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一 种 人 造 土 壤 技 术
专利申请受理通知书
申请日：日
申请人：李鹏飞
发明名称：一种人造土壤技术
说明书摘要
本发明涉及一种用于农业、种植业的人工土壤制造技术。该技术乃是利用岩石、工矿及建筑业产生的固体废弃物、各种有机物为原料，经过分选、粉碎、研磨并按一定比例混合后发酵制成造土堆肥，然后将造土堆肥与无机原料粉v即造土母质w按一定比例混合制成具有一定蓄水、蓄热、透气、肥力，达到植物生长所需基本条件的人造土壤。该技术易于实施，且可工业化大规模生产，利用它可以将发展农业经济与治理工矿废弃物、江河湖海污染、处理城市生活垃圾和环境保护结合、协调起来，形成良性循环，尤其对贫瘠山区、沙化地区、海岛等土壤缺乏地区的开发更具重要意义，宜于推广应用
名称：一种人造土壤技术
所属项目名称：
归属：发明人
发明人v设计人w：李鹏飞
联系电话：
一、发明或实用新型所属的技术领域
&&& 本发明是关于一种能够满足作物生长所需条件的人造土壤。
本发明简称是人造土壤。
二、背景技术v也称现有技术w
&&& 在自然界，从坚硬的岩石变成可以生长植物的土壤是一个漫长而
复杂的过程，要经历数十万年甚至数百万年，由此可见，土地资源几乎是不可再生的。由于本发明者所能查阅的资料有限，还不能回答是否有人曾提出过人造土壤的问题，所以暂称本发明为首创。与本发明近似的是无土栽培技术，特别是由我国首创的有机生态型无土栽培技术，该法用有机肥代替营养液，基质除了蛭石、珍珠岩、岩棉、火山岩、炉渣、陶粒外，还有稻壳、锯末、蔗渣等有机物，这一点与本发明相类似。但是，二者必定属于不同的领域，有机生态型无土栽培法中的基质每3年更换一次，而造土母质则是人造土壤的主体，是最重要的组成部分，永不更换，随作物生长而成熟。
三、发明或实用新型的目的
&&& 本发明的目的是探索一种途径，通过工业化的生产方式，高速度大规模地制造土壤，变生产生活废弃物为有用资源，使土地资源变成一种可再生的资源，从而实现人类活动，生物界和自然界的和谐统一，从源头上解决环境保护问题。
&&& 四、发明或实用新型的技术方案
在自然界，任何类型的土壤都是由岩石变成的。首先，组成地壳的岩石经过物理、化学及生物风化后，发生破碎分解变成成土母质，这种成土母质中的营养元素是分散的容易随水流失，植物最需要的氮却一点也没有。第二步，在成土母质中出现了自生细菌，它不需有机物作养料，只要有了水分、空气、矿质养分及一定的温度条件便能生存繁殖。第三步，地衣、苔藓类低等植物开始生长，随着生物的积累作用越来越大，成土母质中的有机物数量不断增加，最后高等植物逐渐取代了低等植物，通过强大的根系把分散的可溶性养分集中起来，等到这些生物死亡之后，它们的残体经过微生物的分解作用，一部分成为后来植物所需的养分，另一部分变成了腐殖质。腐殖质在成土母质形成肥力方面起重要作用，一方面它能够把养分保蓄起来，另一方面可以改变成土母质的物理性质，使其变得有结构，以致具备了肥力特征。至此，成土母质变成了土壤，实现了由岩石到土壤的演变。
&&& 人造土壤的基本原理与自然界土壤形成的机理基本相同，差异之处在于人造土壤形成的时间和过程大大地缩短了。人造土壤的基本原料有三大类。第一类是自然界各种不同类型的岩石，包括沉积岩、变质岩和火山岩，其中以黑色泥岩、黑色页岩、粘土、板岩、千枚岩、花岗岩、玄武岩、安山岩及火山灰为最佳，但不包括某些化学沉积岩，如盐岩、石膏、石灰岩。第二类是工矿建筑业中产生的固体废弃物，包括废石、尾矿、废渣、煤矸石、粉煤灰、砖瓦、陶瓷、水泥构件、砂石、废塑料，但不包括某些有害物质，如残留农药器皿、有毒化合物、重金属含量超标废弃物及含放射性废渣。第三类是各种有机物，包括秸杆、瓜果皮核、蔬菜、杂草、动物残体、藻类、人畜粪便、生活垃圾、肉类、纤维、废布、皮革、废木、河湖淤泥、下水道及废水处理厂污泥、泥炭、褐煤，但不包括有害化学药剂、含汞、苯及重金属含量超标的有机物。人造土壤的工艺过程分为五个步骤v见图一w。第一步，将收集到的原料进行分类与细分类。第二步，将分类后的原料按一定的设计要求进行粉碎与研磨并分门别类加以储存。第三步，将有机原料v固态有机物要进行粉碎w与无机原料粉末按一定比例混合后送入中高温厌氧发酵车间进行充分发酵，制成造土堆肥。第四步，将造土堆肥与无机原料粉v即造土母质w按一定比例混合便制成了人造土壤，这种人造土壤具有一定的蓄水、透气、肥力和蓄热特征，达到了植物生长所需的基本条件。第五步，对人造土壤做全面的测定和评价，按照绿色食品基地使用的土壤标准，进行作物种植实验，合格后方可出厂销售。
