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復(fù)合肥料多種養(yǎng)分含量快速分析新方法

文檔作者：郭崢袁洪福張嫻宋春風(fēng) 李效玉謝錦春文檔來源：北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院		更新日期： 2026年09月07日	點(diǎn) 擊數(shù)：
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上一篇：復(fù)混肥料質(zhì)量分析和檢驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用研究

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第31卷，第9期
2 0 1 1年9月
光譜學(xué)與光譜分析
Spectroscopy and Spectral Analysis
V01．31，No．9，pp2424—2427
September。201 l
復(fù)合肥料多種養(yǎng)分含量快速分析新方法
郭崢，袁洪福+，張嫻，宋春風(fēng)，李效玉，謝錦春
北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京100029
摘要提出了一種同時(shí)測定復(fù)合肥料中多種養(yǎng)分含量的快速分析新方法，即用水將同體復(fù)合肥料定容溶
解，采集其溶液部分的近紅外光譜進(jìn)行各種養(yǎng)分含量的分析預(yù)測。使用此方法建立了偏最小二乘回歸模型，
其中總氮、有效五氧化二磷、氧化鉀和石粉含茸模型的SEP值分別為0．5，0．7，0．8和2．0。方法操作方便，
解決了近紅外漫反射光譜法無法準(zhǔn)確測定氧化鉀含雖的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)r在5分鐘內(nèi)完成復(fù)合肥全部成分
含量的快速準(zhǔn)確分析。
關(guān)鍵詞復(fù)合肥料；養(yǎng)分；近紅外光譜；偏最dx---乘法
中圖分類號：0657．3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10．3964]j．issrL 1000-0593(2011)09—2424—04
引言
我國在化肥牛產(chǎn)和應(yīng)用f：還存在著重N輕P、K的現(xiàn)
象，不僅造成資源浪費(fèi)，環(huán)境污染，危害人類和動(dòng)植物健康，
而且比例失凋的氮、磷、鉀也不能滿足農(nóng)作物適時(shí)生長的營
養(yǎng)需求，因此各養(yǎng)分含量是復(fù)合肥料的關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)。目
前，復(fù)合肥料質(zhì)量分析主要依靠傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室分析方法Ll‘4】，
操作步驟繁瑣，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且存在一定的危險(xiǎn)性。為克服傳
統(tǒng)分析方法的局限性，作者已研究證明了利用近紅外漫反射
光譜法(aesir Infrared diffuse reflectance spectroscopy，
NIDRS)實(shí)現(xiàn)復(fù)合肥料養(yǎng)分含量快速分析的町行性，但由于
無機(jī)養(yǎng)分的光譜信息很弱．其分析精度尚不能達(dá)到【|寸標(biāo)分析
方法測最精度要求。為此，本文提出了一種采用近紅外透射
光譜(near infrared transmission spectroscopy，NITS)快速測
定復(fù)合肥各養(yǎng)分含量分析的新方法。通過將復(fù)合肥樣品進(jìn)行
定容溶解，對其水溶液部分測量近紅外透射光譜，采用化學(xué)
計(jì)量學(xué)方法對水溶液光譜和復(fù)合肥營養(yǎng)成分含量進(jìn)行關(guān)聯(lián)，
建立了各養(yǎng)分含雖的分析模型，其預(yù)測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)分析方法
結(jié)果一致，真正實(shí)現(xiàn)了復(fù)合肥料的多養(yǎng)分快速準(zhǔn)確分析。
1實(shí)驗(yàn)部分
1．1樣品來源與制備
樣晶為白色固體粉末，是由尿素、磷酸一銨和氯化鉀加
入石粉混配而成，共計(jì)77個(gè)。樣品的各成分含量理論值是根
據(jù)國標(biāo)規(guī)定分析方法測得的，包括總氮(N)含量、有效五氧
化二磷(P)含量、氧化鉀(K)含量和石粉含量，其中石粉(主
要為天然采集的碳酸鈣)含量為樣品總質(zhì)量減去各成分質(zhì)量
所得的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。表1為全部樣品各養(yǎng)分及石粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)統(tǒng)
計(jì)數(shù)據(jù)。
