CN110915336A

CN110915336A - 一种生态系统治理的方法

Info

Publication number: CN110915336A
Application number: CN201910456887.8A
Authority: CN
Inventors: 雷学军; 雷训; 雷谨榕; 祝加铧
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-05-29
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2020-03-27

Abstract

一种生态系统治理的方法，是通过恢复山体地貌、净化水体质量、调整森林结构、改善农田土质、重建湖域生态、扩大种草面积、优化城市规划，进行地球生态系统整体保护、综合修复、系统治理。其方法包括矿山修复方法、水体修复方法、森林修复方法、田地修复方法、湖域修复方法、草地修复方法、城市生态建设及土壤消毒装置。土壤修复是通过灭茬、粉碎、深耕、高温杀菌灭虫，改善土壤结构，减少农药、化肥的使用，降低环境污染，防治土传病虫害，提高产量及质量，保持生物多样性，重建生态平衡。土壤消毒装置包括悬挂支架、传动连结轴、传动换向箱、传动轴、传动齿轮箱副、机身、秸秆粉碎轮、土壤翻耕破碎轮、土壤平整轮、火焰喷头、蒸汽排放管。

Description

一种生态系统治理的方法

技术领域

本发明涉及一种生态系统治理的方法，属于环保领域。

背景技术

“山水林田湖草城”是一个生命共同体。揭示了生态系统治理对人类生存与可持续发展的意义，为科学推进生态文明建设指明了方向。是生态系统的重要组成部分，在生物质生产、生态产品供给、生物多样性维持、气候调节、环境净化、水源涵养、水土保持、沙丘固定、休闲娱乐等方面发挥着重要作用，是人类生存及国家发展所依赖的重要基础。马克思主义自然观要求人们从整体上把握自然、自然运动及其规律、人与自然的关系，健全生态环境和自然资源管理体制机制，进行生态系统整体保护、综合修复、系统治理。

自然生态系统包括山、水、林、田、湖、草、城，各要素相互依存、相互影响。目前还没有一种生态系统治理的方法。

发明内容

为实现上述目的，本发明所采用的技术解决方案是，提供一种一种生态系统治理的方法，其方法包括矿山修复方法、水体修复方法、森林修复方法、田地修复方法、湖域修复方法、草地修复方法、城市生态建设及土壤消毒装置。

生态蕴含十分丰富的自然物质和生物资源。人类利用这些物质条件形成了无数的产业与产品，通过市场交易，构建了完整的社会经济体系，创造了幸福美好的物质生活与精神生活。

“山”是指大地山丘。包括地上的生物资源和地层下的矿产资源。地球是万物生长繁衍和栖息的场所，是植物、动物和微生物组成的千姿百态、万紫千红的生态系统。“山”具有极高的经济价值。

“水”是指地球上形态变幻多样的气雾云雨霜雪冰，包括天然水（如雨水、沟水、渠水、塘水、湖水、江水、河水、海水、地下水）和人工制水（通过化学反应使氢原子和氧原子结合生成的水）。水是分布最广泛和最常见的物质之一，是生物体内最重要的组成成分。没有水就没有生命。“水”具有无法替代的使用价值和经济价值。

“林”是指以木本植物为主体的生物群落，是集中的乔木与其它植物、动物、微生物和土壤之间相互依存、相互制约，并与环境相互影响，从而形成的一个生态系统的整体。森林可吸收有害气体、二氧化碳和热量，释放氧气，涵养水源，改善水质，保持水土，遮挡风沙，调节温度与湿度，净化空气，减弱噪声，美化环境。人类是从森林中走出来的。森林保护着生物多样性资源，是天然的物种库和基因库。“林”具有重大的生态效益、社会效益和经济效益。

“田”是指人类种植驯化生物的专属场地，主要用于种植农作物，是人类赖以生存的劳动对象。“田”通常称为农田，根据地貌可分为水田、梯田、平坝田、冲田、圩田、条田、水浇地、旱地和台地等。“田”为人类提供了食物，供养了农田生物。“田”是十分重要的生态资源，创造了无与伦比的经济效益。

“湖”是泛指沟、渠、塘、湖、江、河、海及湿地等。“湖”具有强大的蓄水和补水功能，在洪水期可以蓄积洪水，减少洪涝灾害，通过修建水坝进行发电，提供清洁能源；“湖”可以储备大量的水资源，在干旱季节提供生产和生活用水；“湖”可增加环境湿度，降低温度，调节气候和提高环境的舒适度；“湖”提供了生物多样性。“湖”是通江达海，连通沟、渠、塘、江、河、海等与大气相通的水循环系统；“湖”是十分重要的自然资源与生物繁衍生息的场所，为人类提供了优良的生存环境。“湖”具有极其重大的生态价值、环境价值、社会价值和经济价值。

“草”是指草本植物。按用途可分为粮草、牧草、药草、烟草、花草、草坪草和碳汇草等。很多草本植物可作为动物的食物；草本植物能修复生态环境，吸收重金属离子、二氧化碳和热量，释放氧气，降低温室效应，防止水土流失。“草”具有重要的生态价值、食用价值、药用价值、材料价值、景观价值、娱乐价值和经济价值。

“城”是指城市（包括建筑物、街道、桥梁、道路、公园、湿地等）。它为人类提供了舒适的物质生活和精神生活环境，创造了建筑、建材、交通、运输、物流、电子、信息、软件、传媒、印刷、出版、包装、设计、装饰、运动、旅游、娱乐及商业等产业和产品。城市让生活更美好，美好的生活给自然资源和生态环境造成了难以承载的负担。幸福的生活离不开城市，城市不能污染和践踏自然。要让生态的要素最大限度地融入“城”中。新建城市一定要尽量保存原有“山水林田湖草”的空间和功能，旧“城”要在逐步改造的过程中把“山水林田湖草”及其功能搬进“城”中来，建造生态城市。“城”是自然资源的工业化产物；是政治、经济、文化、科技、教育、金融、外交和人口聚集的地方；是幸福的乐园；是经济产业与商品贸易的中心。

人类从自然物质的运动变化中来，必须遵循自然物质运动变化的规律，掌握好自然资源使用与补偿的平衡点。生态协调发展，生态就文明，资源就丰富，环境就优越，社会就和谐。务必使生物和环境之间、生物各个种群之间，通过能量流动、物质循环和信息传递达到高度适应、协调和统一，运用科学的方法消除工业化对大自然的损害，将其恢复到自然的良性循环状态，建立保护和修复生态系统的长效机制，延长人类在地球上的生存时间。

发明人经过长期的实践研究，发现了“碳汇草”；发明了“地球碳的技术控制循环过程”；创造了“零碳区域经济发展模式”；创立了“碳汇草学”；提出了“动质与静质平衡原理”、“动碳与静碳平衡原理”、“动氧与静氧平衡原理”、“动热与静热平衡原理”、“草比树大的原理”及“实现大气二氧化碳负增长”和“零碳世界”的新概念；倡导“综合开发利用大气碳资源”和“发展新气候经济”，实施碳封存；将有限的“森林碳汇”变为无限的“生物碳汇”；改“虚拟”的碳排放权“配额指标”交易为“实体碳热氧产品”交易，实现生态效益、环境效益、社会效益和经济效益的共赢。

为实现对生态系统治理，扩大生态面积和空间，提高生态系统光合作用效率，最大限度地焕发生态系统调节大气圈碳热氧平衡的能力，实现光合作用与生物氧化平衡，资源消耗与资源补偿平衡，减弱减少自然灾害，发明人提出了生态系统治理的理论，包括原理、定义、目标、方法、流程和成果。

1、生态系统治理的原理

生态系统治理的原理包括“动质与静质平衡原理”、“动碳与静碳平衡原理”、“动氧与静氧平衡原理”、“动热与静热平衡原理”及生态系统治理的工程技术方法。

1.1 “动质”与“静质”平衡原理

“动质”指大气圈中能自由运动的中子、质子、电子、离子、原子、分子、官能团及悬浮颗粒物；“静质”指生物圈、水圈、岩石圈、宇宙中的中子、质子、电子、离子、原子、分子、官能团、悬浮颗粒物及其前体物质。

在一定的条件下，“动质”与“静质”是可以相互转变的。“动质”转变成“静质”时，大气的密度、质量、气压减小，能见度提高；“静质”转变成“动质”时，大气的密度、质量、气压增大，能见度降低。