五、发明或实用新型的优点及积极效果
&&& 应用本法得到的产品是人造土壤，这种土壤的品质及性质不逊于天然土壤。由于是工业化大规模地生产，这对于地少人多的我国，尤其具有重大意义。人造土壤的用途极其广泛，如人造耕地v见图二、表一w、改良土地、改良草场、绿化荒山、城市绿化、治理沙化等。如果在我国这项技术得以广泛应用，从宏观上讲，人们可以把发展经济、治理工矿建筑业中废弃物、处理城市生活垃圾、治理江河湖海污染与发展有机农业有机的结合起来，协调起来，统一起来，形成一个真正意义上的良性循环，从而实现了对自然环境的自然而然的保护。
六、实施例
&&& 为了验证本发明的可行性，曾做过小型的人造土壤作物种植试验。该试验共取21个样品v见表二w，分别代表岩石、工矿建筑业中产生的固体废弃物和有机物，这些样品相当于人造土壤的原料。第一步，将2-20号样品破碎研磨，并用100孔M厘米2的金属筛进行筛选，使其粉末的粒度相当于自然界棕壤的范围。第二步，用2、13、21号样品按比例混合v见表三w，然后将这些混合物在45-55℃温度条件下，经过100天的厌氧发酵，制成造土堆肥。第三步，将造土堆肥与2-20号样品按一定比例混合，便制成一元、三元和十一元人造土壤v见表四、五、六w。第四步，作物种植试验，试验的作物有小麦、水稻、小白菜、菠菜、花、草、小根蒜、槐、柳、榆，均获得成功。其中小麦种植结果v见照片1-11w表明，2-18号样品的发芽率均在95%以上，而作物的长势与根系发育情况与1号样品v现代土壤w几乎没有差别。至于19、20号样品，发芽率约为80%，初期植株矮小枯黄，还有幼苗枯死现象，表明生长条件恶劣，如果不与其他原料混合，则不适合植物生长，但后期，由于浇水适时，根系发育变好，植株生长状况明显好转。试验还表明多元的人造土壤比单元的人造土壤好，更适合作物生长发育，这是因为人造土壤的元数越多，其成分越接近天然土壤，而pH值及矿化度等因素更加适合植物生长的需要
七、有关的附图及说明
人造耕地设计一览表
雨水过剩区
雨水充沛区
挖石量v每6m2wvm3w
砌石量v每6m2wvm3w
一次蓄水视同年降水vmmw
注：v图二、表一中的w~―A代表人造土壤、B代表砂砾石、C代表岩石粉末或其他埋藏物、D代表地下空间供蓄水用、E代表山体、F代表隔水层
人造土壤试验采样清单表
褐黄色土壤
本溪彩屯矿
深灰色煤矸石
本溪彩屯矿
本溪彩屯矿
褐灰色油页岩
抚顺西露天矿
灰色粉砂质泥岩
阜新海州露天矿
黑灰色煤矸石
阜新海州露天矿
灰黄色膨润土
灰色硅质板岩
灰色千枚岩
花岗片麻岩
黑色玄武岩
抚顺西露天矿
暗紫色安山岩
庄河桂云花山
砖瓦陶瓷碎片
盘锦辽河油田
造土堆肥配方表
2号样品黑色泥岩
13号样品花岗岩
21号样品干牛粪
一元人造土壤配方表
自身重量vKw
造土堆肥重量vKw
黑色泥岩v辽w
黑色泥岩v本w
深灰色煤矸石
褐灰色油页岩
灰色粉砂质泥岩
黑灰色煤矸石
灰黄色膨润土
灰色硅质板岩
灰色千枚岩
花岗片麻岩
黑色玄武岩
暗紫色安山岩
砖瓦陶瓷碎片
三元人造土壤配方表
组&&&&& 分&&&&& 重&&&&& 量vKw
样&&&&& 品&&&&& 编&&&&& 号
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人造土壤技术专利&发明人：李鹏飞&&联系电话：
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&网站设计制作： 电话：“人造土壤”进戈壁：新疆南疆地区设施农业规模化
&&&&来源：&&&&
原标题：“人造土壤”进戈壁：新疆南疆地区设施农业规模化　　科技日报讯 （记者朱彤 通讯员李蓓）没有土壤也能种出可口的蔬菜吗？答案是肯定的。近日，在疏勒县巴仁乡英艾日克村的温室大棚里，记者见证了这一种植技术的“现实版”。 　　番茄种植在箱子里，辣椒种植在袋子中。植株扎根的“土壤”看似是土却不是土，是新疆农科院植保所的专家用棉花秸秆、菌糠、锯末等材料加工成的栽培基质。每株植物根部都有滴灌的插头，将水或营养物质输送到植株根部。目前，像这样的栽培模式在疏勒县应用越来越成熟，使得大面积的戈壁荒滩成为沃土良田。 　　新疆南疆四地州光热资源丰富，近年来设施农业发展速度加快，设施农业面积已有数万亩。然而南疆地区沙漠、戈壁面积大，有效耕地匮乏，人多地少。