近年來，伴隨我國工業化的快速發展，土壤不斷遭到各種汙染的傷害。據統計，目前我國有2000萬公頃耕地受到重金屬汙染，約佔耕地總面積的1/5，而這也給我們的生活帶來了諸多影響。土壤汙染主要是指土壤中收容的有機廢棄物或含毒廢棄物過多，影響或超過了土壤的自淨能力，從而在衛生學上和流行病學上產生了有害的影響。
汙染物可以通過多種途徑進入土壤，引起土壤正常功能的變化，從而影響植物的正常生長和發育。土壤汙染一旦發生，僅僅依靠切斷汙染源的方法則往往很難恢復，積累在汙染土壤中的難降解汙染物很難靠稀釋作用和自淨化作用來消除，治理汙染土壤通常成本較高、治理週期較長，目前只能依靠換土、淋洗土壤等方法可以解決問題，尚無其他有效的治理技術。
公開號為cn102318462a的中國發明專利申請公開了一種土壤改良機，其包括土壤改良機本體、動力源裝置、深耕施加改良劑裝置以及壓縮氣源；深耕施加改良劑裝置包括急速氣流發生裝置、改良劑漏斗、改良劑計量器、改良劑散布噴頭、打入裝置、拔出裝置。急速氣流發生裝置通過改良劑計量器與改良劑漏斗相連線，急速氣流發生裝置將來自壓縮氣源的壓縮氣體變為合適的急速氣流。改良劑散布噴頭與打入裝置相互接合，打入裝置負載衝擊力，並可將改良劑散布噴頭打入土地。
改良劑計量器設有一可以旋轉的計量室，計量室可以保留特定量的改良劑，通過計量室轉子的旋轉，可將改良劑漏斗的改良劑送出管與急速氣流噴射管連通，將急速氣流與改良劑一起從改良劑散布噴頭散布於土地中。改良劑是通過將土壤改良機噴灑至土地中對土壤進行改良，但土壤被汙染後，汙染物通常可進入土壤中，光靠在土地表面施加土壤改良劑，見效慢，而且效果不好。
專利號為00210636.1的中國實用新型專利公開了一種多功能振動式土壤改良機，它包括支架、犁具、減振器、振動源等，振動源的頂部與減振器的一端相連，減振器的另一端連線在支架的上端，振動源的底部後端連線有犁具。由牽引機如拖拉機等將動力傳遞給振動源，犁具被牽引前進的同時，被振動源帶動振動，從而進行鬆土。
公開號為cn102668756a的中國發明專利申請公開了一種丹參栽培土壤改良整理一體機，包括機架、動力輸入軸、起土部、土壤混料部和輔料新增部，所述機架為焊接式的結構，用於安裝其他的部件；起土部為固定在土壤混料腔前側土壤進口處的若干犁片，用於將土壤翻起；土壤混合部用於土壤和輔料的混合；輔料新增部用於輔料的新增；動力輸入軸安裝在機架上用於動力的傳遞。本發明首先利用拖拉機牽引本改良機，改良機的前側的犁片地表土壤提帶到改良機中，然後開啟有機肥與秸稈的輔料儲物箱開口，不斷把秸稈與有機肥新增混配並新增到土壤中。土壤從改良機中卸下，土壤覆土輪進行一下規範，地膜覆土輪進行地膜覆蓋，這樣完成了土壤的改良工作。
公開號為102668744a的中國發明專利申請公開了一種土壤改良用旋耕機，其包括機架、旋耕裝置和送液裝置，旋耕裝置和送液裝置設定在機架上，送液裝置位於旋耕裝置後方，送液裝置包括輸液管組和儲液器，儲液器和輸液管組相連線，該土壤改良用旋耕機工作時，旋耕裝置將土壤打碎，同時將儲液罐中的土壤改良機通過輸液管組輸入到土壤中，在耕地的同時進行土壤改良。
前述幾種土壤改良機基本都是通過對土壤表層土進行挖掘翻鬆來實現土壤改良，為了更好的改良土壤，有的機器將挖起的土壤和物料進行混合，然後將土壤重新鋪入土地中，有的機器向翻鬆後的土壤中輸入土壤改良劑，但是一般挖出的土壤大小不一，僅是簡單的混合效果並不好，而且這些機器還需借助其他牽引機器才能走動，結構功能都較為簡單，應用受限，無法推廣使用。同時由於土壤表層是汙染最嚴重的部分，被汙染的表層土壤破碎後依然鋪在表層，不能很好的實現改良土壤的目的。
陝西中土重工在2023年研發了一種新型土壤改良技術。如圖1所示，本發明的土壤換層機包括機架1、行走輪2、表層土處理元件3、深層土處理元件4，發電機組5、深層土攤鋪板6及表層土攤鋪板7。行走輪2設定於機架1的前端和後端，將機架1支承於地面上。
