為了了解土壤—植物生態(tài)系統(tǒng)中生物含硫氣體的釋放途徑、主要釋放機(jī)制及釋放通量,首先采用室內(nèi)模擬培養(yǎng)土壤的研究方法,對(duì)影響土壤含硫氣體釋放的主要因素進(jìn)行了較詳盡的考察。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步應(yīng)用正交設(shè)計(jì)、多元回歸數(shù)學(xué)手段定性定量的深入分析土壤含硫氣體釋放的機(jī)制;其次應(yīng)用反應(yīng)動(dòng)力學(xué)理論對(duì)含硫氣體釋放的表觀動(dòng)力學(xué)模式做了探討。為了減少大量繁瑣的測(cè)試分析工作,利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP算法對(duì)土壤硫釋放過程建立數(shù)學(xué)模型,以對(duì)土壤硫釋放進(jìn)行較好的預(yù)測(cè)分析。在此基礎(chǔ)上將室內(nèi)分析研究擴(kuò)展到外場(chǎng)實(shí)際農(nóng)田,以把握實(shí)際土壤—植物生態(tài)系統(tǒng)中硫釋放的規(guī)律和通量。整個(gè)研究工作分為室內(nèi)模擬培養(yǎng)分析研究、農(nóng)田原位釋放通量測(cè)定和數(shù)模建立研究三部分。 1.室內(nèi)模擬培養(yǎng)分析研究 采集稻田土壤,添加不同土壤硫源,進(jìn)行室內(nèi)模擬培養(yǎng)。用帶雙火焰光度檢測(cè)器(FPD)的氣相色譜測(cè)定培養(yǎng)土壤釋放的含硫氣體:羰基硫(COS)、二硫化碳(CS_2)、二甲基硫(DMS)甲硫醇(CH_3SH)、硫化氫(H_2S)和二甲基二硫(DMDS)的變化量。結(jié)果表明:土壤釋放的含硫氣體是微生物分解含硫氨基酸、硫酸酯、還原硫酸鹽的產(chǎn)物。這些添加的硫源是土壤釋放的含硫化合物的前體。 詳細(xì)探討了土壤培養(yǎng)環(huán)境因素包括:加入的硫源量、培養(yǎng)瓶上部氣氛條件、土壤含水量、光照條件、溫度、pH、Eh、碳、氮源的添加及土壤類型對(duì)含硫氣體釋放的影響,發(fā)現(xiàn)這些環(huán)境因素對(duì)土壤硫釋放有著不同的影響;某些生物含硫氣體與土壤中加入的硫源量有顯著的線性相關(guān)性;生物含硫氣體釋放量的對(duì)數(shù)值與土壤溫度存在線性相關(guān)性;生物含硫氣體的釋放量在某一土壤含水率、pH值、Eh值、光照條件下釋放量達(dá)最大值。稻田硫釋放遠(yuǎn)高于旱地。 正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表明:溫度、含水率、pH對(duì)土壤含硫氣體的釋放影響較重要。 多元回歸分析表明環(huán)境影響因素間的交互作用對(duì)土壤硫釋放有明顯的影響。不同環(huán)境因素對(duì)不同含硫氣體釋放的重要性不同。考慮了環(huán)境因素間交互作用的回歸方程對(duì)土壤硫釋放的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性較高。 應(yīng)用反應(yīng)動(dòng)力學(xué)理論對(duì)幾組典型的生物含硫氣體釋放曲線進(jìn)行了探討。分析結(jié)果表明與一級(jí)連續(xù)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模式比較吻合,設(shè)計(jì)程序優(yōu)化出反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)。此研究對(duì)一些測(cè)試結(jié)果能進(jìn)行更好的解釋。 2.農(nóng)田原位硫釋放通量測(cè)定 用密閉箱法測(cè)定水稻和小麥整個(gè)生長期內(nèi)稻田和麥田釋放的含硫氣體。采用吸附冷凝法對(duì)痕量含硫氣體進(jìn)行富集預(yù)處理。稻田和麥田中均主要測(cè)出COS、DM$和CS_2三種氣體。 COS氣體是稻田中釋放的主要含硫氣體;麥田和小麥植株能吸收COS氣體,釋放
【學(xué)位單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2005
【中圖分類】：X51
【文章目錄】：
第一章 緒論
    1.1 問題的提出及研究意義
    1.2 大氣硫源釋放概述
    1.3 土壤-植物生態(tài)系統(tǒng)中揮發(fā)性含硫化合物釋放研究進(jìn)展
        1.3.1 土壤-植物生態(tài)系統(tǒng)中揮發(fā)性含硫化合物的釋放源
        1.3.2 大氣中揮發(fā)性含硫化合物的沉降
    1.4 有關(guān)土壤-植物生態(tài)系統(tǒng)中硫釋放和沉降基礎(chǔ)理論部分
        1.4.1 揮發(fā)性含硫化合物產(chǎn)生機(jī)理
            1.4.1.1 微生物作用下硫的還原
            1.4.1.2 植物中硫的還原
        1.4.2 影響土壤揮發(fā)性含硫化合物釋放的因素
    1.5 大氣中揮發(fā)性含硫化合物的分析測(cè)定方法
    1.6 存在的問題
    1.7 研究設(shè)想
        1.7.1 研究的內(nèi)容
        1.7.2 預(yù)期結(jié)果和意義
        1.7.3 研究方法與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
    1.8 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 室內(nèi)模擬培養(yǎng)條件下土壤生物含硫氣體釋放的研究
    2.1 實(shí)驗(yàn)部分
        2.1.1 土壤釋放的生物含硫氣體的分析方法
            2.1.1.1 氣相色譜分析
            2.1.1.2 標(biāo)準(zhǔn)氣樣的配制
        2.1.2 水稻土的采集與培養(yǎng)
    2.2 土壤硫釋放反應(yīng)類型的確定