新疆农科院专家从2009年开始着手戈壁设施无土栽培技术的研究工作，利用沙漠、戈壁、盐碱滩等非耕地发展设施农业，其成果于2012年通过了自治区科技成果鉴定，技术水平全国领先。 　　为了让这一成果得以转化，2014年，新疆农科院专家又申报了国家科技成果转化项目“戈壁荒漠设施园艺基质产业化示范”。项目组与新疆澜海扬帆生物科技有限公司开展合作，以棉秸秆、锯屑、菌糠、粪肥等为原料，通过筛选与配制，完成了适宜沙漠、戈壁等非耕地、不同园艺作物与栽培模式的系列配方组合研究，完善以棉花秸秆为主的农作物秸秆收获、粉碎、发酵工艺，建立了基质研发生产基地，形成了轻量化、成型化、商品化、经济、环保的基质产品。 　　据该院植保所研究员崔元圩介绍，目前项目组可以根据不同作物不同的地域调整基质的配方，达到充分利用当地农业生产废弃物的目的。同时，项目组还将病虫害绿色防控，植株营养诊断、检测调整，配方肥，微滴灌水肥一体化，基质结构修复、消毒再利用以及环境调控等方面的技术进行集成，进一步提高基质栽培的管理水平，使其应用简便、适用、更具可操作性，并在全疆范围内进行了示范推广。项目合作方新疆澜海扬帆生物科技有限公司在泽普建立了生产线，2014年产量达到1000万袋。 　　疏勒县农业技术推广中心主任李翠梅说：“应用基质栽培，病虫害明显减少，尤其是土传病害发生率极低。一个生长季下来基本不需要用药。最关键的是节约劳动力，产量还提高了一倍以上。”
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人 民 网 版 权 所 有 ，未 经 书 面 授 权 禁 止 使 用
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by .cn. all rights reserved废弃秸秆变身“人工土壤”能培育优质蔬菜
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　　既能培育优质蔬菜又可消除滚滚“狼烟”　　以玉米与小麦秸秆为主要原料，通过对秸秆进行粉碎、发酵、腐熟处理，按比例混配成为基础秸秆基质，再与相关无机物料进行复配，即可得到　　秸秆型无土栽培基质，既可用于　　育苗又能用于栽培　　种菜本来离不开土壤，但历城区遥墙镇的农民不用土，却种出了又好吃又安全的蔬菜。记者今天在遥墙镇桥南村的大棚里看到，这儿的黄瓜、西红柿都长在由玉米秸秆经特殊发酵后生成的有机基质上。这种基质将秸秆变废为宝，既解决了土壤问题，又在消除机场周边“狼烟”上大显身手。　　有机基质俗称“人工土壤”，其发明者山东商道生物科技有限公司是全国第一家也是规模最大的基质生产企业。今天上午，记者在商道生物科技“秸秆利用中心”看到，加工场地内，几台拖拉机正在粉碎秸秆，工人往粉碎好的秸秆堆撒上菌种，加上牛粪、生产啤酒制造的污泥，发酵20天后便可生成黑油油的“人工土壤”。　　使用基质种出来的蔬菜品质咋样？桥南村菜农老韩家的蔬菜全是用这种“人工土壤”栽出来的。他告诉记者，“用这种基质育的苗，又齐又壮成活率高，栽到地里后不用返苗，常见的病虫害也很少见到。种出来的黄瓜又甜又脆，一点都不愁卖。”　　从事特色农业研究与推广数十年的冯锡鸿介绍，以玉米与小麦秸秆为主要原料，通过对秸秆进行粉碎、发酵、腐熟处理，按比例混配成为基础秸秆基质，再与相关无机物料进行复配，即可得到秸秆型无土栽培基质。该基质可代替草炭应用于蔬菜、花卉等作物的无土栽培，既可以保护泥炭资源，又可以实现秸秆的资源化利用，减少其焚烧或废置造成的环境污染。此外，该基质既可用于育苗又能用于栽培，制作成本比传统以草炭为主体的基质低50%以上。　　商道生物科技研发的秸秆型无土栽培技术是农业部支持项目、省科技厅重大专项，先后获省市区科技、环保、农业等多部门扶持资金200多万元。日前，济南市科技局组织有关专家对其完成的“作物秸秆双生循环利用技术研究与示范”项目鉴定后一致认为，该项目在规模化利用玉米秸秆生产育苗基质技术研究方面有创新，达同类研究国内领先水平。　　如今，这个基地年可生产育苗基质5万多立方米，栽培基质和有机肥1万多吨，可“吃”掉1万多亩地的玉米秸秆。冯锡鸿表示，目前基地能够消化历城区东北部和长清西部所有玉米秸秆，有效消除了省城周边的“狼烟”隐患。未来两年，公司计划扩大生产规模，争取每季消耗4万亩秸秆。(记者 祝蕾)
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