腐植酸鉀應用界定及優選指標的研究

呂 碩 楊旭武 劉樹桂邢明振

1 根力多生物科技股份有限公司 威縣 054700

2 西北大學化學與材料科學學院 西安 710127

有關研究表明，腐植酸鉀應用于小麥、玉米、水稻等多種糧食作物，能提高種子發芽率、作物抗逆能力、作物產量和品質等[1～4]，還可以改善土壤理化性質、改善土壤微生物豐富度、提升土壤肥力等[5]，可作為含腐植酸水溶肥料的原料，對我國發展生態農業和食品安全具有重要作用。目前，市場腐植酸鉀產品種類繁多，質量參差不齊，價格差異較大。本文重點對比了12種不同廠家腐植酸鉀樣品的理化參數，研究了腐植酸鉀篩選的關鍵指標，并初步探索了腐植酸鉀對玉米生長的影響，以期為含腐植酸水溶肥料原料——腐植酸鉀的篩選提供參考依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

從山西、河南、新疆、陜西、山東、河北等地的原料廠家選擇價格相當的12種不同的礦物源腐植酸鉀作為試驗樣品。

試驗試劑：硫酸、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、鹽酸、無水氯化鈣、四苯硼酸鈉、四苯硼酸鉀、乙二胺四乙酸二鈉、焦磷酸鈉、重鉻酸鉀、硫酸亞鐵、氯化鋇等，均為分析純，購自天津紅巖試劑廠。

1.2 試驗方法

（1）水溶性腐植酸（含黃腐酸）含量測定。采用酸沉淀后氧化還原滴定法：參照《水溶肥料 腐植酸含量的測定》（NY/T 1971）中方法；稱取樣品0.2 g（精確至0.0001 g），用0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液溶解定容，吸取5 mL溶液于50 mL離心管中，加入5 mL 2 mol/L的硫酸溶液，溶液中的腐植酸在酸性條件下定量沉淀，其他非腐植酸類碳、氯離子等干擾物質存于溶液中。棄去濾液后，用定量重鉻酸鉀-硫酸溶液氧化沉淀中的有機碳，剩余重鉻酸鉀用硫酸亞鐵標準滴定溶液滴定，以試劑空白為基準，根據樣品氧化前后氧化劑消耗量，計算有機碳含量，經碳系數換算得樣品水溶性腐植酸含量。

（2）氧化鉀含量測定。參照《水溶肥料 總氮、有效磷、鉀含量的測定》（NY/T 1977）方法；稱取1 g樣品（精確至0.0001 g），加熱煮沸后，冷卻、定容、過濾；定量吸取濾液，在弱堿性介質中，以四苯硼酸鈉溶液沉淀試樣溶液中的鉀離子，用四苯硼酸鉀重量法測定鉀含量。

（3）黃腐酸含量測定。參照《黃腐酸鉀》（HG/T 5334），稱取試樣0.2 g（精確至0.0001 g），用沸水浴浸提2 h，冷卻、定容、過濾；取濾液用4 mol/L硫酸調節pH約為1，定容過濾，取一定量濾液加入定量重鉻酸鉀-硫酸溶液氧化有機碳，剩余重鉻酸鉀用硫酸亞鐵標準滴定溶液滴定，以試劑空白為基準，根據樣品氧化前后氧化劑消耗量，計算有機碳含量，經碳系數換算得樣品黃腐酸含量。

（4）黃腐酸占水溶性腐植酸比例。黃腐酸占水溶性腐植酸比例=測得黃腐酸含量/水溶性腐植酸含量×100%。

（5）酸性條件下水不溶物含量測定。稱取30 g樣品于預先干燥的離心管中，離心管中加入250 mL自來水，加6 mol/L硫酸溶液，調節pH=4.0（含腐植酸水溶肥料中pH范圍是4.0～10.0，因生產含腐植酸水溶肥料，在堿性環境時氮養分可能會揮發損失，酸性原料一般生產成本低，故本實驗選pH=4.0下水不溶物含量的測定），離心機3000 r/min離心10 min，倒掉清液，然后105 ℃干燥至恒重（需進行檢查性干燥），稱取水不溶物重量。

（6）E4/E6值的測定。E4/E6值的大小與分子量有關，分子量越大，E4/E6值越低[6]。將20 mg樣品溶于0.05 mol/L的碳酸氫鈉溶液中，以0.05 mol/L的碳酸氫鈉為參比溶液，分別測定樣品在465、665 nm處的吸光度，求其比值。

（7）凝聚限度的測定。凝聚限度是反應腐植酸鉀在可溶狀態下耐電解質絮凝作用能力的一種度量。0.02%腐植酸鉀溶液在1 h內絮凝時需要加入電解質氯化鈣的最小mmol量。

（8）玉米盆栽試驗。用不同腐植酸鉀配制成的含腐植酸水溶肥料做玉米（三葉期）盆栽試驗。分別取黃腐酸占水溶性腐植酸比例為13.0%、51.2%、75.0%、86.6%、93.5%的5個樣品，以水溶性腐植酸含量結果為依據配制成N-P2O5-K2O：150-0-50 g/L的含腐植酸水溶肥料，其中腐植酸含量為30 g/L，分別為處理1、處理2、處理3、處理4、處理5；用不含腐植酸的150-0-50 g/L水溶肥料做空白對照；用制得的含腐植酸水溶肥料200倍稀釋液每5天為玉米澆施1次，20天后，取出植株清洗根部，測定其根長、根干重、地上部鮮重和干重。

