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一种好氧堆肥中纤维类物料降解率的表征方法及其应用

摘要

本发明提供了一种好氧堆肥中纤维素类物料降解率的表征方法,通过根据不同种类磷脂脂肪酸甲酯的浓度与纤维类物料的降解率的对应关系,建立得到若干个标准曲线,最后检测待测样品中磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量,根据若干个所述标准曲线中R

著录项

  • 公开/公告号CN106226467A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2016-12-14

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 中国农业大学;

    申请/专利号CN201610537611.9

  • 发明设计人 黄光群;刘宁;韩鲁佳;佟欣;

    申请日2016-07-08

  • 分类号G01N33/00;G01N30/02;

  • 代理机构北京集佳知识产权代理有限公司;

  • 代理人赵青朵

  • 地址 100083 北京市海淀区清华东路17号中国农业大学(东区)

  • 入库时间 2023-06-19 01:07:21

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2022-06-24

    未缴年费专利权终止 IPC(主分类):G01N33/00 专利号:ZL2016105376119 申请日:20160708 授权公告日:20190510

    专利权的终止

  • 2019-05-10

    授权

    授权

  • 2017-01-11

    实质审查的生效 IPC(主分类):G01N33/00 申请日:20160708

    实质审查的生效

  • 2016-12-14

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明有机固体废弃物处置和资源化利用技术领域,尤其涉及一种好氧堆肥中纤维类物料降解的表征方法及其应用。

背景技术

目前,我国畜禽养殖废弃物年产出量约为40亿吨,但实际利用率尚不到50%;我国秸秆年产量大约为9亿吨,而其中20%以上尚未得到合理利用。好氧堆肥是畜禽粪便、秸秆等有机固体废弃物在通风供氧状态下利用微生物的分解作用使其降解转化成稳定的腐熟的有机肥过程;其实质是依靠各类微生物的协同作用,交替配合分解水溶性及难降解的有机物,转化成稳定腐殖质的过程。

作为堆肥原料重要组成的纤维类物质,即半纤维素和纤维素,被认为是堆肥发酵主要降解物质和表征堆肥发酵进行的重要物质;微生物是堆肥过程降解纤维素和半纤维素的核心要素,研究堆肥过程中各种微生物的数量、组成及其动态演变和相互作用非常必要;但研究表明,通过传统的分离培养方法鉴定的微生物仅占环境总微生物的0.1%~10%,这显然不足以反映环境微生物的真实分布情况。磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acid,PLFA)谱图分析法是一项不依赖于传统微生物培养的现代生物技术。磷脂是构成活体细胞膜的重要组成部分,生物体内的细胞磷脂含量通常是相对显著恒定的,并且会在细胞死亡后被迅速分解。而不同微生物具有不同PLFA的种类和数量,因此,PLFA谱图分析法适合于微生物生物量分析和群落结构动态演变分析,是一种快捷、可靠的检测方法。

因此,快速量化表征纤维类物质降解率对于好氧堆肥过程纤维类物质量化表征和阐释降解机理具有重要意义,但是,传统的纤维素和半纤维素测定分析方法周期长,需要专业人员进行复杂的化学处理且费时、费力。

发明内容

有鉴于此,本发明所要解决的技术问题在于提供一种好氧堆肥中纤维类物料降解率的表征方法,本发明提供的方法能够快速的预测纤维类物质的降解率。

本发明提供了一种好氧堆肥中纤维类物料降解率的表征方法,包括:

1)取好氧堆肥过程的堆肥为对照样品,检测得到对照样品中纤维类物料的降解率以及磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量,

所述纤维类物料为纤维素和半纤维素;

2)根据不同种类磷脂脂肪酸甲酯的浓度与纤维类物料的降解率的对应关系,建立得到若干个标准曲线,

3)检测好氧堆肥待测样品中磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量,根据若干个所述标准曲线中R2大于0.85的标准曲线计算得到待测样品中纤维素和半纤维素的含量。

优选的,所述对照样品按照以下方法得到:

分别取好氧堆肥过程中升温期、高温期和降温期的堆肥,得到对照样品;

所述升温期的温度小于50℃;

所述高温期的温度大于等于50℃;

所述降温期的温度小于50℃。

优选的,其特征在于,在所述升温期取样个数不少于1个;

