本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)土壤工程、生態(tài)環(huán)境治理、國(guó)土空間整治與氣候變化應(yīng)對(duì)，具體涉及一種利用多類石頭制備人造土地的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
1、自然土壤是人類生存與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的核心資源，科學(xué)界已明確證實(shí)，自然條件下每形成10厘米厚度的有效耕作土壤需要耗時(shí)兩千年至三千年，屬于典型的不可再生資源。自工業(yè)化以來，全球范圍內(nèi)土壤侵蝕與退化問題持續(xù)加劇，公開數(shù)據(jù)顯示，表層土壤流失速度達(dá)到自然補(bǔ)充速度的10倍至40倍，自20世紀(jì)中期以來，全球已有30%的耕地因土壤侵蝕喪失生產(chǎn)能力，相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)至?2025年地球75%的土地將出現(xiàn)不同程度的退化。同時(shí)，全球氣候持續(xù)變暖，極端氣候事件頻發(fā)，洪水、野火、高溫等災(zāi)害顯著增加，進(jìn)一步加速土壤破壞與水資源流失。
2、當(dāng)前現(xiàn)有土壤改良與耕地修復(fù)技術(shù)，主要依賴施用有機(jī)肥、泥炭、腐殖質(zhì)、土壤調(diào)理劑，或采用異地客土搬運(yùn)回填方式實(shí)現(xiàn)土層增厚，此類技術(shù)普遍存在原料來源有限、生產(chǎn)成本高昂、施工效率低下、難以大規(guī)模推廣、無(wú)法快速新增耕地面積等明顯缺陷。對(duì)于陡坡、石灘、石膜、石漠化等無(wú)土或少土區(qū)域，現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效土層構(gòu)建，植被難以存活，蓄水保肥能力極差，且裸露巖石大量吸收太陽(yáng)輻射，進(jìn)一步加劇區(qū)域溫度升高與氣候惡化。此外，我國(guó)部分耕地存在重金屬污染問題，傳統(tǒng)修復(fù)方式周期長(zhǎng)、成本高、易造成二次污染，難以快速實(shí)現(xiàn)食品安全生產(chǎn)。
3、綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法同時(shí)滿足快速制造土壤、低成本擴(kuò)耕、農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)、提升土壤碳匯、涵養(yǎng)地表水源、降低區(qū)域溫度、治理氣候變暖、改造國(guó)土空間的多重需求，亟需一種全新的、高效的、低成本的、安全的人造土壤制備與全域應(yīng)用技術(shù)，從根本上解決自然土壤稀缺、退化、污染與氣候惡化疊加的全球性生存危機(jī)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的自然土壤形成極慢、流失過快、不可再生、改良成本高、污染耕地修復(fù)困難、石質(zhì)土地?zé)o法利用、碳匯能力不足、氣候惡化加劇等一系列缺陷，本發(fā)明提供一種以石灰石、青砂石、頁(yè)巖、丹巖石、煤矸石等多種天然巖石為原料，通過現(xiàn)場(chǎng)粉碎加工制備高標(biāo)準(zhǔn)人造土壤，并將其系統(tǒng)化應(yīng)用于農(nóng)田建設(shè)、污染修復(fù)、生態(tài)治理、碳匯提升與國(guó)土標(biāo)準(zhǔn)化改造的成套方法。本發(fā)明旨在實(shí)現(xiàn)：快速規(guī)模化制造優(yōu)質(zhì)耕作土壤、大幅降低造土成本、確保農(nóng)產(chǎn)品絕對(duì)安全、顯著提升土壤蓄水與碳儲(chǔ)存能力、有效緩解氣候變暖、將無(wú)效石質(zhì)土地轉(zhuǎn)化為永久高產(chǎn)良田與林地，最終達(dá)成糧食充足供應(yīng)、生態(tài)環(huán)境優(yōu)化、國(guó)土面貌提升、人類生存環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的綜合目標(biāo)。
2、本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種利用多類石頭制備人造土地的生產(chǎn)方法，所用原料選自石灰石、青砂石、水尾頁(yè)巖、敘永頁(yè)巖、瀘州云龍頁(yè)巖、丹巖石、煤矸石中的任意一種或者多種按任意比例復(fù)配組合，所有原料均為地表儲(chǔ)量豐富的天然巖石，不添加泥炭、有機(jī)肥、化學(xué)調(diào)理劑、外源土等其他成分；