Table 1 Statistics of contents of nutrients and stone powder
將一定重孱的復(fù)合肥粉末樣品加入到一定體積的去離子
水中，待可溶成分完傘溶解，沉淀出不溶物后得到澄清樣品
溶液。具體是先取樣品5．00 g、去離子水15．0 mL(足以使可
溶物質(zhì)完傘溶解)，混合搖勻待完全溶解，再濾出沉淀即得
到澄清溶液。
1．2儀器與光譜采集
使用聚光科技SupNIR-2600型近紅外光譜儀采集光譜。
取預(yù)先配制好的樣品水溶液放入2 tnln光程的石英比色皿
中，使樣品恒定于25℃，波長范圍l 000 1 800 nn-i，分辨
率6啪，掃描次數(shù)60次。每個(gè)樣品重復(fù)測試10次，取平均
光譜作為樣品原始光譜。
收稿日期：2010-11—19．修訂日期：2011-03—30
基金項(xiàng)目：國家(863計(jì)劃)項(xiàng)目(2009AA042129)資助
作者簡介：郭睜．1987年生，北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生e-mail：guozhenR0702@fomnail．咖n
-通訊聯(lián)系人e-mail：hfyuan(園lmail buct．edu．m
萬方數(shù)據(jù)
第9期光譜學(xué)與光潛分析2425
I．3 光譜預(yù)處理與模型建立
使用聚光科技CM一2000化學(xué)計(jì)最學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
樣品集采用K·S方法分類，其中校iF集包括61個(gè)樣品，驗(yàn)
證集16個(gè)，校iF集樣品數(shù)約占總樣品數(shù)的80％。光譜預(yù)處
理采用孓G一階導(dǎo)數(shù)和均值中心化。波長選擇為全區(qū)域。采
用偏最小二乘法(PLSI)建立定鼉分析模型，最佳主成分?jǐn)?shù)
由交互驗(yàn)證(Cross Validation)ii‘箅得出的預(yù)測殘差平方和
(PREsS)確定。模刪性能f}1校正集相關(guān)系數(shù)(Rc)、交互驗(yàn)、證
校正標(biāo)準(zhǔn)偏差(SECV)和驗(yàn)證集相關(guān)系數(shù)(Rp)、預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)偏
差(SEP)來評價(jià)¨J。
2結(jié)果與討論
2．I方法思路
由于復(fù)合肥料樣品中的氯化鉀不具有近紅外光譜信息，
理論上并不能利用近紅外光譜測齄其含量。之前的研究也證
實(shí)了這一點(diǎn)，使用近紅外漫反射光譜法對同體粉末樣本直接
分析難以得到理想的預(yù)測結(jié)果。但是，“烏鴉喝水”故事為作
者解決近紅外光譜測母復(fù)合肥成分含鼉技術(shù)難題的思路提供
了借鑒，我們幸運(yùn)的注意到尿素、磷酸一銨和氯化鉀在水中
的溶解性很好，它們在25℃下100 g水中的溶解度分別為
116．9，41．6，35．5 g。如果將復(fù)合肥樣晶溶于水中。這些組
分濃度將隨接影響其水溶液的近紅外光譜，或者說，復(fù)合化
肥水溶液的近紅外光譜包含r復(fù)合肥中尿素、磷酸一銨和氯
化鉀的含茸信息。我們就叮以通過測髓復(fù)合肥溶液的近紅外
光譜和化學(xué)計(jì)靖學(xué)方法，間接地測最它們的含雖，石粉雖不
能被溶解．但通過百分含培歸一差減方法也可以得到。盡管
肥料養(yǎng)分是以總氮、有效五氧化二磷、氧化鉀含量形式表
示，但它們與上述化合物含量是直接相關(guān)的。
2．2水溶液近紅外光譜解析
研究水在不I司介質(zhì)和條件下的吸收特性一直是近紅外光
譜領(lǐng)域中的一個(gè)重要內(nèi)容L6j。水中的離子化合物會以多種不
同方式影響水的近紅外光譜．包括水濃度的降低、離子和水
分子之問的電荷——偶極相瓦作用對水分子本身氫鍵的影
響、銨離子中特征近紅外活性基團(tuán)NH的存在等。全部樣品
的水溶液透射光譜l冬I和純水相比確有明顯差別，見圖1。
2．5
薔2’o
站
o．5
l 000 l 200 l 400 l 600
Wavelength／am
Fig．I NITS of smnple solutions and water
(the top c珈irve is water spectrum)
溶質(zhì)將使水的吸收峰強(qiáng)度降低，且不同濃度溶質(zhì)的影響效果
也不同，證實(shí)了溶質(zhì)使水濃度降低的游圖變化。對譜I冬l進(jìn)行
一階求導(dǎo)預(yù)處理后，由圖2可以更明娃看到，導(dǎo)數(shù)零值處即
吸收峰頂點(diǎn)旱橫向分布，說明離子影響水分子氧鍵造成r水
吸收峰的移動(dòng)。此外，本實(shí)驗(yàn)樣品的成分含量分布均勻，信
息涵蓋廣，樣品光譜呈良好分布趨勢。
O．05
0．04
0．03
0．02
O．Ol
0
_o．0l
-0．02
、／J ＼ 、曠
l 2∞ l 400 l 600
Wavelength／nm
Derivative ctlrves of Nn[s
2．3校正模型
對于作者先前研究建立的近紅外漫反射光譜分析模型，
N，P，K和石粉含量模型SEP值分別為0．8，0．8，i．5和
1．4，且需要剔除大量的異常樣本。新方法建模中沒有遇到
