缓控释肥料中氮素转运的特性及模拟研究.pdf

《缓控释肥料中氮素转运的特性及模拟研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、AdissertationsubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofdoctorSimulationResearchontheNitrogenTransferfromSlowandControlledReleaseFertilizersByKekeChenSupervisor：Prof．BaolinZhangChemicalTechnologySchoolofChemicalEngineeringandEnergyOctober，2012学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，

2、是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：影艮可可日期：p仁年l『D月6日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据

3、库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：r末可可日期：2口／2年，∥月石日摘要缓控释肥料因其高效、环保的特性正受到越来越多的关注，己成为目前肥料行业研发的重要领域。为了系统地研究缓控释肥料中氮素转运的特性，并对其进行模拟，本文以无机包裹肥料和聚合物包膜肥料为样本，系统地研究了温度、蒸汽压和土壤含水量三个因素对其氮素释放特性的影响。研究发现，聚合物包膜肥料包膜层内

4、外的蒸汽压差是其核心养分释放的主要原因，温度和土壤含水量影响肥料氮素释放特性的本质是其对肥料颗粒包膜层内外蒸汽压差的影响，包膜层内外蒸汽压差的温度依存性决定了其养分释放速率的温度依存性。根据一级反应动力学方程，引入氮素释放速率常数k和氮素释放的活化能巴，建立了肥料氮素释放的动力学模型。研究表明，环境温度越高，k越大，则氮素释放速率越大；E越大，肥料的氮素释放速率对温度越敏感。以2“缓溶肥料和64聚合物包膜尿素为例，研究了肥料在不同含水量的土壤中的氮素累计释放率，研究结果显示，两种肥料中的氮素累计释放率均随着土壤含水量的增大而增大，其

5、中，24肥料在土壤中的氮素累计释放率与时间的关系符合一级反应动力学方程肛No+Af，J『．e埘J，6“肥料中的氮素在土壤中的释放过程分为滞后期和线性期两个阶段，其间氮素的累计释放率与时间的关系分别符合方程：M=D，M=Ⅳo+彳，，+A2广。另外，根据供试肥料中的氮素在土壤中的累计释放率与其在静水浸提实验中的累计释放率之间的关系，建立了静水中和土壤中的氮素释放特性的关联方程，为快速测定大田中肥料氮素的累计释放特性提供了一种快捷方法。以多孔介质中的Fick型扩散原理为理论基础，建立了无机包裹肥料中氮素释放的分段数学模型l鲨孥＆邶

6、，)望：j一印s，‘。，Q0I1一生exp『_翌磬(¨小“)I成Lr1．J摘要其中，O

7、》n(纠”)P。其中，t≤t’为滞后期，f7<，≤f”为线性期，t>t’为衰减期。经实验验证，该模型适用于低温下且肥料氮素释放时间较短阶段的模拟研究。温度越高，释放时间越长，该模型的准确性越差。所以该数学模型能够较好地估算聚合物包膜肥料养分释放的细节，对聚合物类包膜肥料的开发、生产和施用具有重要的指导作用。建立数学模型做了一系列的连续性理想假设，这使得肥料氮素的实际释放过程与数学模拟结果总有一定的误差。为了更真实地模拟肥料的养分释放过程，本文引入了元胞自动机，元胞自动机是一个时间、空间均离散的动力学系统。以矩阵作为元胞自动机的表现形

8、式，以矩阵元素的演化模拟肥料养分的释放，以matlab程序作为辅助研究的手段，完成了对无机包裹肥料和聚合物包膜肥料中氮素的释放过程的模拟研究。其中，用矩阵元素表示缓控释肥料的结构组成物质，用简单的元胞自动机演化规则研究缓控释肥料中氮素