卜慶國,羅建新,楊 瓊,郭 維,董心亮,楊文強(qiáng)
(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,湖南 長沙 410128)
21世紀(jì),資源的可持續(xù)利用備受關(guān)注,綠色環(huán)保肥料的開發(fā)與利用已成為種植業(yè)中十分關(guān)注的課題[1]。目前,單位化肥的增產(chǎn)量隨著化肥使用量的增大而明顯遞減,肥料的利用率也逐步降低,肥料的流失引發(fā)的富營養(yǎng)化等環(huán)境問題也日顯突出。因此,提高肥料的利用效率尤為重要。腐植酸是一種無定形的高分子有機(jī)物,具有高分子所共有的多分散性;同時(shí),由于其形成條件和腐殖物質(zhì)的多樣性,它還具有高度非均質(zhì)性;此外,還因疏松的海綿狀結(jié)構(gòu)的表面積(330~340 m2/g),吸附能力較強(qiáng)[2-6]。腐植酸作為一種綠色肥料,對(duì)刺激植物的生理活性、提高肥料的利用率、改善作物品質(zhì)、提高產(chǎn)量等具有良好作用[7-9]。在煙草肥料的生產(chǎn)中腐植酸已被適量添加與應(yīng)用,本試驗(yàn)以3種不同的農(nóng)用腐植酸為材料,研究了其基本理化特性,以期為腐植酸類肥料在煙草生產(chǎn)上的合理利用提供科學(xué)依據(jù)。
A、B、C 3種農(nóng)用腐植酸由湖南金葉肥料有限公司提供。
1.2.1 腐植酸組分分離流程及測(cè)定前處理 腐植酸樣品3個(gè)組分的分離流程見圖1。
稱量1.0 g(準(zhǔn)確至0.001 g)腐植酸樣品,于150 mL錐形瓶中,加0.2 mol/L焦磷酸鈉堿液60 mL,置于沸水浴中加熱抽提30 min,并經(jīng)常搖動(dòng)。冷卻至室溫后,將物料轉(zhuǎn)入100 mL離心杯中,用10 mL蒸餾水洗滌并無損轉(zhuǎn)入離心杯中,以4 000 r/min離心10 min。將上清液傾倒入250 mL容量瓶A中,用60 mL水洗滌不溶物,之后以4 000 r/min離心10 min,將洗滌液全部收集250 mL容量瓶A中,定容,搖勻,待測(cè)。測(cè)定樣品設(shè)2個(gè)平行,3次重復(fù)。
圖1 腐植酸分離流程
1.2.2 腐植酸中黃腐酸含量的測(cè)定 取上述容量瓶A中溶液50 mL到100 mL離心管中,加10 mL 1.0 mol/L鹽酸溶液,搖勻,使棕、黑腐酸沉淀。以4 000 r/min離心懸浮液10 min,傾上清液于250 mL容量瓶B中,后用60 mL 0.2 mol/L鹽酸溶液洗滌沉淀物,重復(fù)2次,每次洗滌之后離心。將上清液轉(zhuǎn)入250 mL容量瓶B中,用蒸餾水定容至刻度,搖勻。準(zhǔn)確吸取B瓶中溶液50 mL于錐形瓶中,加入C(1/6 K2Cr2O7)=0.8 mol/L 溶液 5 mL 緩慢加入濃硫酸15 mL,于沸水浴中加熱氧化30 min。將加熱氧化的溶液從水浴中取走,冷卻至室溫,加70 mL蒸餾水、3滴鄰菲羅啉指示劑,用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。滴定至溶液由橙色經(jīng)綠色轉(zhuǎn)變?yōu)榇u紅色為終點(diǎn),記錄硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗的體積。按上述2步進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn),記錄硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的消耗體積。根據(jù)滴定結(jié)果計(jì)算黃腐酸含量。
1.2.3 腐植酸中黑腐酸含量的測(cè)定 用酒精(分析純)60 mL洗滌上述離心管中沉淀物,每次洗滌之后,以4 000 r/min離心10 min(使得棕腐酸溶解,黑腐酸沉淀),將洗滌液倒掉,重復(fù)2次。預(yù)先將定量濾紙與稱量瓶在105~110℃干燥箱中干燥至恒重,用濾紙過濾得到沉淀物,把帶有沉淀的濾紙移至稱量瓶中,于105~110℃干燥箱中干燥2 h。取出,冷卻至室溫,稱量,重復(fù)干燥、冷卻和稱量,直到連續(xù)2次稱量的差值小于0.001 g,計(jì)算黑腐酸質(zhì)量,求得黑腐酸的含量。
1.2.4 腐植酸中棕腐酸含量的測(cè)定 將上述容量瓶A中溶液50 mL移至100 mL離心管中,加10 mL 1.0 mol/L鹽酸溶液,搖勻,使棕、黑腐酸沉淀,以4 000 r/min離心懸浮液10 min,離心液棄掉,后用60 mL 0.2 mol/L鹽酸溶液洗滌沉淀物。每次洗滌之后離心,離心液棄掉,重復(fù)2次。預(yù)先將定量濾紙與稱量瓶在105~110℃干燥箱中干燥至恒重,用濾紙過濾得到沉淀物,把帶有沉淀的濾紙移至稱量瓶中,于105~110℃干燥箱中干燥2 h。取出,冷卻至室溫,稱量,重復(fù)干燥、冷卻和稱量,直到連續(xù)2次稱量的差值小于0.001 g,計(jì)算黑腐酸和棕腐酸的質(zhì)量。棕腐酸含量=黑、棕腐酸含量-黑腐酸含量。
