【摘要】：腐植酸的生物活性與其結構性密切相關,氧化處理是改變腐植酸結構性的重要方法。本文以風化煤腐植酸(HA)為材料,設計過氧化氫濃度、反應時間、液/固比、溫度四因素三水平正交試驗,制備系列氧化腐植酸材料(OHA1~OHA9),結合超濾分級,研究氧化腐植酸的結構性及其對玉米根系的調控。主要結果如下:1.過氧化氫氧化腐植酸的結構特征。與未氧化腐植酸HA相比,過氧化氫氧化處理大都降低了腐植酸(OHA1~OHA9)的C、H和N含量,增加了O含量,提高了C/N、C/H、O/C,一致性地提高了E2/E3與E4/E6值;多數氧化處理腐植酸的烷基碳、O-烷基碳和芳香碳含量降低,羧基碳含量提高,疏水性指數呈現(xiàn)一致性下降。四個制備條件中,溫度對腐植酸結構性影響最大,其次是過氧化氫濃度和液/固比,時間因素影響最小。2.超濾分級腐植酸的結構性。1)與HA相比,OHA6(中濃度-高液/固比-短時間-中溫氧化)的中(10 kDa~50 kDa)、小(10 kDa)分子量的產率較高,大(50 kDa)分子量的產率較低;OHA3(低濃度-高液/固比-長時間-高溫氧化)則相反,中、小分子量的產率較HA低,而大分子量產率高于HA的。2)腐植酸的C含量、N含量、C/H比、芳香碳含量、芳香度和疏水性指數隨分子量的增大而增大,O含量、C/N比、O/C比、E2/E3、E4/E6值和脂化度隨分子量的增大而減小,小分子量腐植酸的羧基含量最多。3)與HA對應級分比較,OHA3和OHA6的H元素含量降低而O元素含量提高,大分子量級分的C元素含量增加,而中、小分子量級分的C元素含量降低;OHA3中分子量級分以及OHA6的中、小分子量級分的C/H降低,其他級分的C/H均增加。4)與HA對比,OHA6不同分子量級分的芳香度和疏水性指數低、脂化度高,且隨分子量變小,效果愈加明顯;OHA3不同分子級分的芳香度、脂化度和疏水指數與HA的基本相近。3.不同結構氧化腐植酸對玉米根系生長的調控。1)與HA相比,OHA6顯著提高了玉米的根系生物量和活性,相反,OHA3卻顯著降低了玉米的根系生物量和活性,其他氧化腐植酸(OHAn)對根系的調控效果介于OHA6和OHA3之間。2)無論是HA還是OHA3和OHA6,對玉米根系生長和活性的調控效應均為小分子量中分子量大分子量。與HA對應級分比較,OHA6的小分子量腐植酸顯著提高了玉米根系生物量和活性;OHA3的小、中和大分子量腐植酸均大都降低了玉米根系的數量和活性。3)無論是HA還是OHA3和OHA6,當分根單側施用腐植酸時,施腐植酸的一側玉米根系生長和活性顯著高于未施用腐植酸一側,說明腐植酸對根系調控具有“局部”效應;單側施用腐植酸處理的整株根系生長也好于兩側均未施腐植酸的對照處理,說明腐植酸調控根系生長也具有“整體”效應。4)玉米根干重、根系活力、根系TTC還原總量、根體積、根表面積等均與腐植酸的O含量、O/C比、羧基碳含量、O-芳香碳和E4/E6呈正相關,其中與O/C比、O-芳香碳含量、O含量和羧基碳含量的相關性較高;與C含量、N含量、甲氧基和N-烷基碳含量、O-烷基碳含量、烷基碳含量、疏水性指數、C/H比呈負相關。
【學位授予單位】：中國農業(yè)科學院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S513
【圖文】：

STEVENSON的腐植酸模型

技術路線

12圖 2.1 氧化腐植酸制備裝置圖Figure 2.1 Schematic Diagram of H2O2Oxidation of Humic Acids

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