一种基于河湖底泥改良盐碱土的压缩饼干及其制

本发明涉及土壤压缩饼干制备，具体为一种基于河湖底泥改良盐碱土的压缩饼干及其制备方法。背景技术：1、河湖底泥是指河湖水体中沉积的有机质和无机质的混合物，含有丰富的氮、磷、钾等植物营养元素，是一种优质的有机肥料。盐碱土是指土壤中含有过量的可溶性盐分，导致土壤结构破坏，土壤肥力下降，植物生长受阻的土壤，是一种低效的土壤。河湖底泥与盐碱土混合，可以实现互补效应，提高土壤的肥力和透气性，改善土壤的物理、化学和生物性质，增加土壤的水分保持能力，促进植物的生长。2、目前，已知现有技术，专利申请号为cn202310985250.4，专利名称为一种盐碱地土壤化学改良剂及改良方法，选择改性生物炭/过磷酸钙复合材料、蚕沙、桑叶废弃物发酵的有机肥，混合制备出改良剂，添加至待修复的轻度盐碱地中，有效的降低土壤碱性，明显提高藜麦的出苗率和产量。3、申请号为cn202310977112.1专利一种盐碱地土壤改良方法，结合改性纳米碳剂、效调改性剂、腐殖酸钠、环糊精、复合肥、活性污泥、调节助化剂、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物和去离子水制备出土壤改良剂，添加至轻中度盐碱地中，土壤有机质含量提高，盐碱化程度降低，实现大豆产量和大豆品质改进。4、现有技术中对于重度盐碱化治理，存在以下不足：5、一、脱水剂的用量较大，可能会对土壤和植物造成一定的污染；对于重度盐碱化治理，当前改良剂效果较差，且使用量难以大规模实施，造成成本较高，经济效益低下；缺乏温控系统提高控制烘箱的温度、烘干时间和养护的喷水保湿时间，无法实现对压缩饼干的精确控制，6、二、烘干处理的温度和时间较难控制，可能会导致压缩饼干的强度和稳定性不足；缺乏温控系统提高控制烘箱的温度、烘干时间和养护的喷水保湿时间，无法实现对压缩饼干的精确控制7、三、难以满足和适应不同的土壤混合物的特性和需求。8、为了解决上述问题，本发明提供了一种基于河湖底泥改良盐碱土的压缩饼干制备方法，该方法采用了一种温控系统，可以根据土壤混合物的感知曲线数字代码值、归一化感知曲线信号值、归一化颜色分量值和颜色分量绝对值，生成控制信号，用于控制烘箱的温度、烘干时间和养护的喷水保湿时间，从而实现对压缩饼干的精确控制，提高压缩饼干的强度和稳定性，降低脱水剂的用量，减少土壤和植物的污染，提高土壤改良的效果。该温控系统采用了一种基于神经网络的算法，可以根据大量的输入输出数据对进行自适应学习，调整连接权重和偏置的值，使误差函数最小化，从而提高模型的精度和鲁棒性。技术实现思路1、本发明的目的是针对以上问题，提供一种基于河湖底泥改良盐碱土的压缩饼干及其制备方法，利用河湖底泥改良盐碱土，提高土壤的肥力和透气性，增加土壤的水分保持能力，促进植物的生长；采用温控系统控制烘干和养护的参数，提高压缩饼干的强度和稳定性，降低脱水剂的用量，减少土壤和植物的污染；采用神经网络算法进行自适应学习，提高模型的精度和鲁棒性，适应不同的土壤混合物的特性和需求。2、为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种基于河湖底泥改良盐碱土的压缩饼干制备方法，包括以下制备步骤：3、步骤a：选取河湖底泥，加入脱水药剂经带式压滤机压榨，得到含水率低于70％的泥饼，自然风干至含水率低于20％，并破碎过100目筛，得到底泥粉末；4、步骤b：制备改良剂，包括以下步骤：5、步骤b1：将椰壳、花生壳、玉米芯经过晾晒烘干破碎后过筛，与蛭石粉末按照1:1:1:1的比例混合，置于石英舟中，送至管式炉进行炭化，设定升温速度为10℃/min