3、采用大型現(xiàn)場(chǎng)粉碎機(jī)實(shí)現(xiàn)就地取材、就地破碎、就地鋪設(shè)，避免遠(yuǎn)距離運(yùn)輸增加成本，粉碎機(jī)每小時(shí)穩(wěn)定產(chǎn)量為250噸至300噸巖石粉，統(tǒng)一采用1.5噸巖石粉折合1立方米標(biāo)準(zhǔn)人造土壤的計(jì)量方式，根據(jù)種植場(chǎng)景將巖石粉分為細(xì)石粉與二粗石粉，細(xì)石粉專用作為水稻田種植土壤，二粗石粉專用作為旱地種植與造林用地土壤；
4、人造土壤在農(nóng)田中統(tǒng)一鋪設(shè)厚度為33.3厘米，每畝667平方米標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田總用量為220?立方米，現(xiàn)場(chǎng)施工人工成本為9元/立方米，柴油消耗、電力消耗、設(shè)備維修及配件損耗合計(jì)為3元/立方米，每畝標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田人造土壤總成本為2658元；
5、單臺(tái)粉碎機(jī)每日連續(xù)工作8小時(shí)可生產(chǎn)巖石粉2000噸，折合1330立方米標(biāo)準(zhǔn)土壤，每日可完成6畝土地鋪設(shè)，每月可完成150畝，每年可穩(wěn)定完成1500畝優(yōu)質(zhì)土壤農(nóng)田建設(shè)，所制備的人造土壤具有不板結(jié)、質(zhì)地疏松、透氣保水能力強(qiáng)的特性，在連續(xù)10天高溫晴朗天氣條件下，10厘米以下土層含水率仍可保持70%，可直接種植水稻、玉米、大豆、豌豆、山芋、紅薯、土豆、四季豆、豇豆、辣椒、茄子、青菜、白菜、蘿卜、萵筍、大蒜、蔥類農(nóng)作物，長(zhǎng)勢(shì)與產(chǎn)量均達(dá)到當(dāng)?shù)刈顑?yōu)自然肥田水平。
6、進(jìn)一步，當(dāng)單獨(dú)選用石灰石作為原料時(shí)，所制備的石灰石基人造土壤ph值為8.73，經(jīng)四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院檢測(cè)，總砷含量為3.7mg/kg、總汞含量為0.029mg/kg、總鉛含量為0.9mg/kg、總鎘含量為0.56mg/kg、總鉻含量為21.0mg/kg，全部指標(biāo)均滿足《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地重金屬安全評(píng)估技術(shù)規(guī)定》要求；
7、采用該土壤種植水稻，在8平方米試驗(yàn)田內(nèi)收獲干谷15斤，折合畝產(chǎn)1111斤，收獲的大米經(jīng)檢測(cè)總砷含量為0.094mg/kg、總汞未檢出、總鉛含量為0.067mg/kg、總鎘含量為0.031mg/kg、總鉻含量為0.267mg/kg，所有重金屬含量遠(yuǎn)低于國(guó)家食品安全限值，可長(zhǎng)期用于水稻規(guī)模化安全生產(chǎn)，所產(chǎn)大米符合綠色食品與有機(jī)食品種植要求。
8、進(jìn)一步，當(dāng)單獨(dú)選用青砂石作為原料時(shí)，所制備的青砂石基人造土壤ph值為8.46，經(jīng)檢測(cè)總砷含量為4.6mg/kg、總汞含量為0.036mg/kg、總鉛含量為15.9mg/kg、總鎘含量為0.54mg/kg、總鉻含量為61.0mg/kg，符合農(nóng)田土壤安全使用標(biāo)準(zhǔn)；
9、采用該土壤種植玉米，植株長(zhǎng)勢(shì)、株高、葉色、果穗發(fā)育均與當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)肥沃旱地一致，果穗最大行數(shù)可達(dá)20行，畝產(chǎn)不低于1000斤，收獲的玉米經(jīng)檢測(cè)總砷含量為0.010mg/kg、總汞未檢出、總鉛含量為0.117mg/kg、總鎘含量為0.002mg/kg、總鉻含量為0.318mg/kg，安全等級(jí)優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，可廣泛用于玉米、小麥、薯類等旱地糧食作物種植。
10、進(jìn)一步，當(dāng)單獨(dú)選用水尾頁(yè)巖作為原料時(shí)，所制備的頁(yè)巖基人造土壤ph值為7.42，經(jīng)檢測(cè)總砷含量為4.5mg/kg、總汞含量為0.010mg/kg、總鉛含量為28.5mg/kg、總鎘含量為0.58mg/kg、總鉻含量為?98.5mg/kg，滿足耕作土壤安全要求；