将有害“动质”转变成“静质”转移出大气圈，将有益“动质”及其前体物质从水圈、岩石圈、生物圈、宇宙中转变成“动质”，转移到大气圈中，调节大气圈中有益“动质”的浓度，创造适应生物生存的环境和条件。

式中：

：“动质”中物质i的密度（单位：kg/m³）；

：“动质”中物质i的质量（单位：kg）；

：“动质”中物质i的体积（单位：m³）；

R：常量；

当

无穷小时，

的极限为∞。

式中：

：“动质”体积（单位：kg/m³）；

：“动质”进入大气圈和从大气圈中消失的次数；

n：“动质”进入大气圈和从大气圈中消失的总次数；

：进入大气圈中的“动质”总量（单位：t）；

：从大气圈中消失的“动质”总量（单位：t）；

：大气密度（单位：kg/m³）；

R：常量。

1.2 动碳与静碳平衡原理

“动碳”是指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、宇宙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”与“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。

式中：

：“动碳”温室效应（单位：t CO₂）；

：“动碳”中物质i的活动水平（单位：t）；

：“动碳”中物质i的排放因子（单位：t CO₂）。

当

时，

式中：

a、b：表示时间点；

：a时间点“动碳”的活动水平（单位：t）；

：a时间点“动碳”的排放因子（单位：t CO₂）；

：b时间点“动碳”的活动水平（单位：t）；

：b时间点“动碳”的排放因子（单位：t CO₂）；

：a时间点“动碳”温室效应（单位：t CO₂）；

：b时间点“动碳”温室效应（单位：t CO₂）。

1.3 动氧与静氧平衡原理

“动氧”是指大气圈中能自由运动的O₂、含氧单质及含氧化合物，“静氧”是指大气圈、生物圈、水圈、岩石圈、宇宙中不能自由运动的O₂、含氧单质、含氧化合物及其前体物质。

在一定的条件下，“动氧”与“静氧”可以相互转化。“动氧”转化成“静氧”时，大气中氧浓度下降；“静氧”转化成“动氧”时，大气中氧浓度上升。

式中：

：大气中氧气体积（单位：m³）；

：向大气圈中排放的氧气总量（单位：t）；

：大气圈中减少的氧气总量（单位：t）；

：大气密度（单位：kg/m³）；

R：常量。

当

时，

式中：

a、b：表示时间点；

：a时间点向大气圈中排放的氧气总量（单位：t）；

：a时间点大气圈中减少的氧气总量（单位：t）；

：a时间点大气密度（单位：kg/m³）；

：b时间点向大气圈中排放的氧气总量（单位：t）；

：b时间点大气圈中减少的氧气总量（单位：t）；

：b时间点大气密度（单位：kg/m³）；

：a时间点大气中氧气体积（单位：m³）；

：b时间点大气中氧气体积（单位：m³）；

：大气体积（单位：m³）；

：a时间点大气中氧气密度（单位：kg/m³）；

：b时间点大气中氧气密度（单位：kg/m³）。

1.4 动热与静热平衡原理

“动热”是指大气圈中以辐射、对流、传导等运动形式存在的热量。“静热”是指生物圈、水圈、岩石圈、宇宙中的热量及其前体物质。

在一定的条件下，“动热”与“静热”是可以相互转化的。“动热”转化成“静热”时，大气温度下降；“静热”转变成“动热”时，大气温度上升。

式中：

：释放出的热量（单位：J）；

：放热前后的温度差；

：质量（单位：kg）；

：热值（单位：J/kg）。

当

时，

当

时，

当

时，

式中：

：某物质热量变化前后的温度差；

a、b：表示时间点；

：某物质释放出的热量（单位：J）；

：某物质的质量（单位：kg）；

：某物质的热值（单位：J/kg）；

：某物质吸收的热量（单位：J）。

2、生态系统治理定义

生态系统治理是根据其形成、发展、繁茂、衰退、消亡的规律及其修复的原理，运用科学方法，使生态达到更合理的结构、更高效的功能和更好的效应，实现生态系统平衡。

3、生态系统治理目标

生态系统治理是解决生态破坏、环境污染、自然灾害频发、光合作用与生物氧化、资源消耗与资源补偿失衡等问题；维护地球上“碳、热、氧”量和“水、气、冰”共存的适应生物生存的最佳气候平衡状态；扩大植被覆盖率，增加地球生物总量和生物的种群数量，恢复天蓝、地绿、水净的自然生态环境，延长人类在地球上的生存时间。

4、生态系统治理方法

生态系统治理，要树立人与自然、人与社会是生命共同体的观念，以节约资源、保护环境、修复生态为手段，通过绿色发展、循环发展和“零碳”发展的途径实现生态的系统治理。

4.1 绿色发展

绿色发展是生态文明建设的核心，关键是提高植物的光合作用效率，努力扩大生态面积和生态空间；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；科学地协调发展安全、高效、可持续的“草、林、牧、副、渔业”，形成大自然、大生态、大碳汇的一体化格局；不断增加地球生物质总量和生物的种群数量，获得优质的生态产品，增强生态生产力；采用生物工程技术，使植物无的变有、小的变大、矮的变高、短的变长、细的变粗、疏的变密、轻的变重、少的变多，最大限度地获得生物质累积量；解决地球光合作用与生物氧化失衡的问题。

4.2 循环发展

循环发展的关键是研究和掌握“碳、热、氧”循环规律。采用生物育种技术，改良遗传特性，选育优良高产的植物品种，在单位时间内反复收获，实现生物质飞跃大增产，将大气圈中的CO₂和热量输入生物圈中，同时向大气中释放O₂，发展育种种植经济，增加植物固碳量；种草、造灌、植树，形成多盖度的复合生态系统，发展生态固碳经济，扩大植物蓄碳量；改良耕作方式，生产使用生物有机肥，增加土壤中生物质总量及动物、微生物的种群数量，发展土壤固碳经济，提高土壤储碳量；运用生物技术，加工植物碳产品，制备植物制品，发展植物产品固碳经济，拓展植物封碳量；繁育丰产的水生生物，发展渔业固碳经济，加大水圈传碳量；扩大畜牧业规模，促进植物碳转化为动物碳，发展畜牧业固碳经济，扩充动物转碳量；收集生物质直接填埋，把植物碳输入岩石圈，发展碳封存经济，限制大气总碳量；用清洁能源替代化石燃料，发展新能源经济，控制大气增碳量；采取节能减排措施，提高能效，发展碳减排经济，减少人为排碳量；综合开发利用大气碳资源，建立人工碳库，发展碳循环经济，加速生产用碳量。将光合作用吸收CO₂、热量和释放O₂后形成的生物质分配到新气候经济的产业链中，通过固碳、蓄碳、储碳、封碳、传碳、转碳、限碳、控碳、减碳、用碳等方法，形成资源循环利用的发展机制。世界上没有无用的物质，只有放错位置的资源，将一切物质合理地循环利用，解决人类对资源消耗与资源补偿失衡的问题。

4.3 “零碳”发展

“零碳”发展是将绿色发展和循环发展融合在人类的生产生活活动中，以节能减排、治理污染为基础，以生态修复为措施，以发展“新气候经济”为主导，以实现封碳、降温、释氧与排碳、升温、耗氧总量的动态平衡为方向，以减少自然灾害、维护生物多样性为目标；加强生态文明制度建设，把资源消耗、环境损害、生态效益纳入经济社会发展评价体系，建立体现生态文明要求的管理制度、考核办法和奖惩机制。建立国土空间开发保护制度，严格管理生态用地、农业耕地、建设用地和水资源。深化资源性产品价格和税费改革，创新“碳、热、氧税”制度；建立反映市场供求与资源稀缺程度，体现生态价值与代际补偿的资源有偿使用、生态碳、热、氧补偿及“实体碳、热、氧产品”交易制度，调整第一、第二、第三产业的均衡发展，树立正确的道德观念，完善法律体系，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。

5、生态系统治理流程

生态系统治理流程是：编制《生态系统治理规划》、树立生态系统治理意识、加强制度建设、保护生态环境、优化国土空间、促进资源节约、应用先进技术、实现生态系统平衡。

6、生态系统治理成果

研究和掌握碳热氧循环规律，对碳热氧释放、碳热氧转化、碳热氧传递、碳热氧封存、碳热氧应用等碳热氧循环过程实施技术控制、统筹和顶层设计，使人类能充分合理地利用没有国界、没有纷争的大气碳热氧资源，获得可持续发展的大量物质财富，解决生态、环境、资源、经济与气候变化问题。

