一种基于黄腐酸光谱学特性的小麦种子发芽和苗期调控方法技术

本发明专利技术公开了一种基于黄腐酸光谱学特性的小麦种子发芽和苗期调控方法，首先利用紫外—可见光谱、红外光谱和固态核磁共振光谱对不同来源的黄腐酸类物质的分子结构特征进行分析，在此基础上选择合适的黄腐酸类型用于小麦种子萌发和苗期调控实验。为了排除小麦品种差异对黄腐酸的影响的差异，分别选择了6种小麦品种和2种小麦品种进行发芽和苗期调控实验的配方研制。最终依据黄腐酸的分子结构特点和实验结果，给出适宜小麦种子萌发和苗期生长的最佳黄腐酸用量及其与化肥的配施比例。最佳黄腐酸用量及其与化肥的配施比例。最佳黄腐酸用量及其与化肥的配施比例。

【技术实现步骤摘要】
一种基于黄腐酸光谱学特性的小麦种子发芽和苗期调控方法


[0001]本专利技术涉及小麦培育
，尤其涉及一种基于黄腐酸光谱学特性的小麦种子发芽和苗期调控方法。

技术介绍

[0002]土壤有机质是土壤的重要组成部分，大部分的土壤有机质源自于动、植物残体在微生物作用下的分解转化。土壤有机质的主要成分是腐植酸，按照腐植酸在酸碱溶液中的溶解度，可以分为胡敏酸(Humic acid,HA)、富里酸(Fulvic acid,FA)和胡敏素(Humin,HM)。其中富里酸既能溶于碱，又能溶于酸和水，因此具有较高的活性，也被称为黄腐酸。黄腐酸是腐植酸中分子量较小的高分子有机弱酸的混合物，稀溶液一般呈黄色或棕黄色，含有大量的酚羟基、羰基、芳香基、醌基和氨基等活性基团，具有较高的生物化学活性。
[0003]作为土壤腐殖质的重要组成部分，黄腐酸很早就被应用于在农业生产中。开始它主要以其所在原材料(如秸秆、植物残体)或混合物的形式直接被用于农田，近年来，随着黄腐酸制备工艺的发展和制备原材料的广泛性，不同原料来源和制备方法的黄腐酸逐渐被提纯、分离。
[0004]目前，市面上常用于农业生产的黄腐酸类产品因生产工艺的不同，大致分为3类：第一类是从泥炭、风化煤、褐煤等矿物源中提取的黄腐酸。由于其生产过程中需要加入酸、碱溶液，使得生产成本较高，售价也比偏高；第二类是利用生物化学的方法，以木屑、秸秆、植物残渣为原料，采用生物发酵或高温高压化学反应的方式制备的生化黄腐酸，有些也称为秸秆源黄腐酸；第三类是糖蜜类。它是制糖工业的副产品，组成常因制糖原料、生成工艺的不同而差异很大。此外，通过对糖蜜发酵液的
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CNMR核磁共振图谱分析发现其主要成分为碳水化合物，含芳香基的酸类占比很低，从黄腐酸的物质组成和分子特性上来看，严格地说糖蜜类物质应该不能算做黄腐酸。
[0005]黄腐酸最典型的分子特性是具有芳香族、脂肪族等多种活性官能团。与腐植酸相比，其分析量小、渗透力高，更容易被作物吸收利用。由于其成分多样、活性基团种类丰富，生理活性和化学活性更强，因此常被作为土壤改良剂、植物生长调节剂、肥料增效剂、作物抗逆性和农药增效碱度剂等用于农业生产，具有广泛地应用前景。
[0006]用于农业生产的黄腐酸大多为小分子有机酸的混合物，化学组成十分复杂，其分子结构特征至今仍不清楚。此外，目前对于纯的黄腐酸没有一个统一的界定标准，使得市面上可应用于农业生长中的黄腐酸类产品种类繁多、质量参差不齐。同时，不同生产工艺制备的黄腐酸分子结构特征、黄腐酸有效成分的含量等具有显著差异，因此在将其与肥料配施作为作物生长调节剂或者改善肥料养分的利用效率时也没有统一的标准。大多数时候，黄腐酸与化肥配施时的施用量都是基于农田传统的应用经验而来，缺乏科学性和推广性。如何在保证作物产量和经济效益的前提下，选择合适的黄腐酸种类和用量，是黄腐酸类产品在农业生产中首先需要解决的问题。