作為行走機構的行走輪可以在機架的前、後端各設一對，或者機架的一端設定乙個、另一端設定兩個，行走機構還可以是履帶。本實施例中，行走輪2由設定於輪架上的行走輪驅動單元20驅動，行走輪驅動單元20由設定於機架1上的發電機組5供電。駕駛室1-1設定於機架1上。
發電機組5還為設定於機架上的其他工作部件提供動力。為了便於說明，將挖掘前的土地表層s1定義為地表，將挖掘後未攤鋪前的土地表層s2定義為地底。
表層土處理元件3和深層土處理元件4前後設定於機架1上。表層土處理元件3包括表層土切削元件3-1、表層土提公升機3-2、表層土輸送機3-3。深層土處理元件4包括深層土切削元件4-1、深層土提公升機4-2及深層土輸送機4-3。
表層土切削元件3-1位於表層土提公升機3-2的前方，表層土切削元件可以與機架相固定，也可以與表層土提公升機相固定。如圖2所示，表層土切削元件3-1為外表面上設定了若干個刀頭的輥筒，刀頭31a沿螺旋線間隔設定於輥筒31b的外圓周表面上，輥筒31b設定於半封閉的罩體31c內，輥筒31b由設定於其架體上的驅動單元驅動旋轉，旋轉時刀頭對地面進行切削。由於刀頭沿螺旋線布置，根據螺旋線的設定方向，刀頭切削下來的土壤向輥筒的一側傳送堆積，即本實施例的表層土切削元件和深層土切削元件同時還作為集料元件將挖出的土壤向特定位置（提公升機進料口處）集中。
圖2中實線箭頭為機器前進方向，虛線箭頭表示切削下來的土壤的傳送方向。表層土提公升機3-2設定於機架1上，位於表層土切削元件3-1之後的側端，土壤切削下來後被運送到輥筒的一端，表層土提公升機只需安裝在輥筒一側即可，旁置式提公升機不會占用很大空間。表層土切削元件3-1挖出表層土後由表層土提公升機3-2向上輸送。
本發明的表層土提公升機3-2可以採用市場上銷售的鏈板式提公升機。如圖3所示，表層土提公升機包括安裝框架320、傳動鏈條321、物料板322、提公升機驅動單元323、主動輪324、傳動輪325。安裝框架320設定於機架1上，主動輪324和傳動輪325設定於安裝框架320上，傳動鏈條321繞過主動輪和傳動輪形成封閉環形，主動輪324與提公升機驅動單元323的輸出軸通過傳動件（如傳動皮帶）相連並由提公升機驅動單元323帶動轉動，從而帶動傳動鏈條321移動。
傳動鏈條321上間隔設定有物料板322，附圖中只是示意性的繪製了幾塊物料板和幾節鏈條，實際上物料板是沿傳動鏈條間隔布置的。當物料板322隨傳動鏈條321移動至地面時，將颳起表層土切削元件3-1銑切下來的土壤向上運輸。表層土輸送機3-3設定於機架1上、位於表層土提公升機3-2出料端，當物料板3-22移動到最上方時，其承載的土壤顆粒就會落到表層土輸送機3-3上，由表層土輸送機3-3向後輸送，表層土輸送機3-3的出料端位於深層土切削元件4-1之後，土壤由表層土輸送機直接送到深層挖掘後的土地表面。
在表層土輸送機3-3的出料端之後設定有深層土攤鋪板6，深層土攤鋪板6與機架1相連，本發明的攤鋪板可以固定在機架上，也可以通過高度調節油缸與機架相連，採用高度調節油缸與機架連線時，可在高度調節油缸控制下上下移動，調節鋪土的厚度。
表層土輸送機3-3位於表層土提公升機3-2的一側，土壤落入表層土輸送機3-3後，由表層土輸送機3-3向後輸送。當機架1下方空間受限時，表層土輸送機的寬度l（圖3、圖5）可能無法延伸等於機架1的寬度，從表層土輸送機3-3向後運輸的土壤落到地面上後，會集中堆積在地面上，為了將土壤平攤，本實施例在深層土攤鋪板6和表層土攤鋪板7之前均設定有鋪料螺旋8，鋪料螺旋8作為分料元件，其長度大致等於機架1的寬度，用於將堆積在地面上的土壤向機器的左右兩側運送，以便於攤鋪板攤鋪。鋪料螺旋8由驅動單元（未標號）驅動。