1.3 數據分析

試驗數據采用SPSS軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同樣品氧化鉀和水溶性腐植酸含量檢測結果與數據分析

表1為不同樣品氧化鉀和水溶性腐植酸含量的檢測結果。由表可知，12種不同廠家的腐植酸鉀樣品中氧化鉀含量、水溶性腐植酸含量差異顯著；雖鉀元素、腐植酸對植物生長起到不可或缺的作用，但只考慮二者含量而判斷產品好壞是不全面的。

2.2 不同樣品黃腐酸含量、黃腐酸占水溶性腐植酸比例、酸性條件下水不溶物含量、E4/E6值及凝聚限度的檢測結果與數據分析

表2為不同樣品的黃腐酸含量、黃腐酸占水溶性腐植酸比例、酸性條件下水不溶物含量、E4/E6值及凝聚限度的檢測結果。由表可知，黃腐酸占水溶性腐植酸比例、E4/E6值和凝聚限度呈正相關性，和酸性條件下水不溶物含量的變化呈相反趨勢。表現為黃腐酸占水溶性腐植酸比例越高，凝聚限度越高，酸性條件下水不溶物含量越少。不同樣品之間的黃腐酸含量、凝聚限度存在顯著差異的少，而不同樣品之間的黃腐酸占水溶性腐植酸比例、酸性條件下水不溶物含量、E4/E6值指標存在顯著差異較多。

表 1 不同樣品氧化鉀和水溶性腐植酸含量檢測結果Tab.1 Detection results of potassium oxide and water-soluble humic acid content of different samples %

表2 不同樣品黃腐酸含量、黃腐酸占水溶性腐植酸比例、酸性條件下水不溶物含量、E4/E6值及凝聚限度檢測結果Tab.2 Detection results of fulvic acid content, proportion of fulvic acid to water-soluble humic acid, water insoluble substance content under acidic conditions, E4/E6 and coagulation limit of different samples

2.3 不同處理對玉米前期生長的影響

通過對比觀察不同處理對玉米生長的影響（表3），最長根長和根重是反映根系形態和植物生長狀況的2個重要指標，由表3可以看出，以不同黃腐酸占水溶性腐植酸比例配制成的含腐植酸水溶肥料，黃腐酸占水溶性腐植酸比例越高，玉米生長越好，不同處理間呈現出顯著差異，且以黃腐酸占水溶性腐植酸比例為93.5%的處理5玉米生長最好，顯著優于其他處理。這說明，黃腐酸分子量小，生物活性高，可被植物吸收利用，進而促進植物生長發育；在腐植酸添加量相同的情況下，黃腐酸含量 越高，施用效果越好。

表3 不同處理對玉米生長的影響Tab.3 Effects of different treatments on the growth of maize

3 結論與討論

（1）黃腐酸占水溶性腐植酸的比例和酸性條件下水不溶物含量呈負相關性，這說明含腐植酸水溶肥料的原料腐植酸鉀中黃腐酸占水溶性腐植酸的比例越高，在酸性肥料體系中，水不溶物的含量越低，越適合于噴灌、滴灌等大農業的施用。凝聚限度標志著腐植酸在水溶液中對電解質的穩定性。凝聚限度高的樣品，具有很強的抗硬水能力，使該產品在農業應用上更具優勢。黃腐酸占水溶性腐植酸的比例和E4/E6值呈正相關性；黃腐酸占水溶性腐植酸的比例越高，E4/E6值越大。

（2）通過對比12種不同廠家生產的腐植酸鉀樣品的理化指標，其中不同樣品之間的黃腐酸含量、凝聚限度存在顯著差異的少，對比這2個指標很難區分腐植酸鉀的優劣；而黃腐酸占水溶性腐植酸的比例、酸性條件下水不溶物含量、E4/E6值指標之間存在顯著差異較多，最終確定黃腐酸占水溶性腐植酸的比例、酸性條件下水不溶物含量、E4/E6值這3個指標作為篩選生產含腐植酸水溶肥料原料——優質腐植酸鉀的依據，即黃腐酸占水溶性腐植酸的比例越高、酸性條件下水不溶物含量越少、E4/E6值越大的腐植酸鉀越適合做生產含腐植酸水溶肥料的原料。

（3）通過玉米盆栽試驗，對比不同黃腐酸占水溶性腐植酸比例的腐植酸鉀樣品制成的含腐植酸水溶肥料對玉米生長的影響，發現黃腐酸占水溶性腐植酸比例高的處理對玉米生長更具有促進作用，用應用效果驗證了篩選指標的正確性。

（4）因本試驗選用腐植酸鉀樣品數量有限，對作為含腐植酸水溶肥料原料的腐植酸鉀各篩選指標的界定值，如黃腐酸占水溶性腐植酸比例必須高于多少、酸性條件下水不溶物含量必須小于多少、E4/E6值應該大于多少，還需要進一步研究。