技术实现思路

[0007]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种基于黄腐酸光谱学特性的小麦种子发芽和苗期调控方法。
[0008]本专利技术提出的一种基于黄腐酸光谱学特性的小麦种子发芽和苗期调控方法，具体方法步骤如下：
[0009]步骤1、不同类型黄腐酸含量测定，采用重铬酸钾将黄腐酸中的碳氧化成二氧化碳，以邻菲罗啉作为指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定，同时做空白试验，根据重铬酸钾消耗量和黄腐酸的碳系统计算黄腐酸的含量；
[0010]步骤2、不同类型黄腐酸光谱学性质的测定，具体包括：
[0011]步骤21、紫外分光光度计测定黄腐酸的紫外吸收特征；
[0012]步骤22、红外光谱分析不同类型黄腐酸的官能团；
[0013]步骤23、核磁共振仪测定不同类型黄腐酸官能团；
[0014]步骤3、元素分析仪测定黄腐酸的元素组成含量；
[0015]步骤4、种子发芽试验；
[0016]步骤5、小麦苗期调控配方研制。
[0017]优选地，所述步骤1不同类型黄腐酸含量测定具体步骤包括：
[0018]步骤11、称取0.5g黄腐酸样品放入300mL锥形瓶中，加入70mL浓度10g
·
L
‑1的氢氧化钠溶液；
[0019]步骤12、摇动锥形瓶使样品与溶液混合均匀，并在锥形瓶口加小漏斗，放于98
‑
100℃的沸水中加热30min，加热期间摇动3
‑
4次；
[0020]步骤13、加热结束后，取下锥形瓶，冷却至室温，用中速滤纸过滤，并用去离子水洗涤锥形瓶，直至沉淀洗涤滤液变为无色，将洗涤滤液一并过滤，合并滤液到另一个锥形瓶中；
[0021]步骤14、向滤液中加入硫酸溶液调节pH到1，搅拌均匀，沉淀腐殖酸；
[0022]步骤15、静置30min后用中速滤纸过滤，用约100ml水不少于5次洗涤沉淀，合并滤液，定容至250mL容量瓶；
[0023]步骤16、用磷酸三钠溶液去除重金属离子的干扰。准确吸取5mL过滤液，加入5mL浓度为0.4mol
·
L
‑1的重铬酸钾标准溶液，再缓慢加入15mL浓硫酸，置于98
‑
100℃的沸水中加热30min，冷却至室温后，加入70mL水摇匀；
[0024]步骤17、向溶液中加入3滴邻菲罗啉—硫酸亚铁铵溶液作为指示剂，用浓度0.4mol
·
L
‑1的硫酸亚铁铵标准溶液滴定，直到溶液由橙色经绿色变成砖红色即为终点，记录硫酸亚铁铵的用量，测定过程中同时设定空白试验。
[0025]优选地，所述步骤21、紫外分光光度计测定黄腐酸的紫外吸收特征具体步骤包括：
[0026]用紫外
‑
可见分光光度计进行扫描，选取波长范围为200
‑
900nm进行吸光值A
n
的连续测定(n为波长)。根据公式SUVA
n
＝A
n
/DOC计算选定波长下的特征值(DOC为可溶性有机质)，并计算短波长275
‑
295nm范围与长波长350
‑
400nm范围的斜率比，用于表征黄腐酸分子量的大小。
[0027]优选地，所述步骤22、红外光谱分析不同类型黄腐酸的官能团采用溴化钾压片傅里叶红外光谱仪测定，具体步骤包括：称取2mg黄腐酸样品和100mg溴化钾，将其一起放入玛
瑙研钵中研磨均匀，加压到20MPa压片，然后在采用傅里叶红外光谱仪进行测试，波数范围是400
‑
4000cm
‑1，光谱仪分辨率4cm
‑1，信躁比是50000:1，扫描64次。
[0028]优选地，所述步骤23、核磁共振仪测定不同类型黄腐酸官能团具体步骤包括：选用4mm双共振魔角旋转探头，
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C的频率为125.8Hz，应用
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C CP实验转速为5kHz，循环延迟1s，交叉极化接触时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于黄腐酸光谱学特性的小麦种子发芽和苗期调控方法，其特征在于，具体方法步骤如下：步骤1、不同类型黄腐酸含量测定，采用重铬酸钾将黄腐酸中的碳氧化成二氧化碳，以邻菲罗啉作为指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定，同时做空白试验，根据重铬酸钾消耗量和黄腐酸的碳系统计算黄腐酸的含量；步骤2、不同类型黄腐酸光谱学性质的测定，具体包括：步骤21、紫外分光光度计测定黄腐酸的紫外吸收特征；步骤22、红外光谱分析不同类型黄腐酸的官能团；步骤23、核磁共振仪测定不同类型黄腐酸官能团；步骤3、元素分析仪测定黄腐酸的元素组成含量；步骤4、种子发芽试验；步骤5、小麦苗期调控配方研制。2.根据权利要求1所述的一种基于黄腐酸光谱学特性的小麦种子发芽和苗期调控方法，其特征在于，所述步骤1不同类型黄腐酸含量测定具体步骤包括：步骤11、称取0.5g黄腐酸样品放入300mL锥形瓶中，加入70mL浓度10g
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L
‑1的氢氧化钠溶液；步骤12、摇动锥形瓶使样品与溶液混合均匀，并在锥形瓶口加小漏斗，放于98
‑
100℃的沸水中加热30min，加热期间摇动3
