生堆肥試料のスペクトルを用いた近赤外分析法による成分推定と品質判定

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要約

近赤外分析法(NIRS)による堆肥中成分の推定において、生堆肥試料をビニール袋に直接、入れて測定したスペクトルを用いて、より迅速かつ簡易に実用的な精度で推定でき、発酵品質の判定もできる。

• キーワード:畜産環境、豚、近赤外分析法(NIRS)、有機成分、生堆肥試料、品質判定
• 担当:畜産草地研・畜産環境部・排泄物制御研究室
• 連絡先:電話029-838-8667、電子メールamari@affrc.go.jp
• 区分:畜産草地
• 分類:技術・参考

背景・ねらい

家畜排泄物の有効利用を図るためには堆肥の品質評価基準を策定することが重要である。そこで家畜糞から調製される堆肥について、近赤外分析法(NIRS)により堆肥試料を乾燥・粉砕等の前処理することなく、発酵初期段階から完熟に至るまでの主要有機成分および臭気成分をより迅速かつ高精度に分析する手法を開発し、併せて発酵品質判定法を策定する。

成果の内容・特徴

• 肉豚糞を原料として調製した堆肥を発酵過程の1週間毎(7週まで)の切り返し時に採取した堆肥15点を供試した。堆肥成分は水分、デタージェント法のリグニン(ADL)、酵素分析法の低消化性繊維(Ob)、生物化学的酸素要求量(BOD)、アンモニア態窒素量(NH₃-N)、総揮発性脂肪酸量(総VFA)およびプロピオン酸であった。NIRSは、ビニール袋に詰めた生堆肥を高水分用セルに詰め、ビニール袋の位置を変えて5回測定してその平均スペクトルを用い、上記成分の迅速でしかも簡易な定量および主成分分析による品質判定を検討した。
• 堆肥の化学分析値は、水分が39.7～67.6%、ADLが12.9～21.2%、Obが62.9～54.3%、BODが0.9～19.9×10⁵ mg/kg、NH₃-Nが0.018～0.173%、プロピオン酸が0.0～353.5mg/dl、総VFAが0～2027mg/dlの範囲にある(表1)。
• NIRSによる堆肥中成分の推定では、化学分析値と近赤外測定値との相関係数(r)は0.937～0.988、回帰推定からの標準誤差(SEP)は0.02～227.0、RPD値(検定試料群のSD/SEP)は、2.6～9.0に範囲あり(表2)、堆肥中の上記成分は生堆肥試料のスペクトルを用いても実用的な場面において利用可能な精度で推定できる。
• 生堆肥試料のスペクトルを用いた主成分分析により、BOD値に基づく原料、発酵過程、完熟の3グループに判別でき発酵程度の判定が可能である(図1)。

成果の活用面・留意点

• 生産現場においてリアルタイムに測定できる手法として活用できる。
• 本手法の利用に当たっては畜種、副資材等を考慮した検量線を作成する必要がある。
• スペクトル測定用ビニール袋は同一種のものを用いる。

具体的データ

その他

• 研究課題名:各種堆肥の品質評価技術の開発及び品質評価基準の策定
• 予算区分:畜産エコ
• 研究期間:2000～2001年度
• 研究担当者:甘利雅拡、福本泰之、高田良三、大谷文博