異常樣本．由表2可見．K含最模型SEP得到明濕改善，與
N含量、P含量模型的相當(dāng)。由于石粉含鼉由其他三種成分
間接反映。故模制SEP較大．接近三者的之和，但也在可接
受范圍內(nèi)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了無機(jī)成分藉由水媒介的依托。
可與有機(jī)成分的近紅外光譜分析達(dá)到『司等效果，不失為一種
值得完善和推廣的好方法。
Table 2 NIrIs calibration and validation result statistics
2．4精度與標(biāo)準(zhǔn)方法的比較
任意取一個(gè)復(fù)合肥料樣品，按前述配樣方法莆復(fù)制得5
個(gè)待測樣品水溶液，采集透射光譜。使用已建模型進(jìn)行成分
質(zhì)量分?jǐn)?shù)預(yù)測，預(yù)測結(jié)果詳見表3。
Table 3 Repeatability results of NITS models
由圖l可看出．透射光i杼1 450 nm處左右足(卜H對稱
和反對稱伸縮振動(dòng)的組合頻吸收，為水的最大吸收峰。加入表2和喪3結(jié)果表明，新方法敷復(fù)性誤差和SEP分別接
2
咖
隱
萬方數(shù)據(jù)
2426 光譜學(xué)與光譜分析第31卷
近于GB 15063--2009方法的草復(fù)性允許差和再現(xiàn)性允許差。
表4為新方法與國標(biāo)方法的精度比較。
Table 4 Comparison of analysis precisions of NITS
models and national standard methods
因配樣過程存在著誤差，如采用的量筒稱量不夠精確、
缺乏樣品潮解控制致重量增加、濾紙過濾存在灰分等，導(dǎo)致
配樣后水溶液含營標(biāo)準(zhǔn)值與理論值有一定偏差。如能進(jìn)一步
完善制樣過程，其SEP還會得到改善。水吸收峰易于受到多
種環(huán)境因素變化的干擾，N、P含雖預(yù)測會出現(xiàn)一定波動(dòng)，其
建模波段選擇仍需進(jìn)一步的研究探討，但K含量預(yù)測穩(wěn)定，
重復(fù)性和再現(xiàn)性已達(dá)國標(biāo)方法要求，石粉含量也可得到較為
準(zhǔn)確預(yù)測。
2．5溫度影響
不l司溫度下，純水的近紅外譜圖中吸收峰強(qiáng)弱、位置都
會發(fā)生變化。而水溶液岡溶質(zhì)的存在，變化更加明顯。本實(shí)
驗(yàn)取某樣品溶液于不同溫度下進(jìn)行光譜采集，使用透射光譜
模型進(jìn)行成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)預(yù)測，預(yù)測結(jié)果詳見表5。
可以看到，同一樣品在不同測試溫度下，使用透射光譜
模型進(jìn)行預(yù)測，各組分預(yù)測值旱規(guī)律性變化。N含量預(yù)測值
隨溫度升高而降低，P含量預(yù)測值隨溫度升高而升高，K含
量預(yù)測值隨溫度升高而降低，石粉含量隨溫度升高而降低。
這也證明了嚴(yán)格控制透射光譜法測試溫度的必要性。本實(shí)驗(yàn)
采用略高于室內(nèi)溫度的25℃，具體可視測試儀器、測試環(huán)
境條件而定。不同測試溫度模型之間的傳遞轉(zhuǎn)化也可作為進(jìn)
一步的研究目標(biāo)。
Table 5 Effects of test temperature
3結(jié)論
(1)采用定容溶解復(fù)合肥料和近紅外透射光譜分析，可
快速準(zhǔn)確地測定復(fù)合肥料的有機(jī)和無機(jī)成分，包括總氮含
量、有效五氧化二磷含量、氧化鉀含昔和石粉含量。其分析
精度和準(zhǔn)確度較之先前建立的近紅外漫反射光譜法有顯著提
高，已接近國標(biāo)方法分析誤差要求，為復(fù)合肥成分含量分析
提供了一種新型分析手段。
(2)相對近紅外漫反射法，本方法雖略微增加了樣品處
理過程，但整個(gè)配制流程操作簡單，耗時(shí)較短，并不影響其
快速分析的特點(diǎn)。由于配樣過程存在系統(tǒng)誤差，對模型精度
有一定的影響，因此，推廣應(yīng)用本方法應(yīng)考慮進(jìn)一步完善配
樣過程、標(biāo)準(zhǔn)化配樣條件和測試條件。
References
[13 GB 15063--2009 Compound Fertilizer(復(fù)合肥料)．Gtenaral Administation of Supervision，Inspection Quarantine of China(國家質(zhì)量監(jiān)督
檢驗(yàn)檢疫總局)．2009．
E2]GB／T 8572--2001 Determination of Total Nitrogen Content for Compound Fertilizer—Titrimetric Method after Distillation(復(fù)混肥料中總
氮含量的測定一蒸餾后滴定法)．Gtenaral Administation of Supervision，Inspection Quarantine of China(國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局)，
2001．