11、采用該土壤種植水稻，8平方米試驗(yàn)田收獲干谷17斤，折合畝產(chǎn)1416斤，稻穗單株籽粒數(shù)量最高可達(dá)502粒，稻穗長(zhǎng)度、籽粒密度、籽粒飽滿度均顯著超過當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)肥沃農(nóng)田，具備超高產(chǎn)特性，可作為水稻主產(chǎn)區(qū)優(yōu)質(zhì)土壤替代與擴(kuò)耕首選材料。
12、進(jìn)一步，當(dāng)選用敘永頁(yè)巖、瀘州云龍頁(yè)巖單獨(dú)或混合作為原料時(shí)，敘永頁(yè)巖基人造土壤ph值為8.22，總砷含量2.4mg/kg、總汞含量0.014mg/kg、總鎘含量0.61mg/kg；瀘州云龍頁(yè)巖基人造土壤ph值為8.72，總砷含量3.7mg/kg、總汞含量0.025mg/kg、總鎘含量0.63mg/kg；
13、兩種頁(yè)巖土壤混合使用時(shí)理化性質(zhì)穩(wěn)定、重金屬分布均勻，整體指標(biāo)仍低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值，可用于水稻、玉米、大豆、各類蔬菜輪作種植，出苗率高、生長(zhǎng)健壯、抗逆性強(qiáng)，不產(chǎn)生連作障礙，適合規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化商品糧與蔬菜基地建設(shè)。
14、進(jìn)一步，直接將人造土壤整體鋪設(shè)于污染耕地或退化耕地表層，不進(jìn)行異地客土置換、不使用化學(xué)鈍化劑、不進(jìn)行大規(guī)模土壤翻耕，僅在原有造土成本基礎(chǔ)上增加少量地表鋪墊與短途運(yùn)輸費(fèi)用，每畝耕地總修復(fù)成本不超過10000元即可完成永久性修復(fù)；
15、人造土壤自身重金屬含量極低，可有效阻隔下層污染土壤中有害物質(zhì)向上遷移，農(nóng)作物根系主要集中在人造土層內(nèi)生長(zhǎng)，吸收重金屬量大幅降低，當(dāng)年種植即可收獲符合國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)產(chǎn)品，修復(fù)周期短、見效快、無(wú)二次污染，可快速恢復(fù)耕地生產(chǎn)能力與糧食安全保障能力。
16、進(jìn)一步，以燃煤電廠、冶煉廠等二氧化碳高排放廠區(qū)為中心，向外劃定固定半徑作為生態(tài)改造圈，將改造圈內(nèi)的硬殼地、坡地、荒地、零散建筑垃圾地塊全部納入改造范圍；
17、采用挖掘機(jī)開挖至50厘米深度，將巖石、土塊、建筑垃圾一并送入粉碎機(jī)就地破碎，混合制備為人造土壤并均勻鋪設(shè)50厘米厚度，每畝改造總費(fèi)用約20000元；
18、改造后區(qū)域土壤總碳儲(chǔ)存量較原始地面提升2倍以上，同步種植高產(chǎn)農(nóng)作物與高大速生喬木，形成“厚層人造土壤+農(nóng)作物+喬木林”復(fù)合碳匯系統(tǒng)，可高效吸附二氧化碳、粉塵與有害氣體，降低區(qū)域溫度、涵養(yǎng)水源、凈化空氣，三年內(nèi)可實(shí)現(xiàn)工業(yè)區(qū)碳排放與生態(tài)系統(tǒng)碳吸收基本平衡，助力碳中和目標(biāo)提前實(shí)現(xiàn)。
19、進(jìn)一步，針對(duì)江河源頭及兩岸的石質(zhì)山坡、裸巖坡地，按地形地勢(shì)修筑為大小適宜、排水通暢的梯平地，不進(jìn)行破壞地形的大規(guī)模開挖填埋；
20、采用小型可移動(dòng)粉碎機(jī)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)巖石破碎與土壤制備，統(tǒng)一鋪設(shè)厚度不低于50厘米的人造土壤，在梯平地上營(yíng)造直立高大用材林，形成連續(xù)沿岸生態(tài)防護(hù)林帶；
21、改造后的厚層人造土壤可儲(chǔ)存25%左右的天然降水，雨水與雪水在土壤內(nèi)緩慢釋放供給林木生長(zhǎng)，顯著降低暴雨期洪水峰值，減少干旱季節(jié)地表缺水與高溫災(zāi)害，林木成長(zhǎng)后兼具生態(tài)防護(hù)、碳匯提升、木材產(chǎn)出多重效益，實(shí)現(xiàn)防洪、蓄水、吸碳、增收一體化治理。
22、進(jìn)一步，針對(duì)石漠、石膜、無(wú)土荒山以及現(xiàn)有封山育林區(qū)域，摒棄傳統(tǒng)直接將樹苗栽植于石縫、石窩中的低效造林方式，嚴(yán)格執(zhí)行“先造土、后造林”的工藝流程，統(tǒng)一鋪設(shè)33.3厘米至50厘米厚的人造土壤，再選擇適宜當(dāng)?shù)貧夂虻膬?yōu)良直立樹種進(jìn)行栽植，確保栽一株、活一株、長(zhǎng)一株、成一株；