        2.2.1 研究設(shè)想
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.3 結(jié)果討論
    2.3 土壤生物含硫氣體釋放種類、釋放規(guī)律及源的確定
        2.3.1 實(shí)驗(yàn)方法
        2.3.2 土壤添加胱氨酸前后硫釋放的研究
        2.3.3 土壤添加半胱氨酸后硫釋放的研究
        2.3.4 土壤添加甲硫氨酸后硫釋放的研究
        2.3.5 土壤添加硫酸二乙酯后硫釋放的研究
        2.3.6 土壤添加硫酸鹽后硫釋放的研究
        2.3.7 小結(jié)
    2.4 土壤溫度變化對(duì)含硫氣體釋放的影響
        2.4.1 培養(yǎng)條件及方式
        2.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
            2.4.2.1 純土樣在不同溫度下含硫氣體釋放規(guī)律
            2.4.2.2 土壤溫度對(duì)胱氨酸分解釋放含硫氣體的影響
            2.4.2.3 土壤溫度對(duì)甲硫氨酸分解釋放含硫氣體的影響
            2.4.2.4 土壤溫度對(duì)硫酸二乙酯分解釋放含硫氣體的影響
            2.4.2.5 土壤溫度對(duì)無水硫酸鈉分解釋放含硫氣體的影響
            2.4.2.6 小結(jié)
    2.5 土壤環(huán)境因子變化對(duì)含硫氣體釋放影響的研究
        2.5.1 研究設(shè)想
        2.5.2 土壤含水量與Eh變化對(duì)含硫氣體釋放的影響
            2.5.2.1 實(shí)驗(yàn)方法
            2.5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
            2.5.2.3 小結(jié)
        2.5.3 土壤pH、Eh值變化對(duì)含硫氣體釋放的影響
            2.5.3.1 實(shí)驗(yàn)方法
            2.5.3.2 pH、Eh值變化對(duì)胱氨酸分解釋放含硫氣體的影響
            2.5.3.3 pH、Eh值變化對(duì)半胱氨酸分解釋放含硫氣體的影響
            2.5.3.4 pH、Eh值變化對(duì)甲硫氨酸分解釋放含硫氣體的影響
            2.5.3.5 pH值對(duì)硫酸二乙酯分解的影響
            2.5.3.6 小結(jié)
    2.6 光照強(qiáng)度變化對(duì)含硫氣體釋放的影響
        2.6.1 實(shí)驗(yàn)方法
        2.6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
            2.6.2.1 光照強(qiáng)度變化對(duì)純土樣含硫氣體釋放的影響
            2.6.2.2 光照強(qiáng)度變化對(duì)胱氨酸分解釋放含硫氣體的影響
            2.6.2.3 甲硫氨酸在土壤中分解釋放含硫氣體與光照強(qiáng)度關(guān)系
            2.6.2.4 光照強(qiáng)度變化對(duì)硫酸二乙酯分解釋放含硫氣體的影響
            2.6.2.5 光照強(qiáng)度變化對(duì)無水硫酸鈉還原釋放含硫氣體的影響
            2.6.2.6 小結(jié)
    2.7 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探討環(huán)境因素對(duì)土壤釋放含硫氣體的影響
        2.7.1 建立因素水平表
        2.7.2 結(jié)果分析
            2.7.2.1 好氧條件下的結(jié)果分析
            2.7.2.2 厭氧條件下的結(jié)果分析
            2.7.2.3 小結(jié)
    2.8 土壤多種環(huán)境因素的交互作用對(duì)含硫氣體釋放的影響
        2.8.1 多因素組合條件下對(duì)土壤含硫氣體釋放影響的交互作用
            2.8.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
            2.8.1.2 結(jié)果分析
        2.8.2 交互作用模式參數(shù)的重要性
        2.8.3 小結(jié)
    2.9 土壤添加碳氮源對(duì)硫源釋放的影響
        2.9.1 添加有機(jī)碳源對(duì)硫源分解釋放含硫氣體的影響
            2.9.1.1 實(shí)驗(yàn)方法
            2.9.1.2 結(jié)果分析與討論
        2.9.2 有機(jī)氮肥的添加對(duì)幾種硫源分解釋放含硫氣體的影響
            2.9.2.1 實(shí)驗(yàn)方法
            2.9.2.2 結(jié)果分析與討論
        2.9.3 小結(jié)
    2.10 不同土壤類型對(duì)硫釋放的影響
        2.10.1 水稻土和旱地土的硫釋放情況
            2.10.1.1 實(shí)驗(yàn)方法
            2.10.1.2 結(jié)果分析與討論
        2.10.2 多種自然土樣硫釋放情況
            2.10.2.1 實(shí)驗(yàn)方法
            2.10.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        2.10.3 小結(jié)
第三章 表觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模式的擬合
