提取腐殖酸及其对土壤环境和植物生长的影响

发布时间：2018-11-25 10:53

【摘要】：使用工业肥料已经对我国的水、大气、土壤等环境造成了巨大的污染,土壤养分失衡、重金属污染、水体污染、温室效应等环境污染日益严重,研究新型的农业肥料是我国当代农业研究者最重要的课题之一。在地球生态环境中,腐殖质是分布最广泛的多功能绿色天然有机质,作为一种脲酶抑制剂,能有效地抑制尿素在土壤中的转化,同时能促进磷酸酶的活性,且腐殖酸缓效肥料对土壤没有任何残留和污染,对作物具有良好的刺激作用。因此,腐殖酸作为缓效肥料的应用具有良好的发展前景,目前已经引起世界各国的关注。本研究对不同来源的腐殖酸,及根据沉降法分级制备的具有不同分子量的腐殖酸或者不同活化方法制备的腐殖酸,结合水培、琼脂培养、温室试验和大田试验相结合的方式,试图对土壤和植物生长进行有效调控。该工作为开发新型活化腐殖酸肥料提供了详细的实验数据和技术指导。本论文主要章节的研究内容和结论总结如下:1、不同分子量腐殖酸对土壤酶和营养元素的影响:土壤磷酸酶和脲酶活性的测定作为评价土壤肥力水平的指标。腐殖酸中相关的羧基可以促进或者抑制酶的活性,培养实验之前,先用核磁共振对腐殖酸官能团进行量化分析,结果表明:小分子腐殖酸比大分子腐殖酸有更高含量的0-烷基、芳香碳和羧基碳,而大分子的腐殖酸则含有较高的肽和糖类的碳。小分子腐殖酸(HS1)对脲酶的抑制作用是最强的,对酸性磷酸单脂酶和碱性磷酸单脂酶的增强作用也是最好。同时大分子腐殖酸(HS3)对磷酸二酯酶的促进作用优于小分子腐殖酸(HS1)。腐殖酸的添加会促进土壤中有效磷含量的增加,以大分子腐殖酸的作用最明显。不同分子级别的腐殖酸对土壤速效钾含量的影响不大,但腐殖酸的施入能提高土壤中速效钾的含量。不同分子级别腐殖酸的施入,使得有效镁、有效铜、有效锌的含量都有明显的增加,小分子腐殖酸对土壤的改良最优。2、不同来源的腐殖质对土壤酶和营养元素影响:市场上的腐殖酸肥料的生产大多采用不同腐殖化程度的有机物料,其性质和组成是否相同,作用是否一致等问题,一直是困扰腐殖酸肥料研究的重要问题。使用不同施用量的褐煤提取的腐殖酸和其他来源的腐殖质对土壤酶和营养元素的影响进行研究,结果发现:不同来源腐殖质的施入都能很好抑制脲酶活性,对土壤有很好的调节作用,其中以OMRI和SP85对脲酶的抑制效果最好。在低施用量下,不同来源的腐殖质对土壤磷酸二酯酶具有促进作用,其中以OMRI腐殖质的促进效果最好。HS处理对酸性磷酸单脂酶的促进作用最强。OMRI处理在施用量600 kg/hm2下,碱性磷酸单脂酶活性最高为212.01mg/kg h。HS对碱性磷酸单酯酶的促进作用在四个不同腐殖质中最弱。结果证明对于K和Zn的促进最好的是HS,对于P、Mg促进作用最强的是OMRI,对于铵态氮抑制效果最强的是OMRI,对Cu促进最强的是FA,对Ca抑制最强的是HS。3、不同分子量褐煤提取腐殖酸对苗期油豆角生长和营养吸收影响:测定不同分子级别的腐殖酸对苗期中油豆角的根系、生长状态和营养元素吸收利用状况的影响,明确不同分子量处理腐殖酸的差异,为评估不同分子量范围的腐殖酸的农用效果提供理论和实验依据。本实验从褐煤提取的不同分子量的腐殖酸作为肥料,在琼脂培养下观察,油豆角苗期的生长,为褐煤在油豆角的使用方面提供可靠依据。腐殖酸能刺激油豆角根系和叶片的生长,尤其是小分子腐殖酸HS1,然而对根系和植株的养分吸收却不是很明显。小分子腐殖酸HS1可以有效地增加根系的长度、正面积和总面积,但大分子腐殖酸HS3却有减少根系长度、正面积、总面积和体积的趋势。腐殖酸对油豆角叶片的SPAD的影响不是特别明显。同时植株的含钾量有随着腐殖酸的分子量减小而增加的趋势。4、不同分子量褐煤提取腐殖酸对苗期玉米生长和营养吸收影响:小分子腐殖酸含有较高的芳香碳和羧基碳,小分子腐殖酸可以更容易达到根部的质膜,更有利于营养的吸收。本试验对苗期玉米进行不同浓度腐殖酸的水培或者琼脂培养,实验结果表明腐殖酸能有效促进玉米苗期根部和叶片的生长,在琼脂培养皿中,小分子腐殖酸相对于其他处理叶片数和根系长度增加。但在水培条件培养下,大分子的腐殖酸对根茎的生长最有影响。5、不同分子量腐殖酸对生菜生长发育影响:本研究以内蒙古风化煤为试验材料,采用KOH浸提,测定研究不同分子量和不同施用量的腐殖酸对种子发芽、温室生菜生长、产量以及营养元素吸收利用的影响,明确不同分子量腐殖酸和不同施用量的差异,为评估不同分子量范围的腐殖酸的农用效果提供理论依据。不同分子量腐殖酸随着施用浓度的增加均可促进生菜幼苗鲜重的增加,随着施肥量的提高,促进作用更加明显,且施用HS1和HS2的效果均好于施用HS, SED和IM的效果。在同等施肥水平下,HS1对整个生育期生菜干物质积累有明显的促进作用。在不同腐殖酸施用量的条件下,腐殖酸的分子量越小对生菜干物质的累积量的增加就越明显。不同分子量的腐殖酸以及不同施用量及其二者的交互作用对生菜植物中K, P含量无明显影响。6、施用不同活化处理制备腐殖酸对西红柿和甘蓝生长发育影响:以内蒙古和山西风化煤为试验材料,采用不同的活化处理方式,旨在研究不同风化煤处理对大田西红柿、甘蓝的生长、产量以及营养元素吸收利用的影响,明确不同风化煤对作物的影响,为经济效益高的蔬菜生产过程中科学、合理施用不同风化煤提供理论依据。无论是内蒙古风化煤,还是山西风化煤,经过酸碱处理后,其效果明显强于不处理风化煤。与CK相比,施用不同风化煤对西红柿果实产量,经济产量以及甘蓝菜心的鲜重,均有显著的增产作用。与其他处理相比,LIM+KOH处理能够显著增加西红柿后期叶绿素的含量,果实总产量以及果实经济产量。相比之下,施用LIM+HN03对于促进甘蓝的总鲜重,菜心鲜重方面比其他处理有明显的优势。另外,经过碱处理后的两种风化煤对作物地上部分生长均有明显的促进作用。
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【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S141

【参考文献】