3种农用腐植酸的组分及基本理化特性

2010-09-04卜庆国罗建新董心亮杨文强

湖南农业科学 2010年21期

卜庆国，罗建新，杨琼，郭维，董心亮，杨文强

（湖南农业大学资源环境学院，湖南长沙 410128）

21世纪，资源的可持续利用备受关注，绿色环保肥料的开发与利用已成为种植业中十分关注的课题[1]。目前，单位化肥的增产量随着化肥使用量的增大而明显递减，肥料的利用率也逐步降低，肥料的流失引发的富营养化等环境问题也日显突出。因此，提高肥料的利用效率尤为重要。腐植酸是一种无定形的高分子有机物，具有高分子所共有的多分散性；同时，由于其形成条件和腐殖物质的多样性，它还具有高度非均质性；此外，还因疏松的海绵状结构的表面积（330～340 m2/g），吸附能力较强[2-6]。腐植酸作为一种绿色肥料，对刺激植物的生理活性、提高肥料的利用率、改善作物品质、提高产量等具有良好作用[7-9]。在烟草肥料的生产中腐植酸已被适量添加与应用，本试验以3种不同的农用腐植酸为材料，研究了其基本理化特性，以期为腐植酸类肥料在烟草生产上的合理利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

A、B、C 3种农用腐植酸由湖南金叶肥料有限公司提供。

1.2 试验方法

1.2.1 腐植酸组分分离流程及测定前处理腐植酸样品3个组分的分离流程见图1。

称量1.0 g（准确至0.001 g）腐植酸样品，于150 mL锥形瓶中，加0.2 mol/L焦磷酸钠碱液60 mL，置于沸水浴中加热抽提30 min，并经常摇动。冷却至室温后，将物料转入100 mL离心杯中，用10 mL蒸馏水洗涤并无损转入离心杯中，以4 000 r/min离心10 min。将上清液倾倒入250 mL容量瓶A中，用60 mL水洗涤不溶物，之后以4 000 r/min离心10 min，将洗涤液全部收集250 mL容量瓶A中，定容，摇匀，待测。测定样品设2个平行，3次重复。

图1 腐植酸分离流程

1.2.2 腐植酸中黄腐酸含量的测定取上述容量瓶A中溶液50 mL到100 mL离心管中，加10 mL 1.0 mol/L盐酸溶液，摇匀，使棕、黑腐酸沉淀。以4 000 r/min离心悬浮液10 min，倾上清液于250 mL容量瓶B中，后用60 mL 0.2 mol/L盐酸溶液洗涤沉淀物，重复2次，每次洗涤之后离心。将上清液转入250 mL容量瓶B中，用蒸馏水定容至刻度，摇匀。准确吸取B瓶中溶液50 mL于锥形瓶中，加入C（1/6 K2Cr2O7）=0.8 mol/L 溶液 5 mL 缓慢加入浓硫酸15 mL，于沸水浴中加热氧化30 min。将加热氧化的溶液从水浴中取走，冷却至室温，加70 mL蒸馏水、3滴邻菲罗啉指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定。滴定至溶液由橙色经绿色转变为砖红色为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液消耗的体积。按上述2步进行空白实验，记录硫酸亚铁铵标准溶液的消耗体积。根据滴定结果计算黄腐酸含量。

1.2.3 腐植酸中黑腐酸含量的测定用酒精（分析纯）60 mL洗涤上述离心管中沉淀物，每次洗涤之后，以4 000 r/min离心10 min（使得棕腐酸溶解，黑腐酸沉淀），将洗涤液倒掉，重复2次。预先将定量滤纸与称量瓶在105～110℃干燥箱中干燥至恒重，用滤纸过滤得到沉淀物，把带有沉淀的滤纸移至称量瓶中，于105～110℃干燥箱中干燥2 h。取出，冷却至室温，称量，重复干燥、冷却和称量，直到连续2次称量的差值小于0.001 g，计算黑腐酸质量，求得黑腐酸的含量。