在所述高温期的取样个数不少于2个;

在所述降温期的取样个数不少于2个。

优选的,所述对照样品中纤维类物料的降解率按照NREL/TP-510-42618标准方法测试得到。

优选的,所述对照样品中磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量按照以下方法检测得到:

1-1)将对照样品中分离得到的磷脂脂肪酸甲酯化,得到甲酯化的磷脂脂肪酸;

1-2)以PLFA19:0作为内标物,通过色谱对甲酯化的磷脂脂肪酸中的磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量进行检测,得到对照样品中磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量。

优选的,所述好氧堆肥待测样品和好氧堆肥对照样品中堆肥所用的粪便种类相同。

本发明还提供了一种鸡粪好氧堆肥中纤维类物料降解率的表征方法,包括:

1)取鸡粪好氧堆肥过程的堆肥为对照样品,检测得到对照样品中纤维类物料的降解率以及磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量,

所述纤维类物料为纤维素和半纤维素;

2)根据PLFA 18:2ω6c的浓度与半纤维素降解率的对应关系建立得到标准曲线;

根据PLFA 18:2ω6c和PLFA 18:3ω3的浓度与纤维素降解率的对应关系建立得到标准曲线;

3)检测鸡粪好氧堆肥待测样品中PLFA 18:2ω6c的浓度得到半纤维素的降解率;

检测鸡粪好氧堆肥待测样品中的PLFA 18:2ω6c和PLFA 18:3ω3的浓度得到纤维素的降解率。

优选的,所述对照样品按照以下方法得到:

分别取鸡粪好氧堆肥过程中升温期、高温期和降温期的堆肥,得到对照样品;

所述升温期的温度小于50℃;

所述高温期的温度大于等于50℃;

所述降温期的温度小于50℃。

优选的,在所述升温期取样个数不少于1个;

在所述高温期的取样个数不少于2个;

在所述降温期的取样个数不少于2个。

优选的,所述对照样品的取样个数不少于6个。

与现有技术相比,本发明提供了一种好氧堆肥中纤维素类物料降解率的表征方法,通过首先取好氧堆肥过程的堆肥为对照样品,检测得到对照样品中纤维类物料的降解率以及磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量;然后再根据不同种类磷脂脂肪酸甲酯的浓度与纤维类物料的降解率的对应关系,建立得到若干个标准曲线,最后检测待测样品中磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量,根据若干个所述标准曲线中R2大于0.85的标准曲线计算得到待测样品中纤维素和半纤维素的含量;其中,本发明通过将建立好氧堆肥过程中特定种类的磷脂脂肪酸甲酯的浓度与纤维类物料的降解率的对应关系,结果发现,好氧堆肥过程中特定的磷脂脂肪酸甲酯的浓度与纤维类物料的降解率具有很好的相关性,能够通过测定好氧堆肥过程中样品中特定磷脂脂肪酸甲酯的浓度准确的预测纤维素和半纤维素的含量;不仅降低了检测的成本,而且检测方法方便、快捷,具有很好的工业化检测前景,实验结果表明,本发明提供的方法用于纤维素和半纤维素降解率的预测,与NREL/TP-510-42618标准方法测试得到纤维素和半纤维素的含量相比,相对分析误差小于5%。

附图说明

图1是本发明实施例中堆肥过程堆体半纤维素降解率的动态变化曲线;

图2是本发明实施例中堆肥过程堆体纤维素降解率的动态变化曲线;

图3为37种混合标准品气相色谱图。

具体实施方式

本发明提供了一种好氧堆肥中纤维类物料降解率的表征方法,包括:

1)取好氧堆肥过程的堆肥为对照样品,检测得到对照样品中纤维类物料的降解率以及磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量,

所述纤维类物料为纤维素和半纤维素;

2)根据不同种类磷脂脂肪酸甲酯的浓度与纤维类物料的降解率的对应关系,建立得到若干个标准曲线;

3)检测好氧堆肥待测样品中磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量,根据若干个所述标准曲线中R2大于0.85的标准曲线计算得到待测样品中纤维素和半纤维素的含量。

