本文關(guān)鍵詞：肥熱耦合條件下土壤硝態(tài)氮累積及預(yù)測模型研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著化肥的大量使用,我國土壤硝酸鹽累積、土壤酸化及次生鹽漬化等問題日益加重,導(dǎo)致我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展受到了嚴(yán)重影響。針對這種現(xiàn)狀,本文在室內(nèi)恒溫培養(yǎng)條件下,將施氮量、土壤溫度作為影響因素,研究了不同肥熱耦合條件下土壤硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化特性及土壤理化性質(zhì)的動態(tài)變化過程,以期為氮肥的高效利用提供理論支持。具體研究成果如下:1、肥熱耦合條件下土壤硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化及其動力學(xué)特征研究(1)通過研究不同溫度條件下土壤硝態(tài)氮含量的變化特性,結(jié)果表明各溫度處理?xiàng)l件下的硝態(tài)氮含量變化趨勢均分為三個階段:遲緩階段、最大速率階段和停滯階段。當(dāng)施氮量不變時,隨著溫度的升高,各處理的硝態(tài)氮含量達(dá)到平衡所需時間越來越短,最大累積量越來越高。(2)不同施氮量條件下土壤硝態(tài)氮含量的變化趨勢也一致,同樣分為遲緩、最大速率和停滯三個階段。當(dāng)溫度不變時,各處理中以244 mg/kg施氮水平達(dá)到平衡所需時間最短,427 mg/kg施氮水平達(dá)到平衡所需時間最長。同一反應(yīng)時間,244 mg/kg處理的硝態(tài)氮含量最小,427 mg/kg處理的含量最大。(3)高溫高施氮處理時的最大累積量約是低溫低施氮處理時的1.5倍。最早達(dá)到平衡時間的是溫度為35℃和施氮量為244 mg/kg時,為13d,最晚達(dá)到平衡時間的是溫度為15℃和施氮量為427 mg/kg時,達(dá)51d,高溫低施氮處理達(dá)到平衡所需時間明顯小于低溫高施氮處理。(4)土壤硝態(tài)氮的累積可以用Logistic生長曲線(1)btN a ce???定量描述,由模型所獲得的最大硝化速率maxK和延遲期dt等擬合參數(shù)可用來反映肥熱耦合條件下土壤硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化過程的快慢。通過非線性回歸分析,得到影響最大硝化速率maxK和延遲期dt的因素有施氮量、溫度和肥熱耦合作用,其中溫度影響達(dá)到顯著水平。2、肥熱耦合條件下土壤理化性質(zhì)的變化特性及其動力學(xué)特征研究(1)尿素施入土壤后,p H值的總體趨勢是先隨施氮量、溫度的上升而上升,達(dá)到峰值后,又隨施氮量、溫度的上升而下降。土壤在不同條件下培養(yǎng),p H值均有不同程度的降低,其中p H值下降幅度最大的是高溫高施氮條件下,經(jīng)過15天的培養(yǎng),下降約1個單位;p H值下降幅度最小的是低溫低施氮條件下,經(jīng)過55天的培養(yǎng),下降約0.4個單位。肥熱耦合條件下土壤p H值的變化過程可以用非線性動力學(xué)模型進(jìn)行較好地?cái)M合,由此得出的速率常數(shù)b可用來反映肥熱耦合條件下土壤p H值下降過程的快慢。(2)土壤電導(dǎo)率的總體趨勢是隨著處理時間的增大而增大,最后趨于平緩,達(dá)到一個穩(wěn)定值。肥熱耦合條件下土壤Ec值與時間的關(guān)系可以用“S曲線”動力學(xué)模型進(jìn)行較好地?cái)M合,然后得到一個近似穩(wěn)態(tài)值asvEc。通過非線性回歸分析,得到影響該近似穩(wěn)態(tài)值asvEc錯誤!未找到引用源。的因素有施氮量、溫度和肥熱耦合作用。(3)通過分析不同肥熱耦合條件下土壤硝態(tài)氮含量與多因素間的相關(guān)性得出:硝態(tài)氮含量與p H值、p H值與Ec值之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,即隨著p H值的升高,硝態(tài)氮含量與Ec值均呈下降趨勢。隨著土壤Ec值的增加,硝態(tài)氮含量增加,硝態(tài)氮含量與Ec值間呈明顯的正相關(guān)關(guān)系且相關(guān)性達(dá)到極顯著水平。3、肥熱耦合條件下土壤硝態(tài)氮含量的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型基于肥熱耦合條件下土壤硝態(tài)氮含量的變化特性,建立了以土壤p H值、土壤電導(dǎo)率、溫度、施氮量和時間等五個因子為輸入變量,土壤硝態(tài)氮含量為輸出變量的三種BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型:BP—NI、BP—NII和BP—NIII,并分別對其進(jìn)行訓(xùn)練和檢驗(yàn),得出BP—NI和BP—NII模型預(yù)測土壤硝態(tài)氮含量的精度均達(dá)到了目標(biāo)精度,但結(jié)合測量土壤p H值和土壤電導(dǎo)率值工作量較大的問題,最后得出選用BP—NII模型預(yù)測土壤硝態(tài)氮含量。
【關(guān)鍵詞】：肥熱耦合 溫度 施氮量 硝態(tài)氮累積 pH值 電導(dǎo)率 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S153.6
【目錄】：

• 摘要3-5
• abstract5-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 溫度、施氮對土壤硝態(tài)氮累積影響的研究進(jìn)展13-16