    3.1 表觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模式
    3.2 表觀活化能計(jì)算
    3.3 小結(jié)
第四章 利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立土壤中生物含硫氣體釋放模型
    4.1 建模原理
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 BP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)
        4.3.2 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)初始化
        4.3.3 樣本選取與訓(xùn)練
        4.3.4 BP網(wǎng)絡(luò)模型的檢驗(yàn)
    4.4 小結(jié)
第五章 稻田生物含硫氣體釋放的研究
    5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析方法
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)研究方案與步驟
        5.1.2 野外含硫氣體樣品的分析方法
            5.1.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器
            5.1.2.2 野外農(nóng)田氣體樣品的采集
            5.1.2.3 氣體樣品低溫冷凝吸附富集方法與步驟
            5.1.2.4 氣體樣品的色譜分析
            5.1.2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
        5.1.3 土壤理化性質(zhì)及相關(guān)環(huán)境因素的測(cè)定
            5.1.3.1 土壤樣品的采集和處理
            5.1.3.2 土壤基本理化性質(zhì)的測(cè)定
        5.1.4 實(shí)驗(yàn)田的管理
            5.1.4.1 實(shí)驗(yàn)田布置
            5.1.4.2 實(shí)驗(yàn)田的水肥管理
    5.2 稻田含硫氣體釋放測(cè)定結(jié)果分析與討論
        5.2.1 概述
        5.2.2 稻田生物含硫氣體釋放通量的季節(jié)變化
            5.2.2.1 COS氣體釋放通量的季節(jié)變化
2的釋放'>            5.2.2.2 CS₂的釋放
            5.2.2.3 DMS的釋放
            5.2.2.4 其它含硫氣體的釋放
            5.2.2.5 小結(jié)
        5.2.3 環(huán)境因素對(duì)稻田中含硫氣體釋放的影響
            5.2.3.1 溫度對(duì)硫釋放的影響
            5.2.3.2 土壤pH對(duì)硫釋放的影響
            5.2.3.3 Eh值對(duì)硫釋放的影響
            5.2.3.4 正交分析法討論環(huán)境因素對(duì)硫釋放的影響
            5.2.3.5 小結(jié)
        5.2.4 硫釋放的通量計(jì)算
        5.2.5 施肥對(duì)整個(gè)植稻期內(nèi)含硫氣體釋放的影響
            5.2.5.1 概述
            5.2.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
            5.2.5.3 小結(jié)
第六章 麥田中生物含硫氣體釋放研究
    6.1 概述
        6.1.1 小麥的生理特點(diǎn)
    6.2 實(shí)驗(yàn)方法與材料
        6.2.1 實(shí)驗(yàn)田的管理
        6.2.2 土壤理化性質(zhì)及環(huán)境因素的測(cè)定
            6.2.2.1 土壤樣品的采集和處理
            6.2.2.2 土壤基本理化性質(zhì)的測(cè)定
            6.2.2.3 溫度測(cè)定
        6.2.3 氣體樣品的采集
            6.2.3.1 麥田氣樣的采集
            6.2.3.2 小麥植株的氣樣采集
        6.2.4 氣體樣品的分析方法
        6.2.5 排放通量計(jì)算公式
    6.3 結(jié)果分析與討論
        6.3.1 小麥田中硫釋放規(guī)律
            6.3.1.1 小麥田中硫釋放的季節(jié)變化
            6.3.1.2 小麥田中硫釋放的日變化
            6.3.1.3 小結(jié)
        6.3.2 施肥對(duì)麥田含硫氣體釋放的影響
        6.3.3 麥田含硫氣體釋放的影響因素
            6.3.3.1 土壤溫度對(duì)硫釋放的影響
            6.3.3.2 土壤含水量對(duì)硫釋放的影響
            6.3.3.3 土壤pH值對(duì)硫釋放的影響
            6.3.3.4 土壤 Eh值對(duì)硫釋放的影響
            6.3.3.5 小結(jié)
        6.3.4 小麥植株的硫釋放
        6.3.5 麥田硫釋放量計(jì)算
    6.4 小結(jié)
結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
作者攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表文章一覽

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2890930