[发明专利]一种干湿交替土壤反硝化速率确定方法

摘要

本发明涉及一种干湿交替土壤反硝化速率确定方法，针对乙炔抑制法低估干湿交替土壤反硝化速率，而膜进样质谱法只能定量淹水环境反硝化速率的难题，通过乙炔抑制法和膜进样质谱法同时测定平行土壤样品的反硝化速率，确定乙炔抑制法的系统误差和矫正系数，同时明确乙炔抑制法和膜进样质谱法的测定误差，应用贝叶斯层次模型最终建立起乙炔抑制法测定结果和土壤反硝化真实值之间的数量关系，该技术成本低廉，操作简单，估算精度高，有效地实现了干湿交替土壤反硝化速率的确定。

主权项

1.一种干湿交替土壤反硝化速率确定方法，其特征在于，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}，Dm表示第m组土壤样本对应的反硝化速率真实值，Dmm表示第m组土壤样本组对应膜进样质谱法的反硝化速率；Dam表示第m组土壤样本组对应乙炔抑制法的反硝化速率；ε～N(0,σ2)，ε表示膜进样质谱法测定的反硝化速率与真实速率的误差，为服从数学期望是0，方差为σ2的正态分布；δm～N(0,(σ1m)2)，σ1m表示第m组土壤样本组对应膜进样质谱法的反硝化速率方差，δm表示第m组土壤样本组对应膜进样质谱法的测定误差，为服从数学期望为0，方差为(σ1m)2的正态分布；εm～N(0,(σ2m)2)，σ2m表示第m组土壤样本组对应乙炔抑制法的反硝化速率方差，εm表示第m组土壤样本组对应乙炔抑制法的测定误差，为服从数学期望为0，方差为(σ2m)2的正态分布；am～N(μ,w2)，am表示第m组土壤样本组对应乙炔抑制法的系统误差，为服从数学期望为μ，方差为w2的正态分布；bm～N(θ,ρ2)，bm表示第m组土壤样本组对应乙炔抑制法的矫正系数，为服从数学期望为θ，方差为ρ2的正态分布；步骤005.根据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Dmm和Dam，应用线性回归方法，获得各组土壤样本组对应乙炔抑制法的系统误差am的先验分布，以及各组土壤样本组对应乙炔抑制法的矫正系数bm的先验分布，然后进入步骤006；步骤006.根据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Dmm和Dam，乙炔抑制法反硝化速率测定误差εm，膜进样质谱法反硝化速率测定误差δm，乙炔抑制法的系统误差am的先验分布，以及对应乙炔抑制法的矫正系数bm的先验分布，应用土壤反硝化速率贝叶斯层次模型方程(2)，获得各组土壤样本组对应乙炔抑制法的系统误差am的后验分布，以及各组土壤样本组对应乙炔抑制法的矫正系数bm的后验分布，然后进入步骤007；步骤007.采用乙炔抑制法测定目标土壤区域各组土壤样本对应研究周期内不同时间的反硝化速率Dam，并根据乙炔抑制法的系统误差am的后验分布，以及各组土壤样本组对应乙炔抑制法的矫正系数bm的后验分布，应用乙炔抑制法反硝化速率测定误差εm，膜进样质谱法反硝化速率测定误差δm，根据土壤反硝化速率贝叶斯层次模型方程(2)，计算目标土壤区域对应研究周期内膜进样质谱法反硝化速率Dmm，然后进入步骤008；步骤008.应用膜进样质谱法反硝化测定速率与真实值的差异ε，根据土壤反硝化速率贝叶斯层次模型方程(1)，获得目标土壤区域第m组土壤样本对应研究周期内的真实反硝化速率Dm。