、在山脚和成片林地中营造生物防火林带，防火带宽30～50m。种植醉香含笑、木荷等防火树种。两树间距不得小于10m，种穴规格为40～50cm×40～50cm×40～50cm，结合回填表土，每穴施磷肥0.3～0.5kg作基肥。

实施例12利用草本植物生产轻质纤维建筑材料，控制碳循环过程

1、将农作物秸秆(包括速生碳汇草)、树枝、竹枝、木屑、竹屑等自然干燥至含水量20％～25％，去除杂物后粉碎成直径小于5mm，长度小于5mm的植物纤维段。

2、将生石灰、高炉水渣、电石渣粉碎，过5～7目筛。

3、将过筛后的植物纤维段、生石灰、高炉水渣、电石渣、水泥按体积比20～25:1～2:4～5:8～9:1～2混合均匀，加水搅拌，湿度控制在“手握成团、落地松散”。优选425硅酸盐水泥。

4、混合好的原料存放1～2h后，以500～600kg/cm²的压力，将混合好的原料压制成型。可根据建筑需要，制成各种形状，如矩形、梯形、弧形、圆柱形、三角形、多边形等。

5、成型后洒水养护10～15d，自然晾干至28d后使用。

实施例13创建“区域碳热氧平衡发展模式”，推动生态文明建设

创建“区域碳热氧平衡发展模式”是在一个行政区域(或一个单位)的边界范围内，采取整体规划、全面统筹、分步实施的策略，分阶段实现规划目标：一是实现单位GDP碳排放总量、热释放总量和氧消耗总量的“零增长”；二是实现年度碳排放总量、热释放总量、氧消耗总量的“零增长”；三是实现碳排放总量的“零排放”、热释放总量的“零释放”、氧消耗总量的“零消耗”。通过创建“碳热氧平衡工厂”、“碳热氧平衡机关”、“碳热氧平衡学校”、“碳热氧平衡社区”、“碳热氧平衡村庄”、“碳热氧平衡乡镇”、“碳热氧平衡县(区)”、“碳热氧平衡省(市)”、“碳热氧平衡国家”，最终实现“碳热氧平衡世界”发展模式。

Claims (1)

1.一种对背光阴蔽区域进行生态建设的方法，包括无土栽培系统；所述无土栽培系统由栽培架、升降架（31）、升降板（39）、营养液消毒器、储液罐（117）、营养液泵（116）、生长照明灯架（61）、光照传感器（115）、无土栽培箱（66）、无土栽培箱盖板（71）、控制柜（121）组成；

所述栽培架由栽培架层板（28）、隔板（29）组成，所述隔板（29）上设有滑道（27）；

所述光照传感器（115）通过光照传感器支架（114）与滑道（27）相连；

所述升降架（31）上设有升降轴（30）、升降电机（34）；所述升降轴（30）通过升降轮（32）与升降链条（33）相连；所述升降链条（33）通过升降链条轴（35）与升降座（36）相连；所述升降座（36）与升降板旋转座（39）相连；所述升降板旋转座（39）上设有传动装置，传动装置的扭力输入端与升降板旋转电机（37）相连，传动装置的扭力输出端与升降板（38）相连；所述升降电机（34）通过传动装置与升降架（31）下方的升降轴（30）相连；

所述升降架（31）上设有升降电机（34）、升降板旋转电机（37）；

所述营养液消毒器由消毒器端盖（43）、消毒器筒体（47）、消毒器进液管（41）、喷淋头（55）、伞形导流板（42）、紫外线灯（53）、臭氧发生器（46）、紫外线灯安装座（49）、消毒器出液管（52）组成；所述消毒器端盖（43）与消毒器筒体（47）相连，构成营养液消毒器外壳；所述消毒器进液管（41）与消毒器端盖（43）相连，所述喷淋头（55）通过消毒器进液管（41）、消毒器进液阀（56）与A管（40）相连；所述消毒器出液管（52）与消毒器端盖（43）相连，所述消毒器出液管（52）通过消毒器出液阀（51）与B管（50）相连；所述伞形导流板（42）通过伞形导流板支架（44）与消毒器端盖（43）相连，所述伞形导流板（42）上设有紫外线灯座（54）；所述消毒器筒体（47）上设有一个以上的臭氧线管（45）及臭氧发生器（46）；所述消毒器端盖（43）上设紫外线灯安装座（49），所述紫外线灯安装座（49）通过紫外线灯座（48）、紫外线灯（53）与紫外线灯座（54）相连；

所述生长照明灯架（61）上设有吊索电机座（59）、生长照明灯箱（62）、滑轮连结器（64）；所述吊索电机座（59）一端与吊索电机（60）相连，另一端与吊索盘（58）相连，吊索盘（58）上绕有吊索（57）；所述吊索（57）与栽培架层板（28）的顶面相连；所述滑轮连结器（64）与滑轮（63）相连；

所述无土栽培箱（66）上设有营养液进入电磁阀（67）、营养液排出电磁阀（68）；所述无土栽培箱（66）内设有无土栽培箱支架（65）；

所述无土栽培箱盖板（71）上设有无土栽培箱盖板透气孔（69）、无土栽培盘（70）；

无土栽培箱（66）上的营养液排出电磁阀（68）通过A管（40）、消毒器进液阀（56）与消毒器进液管（41）相连，营养液消毒器上的消毒器出液管（52）通过消毒器出液阀（51）、B管（50）与储液罐（117）相连；

所述储液罐（117）上设有营养液泵（116），所述营养液泵（116）通过C管（119）、营养液进入电磁阀（67）与无土栽培箱（66）相连；

所述储液罐（117）上设加料口（120）；

所述控制柜（121）上设控制显示器、指示灯、控制开关。

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