[發明專利]一種評估有機肥質量指標的光譜學方法

在審

• 申請號: 201310595563.5
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103575680A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 余光輝;沈其榮;王昶;黃馳超;李歡;冉煒
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

技術領域

本發明涉及固體有機廢棄物處理和資源化利用領域，具體涉及一種評估有機肥質量指標的光譜學方法。

背景技術

畜禽糞便中含有大量農作物生長所需要的各種營養成分，如氮、磷、鉀及有機質等，是優質的有機肥料，但大量糞便如果使用不當或過量施用，也會導致土壤、大氣、水體的污染，使生態環境遭到破壞。因此，合理的利用畜禽糞便和農村其它有機固體廢棄物（如秸稈、木屑、菇渣等）生產的有機肥，既可以避免不必要的環境污染，也可以合理利用這些固體有機廢棄物中的營養成分。而評估有機肥質量參數是確保有機肥市場的必不可少的步驟。常規的評估有機肥質量指標的方法耗時較長且成本較高（如果樣品量較多時）。目前的研究者僅利用近紅外光譜預測堆肥過程中的相關物理化學指標的變化，尚未見對于商品有機肥質量指標評估的報道。

發明內容：

本發明提供了一種評估有機肥質量指標的方法，用于有機肥質量指標的快速、準確、無損評估，解決了現有檢測方法費時、費力、費用高、污染重等問題。

一種評估有機肥質量指標的光譜學方法，包括以下步驟：

（1）采集有機肥樣本，測定有機肥樣本質量指標中的有機質、總氮、水分含量、pH值、水溶性有機碳、水溶性有機氮、發芽指數和電導率；

（2）采集步驟（1）的有機肥樣本的近紅外光譜譜圖并進行預處理，用偏最小二乘法建立校正模型并采用留一交叉驗證形式進行驗證，從而得到定量校正模型，對于定量校正模型利用主成分分析法重新優化建模，得到優化模型；

（3）采集有機肥待測樣品的近紅外光譜譜圖并進行預處理，通過步驟（2）的優化模型計算得到有機肥待測樣品的質量指標。

所述的有機肥樣本的數量為50個以上，優選為100～200。

所述的步驟（2）或（3）中的預處理是采用一階導數、二階導數、多元散射校正中的一種或多種對譜圖進行預處理，優選采用二階導數進行預處理。

所述的步驟1）的有機肥樣本為具有肥料登記證的有機肥企業所生產的有機肥。

上述有機肥的粒徑為20～100目，優選為60～80目；所述的有機肥包括有機肥樣本和有機肥待測樣品。

采集有機肥的近紅外光譜的掃描范圍為：350～2500nm其中，光譜掃描范圍為350～1000nm的分辨率為2～5nm，光譜掃描范圍為1000～2500nm的分辨率為8～12nm。

本發明的有益效果：

1.采用本發明方法評估有機肥質量指標具有簡單的操作步驟，樣品處理僅需簡單的碾磨和過篩操作，不需要任何化學藥劑；此外，本發明發明具有較快的樣品檢測速度，樣品測定時間僅為1min。

2.采用本發明方法評估有機肥質量指標所需的待測樣品的量少，待測樣品需求量約為20g，便于一次攜帶多種待測樣品，此外，采用本發明方法檢測后的樣品可以回收利用。

3.采用本發明方法評估有機肥質量指標準確度高，商品有機肥樣品各項質量指標的定量校正模型的決定系數均在0.8以上。

附圖說明

圖1為本發明方法的流程圖；

圖2為本發明的部分有機肥樣本全光譜曲線圖；

圖3為采用本發明方法評估有機肥待測樣品質量指標的實測值與預測值間相關關系圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步說明，但本發明的保護范圍不限于此：

儀器及測試方法：

測定有機肥質量指標中的有機質、總氮、水分含量以及pH值依據的是中華人民共和國農業執行標準NY525-2012中的測定方法。

水溶性有機碳和水溶性有機氮采用Liqui?TOC儀（Elementar公司，德國）以10:1的液固比提取的浸提液，過0.45μm濾膜后測定。

發芽指數的測定參考Zucconic（Zucconi等,1985）的方法。具體方法為：用去離子水將新鮮有機肥樣品的含水量調解至75%后備用，并將此樣品與去離子水按1：10（質量比）混勻，水平搖床上震蕩2小時，靜置30分鐘后用定性濾紙過濾，濾液備用。將5ml的濾液加入到直徑為9cm并鋪有濾紙的培養皿中，每個培養皿中放入20粒大小相等、籽粒飽滿的獨行菜（Lepidium?sativum?L.）種子。將其放置在25±2℃的培養箱中，避光培養3天，同時以去離子水為對照，每個樣品重復3次。計算公式為：