复混肥中氮磷钾养分的近红外定量分析和特征波长选择-土壤学专业论文.docxVIP

- - i - 复混肥中氮磷钾养分的近红外定量分析和特征波长选择 摘 要 据统计，2010 年，我国化肥的总产量为 6619.8 万吨，占世界的四分之一；化肥的总施用量为 5561.7 万吨，占世界的三分之一。复混肥在化肥中占有很大比重，但目前我国的复混肥生产、质量 与检测还存在很多问题，加强肥料的质量检测和监督是非常必要的。现阶段，复混肥的检测主要依 靠传统的实验室方法。而实验室方法操作复杂、费时费力，且强酸强碱及高温存在安全隐患，对环 境也有污染。而近红外光谱分析技术有着操作简便、无损、实时在线的优点，在有机肥料养分检测 中的研究颇多，而且检测效果很好，但关于复混肥的研究较少。为此，本研究利用近红外光谱分析 技术和实验室分析方法相结合，研究利用近红外光谱分析技术测定不同原料两组复混肥的养分含量， 并研究复混肥氮磷养分的近红外特征波段。主要结论如下： ⒈利用近红外 PLS 定量模型测定以尿素和硝铵为原料的复混肥中总氮含量，相关系数 R 均在 0.97 以上。比较模型评价参数得出硝铵组的预测准确度高于尿素组，但预测稳定性低于尿素组。尿 素组的预测合格率比硝铵组的高 2.2%。 ⒉利用近红外 PLS 定量模型测定以磷酸一铵和磷酸氢钙为原料的复混肥的五氧化二磷的含量， 相关系数 R 均在 0.94 以上。比较模型评价参数得出以磷酸一铵原料的复混肥的五氧化二磷的近红外 测定效果好。磷酸一铵组的预测合格率比磷酸氢钙组高 3.7%。 ⒊利用近红外 PCR 定量模型测定以氯化钾和硫酸钾为原料的复混肥的氧化钾的含量，相关系数 R 均在 0.87 以上。比较模型评价参数得出以硫酸钾为原料的复混肥的氧化钾含量测定效果好。 ⒋间隔 PLS 法是以尿素和硝铵为原料的复混肥的总氮特征波段的理想筛选方法。以尿素为原料 的总氮特征波段为 1297.8～1497.8nm，尿素中 N-H 化学键的特征吸收峰 1470nm 和 1485nm 在特征 波段内，未发生偏移。以硝铵为原料的总氮特征波长为 1000.0～1398.6nm，硝铵中氨的吸收峰 1534nm 和 2210nm，未在特征波段内，特征吸收峰发生了前移。 ⒌间隔 PLS 法是以磷酸一铵为原料的复混肥的五氧化二磷特征波段筛选的较理想方法，筛选的 特征波段为 1000.0～1696.3nm；相关系数法是以磷酸氢钙为原料的复混肥波段筛选较理想方法，筛 选的特征波段为 1006.2～1127.9nm，而 P-H 的吸收峰出现在 1891nm 处，P-OH 吸收峰在 1908nm 处， 均不在特征范围内，吸收峰发生了前移。 ⒍通过特征波段的筛选，强化了复混肥中养分在近红外区的特征信息，利用特征波段建模的预 测效果比全波段效果好，还减少了波长数据，使建模的运算量减少。 关键词：近红外光谱；复混肥；养分含量；特征波长 - - ii - Characteristic Wavelength Selection and Quantitative Analysis of Nutrients in Compound Fertilizer Using Near-infrared Spectroscopy Abstract According to the statistics data, the fertilizer production was 66,198,000 tons accounting for a quarter of the world and the annual consumption was 55,617,000 tons accounting for one third of the world, in 2010. The compound fertilizer is a big part of fertilizers. It is necessary to strengthen the determination and supervision for quality of compound fertilizer because there are many problems existing in the production, quality and determination of compound fertilizers. In generally, the traditional chemical method is used to determine the nutrients of compound fertilizer in laboratory, but it also has some defects, such as complicated for operation, wa