，炭化时间为120min，全过程通氮气，炭化温度为600℃，得到生物炭-蛭石复合材料；6、步骤b2：将生物炭-蛭石复合材料研磨成粉末，放置于浓度为8mol/l的硝酸溶液中浸渍12h，然后过滤洗净烘干，得到酸改性生物炭-蛭石复合材料，其中浸渍比为1:12；7、步骤b3:按照保水剂为2％-5％，酸改性生物炭-蛭石复合材料为50％-70％，木醋酸为20％-30％，钙基膨润土为2％-5％的比例，混合搅拌保水剂、酸改性生物炭-蛭石复合材料、木醋酸和钙基膨润土，得到改良剂，所选保水剂为聚丙烯酰胺类保水剂，所选膨润土为钙基膨润土；8、步骤c：制备植物基料，包括以下步骤：9、步骤c1：物料筛选，将椰壳放置于清水池中，浸泡一周，取出后露天晾晒，粉碎椰壳，抽取椰丝，收集椰糠；10、步骤c2：将椰糠用水清洗，露天晾晒，待湿度降至8％-10％后，再次进行水洗及晾晒处理，以此重复3-5次，直至椰糠的电导率低于0.5ms/cm；11、步骤c3：将花生壳和玉米芯经过清洗、晾晒、烘干后破碎，与处理后的椰糠按照80％:10％:10％的比例混合均匀，得到植物基料；12、步骤d：制备压缩饼干，包括以下步骤：13、步骤d1：按照盐碱土为10％-20％，底泥粉末为10％-20％，改良剂为10％-20％，植物基料为26％-46％，水分为4％的比例，混合搅拌盐碱土、底泥粉末、改良剂和植物基料，得到混合物料；14、步骤d2：选择盐碱土适配的耐盐碱植物，取紫花苜蓿、盐地碱蓬、籽粒苋、西伯利亚蓼中的任意一种或者多种，将植物种子均匀撒在混合物料中，种子的质量密度为0.02％-0.2％；15、步骤d3：将加入种子的混合物料置于模具中，压制成一定厚度和形状的土壤压缩饼干，然后放入烘箱中，以适当的温度和时间干燥，使土壤压缩饼干具有一定的硬度和强度，压制好后进行养护，土壤压缩饼干的厚度为4-6厘米，土壤压缩饼干的面积为36平方厘米，土壤压缩饼干的硬度用布氏硬度表示，为其中，f为压入球体的力，p为球体的直径，d为压痕的直径，烘箱的温度、烘干的时间和养护的喷水保湿时间由温控系统进行控制；16、步骤e：植物种植，包括以下步骤：17、步骤e1：将压缩饼干包装，运输至目的地；18、步骤e2：将压缩饼干浸入水中，使其膨胀，膨胀比例为原始体积的2-3倍；19、步骤e3：将膨胀后的压缩饼干种植于盐碱土中。20、优选的，步骤d3中，温控系统包括：21、输入层，用于接收土壤混合物的感知曲线数字代码值d、归一化感知曲线信号值v、归一化颜色分量值y和颜色分量绝对值l，参数根据河湖底泥和盐碱土的特性和混合比例确定；22、隐藏层，用于对输入层的数据进行非线性变换，得到隐藏层输出值h，每个神经元的输出值为f为激活函数，wij为第j个输入与第i个神经元之间的连接权重，bi为第i个神经元的偏置，xj为第j个输入；23、输出层，用于根据隐藏层输出值h生成控制信号s，用于控制烘箱的温度、烘干时间和养护的喷水保湿时间，每个神经元的输出值为其中，g为激活函数，vik为第i个隐藏层神经元与第k个输出层神经元之间的连接权重，ck为第k个输出层神经元的偏置，hi为第i个隐藏层神经元的输出值；24、优选的，步骤a中，脱水药剂为聚丙烯酰胺类脱水药剂，其用量为底泥重量的0.1％-0.5％。25、优选的，步骤b3中，木醋酸的浓度为5％-10％。26、优选的，温控系统的激活函数f和g均为双曲正切函数，即27、优选的，温控系统的误差函数为均方误差函数，即其中，sk为第k个输出层神经元的输出值，sk*为第k个期望控制信号，该函数能够衡量控制信号s与期望控制信号s*之间的差异，越小越好，温控系统的学习率为0.01，该值能够在保证模型收敛速度和稳定性的同时，提高模型的精度和鲁棒性。