一种干湿交替土壤反硝化速率确定方法与流程

文档序号:13083344阅读:595来源:国知局
技术领域本发明涉及一种干湿交替土壤反硝化速率确定方法,属于种植业面统计技术领域。

背景技术:
干湿交替土壤包括稻田,沟渠,水库消落带,海洋潮汐带,河流缓冲带,季节性河流等,是反硝化的热点区域。反硝化作为氮循环的关键环节,一方面导致水田氮肥利用率降低;另一方面是富营养化水体氮素去除的重要途径,反硝化的重要产物N2O还是一种重要的温室气体。然而,大气高N2背景值和反硝化过程高时空异质性使得反硝化定量研究变得十分困难。目前已建立的土壤反硝化测定方法包括乙炔抑制法、N2通量法、质量平衡法、化学计量法和同位素法等。但这些方法大多存在人为扰动大,操作繁琐,误差大的不足。尤其是干湿交替土壤,现在还没有可靠的方法。虽然广泛采用的乙炔抑制法操作简单,成本较低,能反映反硝化的特征和趋势,但是乙炔对硝化-反硝化耦合作用的抑制以及由于乙炔扩散不均匀对N2O还原为N2抑制不完全等均会低估反硝化强度,尤其在硝酸盐含量较低的淹水沉积物中比较严重。同位素方法是在土壤中施入15N肥料,用氮素总损失量中扣除氨挥发损失量而作为硝化-反硝化作用的损失量。其优点是15N的丰度和氨挥发量可准确测得,缺点是施入的15N肥料与土壤原有的氮素间的生物交换作用、土壤中的气体逸出受阻等,使得测定值偏低;再加上氮损失总量、氨挥发量等各个环节的测定,使得最终的测定误差很大。Kana等(1994)基于N2:Ar法开发的膜进样质谱仪(MIMS)虽然在测定超饱和水样溶解性气体以及制备与待测水样环境条件完全一致的标准水方面存在困难,但是其可以直接测定水体N2/Ar,测定精度<0.03%,被认为是目前最具潜力的反硝化测定方法。但是该方法只能测定淹水环境土壤的反硝化,仪器比较昂贵,一般实验室无法建立该方法,因此应用有一定的局限性。鉴于此,如何简单,经济,准确确定干湿交替土壤反硝化损失量,是当前研究农田氮素高效利用,土壤源N2O气体减排机制,湿地富营养化水体氮素高效去除等需要解决的技术问题。

技术实现要素:
本发明所要解决的技术问题是提供一种操作简单,经济可行,准确度高的干湿交替土壤反硝化速率确定方法。本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案:本发明设计了一种干湿交替土壤反硝化速率确定方法,包括如下步骤:步骤001.由目标土壤区域中采集淹水土壤样本或者非淹水土壤样本,将采集到的土壤样本进行混合,并平均分成预设数K份,构成K份土壤样本,然后进入步骤002;步骤002.将K份土壤样本平均划分成预设数M组,构成M组土壤样本组,按照各组土壤样本组分别对应不相等NO3-离子浓度水溶液,且同一组土壤样本组中各份土壤样本对应相同NO3-离子浓度水溶液,向各组土壤样本组中的各份土壤样本中添加NO3-离子水溶液至没过土壤样本上表面预设高度,并培养预设时长,然后进入步骤003;步骤003.将所有土壤样本控制在预设环境温度下,分别针对各组土壤样本组,按预设采集测定周期,分别采用乙炔抑制法和膜进样质谱法,针对一组土壤样本组中的各份土壤样本采集测定其反硝化速率,并获得分别对应乙炔抑制法和膜进样质谱法、该组土壤样本组中各份土壤样本反硝化速率的平均值和方差,作为该组土壤样本组分别对应乙炔抑制法和膜进样质谱法的反硝化速率和反硝化速率方差,进而获得各组土壤样本组分别对应乙炔抑制法和膜进样质谱法的反硝化速率和反硝化速率方差,然后进入步骤004;步骤004.基于乙炔抑制法测定结果,构建土壤反硝化速率贝叶斯层次模型如下,然后进入步骤005;Dm=Dmm+ε(1)Dmm+δm=am+bm×Dam+εm(2)式中,m={1、…、M
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