土壤不同有機質組分的提取方法研究[開題報告]

1、<p><b>　　畢業(yè)論文開題報告</b></p><p><b>　　環(huán)境工程</b></p><p>　　土壤不同有機質組分的提取方法研究</p><p>　　一、選題的背景、意義</p><p>　　人類的農業(yè)生產活動主要在土壤上進行, 人類所需要的農產品均直接或間接從土壤中生產,

2、 土壤性質在很大程度上制約著植物的生長發(fā)育和農業(yè)生產措施的效果, 所以土壤是農業(yè)的基礎, 是人類不可或缺的自然資源。</p><p>　　土壤是指陸地表面具有肥力、能夠生長植物的疏松表層，其厚度一般在2m左右。土壤不但為植物生長提供機械支撐能力，并能為植物生長發(fā)育提供所需要的水、肥、氣、熱等肥力要素。</p><p>　　當今我國土壤的基本狀況: (1)人均數(shù)量偏少。(2)整體質量偏低。(

3、3)土壤退化現(xiàn)象仍較嚴重。其中整體質量偏低主要原因為土壤肥力低下。土壤肥力現(xiàn)尚無直接度量的指標, 但一般認為土壤有機質能大體反映土壤的肥力水平, 人們還常常輔以土壤養(yǎng)分含量和障礙因素狀況來進行綜合判斷。根據(jù)20世紀80年代第二次土壤普查的數(shù)據(jù),我國耕地土壤有機質含量1%～2%和低于1%的面積分別占38.125%和25.195%。</p><p>　　土壤有機質由一系列存在于土壤中、組成和結構不均一、主要成分為C和

4、N的有機化合物組成。土壤有機質的成分中既有化學結構單一，也有結構復雜、存在時問可達幾百到幾千年的腐殖質類物質，既包括主要成分為纖維素、半纖維素的正在腐解的植物殘體，也包括與土壤礦質顆粒和團聚體結合的植物殘體降解產物、根系分泌物和菌絲體。</p><p>　　從18世紀80年代開始．土壤中的一類黑色物質引起了人們的廣泛關注，隨著對其化學組成和結構研究的深入，最后被定名為土壤腐殖質。土壤腐殖質是動、植物殘體在微生物作

5、用下分解并再合成的一類深色、難分解、大分子有機化合物。</p><p>　　土壤腐殖質可分為2類．一類是與已知的有機化合物具有相同結構的單一物質，被稱作非腐殖質類物質。另一類是腐殖質類物質。腐殖質類物質是土壤中所特有的，根據(jù)顏色和溶解性一般被分為：(1)富里酸。(2)胡敏酸。(3)胡敏素。腐殖質類物質占腐殖質總量的85％一95％。</p><p>　　由于土壤有機質在C、N、P、S等營養(yǎng)元

6、素的生物地球化學過程、成土過程、微生物的生長代謝過程、土壤有機質分解和轉化過程以及土壤污染物的遷移過程有著重要的作用，特別是腐殖質的一些環(huán)境行為優(yōu)勢和對環(huán)境修復的功能。因此已成為土壤科學、生態(tài)科學和環(huán)境科學交叉領域的研究熱點。</p><p>　　此次研究中，我們提取的目的有機質組分為富里酸和胡敏酸。希望通過研究可以對我國土壤研究和農業(yè)發(fā)展產生積極作用。同時此次研究對我國環(huán)境保護事業(yè)具有現(xiàn)實意義。</p&g

7、t;<p>　　二、相關研究的最新成果及動態(tài)</p><p>　　土壤中的腐殖物質大多數(shù)是同無機成分相結合以復合體形式存在,大部分不溶于水。為了研究腐殖物質的本質和特征,需要將腐殖物質同無機成分分離開來。目前最常用的提取劑是NaOH和Na4P2O7或其混合液。含強堿的提取劑雖具有提取效率高等優(yōu)點,但也存在提取過程中腐殖物質被氧化。</p><p>　　非離子性有機溶劑二甲基亞

