1 中国农业大学农学院, 北京 100094
2 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所, 北京 100081
作物残茬还田对农业绿色发展和地力提升意义重大。 我国作物残茬产量大, 种类多, 研究典型作物残茬中磷的赋存形态是预测其还田后作物有效性的前提。 目前, 液相磷-31核磁共振(31P-NMR)是可在分子水平上表征磷素形态的主流分析技术。 而利用该技术表征作物残茬磷素形态的已有研究有限, 且主要采用不同磷化合物的化学位移进行图谱解析。 由于某些有机磷的峰位置相邻, 其化学位移受样品pH等化学条件影响较大, 导致单纯依靠文献报道进行图谱解析存在较大不确定性, 并且识别出的有机磷种类偏少。 该研究进行加标实验, 选取典型作物残茬(玉米、 小麦、 水稻、 大豆、 花生、 棉花), 利用液相31P-NMR技术表征了不同部位(茎叶、 谷壳和种子)磷的分子形态及其含量。 研究发现, 所有供试作物残茬中总磷含量均为种子>谷壳>茎叶。 NaOH-EDTA前处理对供试作物残茬总磷有较高的提取率(73%~139%), 平均105%。 根据加标试验的31P-NMR图谱, 供试样品中检测出的无机磷形态包括正磷酸盐、 焦磷酸盐、 三聚磷酸盐, 有机磷包括植酸、 α/β-甘油磷酸盐、 单核苷酸, 首次在作物残茬的正磷酸二酯组分中检测到脱氧核糖核酸; 供试茎叶和谷壳中磷均以正磷酸盐为主, 大约占NaOH-EDTA可提取磷的49.3%~71.6%, 种子以植酸为主, 占比达48.5%~82.9%; 将正磷酸单酯和正磷酸二酯含量针对正磷酸二酯的降解产物进行矫正, 发现作物茎叶中正磷酸二酯(17.1%~33.5%)高于正磷酸单酯(9%~13.5%), 谷壳中正磷酸单酯和正磷酸二酯的百分含量分别为8.8%~23.2%及8.8%~24.6%, 种子中则以正磷酸单酯为主(57.6%~82.9%)。 研究结果表明, 供试作物残茬尤其茎叶秸秆还田后可能释放正磷酸盐和正磷酸二酯, 作为有效磷源供给后茬作物吸收。 该研究为作物残茬还田及农田磷肥管理提供重要科学依据。
磷 分子形态 液相磷-31核磁共振 作物残茬 Phosphorus Molecular speciation Solution P-31 NMR Crop residues 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2304
1 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所, 北京 100081
2 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所, 北京 100081
3 Canadian Light Source, University of Saskatchewan, Saskatoon, SK S7N 2V3 Canada
4 北京大学分析测试中心, 北京 100871
当前, 磷肥不合理施用引发的资源危机和环境问题日益凸显, 创制新型磷肥、 提高磷肥利用率是保障农业生产、 环境安全及可持续发展的关键。 鉴于有机结合态磷肥不易被土壤组分固定, 在土壤中移动性强, 作物有效性高, 研发新型有机结合态磷肥有望从根本上突破并解决无机磷肥利用率低的问题。 新近, 新型有机结合态磷肥的研发方兴未艾, 而有机结合态磷肥的赋存形态及其高效机理尚不清楚。 基于多种有机结合态磷肥研制及肥效方面的研究成果, 选取价格低廉、 肥效稳定的淀粉基磷肥, 采用液相磷-31核磁共振（P-NMR）技术、 同步辐射X射线吸收近边结构谱（XANES）技术在分子层面上对其磷形态进行表征。 将供试淀粉基磷肥酶解制成α-极限淀粉糊精, 溶解于45%的二甲亚砜, 通过液相P-NMR分析发现该磷肥中总磷含量约为5 218 mg·kg-1, 与灼烧-比色法测得的结果一致; 其中磷主要以有机形态赋存, 正磷酸单酯占总磷比例达75.8%。 正磷酸二酯含量为17.3%, 而无机磷仅占总磷含量的6.9%。 另外, 通过指纹图谱比对, 供试样品磷的K-边XANES谱与植酸磷的谱图极为相似。 以上研究结果表明该淀粉基磷肥中磷以正磷酸单酯为主, 为深入揭示有机结合态磷肥的高效机制提供了重要依据。Spectroscopy
磷 分子形态 液相磷-31核磁共振 X射线吸收近边结构谱 肥料 Phosphorus Molecular speciation Solution P-31 NMR XANES Fertilizers
用激光散射技术测量了无机高分子絮凝剂PAC,PAC-V在水中自然状态下的分子量、其颗粒的流体力学半径、回转半径、第2维里系数等参数,并根据流体力学半径和回转半径的比值导出絮凝剂的颗粒形态.从而较全面地了解絮凝剂在水中的自然构象,并证实了絮凝剂的分子量、其颗粒大小及形状不随浓度的改变而变化,但对絮凝效果有较大影响,这为确切探知絮凝机理提供实验数据和理论依据.
激光光散射 重均分子量 分子形态 絮凝机理
