[发明专利]近红外快速检测小麦秸秆腐熟度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及秸秆腐熟度检测技术领域，尤其涉及一种近红外快速检测小麦秸秆腐熟度的方法。

背景技术

我国每年有8.4亿吨秸秆，秸秆生物降解技术近年来是秸秆主要利用技术之一，秸秆腐熟后制作有机肥、育苗基质等产品创造了很高的经济价值，随着秸秆腐熟技术的推广，人们渐渐意识到秸秆腐熟程度是制约秸秆规模利用的主要瓶颈技术之一，未完全腐熟的秸秆会导致有机肥产品不达标，会导致育苗基质育苗率下降。而确定秸秆腐熟程度指标众多，检测时间长、检测费用高昂，尤其是一线利用的秸秆企业很难建立起一个高标准化的实验室进行秸秆腐熟程度的检测。目前主要的方法是技术人员主观判断，其主观性强、准确性和重现性较差的缺点逐渐暴露出来，为秸秆腐熟质量控制带来很大的困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种近红外快速检测小麦秸秆腐熟度的方法，以解决上述技术问题。

本发明利用近红外光谱技术结合谱图处理技术和最小二乘法进行模型的建立，实现了对秸秆腐熟程度的定量分析。模型判别准确率能够达到90％以上，稳定性和重现性极高，该方法被证明在秸秆腐熟判断上具有较大的应用价值和非常乐观的应用前景。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种近红外快速检测小麦秸秆腐熟度的方法，其特征在于，包括以下步骤：样品收集、获取近红外光谱、化学指标及发芽率测定、建立近红外技术分析模型、调试模型数据、现场快速检测，

样品收集：

收集当年没有腐烂的秸秆，按每吨秸秆添加15kg氮肥、2kg生物菌剂的比例混配，并覆盖黑色塑料薄膜进行发酵实验，每天测试温度，温度上升至55℃时，开始取样，每天取样一次，每次发酵实验获取样品30个，隔月再进行下一次发酵实验，共进行十次发酵实验，共获得样品300个；

获取近红外光谱：

300个样品，分别进行以下操作：取其中的20g进行水分光谱扫描，随后用铝盒测水分含量；将剩余的样品用小型湿型粉碎机进行粉碎，粉碎后浸提，测定pH值及电导率，然后进烘干、粉碎过100目筛，再取其中的20g进行光谱扫描，重复扫描3-5次直至获得稳定光谱；

化学指标及发芽率测定：

分别对300个样品进行以下检测：铵态氮含量、乙酸含量、纤维素含量、半纤维素含量、有机质含量、淀粉含量，同时测定300个样品的发芽率；

建立近红外技术分析模型：

将300个样品的光谱与10个相关指标建立10个相关的模型R²，其中10个相关指标分别是指上述的：水分含量、pH值、电导率、铵态氮含量、乙酸含量、纤维素含量、半纤维素含量、有机质含量、淀粉含量、发芽率；

调试模型数据：

分别获取30个秸秆腐熟的校验样品，通过模型R²进行测试，并将校验样品同时送到实验室进行上述10个相关指标的测试，进行比对，矫正模型R²的数据；

现场快速检测：

将建好的模型R²预装进近红外快速检测设备，在现场开机后即可快速检测秸秆腐熟程度。

作为优选，由205个基础数据建立近红外检测模型，每隔1个月进行十个样品的验证，并将十个样品的验证数据和原有的205个基础数据合并再次建立近红外检测模型，模型的基础数据不断补充；一年以后模型就变成325个数据建立的模型，经过积累模型的基础数据逐渐增加，模型涵盖的数据分布越来越广，由于模型涵盖数据量的增加，也会使模型的拟合度增加；测量的精度也会进一步提高。

近红外分析光谱技术与计算机算法技术的有机结合是解决复杂混合物定量分析的一个崭新思路，它突破了复杂物系统分析的传统技术路线，使混合物分析能够微观定量各组分特性。本发明的近红外快速检测小麦秸秆腐熟度的方法以及建立的建立近红外技术分析模型，为秸秆利用产业的发展起到重要的推动作用。

本发明的有益效果是：

本发明利用近红外光谱仪，对不同腐熟程度的秸秆进行近红外光谱扫描，与腐熟程度的相关指标建立一个梯度模型，此模型的建立可以快速的对秸秆腐熟程度进行检测，信息简洁又丰富，无需样品的化学处理，绿色环保，性能可靠，无相关耗材和维修成本，降低了运行成本和环保风险，节省了大量的人力、物力、财力，经济效益高。