• 1.2.1 施肥對土壤硝態(tài)氮累積影響的研究進(jìn)展13-15
• 1.2.2 溫度對土壤硝態(tài)氮累積影響的研究進(jìn)展15-16
• 1.2.3 肥、熱交互作用對土壤硝態(tài)氮累積影響的研究進(jìn)展16
• 1.3 溫度、施氮對土壤理化性質(zhì)影響的研究進(jìn)展16-17
• 1.3.1 對土壤pH值的影響16-17
• 1.3.2 對土壤電導(dǎo)率的影響17
• 1.4 研究內(nèi)容與技術(shù)路線17-21
• 1.4.1 研究內(nèi)容17-18
• 1.4.2 研究方法和技術(shù)路線18-21
• 第二章 材料與方法21-27
• 2.1 試驗(yàn)材料與儀器21-24
• 2.1.1 試驗(yàn)材料21
• 2.1.2 試驗(yàn)儀器21-24
• 2.2 試驗(yàn)方案24-25
• 2.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)24-25
• 2.2.2 試驗(yàn)過程與方法25
• 2.3 測定項(xiàng)目與方法25-26
• 2.3.1 硝態(tài)氮測定方法25
• 2.3.2 土壤pH值測定方法25-26
• 2.3.3 土壤電導(dǎo)率測定方法26
• 2.4 數(shù)據(jù)處理26-27
• 第三章 肥熱耦合條件下土壤硝態(tài)氮累積特性及其動力學(xué)特征27-39
• 3.1 肥熱耦合條件下土壤硝態(tài)氮累積特征27-31
• 3.1.1 不同溫度對土壤硝態(tài)氮累積的影27-29
• 3.1.2 不同施肥對土壤硝態(tài)氮累積的影響29-31
• 3.2 肥熱耦合條件下土壤硝態(tài)氮累積動力學(xué)模型分析31-34
• 3.2.1 肥熱耦合條件下土壤硝態(tài)氮累積動力學(xué)模型建立31-32
• 3.2.2 模型參數(shù)b、c值與土壤溫度的關(guān)系32-33
• 3.2.3 模型參數(shù)b、c值與施氮量的關(guān)系33
• 3.2.4 模型參數(shù)b、c值與土壤溫度及施氮量的關(guān)系33-34
• 3.3 肥熱耦合條件下土壤硝態(tài)氮累積動力學(xué)模型特征值分析34-37
• 3.3.1 土壤最大硝化速率的肥熱耦合效應(yīng)34-36
• 3.3.2 土壤硝化作用延遲期的肥熱耦合效應(yīng)36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-39
• 第四章 肥熱耦合條件下土壤理化性質(zhì)的變化特性及其動力學(xué)特征39-57
• 4.1 肥熱耦合對土壤p H值的影響39-45
• 4.1.1 溫度、施肥量對土壤酸堿度的影響39-43
• 4.1.2 肥熱耦合條件下土壤pH值動力學(xué)模型43-45
• 4.2 肥熱耦合對土壤電導(dǎo)率的影響45-51
• 4.2.1 溫度、施肥量對土壤電導(dǎo)率的影響45-48
• 4.2.2 肥熱耦合條件下土壤Ec值動力學(xué)模型48-51
• 4.3 肥熱耦合條件下土壤硝態(tài)氮含量與多因素間的相關(guān)性分析51-54
• 4.3.1 土壤硝態(tài)氮含量與酸堿度的相關(guān)性分析51-52
• 4.3.2 土壤硝態(tài)氮含量與電導(dǎo)率的相關(guān)性分析52-53
• 4.3.3 肥熱耦合條件下多因素間的相關(guān)性分析53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-57
• 第五章 肥熱耦合條件下土壤硝態(tài)氮含量的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型57-79
• 5.1 BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型57-61
• 5.1.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的原理57-59
• 5.1.2 訓(xùn)練樣本的準(zhǔn)備和歸一化處理59
• 5.1.3 訓(xùn)練算法的選擇59
• 5.1.4 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)59-60
• 5.1.5 傳遞函數(shù)的選擇60-61
• 5.2 肥熱耦合條件下土壤硝態(tài)氮含量的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建立61-75
• 5.2.1 隱含層節(jié)點(diǎn)的選擇61-62
• 5.2.2 學(xué)習(xí)率的選擇62
• 5.2.3 最大訓(xùn)練次數(shù)62
• 5.2.4 訓(xùn)練目標(biāo)62
• 5.2.5 BP網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)62-75
• 5.3 肥熱耦合條件下土壤硝態(tài)氮含量的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的檢驗(yàn)75-77
• 5.4 本章小結(jié)77-79
• 第六章 結(jié)論與建議79-83
• 6.1 結(jié)論79-81
• 6.2 建議81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 致謝87-89
• 附錄89

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本文編號：301747