首页 > 分享 > 一种测定有机废弃物腐殖化程度及腐熟堆肥分质应用的方法与流程

一种测定有机废弃物腐殖化程度及腐熟堆肥分质应用的方法与流程

花匠小妙招
2024-12-17 06:56

本发明涉及一种测定有机废弃物腐殖化程度的方法及应用腐熟堆肥的方法。

背景技术：

我国是世界上农村有机废弃物产出量最大的国家，每年大约有40多亿吨。现阶段有机废弃物已是影响我国村镇生态环境、村容村貌和居民身体健康的重要因素。堆肥法是有机废弃物可持续利用的重要途径之一。堆肥过程实际上也是腐殖酸(富里酸、胡敏酸)类物质形成和腐殖化的过程，腐熟堆肥进入土壤后，腐殖酸类物质不仅改善土壤理化性质、生物学特性、提供作物需养分，还能通过配位络合土壤中的有毒污染物修复污染土壤。其中，腐殖化程度低，生物利用率高，适合作为肥料，对作物生长有利；腐殖化程度高，生物利用率低，但对有毒污染钝化能力较强，适合作为土壤修复剂。但目前缺乏对腐熟堆肥腐殖化程度进行评价，并进行分质资源化利用的方法；所以有机废弃物堆肥后基本都直接用于土壤施肥，大大降低了堆肥的使用效果。

技术实现要素：

本发明提供了一种对有机废弃物堆肥腐殖化程度的定量评价方法，从而根据堆肥腐殖化程度推荐堆肥最佳利用途径，实现有机废弃物堆肥资源化效率的最大化。

本发明一种测定有机废弃物腐殖化程度的方法按以下步骤进行测定：

一、提取、分离待利用堆肥的富里酸；

二、利用荧光分光光度计获取步骤一富里酸三维荧光数据；

三、MATLAB编程计算可见区与紫外区三维荧光区域积分比值指标(p1,n/p2,n)，平行因子分析计算富里酸各组分C1％、C2％、C3％值；

四、采用投影寻踪模型计算投影值F，测定有机废弃物堆肥腐殖化程度；

其中，步骤四先进行投投影数据的标准化处理：

对于正向指标：

y'(i,j)＝[y(i,j)-ymin(j)]/[ymax(j)-ymin(j)]

对于逆向指标：

y'(i,j)＝[ymax(j)-y(i,j)]/[ymax(j)-ymin(j)]；

再进行模型求解：

目标函数：Max:Q(a)＝SzDz，

约束条件：公式中Sz为投影值F(i)的标准差；Dz为投影值z(i)的局部密度；

然后根据以下公式计算出投影值F：

t＝[R-r(i,j)]，

其中，Ez为系统的均值；R为局部密度的窗口半径，一般认为合理取值为0.1Sz；距离r(i,j)＝|F(i)-F(j)|；u(t)为一单位阶跃函数，当t≥0时其函数值为1，当t＜0时其函数值为0；α’为单位长度向量α’＝(α1’，α2’，α3’，...，αm’)；

当Q(α)取得最大值时所对应的投影方向为最佳投影方向，根据最佳投影方向，计算反应各评价指标综合信息的投影值F。

本发明投影值F越大富里酸腐殖化程度越高。

腐熟堆肥分质应用的方法：采用上述方法测定待利用堆肥的富里酸投影值F；投影值F>1.25，腐熟堆肥推荐作为污染土壤修复剂使用；投影值F<0.5，腐熟堆肥推荐作为肥料施用；投影值F处于0.5～1.25之间，腐熟堆肥推荐作为退化土壤改良剂使用。

与胡敏酸相比，富里酸结构相对简单，生物利用率较高；同时由于富里酸含有较多的羧基等官能团，与有毒污染物(重金属、有机污染物等)的配位能力也较强。因此，以堆肥富里酸腐殖化程度进行评价，并推荐堆肥资源化利用方向，具有极强的代表性。

