[发明专利]不同季节多个奶牛场粪水处理全程样品中氮磷含量的快速预测方法

说明书

本发明公开了一种基于区域内多个规模化奶牛场粪水处理全过程的粪水样品快速检测方法，选取多家典型种养结合型规模化奶牛场，结合现场踏查、粪水和沼液采样测定、光谱采集和数学建模，面向量大、浓度高、悬浮颗粒物多、混有草芥污泥等混合物质的复杂粪水体系中氮磷含量的快速精准预测，开展包含不同时空、养殖规模、牛群配比、清粪方式、粪水处理路径等动态复合影响因素在内的全局近红外漫反射光谱快速检测方法与模型构建，在实现满足现场情况条件下快速准确定量化预测的同时替代常规监测程序，为破解规模化奶牛场粪水还田难的问题提供了有效技术支撑手段，为推进奶业绿色转型发展提供了技术支撑。

技术领域

本发明属于检测技术领域，具体涉及不同季节多个奶牛场粪水处理全程样品中氮磷含量的快速预测方法。

背景技术

粪水管理是中国规模化奶牛场在环保问题上亟需破解的瓶颈。国内外实践经验表明，还田农用是解决规模化奶牛场大量粪水的根本出路，是种养结合的核心环节，氮素是粪水还田时重要的养分衡量标准，现实问题在于大量高浓度粪水中的氮素含量难以在现场快速定量造成“还田难”。常规实验室化学检测方法时效性低、准确度偏差、成本高，无法即时监测粪水治理全过程氮素含量的变化；而且现阶段规模化奶牛场在养殖规模、清粪方式、治理工艺等方面各不相同，实际作业情境变化差异大，如产水量大时采用固液筛分后的水循环回冲集粪沟，产水量小时则直接干清出舍外堆储；有些奶牛场只有泌乳牛舍的粪水进入处理系统，有些则将后备牛舍的粪尿也并入系统；挤奶车间多股废水输排至不同设施等，诸多做法均容易影响粪水在流经过程中氮素含量的变化差异，导致无法快速预知任意环节粪水还田时的氮素含量。

近红外光谱作为一种快速、便捷、可实现在线检测的分析手段，已被广泛应用于畜禽粪便或堆肥样品组分的检测，例如采用近红外光谱对鸡粪中的氮磷钾进行定量分析；近红外光谱技术在预测动物粪污中干物质、氮和磷等含量方面的应用；基于近红外光谱对不同日粮的牛粪样品进行分析等。同时，近红外光谱技术还被应用于猪粪便中氮的全肠道表观消化率研究。

但是，目前的现有技术大多是在单一因素条件下，面向相对静态的粪便或堆肥样品进行检测分析，但无法预知不同类型规模化奶牛场的粪水在动态运移过程中各环节的总氮含量，源于奶牛场所处环境、养殖规模、牛群划分、清粪方式和粪水治理工艺等复合因素，实时并交互影响着粪水流经过程中各环节组分和浓度的变化，从而对模型的预测分析结果造成影响，因此需要建立适用于不同奶牛场粪水运移全程氮素含量的通用预测模型，实现对任意环境条件下任意环节的即时分析。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可在不同时空、气候、温湿度等环境条件下，适合于多个不同类型规模化奶牛场在不同牛群配比、清粪方式和粪水处理工艺等多元多变要素下全过程环节粪水样品中氮磷含量的快速预测综合方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

不同季节多个奶牛场粪水处理全程样品中氮磷含量的快速预测方法，包括以下步骤：

(1)参照GB/T 27522-2011《畜禽养殖污水采样技术规范》和DB 12/T 655-2016《规模化奶牛场环境监测技术规程》，选取多家不同类型的规模化奶牛场(P₁、P₂、P₃......P_m)，结合规模化奶牛场粪水处理工艺流程，于不同季节的多个时间(S₁、S₂、S₃......S_n)在每个规模化奶牛场的粪水流经环节(F₁、F₂、F₃......F_q)中分别采集粪水样品，其中所述粪水流经设施从牛舍内和挤奶车间粪水的收储设施开始，到粪水还田前的末级贮存设施为止，遍及收集池、集粪沟、集污池、分离池、调节池、沉淀池、贮存池和氧化塘在内的所有粪水流经设施，所述不同类型包括不同饲养方式、养殖规模、牛群配比、清粪方式、粪水处理工艺；