通过绿色发展、循环发展和“零碳”发展，直接或间接地提供惠及全人类的优质生态产品：生物质（包括植物、动物、微生物、粮、油、果、蔬、棉等）、吸收CO₂、调节气候、释放O₂、丰富物种、涵养水源、保持水土、培肥地力、繁茂生态、防风固沙、净化水体、净化土壤、净化空气、消除灰霾、减少灾害、恢复自然、美化环境等等；形成科学保护、建设和使用生态的长效机制；从源头上扭转生态环境恶化趋势，使人类自觉地尊重自然，保护生态，实现大自然意识文明、大自然制度文明、大自然行为文明、大自然环境文明、大自然社会文明。

一种生态系统治理的方法，是通过恢复山体地貌、净化水体质量、调整森林结构、改善农田土质、重建湖域生态、扩大种草面积、优化城市规划，进行地球生态系统整体保护、综合修复、系统治理。土壤修复是通过灭茬、粉碎、深耕、高温杀菌灭虫，改善土壤结构，减少农药、化肥的使用，降低环境污染，防治土传病虫害，保持生物多样性，重建生态平衡。土壤消毒装置包括悬挂支架、传动连结轴、传动换向箱、传动轴、传动齿轮箱副、机身、秸秆粉碎轮、土壤翻耕破碎轮、土壤平整轮、火焰喷头、蒸汽排放管。

所述悬挂支架是连结拖拉机等牵引机器的装置；所述悬挂支架与机身相连；所述悬挂支架上设有传动换向箱；所述传动换向箱上设有传动连结轴；所述传动连结轴与拖拉机等动力输出装置相连；所述传动连结轴上设有传动连结轴孔，便于传动连结轴与动力输出轴相连。

所述传动换向箱通过传动轴与传动齿轮箱副相连；所述传动齿轮箱副与机身相连。

所述秸秆粉碎轮通过秸秆粉碎轮传动轴与传动齿轮箱副相连；所述土壤翻耕破碎轮通过土壤翻耕破碎轮传动轴与传动齿轮箱副相连；所述土壤平整轮通过土壤平整轮轴与机身相连。

所述传动齿轮箱副上设有秸秆粉碎控制杆、土壤翻耕破碎控制杆，所述秸秆粉碎控制杆是用来控制秸秆粉碎轮传动轴与传动齿轮箱副咬合，通过传动齿轮箱副转动来带动秸秆粉碎轮传动轴旋转，再通过秸秆粉碎轮传动轴旋转带动秸秆粉碎轮旋转。所述土壤翻耕破碎控制杆是用来控制土壤翻耕破碎轮传动轴与传动齿轮箱副咬合，通过传动齿轮箱副转动来带动土壤翻耕破碎轮传动轴旋转，再通过土壤翻耕破碎轮传动轴旋转带动土壤翻耕破碎轮旋转。

所述秸秆粉碎轮两端设有秸秆挡板；所述秸秆挡板用于阻挡秸秆，防止秸秆粉碎轮旋转时，秸秆缠绕到秸秆粉碎轮传动轴上，增加设备运行阻力；所述秸秆粉碎轮上设有秸秆粉碎刀座、秸秆压杆；所述秸秆粉碎刀通过秸秆粉碎刀座与秸秆粉碎轮相连；所述秸秆压杆与秸秆挡板相连；所述秸秆压杆用于设备运行时将秸秆压倒，以便秸秆粉碎刀将其粉碎。

所述土壤翻耕破碎轮为空心圆柱体，上设有土壤翻耕斗，内设有土壤翻耕破碎轮支架。

所述土壤平整轮上设有凸起，凸起形状可以是点状、柱状、块状、片状；所述土壤平整轮用于碾碎土块、压平翻耕后的土壤表面。

所述机身前端的悬挂支架下设有若干悬挂挡板；所述悬挂挡板通过挡板悬挂铰链与机身相连；所述悬挂挡板用于推倒秸秆、秸秆茬。悬挂挡板由若干片组成，每片的摆动角度可以不一致，减少成堆的秸秆在推倒时对机身前端产生的阻力。

所述机身两侧设有挡土板前调节槽、挡土板后调节槽；所述挡土板前调节槽内设有挡土板前调节杆；所述挡土板后调节槽内设有挡土板后调节杆；

所述机身的后方设有挡土链，用于阻挡扬起的秸秆渣、土粒。

所述机身内设有挡土调节板、挡土板、火焰喷头、蒸汽排放管；所述挡土调节板两端分别设有挡土板前调节杆、挡土板后调节杆；通过挡土板前调节杆、挡土板后调节杆控制挡土调节板的位置与角度；所述挡土板用于遮挡秸秆渣、土粒，减少秸秆渣、土粒对火焰喷头的撞击。

所述火焰喷头上设有火焰喷头透气孔；所述火焰喷头内设有电子点火器、燃烧器；所述燃烧器通过火焰喷头与燃气混合管相连；所述燃气混合管与氧气输送管、燃气输送管相连；所述氧气输送管与两个以上燃气混合管相连；所述燃气输送管与两个以上燃气混合管相连。所述氧气输送管通过氧气调节阀与气管相连，所述氧气调节阀用于调节燃气混合管内的氧气供应量。所述燃气输送管通过火焰喷头开关与燃气三通管相连，所述火焰喷头开关用于启动电子点火器，点燃燃烧器内的燃气。所述气管可与氧气罐相连，为燃烧提供充足的氧气，提高火焰温度；也可直接与空气相通。所述燃气三通管通过燃气管与气罐相连，通常采用罐装液化气。

所述蒸汽排放管上设有若干个蒸汽孔，所述蒸汽孔用于排放蒸汽。所述蒸汽排放管通过蒸汽输送管与蒸汽管相连；所述蒸汽输送管与两个以上蒸汽排放管相连。

所述机身上设有水箱、气罐箱、蒸汽炉；所述水箱上设有水箱盖，用于补充水箱内的水。所述水箱下设有水箱排水阀、蒸汽炉补水阀；所述水箱排水阀用于排放水箱内的水。所述蒸汽炉补水阀通过蒸汽炉补水管与蒸汽炉相连；打开蒸汽炉补水阀，水箱内的水流入蒸汽炉内。

所述蒸汽炉上设有泄压阀、蒸汽阀；所述泄压阀用于排泄蒸汽炉内的气压；所述蒸汽炉通过蒸汽阀与蒸汽管相连。所述蒸汽炉外部下方设有蒸汽炉通风孔、蒸汽炉开关，所述蒸汽炉通风孔用于通风，为蒸汽炉的燃烧提供氧气，所述蒸汽炉开关用于炉头电子点火。

所述蒸汽炉下方设有炉头；所述炉头通过蒸汽炉燃气管与燃气三通管相连；

所述气罐箱用于存放气罐，如罐装液化气瓶、罐装氧气瓶。

由以上可知土壤高温消毒装置是通过灭茬、粉碎、深耕、高温杀灭菌虫，可改良土壤，减少农药、化肥的使用，降低生产成本，防治土传病、虫、草害。该装置一年四季均可使用，不误农时，操作完后，待土壤温度下降，即可在消毒后的土壤上进行种植。

