3種農用腐植酸的組分及基本理化特性

卜慶國，羅建新，楊 瓊，郭 維，董心亮，楊文強

（湖南農業大學資源環境學院，湖南 長沙 410128）

21世紀，資源的可持續利用備受關注，綠色環保肥料的開發與利用已成為種植業中十分關注的課題[1]。目前，單位化肥的增產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，肥料的流失引發的富營養化等環境問題也日顯突出。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物，具有高分子所共有的多分散性；同時，由于其形成條件和腐殖物質的多樣性，它還具有高度非均質性；此外，還因疏松的海綿狀結構的表面積（330～340 m2/g），吸附能力較強[2-6]。腐植酸作為一種綠色肥料，對刺激植物的生理活性、提高肥料的利用率、改善作物品質、提高產量等具有良好作用[7-9]。在煙草肥料的生產中腐植酸已被適量添加與應用，本試驗以3種不同的農用腐植酸為材料，研究了其基本理化特性，以期為腐植酸類肥料在煙草生產上的合理利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

A、B、C 3種農用腐植酸由湖南金葉肥料有限公司提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 腐植酸組分分離流程及測定前處理 腐植酸樣品3個組分的分離流程見圖1。

稱量1.0 g（準確至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，并經常搖動。冷卻至室溫后，將物料轉入100 mL離心杯中，用10 mL蒸餾水洗滌并無損轉入離心杯中，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。測定樣品設2個平行，3次重復。

圖1 腐植酸分離流程

1.2.2 腐植酸中黃腐酸含量的測定 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2次，每次洗滌之后離心。將上清液轉入250 mL容量瓶B中，用蒸餾水定容至刻度，搖勻。準確吸取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，用硫酸亞鐵銨標準溶液滴定。滴定至溶液由橙色經綠色轉變為磚紅色為終點，記錄硫酸亞鐵銨標準溶液消耗的體積。按上述2步進行空白實驗，記錄硫酸亞鐵銨標準溶液的消耗體積。根據滴定結果計算黃腐酸含量。

1.2.3 腐植酸中黑腐酸含量的測定 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2次。預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，重復干燥、冷卻和稱量，直到連續2次稱量的差值小于0.001 g，計算黑腐酸質量，求得黑腐酸的含量。

1.2.4 腐植酸中棕腐酸含量的測定 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2次。預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，重復干燥、冷卻和稱量，直到連續2次稱量的差值小于0.001 g，計算黑腐酸和棕腐酸的質量。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，離心后上清液轉入250 mL容量瓶中，重復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移入瓷蒸發皿中，在100℃水浴鍋上蒸干。蒸干后將瓷蒸發皿放入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皿的內壁并攪勻，使殘留物溶解，慎防產生的二氧化碳氣體溢出時濺失溶液。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標準溶液滴定至突變為黃色。根據NaOH標準溶液的消耗量計算出陽離子交換量。

2 結果與分析

2.1 3種腐植酸的組分差異

A、B、C 3種腐植酸的組分及其含量情況見表1。結果表明：C腐植酸總含量較A、B 2種低17.1～21.8個百分點；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96.3%，為絕對的主要組分，而棕腐酸含量僅為2.43%，只占3.2%，遠低于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因素。

表1 3種腐植酸的組分及其含量 （%）

2.2 3種腐植酸的基本理化性狀

3種腐植酸的基本理化性質見表2。結果表明：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腐植酸具有更強的化學活性；3種腐植酸僅有含碳系數非常接近；A、B腐植酸的容重、水浸pH和含碳系數等都比較接近；但B腐植酸的灰分率更低，表明其有機質含量較高，而A腐植酸的陽離子交換量較B腐植酸高8.16個百分點，表明A腐植酸的活性高。

表2 3種腐植酸的主要理化特性

2.3 3種腐植酸的交換性鉀含量

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，推測腐植酸C是經過加工處理后的腐植酸鉀鹽，與A、B腐植酸存在本質差異，對煙草這種喜鉀作物而言，C腐植酸可能對煙草的生長發育和煙葉質量的提高具有特殊的意義。

3 結論

（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存在較大差異。

（2）雖然C腐植酸的腐植酸總含量相對較低，不及A、B腐植酸，但因其具有較大的陽離子交換量，并含有相當數量的交換性鉀，對于喜鉀的煙草可能具有特殊的意義。

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