28、优选的，训练数据为从实际生产过程中收集的大量的输入输出数据对，每组包含土壤混合物的感知曲线数字代码值d、归一化感知曲线信号值v、归一化颜色分量值y和颜色分量绝对值l以及对应的烘箱的温度、烘干时间和养护的喷水保湿时间，这些数据经过归一化处理后，作为算法控制系统的训练数据，用于调整连接权重和偏置的值，使误差函数最小化。29、优选的，温控系统的连接权重wij和vik以及偏置bi和ck的初始值均为随机生成的介于-1和1之间的小数，所述温控系统采用反向传播算法进行训练，即根据所述控制信号s与期望控制信号s*之间的误差，满足以下要求调整连接权重和偏置的值：30、31、32、33、34、其中，e为误差函数，η为学习率，δi为第i个隐藏层神经元的误差项，òk为第k个输出层神经元的误差项，且有：35、36、37、38、39、其中，f'和g'为激活函数的导数，p为输出层的神经元个数，为第k个期望控制信号。40、优选的，输入层的神经元个数为4，隐藏层的神经元个数为8，输出层的神经元个数为3。41、一种基于河湖底泥改良盐碱土的压缩饼干制备方法制备出的压缩饼干，压缩饼干种植于盐碱土中，深度需低于地面20-40cm，浇水浸透种植区域。42、本发明的有益效果：本发明提供了一种基于河湖底泥改良盐碱土的压缩饼干及其制备方法，利用河湖底泥改良盐碱土，提高土壤的肥力和透气性，增加土壤的水分保持能力，促进植物的生长；采用温控系统控制烘干和养护的参数，提高压缩饼干的强度和稳定性，降低脱水剂的用量，减少土壤和植物的污染；采用神经网络算法进行自适应学习，提高模型的精度和鲁棒性，适应不同的土壤混合物的特性和需求。43、本发明利用河湖底泥作为原料，河湖底泥含有丰富的有机质、无机盐和微量元素，能够为植物提供养分，同时，河湖底泥的粒度较小，能够增加土壤的孔隙度和保水性，改善土壤的物理性质。44、本发明通过添加改良剂和植物基料，进一步提高了压缩饼干的保水性、透气性、营养性和微生物活性，改良剂中的生物炭-蛭石复合材料能够吸附土壤中的有害离子，降低土壤的盐分和酸度，改善土壤的化学性质，同时，生物炭-蛭石复合材料具有较高的比表面积和孔隙结构，能够为土壤微生物提供生存空间，增加土壤的生物性质；改良剂中的保水剂能够吸收大量的水分，保持土壤的湿润度，减少水分的蒸发损失，延长土壤的有效水分期；改良剂中的木醋酸能够抑制土壤中的有害微生物，促进有益微生物的生长，增强土壤的抗病性，同时，木醋酸能够激发植物的生理活性，增加植物的光合作用和抗逆性；改良剂中的钙基膨润土能够改善土壤的结构，增加土壤的通透性和透气性，防止土壤的板结和硬化；植物基料中的椰糠、花生壳和玉米芯能够提供有机质和纤维素，增加土壤的有机碳含量和团聚性，同时，植物基料能够形成一层覆盖层，减少土壤的水分和温度波动，保持土壤的稳定性。45、本发明通过选择耐盐碱植物，增加了压缩饼干的生物多样性，能够适应盐碱土的恶劣环境，促进植物的生长和繁殖，形成良好的植被覆盖，从而实现了盐碱土的治理和生态恢复，耐盐碱植物能够通过根系吸收土壤中的盐分，降低土壤的盐度，同时，耐盐碱植物能够通过叶片散发水汽，降低土壤的温度，增加土壤的湿度，同时，耐盐碱植物能够通过光合作用，释放氧气，增加土壤的氧化还原电位，同时，耐盐碱植物能够通过落叶、枯枝和根系的分解，增加土壤的有机质，改善土壤的肥力，同时，耐盐碱植物能够通过根系的扩展，改善土壤的结构，增加土壤的通透性和透气性，同时，耐盐碱植物能够通过植被的覆盖，减少土壤的侵蚀，保持土壤的完整性，同时，耐盐碱植物能够通过植物的花果，吸引昆虫、鸟类和其他动物，增加土壤的生物多样性，形成一个良好的生态系统。