附图说明

图1是本发明一种土壤高温消毒装置实施例整机的外形结构示意图；

图2是图1中一种土壤高温消毒装置的侧视结构示意图（带局部剖视）；

图3是图1中秸秆粉碎轮的主视结构示意图；

图4是图1中土壤翻耕破碎轮的主视结构示意图（带局部剖视）；

图5是图1中土壤平整轮的主视结构示意图；

图6是图1中秸秆粉碎刀的主视结构示意图；

图7是图1中土壤翻耕斗的主视结构示意图；

图8是图1中翻耕斗齿的主视结构示意图；

图9是图1中火焰喷头装置的主视结构示意图（带局部剖视）；

图10是图1中蒸汽炉炉头装置的主视结构示意图；

图11是图1中蒸汽排放装置的主视结构示意图（带局部剖视）；

图12是图1中传动连结轴的主视结构示意图（带局部剖视）；

图13是本发明一种水体修复实施例的侧视结构示意图（带局部剖视）；

图14是图13中所示水体修复实施例的俯视结构示意图（带局部剖视）；

图15是图13中所示水体修复实施例的布局示意图；

图16是图13中所示水体修复实施例的“螺旋形”结构示意图；

图17是图13中所示水体修复实施例的“之字形”结构示意图；

图18是图13中所示水体修复实施例的“目字形”结构示意图；

图19是图13中所示水体修复实施例中的浮岛边框结构示意图；

图20是图13中所示水体修复实施例中的浮岛底板结构示意图。

图21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）。

在附图中：

1—水箱，2—水箱盖，3—气罐箱，4—气罐，5—燃气管，6—蒸汽管，7—蒸汽炉，8—水箱排水阀，9—蒸汽炉补水阀，10—蒸汽炉补水管，11—燃气三通管，12—气管，13—蒸汽炉排水阀，14—蒸汽炉通风孔，15—传动换向箱，16—传动连结轴，17—悬挂支架，18—悬挂挡板，19—传动轴，20—传动齿轮箱副，21—秸秆粉碎控制杆，22—土壤翻耕破碎控制杆，23—秸秆粉碎轮，24—土壤翻耕破碎轮，25—挡土板前调节槽，26—挡土板前调节杆，27—挡土板后调节槽，28—挡土板后调节杆，29—机身，30—土壤平整轮，31—挡板悬挂铰链，32—秸秆压杆，33—秸秆粉碎刀，34—土壤翻耕斗，35—挡土调节板，36—挡土链，37—挡土板，38—火焰喷头，39—蒸汽排放管，40—泄压阀，41—蒸汽阀，42—炉头，43—蒸汽炉开关，44—蒸汽炉燃气管，45—秸秆挡板，46—秸秆粉碎轮传动轴，47—秸秆粉碎刀座，48—土壤翻耕破碎轮支架，49—土壤翻耕破碎轮传动轴，50—土壤平整轮轴，51—土壤平整齿，52—秸秆粉碎刀固定孔，53—秸秆粉碎刀刃，54—土壤翻耕斗固定孔，55—翻耕斗齿固定孔，56—翻耕斗齿，57—翻耕斗齿刃，58—燃气管，59—火焰喷头透气孔，60—燃气混合管，61—氧气输送管，62—燃气输送管，63—氧气调节阀，64—火焰喷头开关，65—电子点火器，66—燃烧器，67—蒸汽孔，68—蒸汽输送管，69—传动连结轴孔，70—进水口，71—防渗漏层，72—集水池，73—第一闸门，74—第一净化池，75—第二闸门，76—第二净化池，77—第三闸门，78—第三净化池，79—第四闸门，80—澄清池，81—出水口，82—集水沟，83—排水沟，84—自然水体，85—植物生长区，86—浮岛边框，87、88—浮岛生长孔，89—浮岛底板，90—污泥，91—遮阳网，92—无纺布，93—营养土，94—植物纤维层，95—土工布，96—铆钉。

具体实施方式

实施例1 通过矿山修复，恢复山地生态系统，扩大生态面积和空间

由于人口的快速增长，工业和经济的迅猛发展，人们对资源的需求量越来越多。矿山的过度开发导致植被覆盖面积下降，大气污染、水体污染、土壤污染增大，造成可使用的耕地减少，土壤肥力降低等一系列环境问题，已引起了各国的重视。

矿山生态恢复是一项综合工程，不能简单地、一味地追求矿山生态恢复速度。而应以系统的观点，从生物多样性、矿山生态系统稳定性以及矿山生态恢复经济效益、社会效益、生态效益、环境效益、景观效益等多方面综合考虑矿山的整体生态系统修复。

矿山生态恢复应以生物措施和工程措施相结合，根据矿山气候条件，选择根系发达、生长迅速、耐干旱、耐贫瘠的物种作为矿山生态恢复的先锋物种。在矿山生态恢复过程中采取客土栽培，加快矿山生态恢复进程。

以湖南省冷水江锡矿山矿区修复为例，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40 cm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30～100 cm；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℃热水中浸泡5～10 min，并不停地搅拌，可杀灭潜伏在种子上的病菌和虫卵。

将三叶草种子消毒、沥干水分后，与根瘤菌剂、丛枝菌根真菌菌剂混合。再将接种后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0.5～0.7 kg。

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1000～2000 kg、石灰150～200 kg。

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2～3 d发芽，4～5 d出苗，30～50 d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1～3 m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2000～3000 kg。

春季气温稳定在10℃以上时播种。

播种前，用30℃的温水浸泡种子8～12 h，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0.3～0.5 kg。

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，起拱覆盖地膜保温，10～15 d出苗。覆盖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。出3～4片真叶时揭开地膜两端通风“炼苗”，5～10 d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×40～50 cm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5～10 d，待移栽苗成活后，选晴天留茬5～10 cm切断麻杆，促进地下部分生长。

2.3 合理布局，混合种植草、藤、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5～10 m×5～10 m，沿主排水沟两侧、蓄水池四周种植5～10行。刺槐按株行距5～10 m×5～10 m，沿等高线呈带状种于山腰和山顶，带间距为50～100 m。胡枝子按行距0.3～0.8 m，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℃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24～30 h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50～60 d；在3～4月进行春播，每亩用种量15～20 kg；条播时，开挖深3～5 cm的种植沟，播种后覆细土1～2 cm，10～15 d出苗；当幼苗长至10～15 cm高时进行间苗，当苗高20～30 cm时定苗，苗间距10～15 cm；苗高80～100 cm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20～30 d；加水“翻堆”，保持生物质含水量，继续发酵15～20 d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10～30 cm，宽1～2 m，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，30～50 d后将长满蚯蚓的“堆肥”按3～5 kg/堆，堆间距3～5 m，投放到矿山修复区。苎麻种植区优选在苎麻收割后的2～3 d内投放“堆肥”；胡枝子种植区优选在胡枝子修剪后的2～3 d内投放“堆肥”。有条件的地方，在投放“堆肥”前，每亩撒施石灰150～200 kg。

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424.26%。

实施例2 通过水体修复，恢复水体生态系统，扩大生态面积和空间

河流作为水资源载体，是饮用水来源、水产养殖、农畜生产、水上运输、水力发电、休闲旅游的重要场所。河道决定河流的生态状况，在满足其过流、排洪的同时实现水生生物的多样化，还能够适度补充地下水，改善河流周围的环境。

随着城市扩展，河流过度开发，废水排放量增多，引起河道水生态环境退化。河道耗氧性有机污染物、氮磷含量过高，导致水体富营养化甚至出现黑臭，蓝藻、水葫芦、水花生等水生植物暴发性繁殖，严重影响了环境质量。

我国早期的河道治理注重的是河道安全性，主要考虑河道的防洪蓄水能力，使用竹子、柳条等编织成的篮子装上石块来稳固河岸。随着社会和经济的发展，河道治理呈多元化发展。传统的河道治理是疏浚，即打捞垃圾、清除底泥、净化水质。

现在河道环境治理更多地是利用物理、化学和生物的方法减少水环境中有害物质的浓度，从而提高生态环境质量。主要技术手段有物理方法（底泥疏浚、环境引水、人工增氧等）、化学方法（絮凝沉淀、化学除藻、重金属化学固定等）和生物方法（微生物强化技术、水生植物净化技术、人工湿地净化技术、生物膜净化技术、稳定塘净化技术、多自然型河流构建技术等）。

参见图13至图20，在污染区（包括工业废水、生活污水、农业污水和固体废弃物排放区）周边或下游建立植物生长区85，种植适应能力和吸附能力强的草本植物、灌木和乔木，形成多盖度的生态防护群落。沿等高线混栽或间种皇竹草、甜象草、黑麦草、芦苇、芦竹、美人蕉、香根草、杜鹃、小叶女贞、杨树、柳树、构树等植物。

在植物生长区85下游，依地势修建集水沟82。

集水沟82通常宽1～50 m，深1～10 m；根据集水量确定集水沟82截面积大小，优选集水沟82宽3～5 m，深1～3 m。

集水沟82通过进水口70与集水池72相连，集水池72通过第一闸门73与第一净化池74相连，第一净化池74通过第二闸门75与第二净化池76相连，第二净化池76通过第三闸门77与第三净化池78相连，第三净化池78通过第四闸门79与澄清池80相连，澄清池80通过出水口81与排水沟83相连，排水沟83与自然水体84相连。

集水沟82、集水池72、第一净化池74、第二净化池76、第三净化池78、澄清池80，均设有防渗漏层71，防止收集到的污染水在运行、处理过程中渗漏，并与地下水相连，产生二次污染。