按照本发明,本发明取好氧堆肥过程的堆肥为对照样品,检测得到对照样品中纤维类物料的降解率以及磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量;其中,所述纤维类物料为纤维素和半纤维素;所述对照样品按照以下方法制备得到:分别取好氧堆肥过程中升温期、高温期和降温期的堆肥,得到对照样品;所述升温期的温度小于50℃;所述高温期的温度大于等于50℃;所述降温期的温度小于50℃;且在所述升温期取样个数不少于1个;在所述高温期的取样个数不少于2个;在所述降温期的取样个数不少于2个;所述对照样品的取样总个数不少于6个。

本发明中,检测对照样品中纤维素类物料的降解率的检测方法优选按照美国国家再生能源实验室(NREL)的NREL/TP-510-42618标准方法测试得到;检测对照样品中的磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量的方法优选为:

1-1)将对照样品中分离得到的磷脂脂肪酸甲酯甲酯化,得到甲酯化的磷脂脂肪酸;

1-2)以PLFA19:0作为内标物,通过色谱对甲酯化的磷脂脂肪酸甲酯中的磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量进行测定。

其中,本发明将对照样品中分离得到的磷脂脂肪酸甲酯化,得到甲酯化的磷脂脂肪酸;所述甲酯化的试剂为甲醇,所述催化剂为氢氧化钾,反应温度为35~37℃;分离磷脂脂肪酸的方法为将堆肥样品通过浸提、柱层析得到磷脂脂肪酸;其中,所述浸提用浸提液优选为磷酸缓冲液、氯仿和甲醇的混合液,所述混合液中磷酸缓冲液、氯仿和甲醇的体积比优选为(0.8~1):(1~1.2):(2~2.2),更优选为0.8:1:2;所述柱层析用填料优选为硅胶,所述洗脱剂依次选用氯仿、丙酮和甲醇。

本发明还以PLFA19:0作为内标物,通过色谱对甲酯化的磷脂脂肪酸甲酯中的磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量进行检测,得到对照样品中磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量;其中,所述色谱优选为气相色谱和/或气相色谱-质谱联用,其中,所述气相色谱检测中,所述检测条件优选为SPTM-2560柱(100.0m>

按照本发明,根据不同种类磷脂脂肪酸甲酯的浓度与纤维类物料的降解率的对应关系,建立得到若干个标准曲线;具体的,根据不同种类磷脂脂肪酸甲酯的浓度与纤维类物料的降解率的对应关系是指将纤维类物料中的纤维素或半纤维素的降解率与磷脂脂肪酸甲酯中具体一种、两种或三种特定的磷脂脂肪酸甲酯的浓度的对应关系,如PLFA 18:2ω6c的浓度与半纤维素的降解率的对应关系,或者PLFA 18:2ω6c和PLFA 18:3ω3的浓度与纤维素降解率的对应关系。

按照本发明,本发明还通过检测待测样品中磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量,根据若干个所述标准曲线中R2大于0.85的标准曲线计算得到待测样品中纤维素和半纤维素的含量;其中,所述好氧堆肥待测样品和好氧堆肥对照样品中堆肥所用的粪便种类相同。

本发明还提供了一种鸡粪好氧堆肥中纤维类物料降解率的表征方法,包括:

1)取鸡粪好氧堆肥过程的堆肥为对照样品,检测得到对照样品中纤维类物料的降解率以及磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量,

所述纤维类物料为纤维素和半纤维素;

2)根据PLFA 18:2ω6c的浓度与半纤维素降解率的对应关系建立得到标准曲线;

根据PLFA 18:2ω6c和PLFA 18:3ω3的浓度与纤维素降解率的对应关系建立得到标准曲线。

3)检测鸡粪好氧堆肥待测样品中PLFA 18:2ω6c的浓度得到半纤维素的降解率;

检测待测样品中的PLFA 18:2ω6c和PLFA 18:3ω3的浓度得到纤维素的降解率。

按照本发明,本发明取鸡粪好氧堆肥过程的堆肥为对照样品,检测得到对照样品中纤维类物料的降解率以及磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量,其中,所述纤维类物料为纤维素和半纤维素;所述对照样品按照以下方法制备得到:分别取鸡粪好氧堆肥过程中升温期、高温期和降温期的样品,得到对照样品;所述升温期的温度小于50℃;所述高温期的温度大于等于50℃;所述降温期的温度小于50℃;且在所述升温期取样个数不少于1个;在所述高温期的取样个数不少于2个;在所述降温期的取样个数不少于2个;所述对照样品的取样总个数不少于6个。