1.2.4 腐植酸中棕腐酸含量的测定将上述容量瓶A中溶液50 mL移至100 mL离心管中，加10 mL 1.0 mol/L盐酸溶液，摇匀，使棕、黑腐酸沉淀，以4 000 r/min离心悬浮液10 min，离心液弃掉，后用60 mL 0.2 mol/L盐酸溶液洗涤沉淀物。每次洗涤之后离心，离心液弃掉，重复2次。预先将定量滤纸与称量瓶在105～110℃干燥箱中干燥至恒重，用滤纸过滤得到沉淀物，把带有沉淀的滤纸移至称量瓶中，于105～110℃干燥箱中干燥2 h。取出，冷却至室温，称量，重复干燥、冷却和称量，直到连续2次称量的差值小于0.001 g，计算黑腐酸和棕腐酸的质量。棕腐酸含量=黑、棕腐酸含量－黑腐酸含量。

1.2.5 腐植酸阳离子交换量的测定称取腐植酸样品2.0 g左右（精确到0.000 1 g）于100 mL离心管中，加入1 mol/L的乙酸铵溶液75 mL，在25℃、180 r/min条件下，振荡120 min后离心，离心后上清液转入250 mL容量瓶中，重复3次，后用该乙酸铵溶液定容，摇匀。吸取定容后容量瓶中溶液50 mL移入瓷蒸发皿中，在100℃水浴锅上蒸干。蒸干后将瓷蒸发皿放入470～500℃高温电炉中灼烧15 min。冷却后用移液管加25.00 mL 0.1 moL/L盐酸溶液，用橡皮头玻璃棒小心擦洗瓷蒸发皿的内壁并搅匀，使残留物溶解，慎防产生的二氧化碳气体溢出时溅失溶液。低温加热5 min，冷却后，加甲基红指示剂1滴，用1.00 moL/L的NaOH标准溶液滴定至突变为黄色。根据NaOH标准溶液的消耗量计算出阳离子交换量。

2 结果与分析

2.1 3种腐植酸的组分差异

A、B、C 3种腐植酸的组分及其含量情况见表1。结果表明：C腐植酸总含量较A、B 2种低17.1～21.8个百分点；3种腐植酸的组分中都是以黑腐酸为主，黑腐酸占腐植酸总含量的比例分别为79.7%、62.7%和96.3%；黄腐酸的含量都很低，仅为0.25%～0.32%；C的腐植酸总含量虽然较低，但黑腐酸占腐植酸的比例达96.3%，为绝对的主要组分，而棕腐酸含量仅为2.43%，只占3.2%，远低于A、B两种。A、B两种腐植酸的腐植酸总含量虽然接近，但二者的棕腐酸含量差异也较大，分别为20.0%和37.0%。因此，在3种腐植酸肥料中，黑腐酸和棕腐酸是其主体成分，是左右腐植酸总含量的主导因素。

表1 3种腐植酸的组分及其含量（%）

2.2 3种腐植酸的基本理化性状

3种腐植酸的基本理化性质见表2。结果表明：C腐植酸的容重、水浸pH、灰分率和阳离子交换量等指标明显大于A、B腐植酸，特别是阳离子交换量是A、B腐植酸的7～8倍，表明C腐植酸具有更强的化学活性；3种腐植酸仅有含碳系数非常接近；A、B腐植酸的容重、水浸pH和含碳系数等都比较接近；但B腐植酸的灰分率更低，表明其有机质含量较高，而A腐植酸的阳离子交换量较B腐植酸高8.16个百分点，表明A腐植酸的活性高。

表2 3种腐植酸的主要理化特性

2.3 3种腐植酸的交换性钾含量

A、B、C 3种腐植酸交换性钾含量分别为60 mg/kg、510 mg/kg和68.57 g/kg。C腐植酸的交换性钾含量显著高于A、B 2种腐植酸，分别约为A、B腐植酸交换性钾含量的1 100倍和130倍。因此，推测腐植酸C是经过加工处理后的腐植酸钾盐，与A、B腐植酸存在本质差异，对烟草这种喜钾作物而言，C腐植酸可能对烟草的生长发育和烟叶质量的提高具有特殊的意义。