[3]GB／T 8573--1999 Determination of Available Phosphorus Content for Compound Fertilizers(復(fù)混肥料中有效磷含量的測定)．Gtenaral
Administation of Supervision，Inspection Quarantine of China(國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局)，1999．
[4] GB／T 8574--2002 Determination of Potassium Content for Compound Fertilizers Potassium Tetraphenylborate Gravimetric Method(復(fù)混肥
料中鉀含茸的測定一四苯硼酸鉀重量法)．Gtenaral Administation of Supervision．Inspection Quarantine of China([]家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫
總局)，2002．
[5]LU Wan-zhen，YUAN Hong-fu，XU Guang-tong(陸婉珍，袁洪福，徐廣通)．The Modem Analysis Technique for Near-lnfrared Spectra
(現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù))．Beijing：ChineseOil and Chemical Press(北京：中國石油化工出版社)．2001．
[62 Jerry W·Lois W．Practical Guide tO Interpretive Near-Infrared Spectroscopy(近紅外光譜解析實(shí)用指南)．Translated by CHU Xiao-li。XU
Yu-ixmg，TIAN Gao-you(褚小立．許育鵬。田高友．譯)．Beijing：Chemical Industry Press(jt京：化學(xué)工業(yè)出版社)，2009．57．
萬方數(shù)據(jù)
第9期光譜學(xué)與光譜分析2427
A New Approach to Rapid Determination of Compound Fertilizer
Composition
GUO Zheng．YUAN Hong-fu。，ZHANG Xian，SONG Chun-feng，LI Xiao-yu，XIE Jimehun
Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China
Abstract In the present paper。a new approach tO rapid determination of compound fertilizer composition was introduced，
namely first preparing aqueous solution of solid fertilizer，then predicting the compound fertilizer composition using the near in—
frared transmission spectra of the solution．Using the new method。models were built by means of PLS regression，and the
standard errors of prediction of total nitrogen content，P20b content，and K20 content are 0．5，0．7，0．8，and 2．0，respective—
ly．This has solved the problem of large prediction error for K content of compound fertilizer using near infrared reflectance spec—
troscopy due tO the fact that KCI dose not have near infrared absorption，and achieved rapid analysis of all compositions of compound
fertilizer in 5 minutes．
Keywords Compound fertilizer；Nutrients；Near infrared spectroscopy；PLS
*Corresponding author
(Received Nov．19，2010；accepted Mar．30，2011)
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從2008年第7期開始在《光譜學(xué)與光譜分析》網(wǎng)站(www．gpxygpfx．corn)“在線期刊”欄內(nèi)
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年起《光譜學(xué)與光譜分析》每期出版日期改為每月1日。
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