进水口70的高度处于集水池72的上方；第一闸门73的高度处于集水池72的中下方，位置高于池底污泥90堆积高度，进水口70与第一闸门73处于集水池72的对角位置；第二闸门75的高度处于第一净化池74的中上方，与浮岛生长孔88基本平齐，第一闸门73与第二闸门75处于第一净化池74的对角位置；第三闸门77的高度处于第二净化池76的下方，第二闸门75与第三闸门77处于第二净化池76的对角位置；第四闸门79的高度处于第三净化池78的上方，第三闸门77与第四闸门79处于第三净化池78的对角位置；出水口81的高度处于澄清池80的上方，第四闸门79与出水口81处于澄清池80的对角位置。

集水池72、第一净化池74、第二净化池76、第三净化池78、澄清池80的面积为20～2000 m²、深2～20 m，根据地形和接纳的水量，优选矩形池，面积50～200 m²、深2～5 m，单个水池容量不够时，可将多个水池并在一起使用。

集水池72、第一净化池74、第二净化池76、第三净化池78、澄清池80依地势而建，集水池72位置最高，澄清池80位置最低，集水池72中的水可依势流至澄清池80。

排水沟83通常宽1～50 m，深1～10 m；根据排水量确定排水沟83截面积大小，优选排水沟83宽3～5 m，深1～3 m。

自然水体84包括池塘、水库、沟、渠、江、河、湖、海等。

集水池72具有沉淀泥沙、收集漂浮物的作用。使用前，根据水中氨、氮、磷、重金属离子的含量，适当添加石灰、硝化细菌、亚硝化细菌、聚磷菌、假单孢菌、黄杆菌和腐熟的污泥。腐熟污泥中含有羟基、酞胺基、醚基等活性基团，可去除水中的氨、氮和磷，转化水中的重金属离子。先用石灰将集水池72中的水体pH值调至5.5～6.5，再按100～200 m³水体添加假单孢菌、黄杆菌各10～20 g及腐熟污泥1 m³，发酵5～15天，即完成原水的沉淀、发酵处理。发酵期间适时打捞水面漂浮物，根据气温、污水收集量和微生物活性，确定发酵时间。当生物酶活性高、污水供应充沛时，适当缩短处理时间。当生物酶活性低、污水供应量少时，适当延长处理时间。长时间使用过的集水池72，当其100 m³水中污泥90超过5 m³时，需清除部分腐熟污泥90，使100 m³水中污泥90少于2 m³。

集水池72在运行过程中，根据漂浮物种类和数量，在进水口70前设置相应的漂浮物拦截、打捞装置。

第一净化池74是一个生物浮岛池，利用漂浮材料做成人工浮岛，为植物、动物和微生物生存繁衍提供载体。先将发泡聚苯乙烯与树脂加工成浮岛框架（浮岛边框86与浮岛生长孔87），通过拼接、组合，搭建成所需要的人工浮岛形状。在浮岛上固定芦苇（或玉米秆、麦秆、花生秆、稻草等农作物秸秆）、甘蔗渣（或木屑、竹屑等农林加工副产物）、棕榈纤维（或椰子、苎麻等植物纤维）扎成的植物捆（或压缩成的植物块），交叉铺放3～5层植物捆或植物块后，履盖10～50 cm厚富含有机质的土壤。

浮岛上铺设的土壤优选腐熟的污泥，或将田园土、腐熟的有机肥、沙土按1:1:1混合成培养土，按1 m³培养土添加假单孢菌、黄杆菌各5～10 g，混合、起堆培养5～10天后，再铺设到浮岛植物捆或植物块上。混栽或间种美人蕉、香蒲、香根草、水葱。

第二净化池76是潜流湿地池，先在池底铺直径5～20 cm的碎石或卵石，厚度为池子深度的1/5～1/4；在碎石或卵石上铺炉渣或陶粒，厚度为池子深度的1/5～1/4；再在炉渣或陶粒上铺直径1～5 mm的细沙或沙土，厚度为池子深度的1/5～1/4；最后在细沙或沙土上铺腐熟的污泥（或将田园土、腐熟的有机肥、沙土按1:1:1混合成富含有机质的培养土），厚度为池子深度的1/4～1/3。混栽或间种芦苇、芦竹、风车草、构树。

生物浮岛和潜流湿地上栽培的植物，每年冬季寒冷来临前进行收割，自然干燥后进行焚烧，利用产出热量，收集焚烧后的灰分。将质量比浓度为20～30%的硫酸与质量比浓度为2～4%的柠檬酸按质量比1～2:1混合；在混合后的溶液中加入体积比为20%～30%的植物灰分，搅拌均匀，常温下浸泡2小时；回收上清液中的硫酸与柠檬酸，沉淀物即为重金属盐，提纯后可应用于工业、化工等领域。从重金属离子污染物较多的植物生长区收获的植物，可参考此方法进行处理。

第三净化池78为浮游生物生长池，先用石灰将第三净化池78中的水体pH值调至5.5～6.5，再按100～200 m³水体添加1 m³腐熟的污泥90。长时间使用过的第三净化池78，当其100 m³水中污泥90超过5 m³时，需清除部分腐熟污泥90，使100 m³水中污泥90少于2 m³。优先培育凤眼莲。在凤眼莲的生长季节及时对其进行打捞，控制凤眼莲疯长，防止凤眼莲在第三净化池78中腐烂。

打捞出来的凤眼莲经自然干燥，当其含水量低于30%时粉碎成直径0.5～2 cm长的颗粒，加入酵母菌，在55～65℃下发酵3～5天，即可产生酒精，提纯后获得工业乙醇。酒渣干燥后与生物浮岛和潜流湿地上栽培的植物一起焚烧，提取重金属。

在第四闸门79前设置滤网，防止凤眼莲随水流进澄清池80。

澄清池80具有分离、截留悬浮杂质的作用，从第三净化池78流出的水经澄清池80后，泥沙进一步沉淀，悬浮物在风的作用下，集中到池面一边，便于集中打捞；水面与空气接触时间增多，水中溶氧量增加，水体自净能力得到恢复。

澄清池80通过出水口81与排水沟83相连；排水沟83与自然水体84相连。当污染物指数达到排放标准后，澄清池80中的水可通过排水沟83进入自然水体84；当污染物指数达不到排放标准，则通过水泵将澄清池80中的水输送至集水池72（或植物生长区85）进行重新处理，直至达标后才排放至自然水体中。

从集水池72、第一净化池74、第二净化池76、第三净化池78和澄清池80中打捞出来的污泥90，1 m³添加10～20 kg石灰，将二者混合均匀，发酵10～15天，沥干水后制成直径1～5 cm泥丸或与黏土按体积比1～2:10混合制成砖坯，干燥后在800～1200℃下烧制成陶粒或轻质黏土砖。

实施例3 通过收集利用城市雨水，调节水资源消耗与资源补偿的平衡

水在自然中以固态、液态、气态三种方式存在，在水圈、大气圈、岩石圈、生物圈之间往复循环。在太阳辐射和地心引力的作用下，水从海洋蒸发变成云（水汽）；又以雨、雪方式降落到地面，其中一部分蒸发变成云进入大气圈，一部分渗入地下进入岩石圈（通过植物吸收进入生物圈），一部分地面径流进入水圈。

城市化进程使城市不断扩大，大面积土地被城市建筑、水泥、沥青路面覆盖，原本可渗入地下的水资源被人为阻断，城市排水系统跟不上城市发展速度，加上有关部门未充分认识到城市雨水的资源性与稀缺性，使城市雨水成为灾害的根源。

近年来我国许多城市受暴雨内涝之害，短时间的暴雨使得城市出现大面积淹水现象，不仅造成巨大的经济损失，还严重干扰了城市正常秩序，给居民生活带来很多困难。

合理利用城市的雨水可改善环境质量，使水资源形成良好的循环，具体措施有：

1、采用雨污分流排水系统，利用雨水下渗管道，沿线补给地下含水层，或将雨水引到适当的地点集中补给含水层或直接加以利用（如农业灌溉用水、要求不高的工业用水、城市环境用水等）。

