过氧化氢氧化腐植酸的结构性及其对玉米根系的调控

发布时间：2020-08-11 23:33

【摘要】：腐植酸的生物活性与其结构性密切相关,氧化处理是改变腐植酸结构性的重要方法。本文以风化煤腐植酸(HA)为材料,设计过氧化氢浓度、反应时间、液/固比、温度四因素三水平正交试验,制备系列氧化腐植酸材料(OHA1~OHA9),结合超滤分级,研究氧化腐植酸的结构性及其对玉米根系的调控。主要结果如下:1.过氧化氢氧化腐植酸的结构特征。与未氧化腐植酸HA相比,过氧化氢氧化处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与E4/E6值;多数氧化处理腐植酸的烷基碳、O-烷基碳和芳香碳含量降低,羧基碳含量提高,疏水性指数呈现一致性下降。四个制备条件中,温度对腐植酸结构性影响最大,其次是过氧化氢浓度和液/固比,时间因素影响最小。2.超滤分级腐植酸的结构性。1)与HA相比,OHA6(中浓度-高液/固比-短时间-中温氧化)的中(10 kDa~50 kDa)、小(10 kDa)分子量的产率较高,大(50 kDa)分子量的产率较低;OHA3(低浓度-高液/固比-长时间-高温氧化)则相反,中、小分子量的产率较HA低,而大分子量产率高于HA的。2)腐植酸的C含量、N含量、C/H比、芳香碳含量、芳香度和疏水性指数随分子量的增大而增大,O含量、C/N比、O/C比、E2/E3、E4/E6值和脂化度随分子量的增大而减小,小分子量腐植酸的羧基含量最多。3)与HA对应级分比较,OHA3和OHA6的H元素含量降低而O元素含量提高,大分子量级分的C元素含量增加,而中、小分子量级分的C元素含量降低;OHA3中分子量级分以及OHA6的中、小分子量级分的C/H降低,其他级分的C/H均增加。4)与HA对比,OHA6不同分子量级分的芳香度和疏水性指数低、脂化度高,且随分子量变小,效果愈加明显;OHA3不同分子级分的芳香度、脂化度和疏水指数与HA的基本相近。3.不同结构氧化腐植酸对玉米根系生长的调控。1)与HA相比,OHA6显著提高了玉米的根系生物量和活性,相反,OHA3却显著降低了玉米的根系生物量和活性,其他氧化腐植酸(OHAn)对根系的调控效果介于OHA6和OHA3之间。2)无论是HA还是OHA3和OHA6,对玉米根系生长和活性的调控效应均为小分子量中分子量大分子量。与HA对应级分比较,OHA6的小分子量腐植酸显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数量和活性。3)无论是HA还是OHA3和OHA6,当分根单侧施用腐植酸时,施腐植酸的一侧玉米根系生长和活性显著高于未施用腐植酸一侧,说明腐植酸对根系调控具有“局部”效应;单侧施用腐植酸处理的整株根系生长也好于两侧均未施腐植酸的对照处理,说明腐植酸调控根系生长也具有“整体”效应。4)玉米根干重、根系活力、根系TTC还原总量、根体积、根表面积等均与腐植酸的O含量、O/C比、羧基碳含量、O-芳香碳和E4/E6呈正相关,其中与O/C比、O-芳香碳含量、O含量和羧基碳含量的相关性较高;与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、疏水性指数、C/H比呈负相关。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S513
【图文】：

STEVENSON的腐植酸模型

技术路线

12图 2.1 氧化腐植酸制备装置图Figure 2.1 Schematic Diagram of H2O2Oxidation of Humic Acids

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本文编号：2789714