本发明中,检测对照样品中纤维素类物料的降解率的检测方法优选按照美国国家再生能源实验室(NREL)的NREL/TP-510-42618标准方法测试得到;检测对照样品中的磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量的方法优选为:

1-1)将对照样品中分离得到的磷脂脂肪酸甲酯甲酯化,得到甲酯化的磷脂脂肪酸;

1-2)以PLFA19:0作为内标物,通过色谱对甲酯化的磷脂脂肪酸甲酯中的磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量进行测定。

其中,本发明将对照样品中分离得到的磷脂脂肪酸甲酯化,得到甲酯化的磷脂脂肪酸;所述甲酯化的试剂为甲醇,所述催化剂为氢氧化钾,反应温度为35~37℃;分离磷脂脂肪酸的方法为将堆肥样品通过浸提、柱层析得到磷脂脂肪酸;其中,所述浸提用浸提液优选为磷酸缓冲液、氯仿和甲醇的混合液,所述混合液中磷酸缓冲液、氯仿和甲醇的体积比优选为(0.8~1):(1~1.2):(2~2.2),更优选为0.8:1:2;所述柱层析用填料优选为硅胶,所述洗脱剂依次选用氯仿、丙酮和甲醇。

本发明还以PLFA19:0作为内标物,通过色谱对甲酯化的磷脂脂肪酸甲酯中的磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量进行检测,得到对照样品中磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量;其中,所述色谱优选为气相色谱和/或气相色谱-质谱联用,其中,所述气相色谱检测中,所述检测条件优选为SPTM-2560柱(100.0m>

按照本发明,本发明还根据PLFA 18:2ω6c的浓度与半纤维素降解率的对应关系建立得到标准曲线;并根据PLFA 18:2ω6c和PLFA 18:3ω3的浓度与纤维素降解率的对应关系建立得到标准曲线。然后通过检测鸡粪好氧堆肥待测样品中PLFA 18:2ω6c的浓度得到半纤维素的降解率;通过检测待测样品中的PLFA 18:2ω6c和PLFA 18:3ω3的浓度得到纤维素的降解率。

本发明提供了一种好氧堆肥中纤维素类物料降解率的表征方法,通过首先取好氧堆肥过程的样品为对照样品,检测得到对照样品中纤维类物料的降解率以及磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量;然后再根据不同种类磷脂脂肪酸甲酯的浓度与纤维类物料的降解率的对应关系,建立得到若干个标准曲线,最后检测待测样品中磷脂脂肪酸甲酯的种类和含量,根据若干个所述标准曲线中R2大于0.85的标准曲线计算得到待测样品中纤维素和半纤维素的含量;其中,本发明通过建立好氧堆肥过程中特定种类的磷脂脂肪酸甲酯的浓度与纤维类物料的降解率的对应关系,结果发现,好氧堆肥过程中特定的磷脂脂肪酸甲酯的浓度与纤维类物料的降解率具有很好的相关性,能够通过测定好氧堆肥过程中样品中特定磷脂脂肪酸甲酯的浓度准确的预测纤维素和半纤维素的含量;不仅克服了传统分析方法检测纤维素和半纤维素是样品预处理繁琐,测定分析耗时、费力,且需要专业操作人员和比较昂贵的专用分析仪器的限制,具有快速、便捷、可实现现场分析的优点,而且减少了传统实验室分析方法大量使用化学试剂等产生的二次污染和大量耗能的限制,具有节能降耗、节本增效和减少环境污染的优点;此外,本发明提供的方法在预测好氧堆肥过程纤维类物质降解率的同时,可通过追溯其对应微生物群落演化规律阐释其降解机理,及时进行工艺调整与动态优化,有利于好氧堆肥提质增效。

此外,本发明中所述的若干是指一个或多个。

下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例

一、好氧堆肥试验情况

1、试验原料:好氧堆肥主要原料为鲜鸡粪,填充料选用切短至3~5cm的小麦秸秆,调理剂选用粒径为3~5cm竹制生物炭;基本理化特性如表1所列,表1为堆肥原料的基本理化特性。