2、采用多孔沥青多孔混凝土路面或铺设草皮砖，使雨水可以快速渗入地下含水层。

3、利用城市低洼地蓄水，缓解城市雨水资源短缺。

4、采用屋项绿化留住雨水，削减径流量，减轻城市排水管网压力，减轻污染，缓解城市热岛效应，调节建筑物温度，美化城市。

实施例4 通过种群结构调整，恢复森林生态系统，提高光合作用效率

由自然干扰（气候、地质地貌、水文等因素变化）和人类干扰造成森林生态系统退化。退化常绿落叶阔叶混交林的恢复可归纳为三个途径：自然恢复、人工促进天然更新和人工恢复。

自然恢复是指在保护的基础上依靠自然演替的力量来恢复天然林。自然恢复形成的植被与当地气候环境最相适应，形成的群落稳定、抵抗力强，生态功能优于人工林。

人工促进天然更新是指用人工的方法，顺应自然演替规律，调整林分结构，改善林地条件，促进树种更新和群落进展演替。在人工促进天然更新时，通常抚育已存在树种，套种既有利于群落演替又能提高经济效益的树种。

人工恢复是森林植被系统经历了各种退化阶段，已全部或大部分转变为裸地、接近裸地或草丛时所采取的一种恢复途径。由于退化比较严重，在自然情况下要恢复成常绿落叶阔叶混交林需要一个漫长的过程。通常是人工造林重建先锋群落，根据生物生态适应性、生物多样性和生态位原理，科学选择和合理配置造林树种，逐步恢复成接近顶极的常绿落叶阔叶混交林。

退化常绿落叶阔叶混交林恢复技术：

1、过伐林

对于中度郁闭以下的幼、中龄林，林下幼树更新数量不足地段补植树种，改善林分的结构。

对于近熟林、成熟林，进行综合择伐和补植，抚育成可持续经营的复层异龄常绿落叶阔叶混交林。

2、次生林

对于中度郁闭以上的幼、中龄林，适度间伐先锋树种，改善光照条件，促进下层的树种生长，使林分控制在中度郁闭，形成混交林复合群落。

对于近熟林、成熟林，将生长出现衰退的单株进行择伐，促进其它树种生长，演替为地带性常绿落叶阔叶混交林。

3、人工林

对达到成熟年龄的单株实施采伐，砍伐区中央光照条件好，选择补种喜光阔叶树种，砍伐区四侧有一定的郁闭度，选择补种耐荫的常绿树种，形成半自然型的针阔混交林。

实施例5 通过生物质炭基肥料改良耕地，恢复土壤生态系统

日常生活、农业生产和畜禽养殖过程中产生大量的生活垃圾、农业废弃物和畜禽粪便，这些废弃物如果得不到合理的利用，不仅造成资源浪费，而且给环境带来污染。

利用生物质热裂解炭化技术将这些废弃物制成生物质炭基肥料，并施入土壤中，不仅能改良土壤结构、提高土壤肥力、减少化肥施用量（降低化肥利用率低下带来的境污染问题）、增加作物产量、提高农产品品质，还能增加土壤固碳量、减少温室气体排放，缓解全球气候变暖。

生物质炭基肥料与常规化肥处理相比，在水田中能有效减缓前期水中铵态氮的释放速率，降低淹水后期水中硝态氮的含量，延长供氮时间，提高氮肥的利用效率；还能降低CH₄和N₂O的排放量。

生物质电厂每年产生大量的草木灰。草木灰属于质地疏松的灰分物质，含有钾、磷、钙、镁、铁、锰、铜、锌、硼、钼等元素，是生产生物质炭基肥料的优质原料。生物质炭基肥料可增加土壤温度，使土壤更疏松，促进种子发芽。在作物移栽过程中，用生物质炭基肥料做基肥，可加快作物伤口愈合，促进新根生长，提高苗木移栽成活率。生物质炭基肥料作根外追肥，可增加叶片的光合效率，延长叶片生长周期。对干旱地区作物施用生物质炭基肥料后，能降低作物叶片的蒸腾强度，提高作物抗旱、抗高温能力。生物质炭基肥料制备步骤如下：

1、收集生物质电厂的草木灰，清除杂质，将含水量控制在10%以内；

2、将尿素、过磷酸钙、草木灰按质量比1.5～2.0:2.0～2.5:7.0～8.0混合均匀，形成草木灰混合料；

3、将山泥、细河沙按质量比2～2.5:1混合均匀，形成山泥混合料；

4、利用电磁微波对山泥混合料进行灭菌。微波产生的电磁能转变成热能，直接深到山泥混合料内部进行加热或烘干物料，杀灭土壤中的病菌、害虫和杂草；干燥和消毒通常采用915 MHz频段。

5、将灭菌后的山泥混合料与草木灰混合料按质量比3.5～4.0:1.0～1.5混合均匀，形成生物质炭基原料，含水量控制在15%以内。

6、将生物质炭基原料放入活塞式颗粒成型机、螺旋式颗粒成型机或模压式颗粒成型机进行成型造粒，优选模压式颗粒成型机。

实施例6 通过消毒改良土壤理化性能，恢复土壤生态系统

连续重茬和大量施肥，使土壤中病原微生物大量积累，引起连作障碍。而常规使用农药来抑制连作障碍发生，易导致土壤状况进一步劣化，作物生长受限，从而形成“以药养苗”的局面。

引起土传病害的病原生物种类很多，包括真菌、细菌、线虫和病毒等，以真菌为主，侵染植物根部，易造成植株成片死亡。盲目施用化肥造成氮肥严重超量，微量元素匮乏，导致土壤酸化、板结、透气性下降。根系分泌物的残茬腐败分解产生的化学物质，易导致根系活力下降，助长土传病害发生。

通过灭茬、粉碎、深耕、高温杀灭菌虫，可改良土壤，减少农药、化肥的使用，降低生产成本，防治土传病虫草害。

土壤高温消毒装置是利用火焰、蒸汽等措施对线虫、根腐病、杂草种子等进行处理，打破犁底层，疏松土壤，解决因为过量使用化肥造成的土壤次生盐渍化等问题。一年四季均可使用，不误农时，操作完后，待土壤温度下降，即可在消毒后的土壤上进行种植。

土壤高温消毒装置由悬挂支架17、传动连结轴16、传动换向箱15、传动轴19、传动齿轮箱副20、机身29、秸秆粉碎轮23、土壤翻耕破碎轮24、土壤平整轮30、火焰喷头38、蒸汽排放管39组成。

所述悬挂支架17是连结拖拉机等牵引机器的装置；所述悬挂支架17与机身29相连。所述悬挂支架17上设有传动换向箱15。所述传动换向箱15上设有传动连结轴16；所述传动连结轴16与拖拉机等动力输出装置相连。所述传动连结轴16上设有传动连结轴孔69，所述传动连结轴16与动力输出轴相连。

所述传动换向箱15通过传动轴19与传动齿轮箱副20相连；所述传动齿轮箱副20与机身29相连。

所述秸秆粉碎轮23通过秸秆粉碎轮传动轴46与传动齿轮箱副20相连；所述土壤翻耕破碎轮24通过土壤翻耕破碎轮传动轴49与传动齿轮箱副20相连；所述土壤平整轮30通过土壤平整轮轴50与机身29相连。

所述传动齿轮箱副20上设有秸秆粉碎控制杆21、土壤翻耕破碎控制杆22，所述秸秆粉碎控制杆21是用于控制秸秆粉碎轮传动轴46与传动齿轮箱副20咬合，通过传动齿轮箱副20转动带动秸秆粉碎轮传动轴46旋转，再通过秸秆粉碎轮传动轴46旋转带动秸秆粉碎轮23旋转。所述土壤翻耕破碎控制杆22是用于控制土壤翻耕破碎轮传动轴49与传动齿轮箱副20咬合，通过传动齿轮箱副20转动带动土壤翻耕破碎轮传动轴49旋转，再通过土壤翻耕破碎轮传动轴49旋转带动土壤翻耕破碎轮24旋转。

所述秸秆粉碎轮23两端设有秸秆挡板45；所述秸秆挡板45用于阻挡秸秆，防止秸秆粉碎轮23旋转时，秸秆缠绕到秸秆粉碎轮传动轴46上，增加设备运行阻力。所述秸秆粉碎轮23上设有秸秆粉碎刀座47、秸秆压杆32。所述秸秆粉碎刀33通过秸秆粉碎刀座47与秸秆粉碎轮23相连。所述秸秆压杆32与秸秆挡板45相连；所述秸秆压杆32用于设备运行时将秸秆压倒，以便秸秆粉碎刀33将其粉碎。