‑
4次；步骤13、加热结束后，取下锥形瓶，冷却至室温，用中速滤纸过滤，并用去离子水洗涤锥形瓶，直至沉淀洗涤滤液变为无色，将洗涤滤液一并过滤，合并滤液到另一个锥形瓶中；步骤14、向滤液中加入硫酸溶液调节pH到1，搅拌均匀，沉淀腐殖酸；步骤15、静置30min后用中速滤纸过滤，用约100ml水不少于5次洗涤沉淀，合并滤液，定容至250mL容量瓶；步骤16、用磷酸三钠溶液去除重金属离子的干扰。准确吸取5mL过滤液，加入5mL浓度为0.4mol
·
L
‑1的重铬酸钾标准溶液，再缓慢加入15mL浓硫酸，置于98
‑
100℃的沸水中加热30min，冷却至室温后，加入70mL水摇匀；步骤17、向溶液中加入3滴邻菲罗啉—硫酸亚铁铵溶液作为指示剂，用浓度0.4mol
·
L
‑1的硫酸亚铁铵标准溶液滴定，直到溶液由橙色经绿色变成砖红色即为终点，记录硫酸亚铁铵的用量，测定过程中同时设定空白试验。3.根据权利要求1所述的一种基于黄腐酸光谱学特性的小麦种子发芽和苗期调控方法，其特征在于，所述步骤21、紫外分光光度计测定黄腐酸的紫外吸收特征具体步骤包括：用紫外
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可见分光光度计进行扫描，选取波长范围为200
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900nm进行吸光值A
n
的连续测定(n为波长)。根据公式SUVA
n
＝A
n
/DOC计算选定波长下的特征值(DOC为可溶性有机质)，并计算短波长275
‑
295nm范围与长波长350
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400nm范围的斜率比，用于表征黄腐酸分子量的大小。4.根据权利要求1所述的一种基于黄腐酸光谱学特性的小麦种子发芽和苗期调控方法，其特征在于，所述步骤22、红外光谱分析不同类型黄腐酸的官能团采用溴化钾压片傅里叶红外光谱仪测定，具体步骤包括：称取2mg黄腐酸样品和100mg溴化钾，将其一起放入玛瑙研钵中研磨均匀，加压到20MPa压片，然后在采用傅里叶红外光谱仪进行测试，波数范围是
400
‑
4000cm
‑1，光谱仪分辨率4cm
‑1，信躁比是50000:1，扫描64次。5.根据权利要求1所述的一种基于黄腐酸光谱学特性的小麦种子发芽和苗期调控方法，其特征在于，所述步骤23、核磁共振仪测定不同类型黄腐酸官能团具体步骤包括：选用4mm双共振魔角旋转探头，
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C的频率为125.8Hz，应用
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C CP实验转速为5kHz，循环延迟1s，交叉极化接触时间为1ms，将不同官能团划分为6个化学位移：0
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45ppm，烷基碳AlkylC；45
‑
90ppm，烷氧基碳O
‑
AlkylC；90
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110ppm，缩醛类碳(O
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C
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O)Acetal
‑
C；110
‑
140ppm，芳基碳(C
‑
H/C
‑
C)Aromatic
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C；140
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165ppm，酚基碳(C
‑
O)Phenilic
‑
C；165
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220ppm，羧基碳CarbonylC。6.根据权利要求1所述的一种基于黄腐酸光谱学特性的小麦种子发芽和苗期调控方法，其特征在于，所述步骤3、元素分析仪测定黄腐酸的元素组成含量，准确称取1
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3mg黄腐酸样品，精确至0.001mg，按照样品测定程序连续测定两个以上的样品，直到结果达到分析误差的要求，具体步骤包括：步骤31、样品中的碳、氢、氮及硫或氧元素，经催化氧化或裂解还原后分别转变成二氧化碳、水蒸气、氮气及二氧化硫或一氧化碳；步骤32、然后随载气一起进入检测器，利用吸附分离—热导差检法依次测定各个组分，或采用色谱法将混合气体分离，用热导检测器或红外吸收...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚男，曾希柏，朱启明，张洋，张楠，吴翠霞，徐立阳，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，
类型：发明
国别省市：