同時參照圖4和圖5，深層土處理元件4的結構與表層土處理元件3的結構基本相同，深層土切削元件4-1位於深層土提公升機4-2的前方，深層土輸送機4-3位於深層土提公升機4-2一側。深層土切削元件4-1同樣包括外圓周表面上設定了若干個刀頭31a的輥筒31b，刀頭31a沿螺旋線間隔布置，輥筒31b設定於半封閉的罩體31c內。深層土切削元件4-1距離地面的的高度低於表層土切削元件3-1的高度，用於切削表層土之下的深層土壤，即深層土切削元件4-1底部與地表s1之間的距離h2大於表層土切削元件3-1底部與地表s1之間的距離h1。
深層土切削元件4-1挖出深層土後由深層土提公升機4-2向上輸送至深層土輸送機4-3上，深層土輸送機4-3的出料端位於深層土攤鋪板6之後，在深層土輸送機4-3之後設定有表層土攤鋪板7，表層土攤鋪板7與機架1相固定、位於深層攤鋪板6之後，其同樣可通過高度調節油缸9上下移動。表層土攤鋪板7的距離地面的高度高於深層土攤鋪板6的高度，即表層土攤鋪板7底部與地底s2之間的距離d2大於深層土攤鋪板6與地底s2之間的距離d1。本實施例種的表層土輸送機為雙臥軸攪拌器，深層土輸送機為皮帶運輸機。
圖1中表層土輸送機和深層土輸送機採用高低布置的方式，在機架下方空間允許的情況下，表層土輸送機和深層土輸送機也可以併排放置，設定於同一水平面上。
實施例2
實施例1中表層土切削元件和深層土切削元件都是採用銑刨滾筒，如圖6所示，本實施例與實施例1不同的地方在於：深層土輸送機4-3為設定於機架1上的溜槽，溜槽的出料端低於進料端，即溜槽斜向下設定，土壤經深層土提公升機4-2向上提公升並落入深層土輸送機4-3後，自動向下滑到深層土攤鋪板6之後。
參照圖7和圖9所示，本實施例的表層土提公升機和深層土提公升機均包括安裝框架320、傳動鏈條321、物料板322、提公升機驅動單元323、主動輪324、傳動輪325。安裝框架320設定於機架1上，主動輪324和傳動輪325設定於安裝框架320上，傳動鏈條321繞過主動輪和傳動輪形成封閉環形，主動輪324與提公升機驅動單元323的輸出軸通過傳動件相連並由提公升機驅動單元323帶動轉動，從而帶動傳動鏈條321移動。傳動鏈條321上間隔設定有物料板322，本實施例的物料板322為具有刀頭的刮板，物料板322的前端部為刀頭，當物料板與地面接觸時，物料板前端的刀頭可以伸入土壤中，對土壤進行挖掘，然後將颳起的土壤提公升至輸送機中。
結合圖8，為了避免傳動鏈條321磨損安裝框架320，在安裝框架320的底部設定有間隔布置的頂推輥10，將傳動鏈條與安裝框架之間的滑動摩擦轉換為傳動鏈條與頂推輥之間的滾動摩擦，減小磨損，延長使用壽命。頂推輥對於本發明來說不是必需元件，安裝框架底部可以設定頂推輥，也可以不設定頂推輥，可根據需要選擇。
實施例3
如圖10和圖11所示，本實施例與實施例1不同的地方在於：本實施例的表層土輸送機3-3為螺旋攪拌機，表層土輸送機3-3設定於表層土提公升機3-2一側，位於其出料端。表層土提公升機3-2將挖起的表層土送至表層土輸送機3-3中，由螺旋攪拌機將土壤送至深層土切削元件4-1後方。
本實施例在表層土切削元件3-1和表層土提公升機3-2之間、以及深層土切削元件4-1和深層土提公升機4-2之間設定有集料螺旋13，本實施例表層土、深層土切削元件的輥筒表面的刀頭不按螺旋線布置，刀頭只能切削挖掘土壤，為了將挖出的土壤集中到位於切削元件側端的提公升機進料口處，在切削元件之後設定沿機架1寬度方向布置的集料螺旋13，集料螺旋13將挖出的土壤傳送集中到提公升機前，以便於提公升機將土壤向上提公升。
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