所述土壤翻耕破碎轮24为空心圆柱体，上设有土壤翻耕斗34，内部设有土壤翻耕破碎轮支架48。

所述土壤平整轮30上设有凸起，凸起形状可以是点状、柱状、块状、片状。所述土壤平整轮30用于碾碎土块、压平翻耕后的土壤表面。

所述机身29的前方，悬挂支架17下设有若干悬挂挡板18，所述悬挂挡板18通过挡板悬挂铰链31与机身29相连。所述悬挂挡板18用于推倒秸秆、秸秆茬，悬挂挡板18由多片组成，每片的摆动角度可以不一致，可避免成堆的秸秆同时推倒时，较大阻力对机身29前端产生损害，甚至引起变形。

所述机身29两侧设有挡土板前调节槽25、挡土板后调节槽27；所述挡土板前调节槽25内设有挡土板前调节杆26；所述挡土板后调节槽27内设有挡土板后调节杆28；

所述机身29的后方设有挡土链36，用于阻挡扬起的秸秆渣、土粒。

所述机身29内设有挡土调节板35、挡土板37、火焰喷头38、蒸汽排放管39；所述挡土调节板35两端各设有挡土板前调节杆26、挡土板后调节杆28；通过挡土板前调节杆26、挡土板后调节杆28控制挡土调节板35的位置与角度。所述挡土板37用于遮挡秸秆渣、土粒，减少秸秆渣、土粒对火焰喷头38的撞击。

所述火焰喷头38上设有火焰喷头透气孔59；所述火焰喷头38内设有电子点火器65、燃烧器66；所述燃烧器66通过火焰喷头38与燃气混合管60相连；所述燃气混合管60与氧气输送管61、燃气输送管62相连；所述氧气输送管61与两个以上燃气混合管60相连；所述燃气输送管62与两个以上燃气混合管60相连。所述氧气输送管61通过氧气调节阀63与气管12相连，所述氧气调节阀63用于调节燃气混合管60内的氧气供应量。所述燃气输送管62通过火焰喷头开关64与燃气三通管11相连，所述火焰喷头开关64用于启动电子点火器65，点燃燃烧器66内的燃气。所述气管12可与氧气罐相连，为燃烧提供充足的氧气，提高火焰温度；也可直接与空气相通。所述燃气三通管11通过燃气管5与气罐4相连，通常采用罐装液化气。

所述蒸汽排放管39上设有若干个蒸汽孔67，所述蒸汽孔67用于排放蒸汽。所述蒸汽排放管39通过蒸汽输送管68与蒸汽管6相连；所述蒸汽输送管68与两个以上蒸汽排放管39相连。

所述机身29上设有水箱1、气罐箱3、蒸汽炉7；所述水箱1上设有水箱盖2，用于补充水箱1内的水。所述水箱1下设有水箱排水阀8、蒸汽炉补水阀9；所述水箱排水阀8用于排放水箱1内的水。所述蒸汽炉补水阀9通过蒸汽炉补水管10与蒸汽炉7相连；打开蒸汽炉补水阀9，水箱1内的水流入蒸汽炉7内。

所述蒸汽炉7上设有泄压阀40、蒸汽阀41；所述泄压阀40用于排泄蒸汽炉7内的气压；所述蒸汽炉7通过蒸汽阀41与蒸汽管6相连。所述蒸汽炉7外部下方设有蒸汽炉通风孔14、蒸汽炉开关43，所述蒸汽炉通风孔14用于通风，为蒸汽炉7的燃烧提供氧气，所述蒸汽炉开关43用于炉头42电子点火。

所述蒸汽炉7下方设有炉头42；所述炉头42通过蒸汽炉燃气管44与燃气三通管11相连；

所述气罐箱3用于存放气罐4，如罐装液化气瓶、罐装氧气瓶。

使用时，打开水箱盖2，向水箱1中注入洁净的水。土壤高温消毒装置随牵引构件向前移动，悬挂挡板18推倒秸秆；开启秸秆粉碎控制杆21，秸秆粉碎轮传动轴46带动秸秆粉碎轮23转动，快速旋转的秸秆粉碎刀33将秸秆切碎；开启土壤翻耕破碎控制杆22，土壤翻耕破碎轮传动轴49带动土壤翻耕破碎轮24转动，快速旋转的土壤翻耕斗34将土壤挖起，并向后甩出。

打开气罐4，燃气经燃气三通管11分别进入蒸汽炉燃气管44、燃气管58；开启氧气调节阀63，氧气从气管12进入氧气输送管61；开启火焰喷头开关64，燃气经燃气管58进入燃气输送管62；燃气和氧气在燃气混合管60中混合，开启电子点火器65，燃烧器66产生的火焰经火焰喷头38喷出，对甩出的土壤进行杀菌灭虫；

打开蒸汽炉补水阀9，水箱1中的水通过蒸汽炉补水管10进入蒸汽炉7中；开启蒸汽炉开关43，燃气经蒸汽炉燃气管44进入炉头42燃烧，产生的火焰使蒸汽炉7中的水沸腾并产生蒸汽；打开蒸汽阀41，蒸汽经蒸汽管6进入蒸汽输送管68，最后从排列的蒸汽排放管39中的蒸汽孔67释放出来，对土壤进一步地杀菌灭虫。

火焰、蒸汽杀菌灭虫后的土壤经平整轮30上的土壤平整齿51整平。机器操作完后，待土壤温度下降，即可在消毒后的土壤上进行种植。

实施例7 修复湖滨湿地生态系统，提高湖泊综合生态功能

湖滨湿地是连接水域生态系统与陆地生态系统的功能过渡区，按地形分为：堤防型、河口型、陡岸型（包括岩岸和砾石岸）和滩地型等类型。地表长期或季节性处于过湿或积水状态，易受潮汐作用影响；生长有湿生、沼生、浅水生植物和适应该特殊环境的微生物群，且具有较高的生产力；土壤具有明显的潜育化过程。

湖滨湿地具有维持生物多样性，稳定水域生态系统与陆地生态系统，拦截和过滤经过湖滨湿地的物质流和能量流，具有防洪、保持水土、涵养水源、净化水质等作用。为人们提供多种食品、药材、能源、工业原料、自然景观等，由于湖滨湿地多处于人口稠密、经济发达地区，生态系统退化现象普遍。

1、当春季水温稳定在5℃以上，水体透明度达到60 cm以上时，在离岸水深不超过3m处投放莕菜（Nymphoides peltatum）、野菱（Trapa incisa var. quadricaudata）、睡莲（Nymphaea tetragona）、水鳖（Hydrocharis dubia）中一种或两种以上浮水植物，植株之间不要重叠，栽种面积不超过植物适宜生长水面的15%。浮水植物幼苗投放时间，长江流域以南地区一直可持续至10月。

2、当水体透明度达到2 m以上，水温稳定在10℃以上时，在离岸水深不超过3 m处抛掷金鱼藻（Ceratophyllum demersum）、狐尾藻（Myriophyllum verticillatum）、眼子菜（Potamogeton distinctus）、黑藻（Hydrilla verticillata）、菹草（Potamogeton crispus）中一种或两种以上的沉水植物，抛掷前用无纺布包裹种植土和植株根部，其种植土直径2～3 cm，2～3株植物用一块无纺布包裹。抛掷密度小于25株/m²，抛掷面积不超过植物适宜生长水面的15%。沉水植物幼苗投放时间，长江流域以南地区一直可持续至10月。

3、当春季气温稳定在5℃以上时，清除常水位至洪水位之间的杂物，并适当平整地形，选芦苇（Phragmites australis）、南荻（Triarrhena lutarioriparia）、茭白（Zizania latifolia (Griseb.) Stapf）、菖蒲（Acorus calamus）一种或两种以上挺水植物，按株行距50～100 cm×50～100 cm移栽地下茎，确保每根地下茎能萌发两个以上新芽，以便于形成芦苇群落、南荻群落、茭白群落、菖蒲群落。挺水植物移栽时间，长江流域以南地区一直可持续至7月。

4、当春季气温稳定在0℃以上时，清除洪水位至岸顶之间的杂物，并适当平整地形，选择垂柳（Salix babylonica）、乌桕（Sapium sebiferum）、水杉（Metasequoia glyptostroboides）等乔木，细女贞（Ligustrum gracile）、小蜡（Ligustrum sinense）、木芙蓉（Hibiscus mutabilis）等灌木，狗牙根（Cynodon dactylon）、假俭草（Eremochloa ophiuroides）、美人蕉（Canna indica）等草本，组成草、灌、乔植物群落。