表1堆肥原料基本理化特性

2、工艺方案及堆肥效果:按照碳氮比20:1计算鲜鸡粪和麦秸所用质量;并按质量分数10%(湿基)加入生物炭混合均匀;调节初始物料含水率至65%;使用有效容积为100L的实验室好氧堆肥反应器系统开展堆肥试验,通风方式采用间歇式通风,时间间隔为1小时,升温期和高温期通风速率为0.2L/(min.kg-vs),降温期通风速率为0.1L/(min.kg-vs);从反应器的上、中、下层取样口取等量的堆肥样品(约150g)混合均匀,用于磷脂脂肪酸和纤维素、半纤维素测定分析;每次取样前后,需启动反应器系统的搅拌装置,将堆体混合均匀,以减少上、中、下层堆体的空间差异性;除含水率外,其他各项指标的测定都先剥离生物炭。好氧堆肥过程温度达到50℃以上的天数大于5天,符合我国粪便无害化卫生标准。

二、获取好氧堆肥过程代表性样品作为对照样品

采集好氧堆肥过程第0、3、6、9、15、21、27天的7个样品为对照样品,其中升温期、高温期和降温期代表性样品分别为2个、2个和3个。

三、获取对照样品中半纤维素和纤维素含量及其磷脂脂肪酸甲酯谱图数据

参照美国国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory,NREL)的标准方法NREL/TP-510-42618测定样品中的纤维素、半纤维含量,结果见图1和图2,图1是本发明实施例中堆肥过程堆体半纤维素降解率的动态变化曲线;图2是本发明实施例中堆肥过程堆体纤维素降解率的动态变化曲线。

磷脂脂肪酸提取参照国际通行方法,定性主要是根据与37种混合标准品保留时间的比对、质谱检测报告结果和相关文献报道。具体的,PLFA的测定分析方法如下:

(1)脂肪酸提取

称取5.00g堆肥样品(干重)于100ml锥形瓶中,添加46ml浸提液[磷酸缓冲液:氯仿:甲醇=0.8:1:2(v/v/v)],25℃下200r/min避光振荡2h后3500rpm离心10min。将上层离心液倒入分液漏斗中,下层沉淀再次按比例加入浸提液38ml,同等条件下振荡1h、离心10min,合并上层离心液;在合并的离心液中分别加入22ml氯仿,21.6ml磷酸缓冲液;充分颠倒振荡2min并适时放气,于黑暗中静置过夜,使其分层。收集下层氯仿溶液,用N2吹干。

(2)PLFA分离

用5ml氯仿预处理硅胶柱,并用5ml氯仿转移浓缩磷脂到萃取小柱中,分别加入6ml氯仿、12ml丙酮洗去中性脂和糖脂,再加入8ml甲醇并收集甲醇洗脱液,用N2吹干。

(3)PLFA甲酯化

用1ml甲醇:甲苯(体积比1:1)混合液和1ml 0.2M KOH溶液溶解磷脂样品,37℃水浴加热15min后冷却到室温。加入2ml正己烷、0.3ml 1M醋酸溶液、2ml超纯水,漩涡振荡2min后2500rpm离心10min,转移上层正己烷溶液于5ml具盖离心管中,35℃N2吹干,-20℃保存待检。

(4)PLFA分析

分析前,加入150ul正己烷溶解磷脂脂肪酸甲酯,并添加50ul 160ug/ml 19:0做内标,转移到内置200ul玻璃管的棕色GC小瓶中。

(5)GC分析

色谱条件:SPTM-2560柱(100.0m>

(6)GC-MS分析

色谱条件:DB-5MS柱(30.0mx0.25umx0.25mm);进样量1.0ul;分流比10:1;进样口温度:200℃;检测器温度:150℃;载气(He)流速0.8ml/min;升温程序:140℃持续3min,以4℃/min升至190℃,持续1min,再以3℃/min升至230℃,持续1min,再以2℃/min升至250℃,持续2min,再以10℃/min升至300℃,持续1min;离子源:EI;质荷比扫描范围:30~600,电子能量70eV。