本发明对有机废弃物堆肥腐殖化程度进行定量测定，具有准确、可量化、操作性强等优点。

本发明针对堆肥腐殖化程度因地制宜加以利用，避免了腐熟堆肥的盲目施用，提升了腐熟堆肥资源化利用效率。

附图说明

图1是实施例1中各腐熟堆肥富里酸投影值F柱形图；MC是沼渣+畜禽粪便；GW是杂草；KW是厨余；FVW是蕃茄茎；CM是鸡粪；SW是秸秆；LW是落叶；MSW是生活垃圾；PM是猪粪。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式按以下步骤测定有机废弃物腐殖化程度：

一、提取、分离待利用堆肥的富里酸；

二、利用荧光分光光度计获取步骤一富里酸三维荧光数据；

三、MATLAB编程计算可见区与紫外区三维荧光区域积分比值指标(p1,n/p2,n)，平行因子分析计算富里酸各组分C1％、C2％、C3％值；

四、采用投影寻踪模型计算投影值F，测定有机废弃物堆肥腐殖化程度；

其中，步骤四先进行投投影数据的标准化处理：

对于正向指标：

y'(i,j)＝[y(i,j)-ymin(j)]/[ymax(j)-ymin(j)]，

对于逆向指标：

y'(i,j)＝[ymax(j)-y(i,j)]/[ymax(j)-ymin(j)]；

再进行模型求解：

目标函数：Max:Q(a)＝SzDz，

约束条件：公式中Sz为投影值F(i)的标准差；Dz为投影值z(i)的局部密度；

然后根据以下公式计算出投影值F：

t＝[R-r(i,j)]，

其中，Ez为系统的均值；R为局部密度的窗口半径，一般认为合理取值为0.1Sz；距离r(i,j)＝|F(i)-F(j)|；u(t)为一单位阶跃函数，当t≥0时其函数值为1，当t＜0时其函数值为0；α’为单位长度向量α，＝(α1’，α2’，α3’，...，αm’)；

当Q(α)取得最大值时所对应的投影方向为最佳投影方向，根据最佳投影方向，计算反应各评价指标综合信息的投影值F。

本实施方式中C1％、C2％、C3％分别代表富里酸组分三维荧光光谱经平行因子分析后得到的三个组分各自所占整体的百分比。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤一中可采用国际腐殖质协会(IHSS)推荐的方法提取、分离富里酸。其它步骤及参数与实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式腐熟堆肥分质应用的方法：

采用上述方法测定待利用堆肥的富里酸投影值F；投影值F>1.25，腐熟堆肥推荐作为污染土壤修复剂使用；投影值F<0.5，腐熟堆肥推荐作为肥料施用；投影值F处于0.5～1.25之间，腐熟堆肥推荐作为退化土壤改良剂使用。

实施例1

一、提取、分离不同来源腐熟堆肥的富里酸；

二、利用荧光分光光度计获取步骤一富里酸三维荧光数据；

三、MATLAB编程计算可见区与紫外区三维荧光区域积分比值指标(p1,n/p2,n)，平行因子分析计算富里酸各组分C1％、C2％、C3％值；不同来源腐熟堆肥的各项指标p1,n/p2,n、C1％、C2％、C3％值如表1所示；

表1

将每个腐熟堆肥富里酸各荧光指标代入投影寻踪模型运算后，各腐熟堆肥富里酸投影值F如图1所示。

根据获得的投影值范围，推荐以杂草、蕃茄茎、秸秆、落叶等为原料的腐熟堆肥作为污染土壤修复剂使用；推荐鸡粪、生活垃圾、猪粪等为原料的腐熟堆肥用作退化土壤的改良剂；推荐沼渣+畜禽粪便、厨余为原料的腐熟堆肥作为肥料使用。

分别取以秸秆、鸡粪、厨余为原料的腐熟堆肥各3份，分别在被污染土壤、退化土壤、和普通土壤上施用，相同类型土壤实验条件相同。3月后对实验土壤进行检测，以秸秆为原料的腐熟堆肥对污染土壤的修复效果明显高于另外2组，p<0.05；以鸡粪为原料的腐熟堆肥对退化土壤的改良效果明显高于另外2组，p<0.05；以厨余为原料的腐熟堆肥对土壤的增肥效果明显高于另外2组，p<0.05；与本发明结论相符。