实施例8 通过种草减少水土流失，恢复雨水侵蚀区生态系统

我国是世界上水土流失最严重的国家之一, 水土流失面积占国土面积的三分之一以上。水土流失造成土地资源破坏、地力削减、干旱加剧，使农业生产与生态环境恶化；淤积河道、水库、湖泊，降低其综合利用功能，使洪涝灾害加剧；大量的泥沙和营养物质进入水体，使水体富营养化。常用的防治措施有：因地制宜种草、造灌、植树，提高植被覆盖率；退耕还林、还草，禁止陡坡开荒；修梯田、建挡土坝等。

参见图21，植物种植毯从上至下，由遮阳网91、无纺布92、营养土93、植物纤维层94、土工布95、铆钉96组成。

遮阳网91采用聚乙烯（HDPE）、高密度聚乙烯、PE、PB、PVC等材料。

无纺布92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0.5～2 cm颗粒或碾压成1～5 cm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，加水调节湿度为50%～65%，添加石灰控制pH值为5.5～7.5。起堆后覆盖塑料，发酵15～25 d。散堆后将原料搅拌均匀，湿度控制在40%～60%，重新起堆发酵10～15 d。

在植物毯中，营养土93的厚度为5～10 cm。温暖、潮湿地区使用的植物毯，在营养土93上，每平方米狗牙根用种量为1～3 g、马尼拉草用种量为2～4 g、匍茎剪股颖用种量为6～12 g、结缕草用种量为1～3 g。低温、干旱地区使用的植物毯，在营养土93上，每平方米结缕草用种量为2～5 g、黑麦草用种量为4～5 g、高羊茅用种量为3～5 g、野牛草用种量为5～10 g。

植物纤维层94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，以秸秆上的水成珠，但不滴下来为宜；湿润15～30 min后，进行碾压至秸秆变软，再将秸秆编织成块，植物纤维层94的四周应修剪整齐。

土工布95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。土工布的宽度可以是3～10 m，长度为50～100 m。

铆钉96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，需清理干净边坡上杂物、碎石，通过回填夯实平整低洼处，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殖质层，这是治理水土流失的一种高效方式。

实施例9 通过城市风道，改善城市生态环境

目前，我国城镇化率超过50%，预测2020年常住人口城镇化水平增加到60%。城市面积不断扩大，热岛效应、空气污染等“城市病”日益突出。将新鲜气流引入城市，促进城市与郊区间的空气流动，提高城区内部的通风效果，改善城市空气质量非常重要。改善城市生态系统需从风道空间形态、用地性质、建筑、开敞空间等方面进行规划控制：

1、风道空间形态控制

城市一级风道走向与城市主导风向角度基本一致，优选小于20°，宽度400～800 m；城市二级风道走向与城市主导风向角度小于30°，宽度100～400 m；城市一级风道与城市二级风道走向基本相同。

2、风道用地性质控制

城市一级风道以交通干道、大型狭长的水面、绿化带、高压走廊等开敞空间作为载体；城市二级风道以河流、公园等开敞空间作为载体。

3、风道覆盖区建筑控制

距离风道两侧以及入风口越近，要求建筑密度越小。风道覆盖范围内的建筑迎风面水平宽度应小于风道截面宽度的10%。引风段区域建筑以底层为主，导风段建筑可以适当布置中高层建筑。建筑迎风面与主导风向的角度应小于30°，街区的入风口建筑优选点状布局形式。

4、开敞空间控制

划定水域保护范围，禁止建设开发；划定风道覆盖区内的公园绿地保护范围，合理种植草、灌、乔。

Claims

1.一种生态系统治理的方法，是通过恢复山体地貌、净化水体质量、调整森林结构、改善农田土质、重建湖域生态、扩大种草面积、优化城市规划来进行治理，其特征是，所述改善农田土质，是利用土壤高温消毒装置进行灭茬、粉碎、深耕、高温杀菌灭虫，改善土壤结构，防治土传病虫害。

2.根据权利要求1所述的一种生态系统治理的方法，其特征是，所述土壤高温消毒装置由悬挂支架（17）、传动连结轴（16）、传动换向箱（15）、传动轴（19）、传动齿轮箱副（20）、机身（29）、秸秆粉碎轮（23）、土壤翻耕破碎轮（24）、土壤平整轮（30）、火焰喷头（38）、蒸汽排放管（39）组成，其特征是，所述悬挂支架（17）与机身（29）相连；所述悬挂支架（17）上设有传动换向箱（15）；所述传动换向箱（15）上设有传动连结轴（16）；所述传动换向箱（15）通过传动轴（19）与传动齿轮箱副（20）相连；所述传动齿轮箱副（20）与机身（29）相连。

3.根据权利要求1所述一种生态系统治理的方法，其特征是，所述秸秆粉碎轮（23）通过秸秆粉碎轮传动轴（46）与传动齿轮箱副（20）相连；所述土壤翻耕破碎轮（24）通过土壤翻耕破碎轮传动轴（49）与传动齿轮箱副（20）相连；所述土壤平整轮（30）通过土壤平整轮轴（50）与机身（29）相连；

所述传动齿轮箱副（20）上设有秸秆粉碎控制杆（21）、土壤翻耕破碎控制杆（22）；

所述秸秆粉碎轮（23）两端设有秸秆挡板（45）；所述秸秆粉碎轮（23）上设有秸秆粉碎刀座（47）、秸秆压杆（32）；所述秸秆粉碎刀（33）通过秸秆粉碎刀座（47）与秸秆粉碎轮（23）相连；所述秸秆压杆（32）与秸秆挡板（45）相连；

所述土壤翻耕破碎轮（24）上设有土壤翻耕斗（34），内部设有土壤翻耕破碎轮支架（48）；

所述土壤平整轮（30）上设有凸起。

4.根据权利要求1所述一种生态系统治理的方法，其特征是，所述机身（29）前方设有若干悬挂挡板（18），所述悬挂挡板（18）通过挡板悬挂铰链（31）与机身（29）相连；

所述机身（29）两侧设有挡土板前调节槽（25）、挡土板后调节槽（27）；所述挡土板前调节槽（25）内设有挡土板前调节杆（26）；所述挡土板后调节槽（27）内设有挡土板后调节杆（28）；

所述机身（29）的后方设有挡土链（36）；

所述机身（29）内设有挡土调节板（35）、挡土板（37）、火焰喷头（38）、蒸汽排放管（39）；所述挡土调节板（35）两端各设有挡土板前调节杆（26）、挡土板后调节杆（28）。

5.根据权利要求1所述一种生态系统治理的方法，其特征是，所述火焰喷头（38）上设有火焰喷头透气孔（59）；所述火焰喷头（38）内设有电子点火器（65）、燃烧器（66）；所述燃烧器（66）通过火焰喷头（38）与燃气混合管（60）相连；所述燃气混合管（60）与氧气输送管（61）、燃气输送管（62）相连；

所述氧气输送管（61）通过氧气调节阀（63）与气管（12）相连；所述燃气输送管（62）通过火焰喷头开关（64）与燃气三通管（11）相连；所述燃气三通管（11）通过燃气管（5）与气罐（4）相连。

6.根据权利要求1所述一种生态系统治理的方法，其特征是，所述蒸汽排放管（39）上设有若干个蒸汽孔（67）；所述蒸汽排放管（39）通过蒸汽输送管（68）与蒸汽管（6）相连。

7.根据权利要求1所述一种生态系统治理的方法，其特征是，所述机身（29）上设有水箱（1）、气罐箱（3）、蒸汽炉（7）；所述水箱（1）上设有水箱盖（2）；所述水箱（1）下设有水箱排水阀（8）、蒸汽炉补水阀（9）；所述水箱排水阀（8）用于排放水箱（1）内的水；所述蒸汽炉补水阀（9）通过蒸汽炉补水管（10）与蒸汽炉（7）相连；

所述蒸汽炉（7）上设有泄压阀（40）、蒸汽阀（41）；所述蒸汽炉（7）通过蒸汽阀（41）与蒸汽管（6）相连；所述蒸汽炉（7）外部下方设有蒸汽炉通风孔（14）、蒸汽炉开关（43）；

所述蒸汽炉（7）下方设有炉头（42）；所述炉头（42）通过蒸汽炉燃气管（44）与燃气三通管（11）相连。