基于开放光程TDLAS技术的农田氨挥发实时监测方法研究

发布时间：2021-12-30 08:22

　　氨气是大气中最丰富的碱性痕量气体,对生态系统与空气质量有很多负面影响。农田施用氮肥产生的氨挥发是大气中氨气的重要来源,也是氮肥施入土壤后氮素损失的主要途径之一,尤其是在石灰性土壤上。农田氨挥发研究的关键是监测技术和方法的运用。目前多数方法测定农田氨挥发是采用酸吸收剂测定空气中氨的浓度,但其采样的时间较长,尤其是挥发的氨气浓度较低时,难以实现实时连续监测,而且频繁的采样以及后期实验室分析也增加了工作量。开放光程可调谐二极管激光吸收光谱技术（tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS）无需采样即可实现长距离空气中氨浓度的非接触、连续、实时、在线监测,解决了大气中痕量氨测定难的问题,适用于农田开放式环境中氨气浓度实时监测。本研究将开放光程TDLAS技术与反向拉格朗日随机扩散模型（Backward Lagrangian stochastic model,BLS）有机结合,建立了高时间分辨率、高灵敏度的农田氨挥发实时在线监测方法,对TDLAS-BLS法适用性与可靠性进行了深入的评价和验证。研究的主要结论如下：（1）模拟挥发源试验表明影响TD... 

【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
    1.1 研究背景
        1.1.1 我国氮肥施用概况
        1.1.2 农田中化肥氮的去向
    1.2 农田氨挥发研究进展
        1.2.1 农田氨挥发机理
        1.2.2 农田氨挥发排放量
        1.2.3 农田氨挥发的影响因素
        1.2.4 氨挥发的环境效应
    1.3 农田氨挥发测定方法研究进展
        1.3.1 箱式法
        1.3.2 微气象法
    1.4 空气氨浓度测定技术研究进展
        1.4.1 酸吸收法
        1.4.2 仪器分析法
    1.5 TDLAS-BLS法研究进展
        1.5.1 反向拉格朗日随机扩散模型
        1.5.2 可调谐二极管激光吸收光谱技术
        1.5.3 TDLAS-BLS技术
    1.6 研究的目的意义与研究内容
        1.6.1 目的意义
        1.6.2 研究内容
    1.7 技术路线
第二章 TDLAS-BLS技术的准确性与适用性评估及参数优化
    2.1 引言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 研究区概况
        2.2.2 TDLAS-BLS技术
        2.2.3 试验设计
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 大气稳定度和摩擦风速对QBLS/Q的影响
        2.3.2 氨浓度测定高度对QBLS/Q的影响
        2.3.3 取样距离对QBLS/Q的影响
        2.3.4 平均时间对QBLS/Q的影响
    2.4 本章小结
第三章 TDLAS-BLS法与质量平衡法、箱式法对比验证
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 研究区概况
        3.2.2 试验设计
        3.2.3 TDLAS-BLS法测定氨挥发
        3.2.4 参比方法测定氨挥发
        3.2.5 数据处理
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 试验期间气象条件
        3.3.2 TDLAS-BLS法适用性
        3.3.3 TDLAS-BLS法与质量平衡法、静态箱式法对比
    3.4 本章小结
第四章 基于TDLAS-BLS法的黄淮海平原典型潮土区冬小麦追肥期农田氨挥发研究
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 研究区概况
        4.2.2 试验设计
        4.2.4 参比方法测定氨挥发
        4.2.5 土壤样品采集及分析
        4.2.6 数据处理
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 试验期间气象条件
        4.3.2 氨挥发日内动态
        4.3.3 氨挥发日际变化与总氨挥发损失
        4.3.4 氨挥发影响因素
        4.3.5 TDLAS-BLS法与质量平衡法、静态箱式法对比
    4.4 本章小结
第五章 基于TDLAS-BLS法的黄淮海平原典型潮土区夏玉米追肥期农田氨挥发研究
    5.1 引言
    5.2 材料与方法
        5.2.1 研究区概况
        5.2.2 试验设计
        5.2.3 TDLAS-LS法测定氨挥发
        5.2.4 参比方法测定氨挥发
        5.2.5 土壤样品采集及分析
        5.2.6 数据处理
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 试验期间气象条件
        5.3.2 氨挥发日内动态
        5.3.3 氨挥发日际变化规律与总氨挥发损失
        5.3.4 氨挥发影响因素
        5.3.5 TDLAS-BLS法与质量平衡法、静态箱式法对比
    5.4 本章小结
第六章 全文结论
    6.1 主要结论
    6.2 本研究的创新点
    6.3 不足之处与研究展望
参考文献
主要学术成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[3]不同施氮量和施氮方式下田间氨挥发损失及其影响因素[J]. 杨淑莉,朱安宁,张佳宝,陈效民,朱强根.  干旱区研究. 2010(03)
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[6]优化施肥条件下华北冬小麦/夏玉米轮作体系的土壤氨挥发[J]. 王秀斌,周卫,梁国庆,裴雪霞,夏文建,孙静文.  植物营养与肥料学报. 2009(02)
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博士论文
[1]华北平原冬小麦—夏玉米轮作体系优化氮肥管理—从田块到区域尺度[D]. 崔振岭.中国农业大学 2005

硕士论文
[1]基于调谐激光光谱技术的痕量气体检测技术研究[D]. 齐汝宾.天津大学 2008
[2]华北平原冬小麦—夏玉米轮作体系中肥料氮去向及氮素气态损失研究[D]. 李鑫.河北农业大学 2007
[3]华北平原冬小麦—夏玉米轮作体系氮肥的氨挥发[D]. 丁新泉.中国农业大学 2005
[4]太湖地区稻麦轮作下农田的氨挥发损失与大气氮湿沉降的研究[D]. 苏成国.南京农业大学 2004



本文编号：3557825