作者：邹建美 审核：黄成毅
近日，四川农业大学环境学院沈飞教授领衔的城乡废弃物处理与资源化团队，在国际环境科学与工程领域权威期刊《Bioresource Technology》（中国科学院一区TOP期刊，IF = 9.0）发表了题为《Comprehensive evaluation framework for compost maturity with biochar amendment》（堆肥成熟度智能评估系统构建）的研究论文。该研究首次实现了堆肥成熟度多维度指标的有效融合与量化评价，并同步开发了堆肥成熟度在线预测与决策支持平台，为农业废弃物资源化利用提供了有力的技术支撑与智能化解决方案。
堆肥作为有机废弃物资源化利用的关键途径，其成熟度的准确判定直接关系到农业施用的安全性与环境友好性。然而，由于成熟度评价指标来源多样、阈值差异显著、影响因素复杂，目前仍缺乏统一、系统的评估方法。针对这一挑战，本研究融合机器学习建模与统计权重分配等方法，成功构建了面向生物炭添加堆肥系统的成熟度智能评估框架。研究团队系统梳理了1990–2024年间发表的1400余篇相关文献，整合构建了涵盖C/N比、发芽指数（GI）、铵态氮、硝态氮等8类关键指标的综合数据集，其数据规模与覆盖范围在同类研究中处于领先地位。在模型构建环节，团队对比了多种回归算法，结果表明非线性算法（如Gradient Boosting和Extra Trees）在关键指标预测上表现最优，R²值最高可达0.84。通过SHAP算法深入解析，明确了温度、含水率、初始碳氮比等参数对成熟度指标的主导作用。研究进一步创新性地引入K-means聚类与AHP层次分析法，科学确定了四项核心成熟度指标的权重，并据此提出了“综合成熟度评分（IMS）”新概念，首次实现了堆肥成熟度多指标的有效融合与量化评价。
基于上述理论成果，研究团队同步开发了堆肥成熟度在线预测与决策支持平台。该平台支持用户输入关键参数，实时获取成熟度评估结果及针对性管理建议，为农业废弃物资源化利用提供了有力的技术支撑与智能化解决方案。本研究不仅为生物炭在堆肥过程中的科学调控奠定了理论基础，也为生物质废弃物高效处理与可持续农业发展贡献了重要的实践参考价值。
据悉，论文第一作者为邹建美副教授，通讯作者为张慧春教授和沈飞教授。四川农业大学系论文第一署名单位，美国凯斯西储大学和香港大学为共同合作单位。论文研究得到了国家重点研发计划与四川省重点科技项目的联合资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.biortech.2025.132970