23、徹底解決傳統(tǒng)造林“遠(yuǎn)看青山在，近看不成財(cái)、邊長(zhǎng)邊死、無(wú)蓄水、無(wú)肥效”的長(zhǎng)期難題，同時(shí)厚層人造土壤可高效儲(chǔ)存冬季雪水與天然降雨，均勻緩慢釋放，顯著改善北方少雨地區(qū)、山區(qū)水資源利用效率，提升區(qū)域生態(tài)承載力與碳匯能力，將長(zhǎng)期無(wú)產(chǎn)值的石質(zhì)土地轉(zhuǎn)化為永久性生態(tài)財(cái)富與經(jīng)濟(jì)財(cái)富。
24、進(jìn)一步，以土地空間規(guī)劃為依據(jù)，將土地劃分為糧產(chǎn)區(qū)、林農(nóng)混合區(qū)、環(huán)境保護(hù)區(qū)、國(guó)防邊區(qū)進(jìn)行分類打造，將農(nóng)村閑置地、進(jìn)城農(nóng)戶閑置占地、荒蕪耕地、丘陵坡地、平原硬殼地、草原裸地全部納入改造范圍；
25、丘陵區(qū)以頁(yè)巖、油砂為原料快速改造為保水、保土、保肥梯田，以方便人工耕作、合理布局糧田、林地、果林、水源、道路為核心原則；
26、平原與草原區(qū)采用就地粉碎地表硬殼層方式增厚土壤，提升草地生產(chǎn)力與水源涵養(yǎng)能力；
27、通過全域推廣人造土壤改造，實(shí)現(xiàn)全國(guó)土地土層肥沃化、地塊標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)穩(wěn)定化、生態(tài)優(yōu)良化，同步達(dá)成擴(kuò)大耕地面積、保障糧食安全、提升土壤碳匯、降低區(qū)域氣溫、凈化生態(tài)環(huán)境、建設(shè)美麗宜居鄉(xiāng)村的一體化國(guó)土建設(shè)目標(biāo)，為14億人口提供長(zhǎng)期穩(wěn)定、可持續(xù)的生存與發(fā)展空間。
28、本發(fā)明實(shí)施例由于采用以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：
29、1.突破自然規(guī)律限制
30、徹底打破?“土壤為不可再生資源”?的傳統(tǒng)定論，實(shí)現(xiàn)以巖石為原料快速、大規(guī)模、低成本制造優(yōu)質(zhì)土壤，從根源上解決土壤稀缺問題。
31、生產(chǎn)效率極高
32、單臺(tái)機(jī)組年造土面積達(dá)1500畝，可支撐1500人用地需求，全國(guó)級(jí)規(guī)模化實(shí)施可在1至2年內(nèi)實(shí)現(xiàn)人均一畝優(yōu)質(zhì)土壤，遠(yuǎn)超任何傳統(tǒng)造田方式。
33、成本極低、性價(jià)比極高
34、標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田造土成本僅2658元/畝，污染修復(fù)不超過10000元/畝，一次改造、千年享用，長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益、社會(huì)效益遠(yuǎn)超投入。
35、農(nóng)產(chǎn)品絕對(duì)安全
36、巖石原料與產(chǎn)出糧食重金屬含量遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，汞未檢出，其他有害元素僅為限值的幾分之一，是污染耕地修復(fù)、安全食品生產(chǎn)的最優(yōu)方案。
37、土壤物理性能優(yōu)異
38、人造土壤不板結(jié)、質(zhì)地疏松、透氣保水性極強(qiáng)；連續(xù)10天高溫暴曬條件下，10厘米以下土層含水率仍保持70%，抗旱能力顯著優(yōu)于自然土壤。
39、氣候調(diào)節(jié)能力突出
40、土壤碳儲(chǔ)量與地表植物總量相當(dāng)，增加1至2倍人造土壤可大幅提升陸地碳匯，直接降低大氣中二氧化碳濃度，緩解氣候變暖；同時(shí)增厚土層可提升蓄水能力2倍以上，調(diào)節(jié)區(qū)域溫度、減少極端天氣。
41、國(guó)土改造價(jià)值巨大
42、將石灘、石坡、石漠、石膜等千年無(wú)產(chǎn)值土地，轉(zhuǎn)化為高產(chǎn)農(nóng)田、優(yōu)質(zhì)林地、生態(tài)綠地，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村美、農(nóng)民富、農(nóng)業(yè)強(qiáng)，支撐14億人口長(zhǎng)期穩(wěn)定生存發(fā)展。
43、上述概述僅僅是為了說明書的目的，并不意圖以任何方式進(jìn)行限制。除上述描述的示意性的方面、實(shí)施方式和特征之外，通過參考附圖和以下的詳細(xì)描述，本發(fā)明進(jìn)一步的方面、實(shí)施方式和特征將會(huì)是容易明白的。