(7)PLFA的定性分析

PLFA的定性主要是根据与37种混合标准品保留时间的比对、质谱检测报告结果和相关文献报道。本试验37种混标在上述GC分析条件下的气相色谱图见图3,图3为37种混合标准品气相色谱图,如图3所示,37种磷脂脂肪酸甲酯混合标准品(Supelco 37-Component FAME Mix,sigma,USA)在气相色谱仪GC分析条件下的出峰顺序和保留时间依次为图谱标示的第1个峰到第37个峰,以此作为PLFA定性的标准检测图谱。在相同GC条件下分析堆肥样品磷脂脂肪酸甲酯图谱,并根据样品图谱与标准检测图谱出峰顺序、保留时间的对应,进行堆肥样品PLFA的定性分析。

脂肪酸常用命名格式是:X:YωZ(c/t),其中X是总碳数;Y是双键数;ω是甲基末端;Z是距离甲基端的距离;c是顺式,t是反式;a和i分别是支链反异构和异构;10Me表示一个甲基团在距离分子末端第10个碳原子上;环丙烷脂肪酸用cy表示。

(6)PLFA的定量分析

PLFA的定量计算是以内标19:0和37种脂肪酸甲酯混合标准品作为定量标准,PLFA的计算公式如下:

Rfx=(MxAx)(MiAi)

C(nmol/g)=Rfx×CN×Aix×0.2×1000AN×EW×MG

式中:

Rfx—校正因子;

Mx—某种磷脂脂肪酸甲酯标准品的质量;

Mi—内标19:0的质量;

Ax—某种磷脂脂肪酸甲酯标准品GC图谱上的响应值(即积分面积);

Ai—内标19:0GC图谱上的响应值(即积分面积);

C(nmol/g)—磷脂脂肪酸浓度(nmol/g);

CN—内标19:0浓度(ug/ml);

Aix—样品中某种磷脂脂肪酸甲酯GC图谱上的积分面积;

AN—内标19:0GC图谱上的积分面积;

EW—堆肥重量(g);

MG—脂肪酸甲酯质量分数(g/mol)。

本发明得到的堆肥过程中对照样品中主要特征性PLFA浓度如表2所列,表2为本发明提供的堆肥在堆肥过程主要特征性PLFA浓度表

表2本发明提供的堆肥在堆肥过程主要特征性PLFA浓度表

四、基于代表性样品特征性磷脂脂肪酸谱图数据和半纤维素、纤维素含量数据开展相关性分析

分别基于代表性样品特征性磷脂脂肪酸谱图数据和半纤维素降解率以及代表性样品特征性磷脂脂肪酸谱图数据和纤维素降解率使用SPSS Statistics17.0软件开展Pearson相关性分析,分别优选高度显著相关的磷脂脂肪酸特征图谱数据,结果见表3,表3为堆肥过程主要纤维类物质降解率与PLFA相关性分析表。

表3堆肥过程主要纤维类物质降解率与PLFA相关性分析表

其中,**.在.01水平(双侧)上高度显著相关;*.在0.05水平(双侧)上显著相关

五、建立好氧堆肥过程半纤维素和纤维素降解率预测建模

基于相关性分析结果,选取部分相关性高度显著的磷脂脂肪酸作为半纤维素、纤维素降解率指标预测模型的可选自变量,分别构建半纤维素降解率和纤维素降解率预测模型(表4和表5),进行模型显著性检验;并基于相关系数和预测误差对所建模型进行性能评价。为尽量简化回归方程,半纤维素降解率、纤维素降解率、PLFA 16:0、PLFA 18:2ω6c、PLFA 18:3ω3分别用HC、C、P1、P2、P3表示。所建回归模型和回归系数均具有显著的统计学意义。综合分析判定系数和预测标准差等模型评价参数可知:以P2(PLFA>2(PLFA>3(PLFA>

表4基于PLFA的半纤维素降解率预测模型

a:回归模型和回归系数t检验的Sig.值

表5基于PLFA的纤维素降解率预测模型

a:回归模型和回归系数t检验的Sig.值

六、基于构建的预测模型进行好氧堆肥过程半纤维素和纤维素降解率预测

获取鸡粪堆肥第18天堆肥样品作为待分析样品,检测得到其特征磷脂脂肪酸特征图谱数据并基于所建模型预测计算堆肥样品对应半纤维素和纤维素降解率,结果表明,其得到的降解率结果与采用法NREL/TP-510-42618测定样品中的纤维素、半纤维得到的降解率结果相比,其相对分析误差均小于5%;可见,本发明提供的方法可用于纤维素和半纤维素降解率的预测。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

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