1.2.5 腐植酸陽離子交換量的測(cè)定 稱取腐植酸樣品2.0 g左右(精確到0.000 1 g)于100 mL離心管中,加入1 mol/L的乙酸銨溶液75 mL,在25℃、180 r/min條件下,振蕩120 min后離心,離心后上清液轉(zhuǎn)入250 mL容量瓶中,重復(fù)3次,后用該乙酸銨溶液定容,搖勻。吸取定容后容量瓶中溶液50 mL移入瓷蒸發(fā)皿中,在100℃水浴鍋上蒸干。蒸干后將瓷蒸發(fā)皿放入470~500℃高溫電爐中灼燒15 min。冷卻后用移液管加25.00 mL 0.1 moL/L鹽酸溶液,用橡皮頭玻璃棒小心擦洗瓷蒸發(fā)皿的內(nèi)壁并攪勻,使殘留物溶解,慎防產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w溢出時(shí)濺失溶液。低溫加熱5 min,冷卻后,加甲基紅指示劑1滴,用1.00 moL/L的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至突變?yōu)辄S色。根據(jù)NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的消耗量計(jì)算出陽離子交換量。
A、B、C 3種腐植酸的組分及其含量情況見表1。結(jié)果表明:C腐植酸總含量較A、B 2種低17.1~21.8個(gè)百分點(diǎn);3種腐植酸的組分中都是以黑腐酸為主,黑腐酸占腐植酸總含量的比例分別為79.7%、62.7%和96.3%;黃腐酸的含量都很低,僅為0.25%~0.32%;C的腐植酸總含量雖然較低,但黑腐酸占腐植酸的比例達(dá)96.3%,為絕對(duì)的主要組分,而棕腐酸含量僅為2.43%,只占3.2%,遠(yuǎn)低于A、B兩種。A、B兩種腐植酸的腐植酸總含量雖然接近,但二者的棕腐酸含量差異也較大,分別為20.0%和37.0%。因此,在3種腐植酸肥料中,黑腐酸和棕腐酸是其主體成分,是左右腐植酸總含量的主導(dǎo)因素。
表1 3種腐植酸的組分及其含量 (%)
3種腐植酸的基本理化性質(zhì)見表2。結(jié)果表明:C腐植酸的容重、水浸pH、灰分率和陽離子交換量等指標(biāo)明顯大于A、B腐植酸,特別是陽離子交換量是A、B腐植酸的7~8倍,表明C腐植酸具有更強(qiáng)的化學(xué)活性;3種腐植酸僅有含碳系數(shù)非常接近;A、B腐植酸的容重、水浸pH和含碳系數(shù)等都比較接近;但B腐植酸的灰分率更低,表明其有機(jī)質(zhì)含量較高,而A腐植酸的陽離子交換量較B腐植酸高8.16個(gè)百分點(diǎn),表明A腐植酸的活性高。
表2 3種腐植酸的主要理化特性
A、B、C 3種腐植酸交換性鉀含量分別為60 mg/kg、510 mg/kg和68.57 g/kg。C腐植酸的交換性鉀含量顯著高于A、B 2種腐植酸,分別約為A、B腐植酸交換性鉀含量的1 100倍和130倍。因此,推測(cè)腐植酸C是經(jīng)過加工處理后的腐植酸鉀鹽,與A、B腐植酸存在本質(zhì)差異,對(duì)煙草這種喜鉀作物而言,C腐植酸可能對(duì)煙草的生長發(fā)育和煙葉質(zhì)量的提高具有特殊的意義。
(1)A、B腐植酸的性狀較相近,屬于同類型腐植酸,C腐植酸則屬于腐植酸鹽類,2類腐植酸的主要性質(zhì)存在較大差異。
(2)雖然C腐植酸的腐植酸總含量相對(duì)較低,不及A、B腐植酸,但因其具有較大的陽離子交換量,并含有相當(dāng)數(shù)量的交換性鉀,對(duì)于喜鉀的煙草可能具有特殊的意義。
[1]曾憲成.腐植酸是關(guān)懷人類的綠色產(chǎn)業(yè) [J].中國農(nóng)資,2008,(1):48-49.
[2]賀 婧,顏 麗,楊 凱,等.不同來源腐植酸的組成和性質(zhì)的研究[J].土壤通報(bào),2003,34(1):343-345
[3]曾憲成,成紹鑫.腐植酸的主要類別[J].腐植酸,2002,(2):4-6.
[4]楊 敏,王紅斌,戴 云.山基土中腐植酸的提取及其紅外光譜[J].云南民族學(xué)院學(xué)報(bào).2001,11(1):573-574.
[5]焦立為.重量法測(cè)定黃腐植酸含量 [J].理化檢驗(yàn)—化學(xué)分冊(cè),2004.42(5):297.
[6]萬收紅.容量法測(cè)定腐植酸含量 [J].有色金屬分析通訊,2001,113(4):9-10.
[7]梁太波,王振林,劉 娟,等.灌溉和旱作條件下腐植酸復(fù)合肥對(duì)小麥生理特性及產(chǎn)量的影響 [J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2009,17(5):900-904.
[8]項(xiàng)國棟,吳 娜,鄒德乙,等.腐植酸番茄專用底肥肥效及其在角瓜上的后效作用研究[J].腐植酸,2010,(2):17-21.
[9]鄭明福,彭科林,楊武訓(xùn),等.紐翠綠腐植酸液肥在蔬菜上施用效果的研究[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,(5):64-66.