[发明专利]生物炭联合微生物强化伴矿景天修复耕地土壤重金属的装置及方法

权利要求书

1.生物炭联合微生物强化伴矿景天修复耕地土壤重金属的装置，包括培育机构（9）和土壤破碎机构（17），其特征在于：所述培育机构（9）的下端设置有支撑座（2），所述支撑座（2）的上方等距设置有培育框（1），所述培育框（1）上下的四个拐角处和支撑座（2）上端的四个拐角处均设置有固定杆连接套（15），所述固定杆连接套（15）的内部设置有固定杆槽（6），所述培育框（1）和支撑座（2）以及相邻培育框（1）之间设置有固定杆（3），所述培育框（1）下端的两侧对称设置有两个补光灯（4），且相邻补光灯（4）之间设置有喷水嘴（11），中间位置所述喷水嘴（11）的一侧设置有亮度传感器（10），且亮度传感器（10）与补光灯（4）电性连接，所述培育框（1）上端的内部等距设置有五个培育盆（5），且培育盆（5）与喷水嘴（11）对应设置，所述培育盆（5）的内部设置有土壤湿度传感器（16），所述土壤破碎机构（17）内部的一侧固定设置有固定破碎板（18），所述土壤破碎机构（17）内部的另一侧滑动设置有滑动破碎板（19），所述所述土壤破碎机构（17）与固定破碎板（18）的相对侧均设置有破碎夹齿板（20），且两个破碎夹齿板（20）相啮合，所述土壤破碎机构（17）固定破碎板（18）的下方倾斜设置有筛盘（25）。

2.根据权利要求1所述的生物炭联合微生物强化伴矿景天修复耕地土壤重金属的装置，其特征在于：所述固定杆（3）的上下两端分别与固定杆槽（6）通过卡槽固定连接，所述培育框（1）一侧的前端设置有第一磁块（7），所述培育框（1）另一侧的后端设置有第二磁块（8）。

3.根据权利要求2所述的生物炭联合微生物强化伴矿景天修复耕地土壤重金属的装置，其特征在于：所述培育框（1）另一侧的前端设置有第一磁块槽（14），且第一磁块槽（14）与第一磁块（7）对应设置，所述培育框（1）一侧的后端设置有第二磁块槽（13），且第二磁块槽（13）与第二磁块（8）对应设置。

4.根据权利要求1所述的生物炭联合微生物强化伴矿景天修复耕地土壤重金属的装置，其特征在于：所述培育盆（5）的下方设置有水箱（12），且水箱（12）与喷水嘴（11）相贯通。

5.根据权利要求1所述的生物炭联合微生物强化伴矿景天修复耕地土壤重金属的装置，其特征在于：所述筛盘（25）与土壤破碎机构（17）的内壁固定连接，所述筛盘（25）的下方设置有出料传送带（26）和接料盆（27），且出料传送带（26）位于接料盆（27）的一侧，所述筛盘（25）的内部设置有过滤板（30），所述过滤板（30）一侧的内部设置有过滤条槽（29），所述过滤条槽（29）位于出料传送带（26）的上方，且过滤板（30）的另一端位于接料盆（27）的上方，所述筛盘（25）的外端设置有筛盘框（28），所述筛盘（25）靠近接料盆（27）的一端向下倾斜。

6.根据权利要求1所述的生物炭联合微生物强化伴矿景天修复耕地土壤重金属的装置，其特征在于：所述滑动破碎板（19）的一侧设置有破碎电机（22），所述破碎电机（22）的输出端设置有驱动盘（21），所述驱动盘（21）与滑动破碎板（19）之间设置有传动杆（23），且传动杆（23）的两端分别与驱动盘（21）与滑动破碎板（19）转动连接。

7.根据权利要求1所述的生物炭联合微生物强化伴矿景天修复耕地土壤重金属的装置，其特征在于：所述滑动破碎板（19）一侧的上下两端均设置有滑块（32），所述土壤破碎机构（17）的两侧对称设置有两个滑槽（24），且滑槽（24）与滑块（32）滑动连接，所述固定破碎板（18）和滑动破碎板（19）的上端均设置有引料板（31）。

8.基于权利要求1-7任意一项所述生物炭联合微生物强化伴矿景天修复耕地土壤重金属的装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采集耕地中分布较为广泛的石灰土和黄壤为供试土壤；

步骤2：选择叶菜类的生菜和根茎类的空心菜进行实验，选择对重金属有较强耐受性的氧化亚铁硫杆菌为供试微生物，生物质炭原料为花生壳秸秆，炭化温度为350～500℃，同时过2mm筛网；

步骤3：将供试黄壤和石灰土剔除石块和动植物残体，然后分别阴干，通过土壤破碎机构（17）进行土壤的破碎和过筛，破碎电机（22）驱动驱动盘（21）转动，且驱动盘（21）前端的凸块与传动杆（23）转动连接，在凸块呈圆周转动时，通过传动杆（23）带动滑动破碎板（19）在土壤破碎机构（17）的内部滑动，通过两个啮合连接的破碎夹齿板（20）对土壤进行破碎，破碎后的土壤穿过过滤条槽（29）掉落在出料传送带（26）上，未被过滤的大尺寸土壤颗粒掉落在接料盆（27）的内部；

步骤4：将生物炭设置6个水平，即0%、4%、6%、8%、10%和20%含量的生物质炭，简称为炭零、炭一、炭二、炭三、炭四、炭五，每个盆栽装入供试土壤和生物质炭共计4kg，每盆根据实验设计装入相应量的土壤和生物质炭，并混匀备用；

步骤5：将混合后的土壤放置在培育机构（9）的培育盆（5）中，每个盆栽培育3颗蔬菜苗，将氧化亚铁硫杆菌设置6个水平，即0ml、10ml、20ml、40ml、60ml和80ml含量的菌液，简称为菌零、菌一、菌二、菌三、菌四、菌五，根据实验设计向盆栽中施用相应比例的菌液和间作3颗伴矿景天，通过培育机构（9）进行蔬菜苗和伴矿景天的培育，将蔬菜苗和伴矿景天植入培育盆（5）的土壤中，亮度传感器（10）根据植物接收的光线亮度调节补光灯（4）的亮度给蔬菜苗进行补光，通过土壤湿度传感器（16）对土壤湿度进行监测并调节喷水嘴（11）进行水的喷洒，待蔬菜生长约80d后收获；

步骤6：蔬菜和伴矿景天同时收获，经洗净于60℃烘干，蔬菜和伴矿景天干样分别粉碎，备测；取根际土壤阴干，过筛，测试。