8、砜(DMSO)在酸性條件下可溶解很多種天然高分子有機物質。土壤中的腐殖物質也能被溶解。</p><p>　　一般采用NaOH和Na4P2O7或其混合液和非離子性有機溶劑二甲基亞砜(DMSO)提取土壤胡敏酸，下面就二甲基亞砜(DMSO)提取土壤胡敏酸方法的敘述如下。</p><p>　　酸性DMSO的提取方法如下：稱取一定量的土壤，然后用稀鹽酸洗滌土壤3次，加入0.2 mol／L的DOSM鹽

9、酸溶液(W土：W液=l：25)，25℃恒溫振蕩16h，離心分離，重復操作直至上清液無色為止。向收集的上清液中加人10mol／L的NaOH至pH為8～10之間，沉淀用甲醇洗去殘余的DMSO并真空干燥除去過剩的甲醇，即為DMSO提取的土壤腐殖質。</p><p>　　有人已經對酸性二甲基亞砜和堿混液提取土壤胡敏酸效率及其特性進行研究比較，研究結果表明，對于供試土壤，用兩種溶劑提取腐殖物質、胡敏酸的提取率、1％吸光度、

10、元素組成、官能基組成和非腐殖性成分含量等，可以認為，與堿混液相比，酸性DMSO提取出來的胡敏酸具有暗色化程度高、不飽和度高、羧基含量多以及非腐殖性成分少等特征。即具有腐殖化程度高的特征，因此，這種提取法在研究有機質在土壤中的腐殖化過程以及形成的穩(wěn)定胡敏酸的化學性質時，可能是一種取代堿性溶液的較好的腐殖質提取劑。</p><p>　　此外，胡敏酸和富里酸的提取還可采用國際腐殖酸協(xié)會的制備方法，具體方法參見文獻Che

11、mical Studies on Soil Humin Acid .I.Elemen.Compositiom of Humic Acids ，由Kuwatsuka S與Tsutsuki K 于1978年發(fā)表。</p><p>　　最新的相關研究成果為由中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所于2004年07月23日申請專利的土壤中胡敏酸及胡敏素分級連續(xù)提取方法。此發(fā)明屬于農業(yè)生產技術領域中土壤有機質的一種提取方法，具體

12、說就是一種提取土壤有機質中的胡敏酸和胡敏素的新方法。本發(fā)明改進了傳統(tǒng)提取混合液的組成成分，減少了被提取物發(fā)生堿解的幾率；另一關鍵點是在提取的過程中對被提取物進行分離，將提取的過程與樣品分級融為一體，最終獲得多個分級樣品而不是一個，從而更好的滿足科研需要。</p><p>　　土壤有機質一直是土壤學研究領域的重點，在過去的50年里，對土壤質量可持續(xù)性觀念的增強和尋找快速判斷人為因素對土壤質量影響方向指標的強烈愿望導

13、致了土壤有機質的研究重點發(fā)生了急劇變化；對農業(yè)措施反映慢的土壤腐殖質類物質的研究正在退出土壤有機質研究領域，而側重點逐漸轉向了土壤中未受微生物作用或正在受微生物降解的有機殘體；也出現(xiàn)了新的土壤有機質研究概念和對應測試手段：土壤有機質的比重分組、與有機質結合的土壤顆粒大小分組、土壤團聚體中的POM和iPOM以及土壤水溶性有機質和微生物體C等概念和測試手段被相繼提了出來。</p><p>　　不管將來研究土壤有機質的

14、方向往何處發(fā)展，有機質研究在土壤研究中的地位不會改變，現(xiàn)階段仍以胡敏酸和富里酸為代表的腐殖質研究為主。</p><p>　　三、課題的研究內容及擬采取的研究方法（技術路線）及預期達到的目標</p><p><b>　　1、研究內容</b></p><p>　　以嘉興市中環(huán)路表層土壤為研究對象，在其路周邊實地采集多個土壤樣品，根據(jù)土壤有機質在酸、

15、堿液中溶解性的差別，分別提取土壤胡敏酸和富里酸，并且不斷優(yōu)化提取時間和提取條件，建立起土壤中有機質組分的提取方法，并且探討不同提取條件及周圍環(huán)境對實驗結果產生的影響。</p><p>　　2、擬采取的研究方法</p><p>　　胡敏酸和富里酸的提取還可采用國際腐殖酸協(xié)會的制備方法。</p><p><b>　　3、預期達到的目標</b><

16、;/p><p>　?。?）熟悉并掌握野外采集土壤樣品的基本流程和方法，包括采樣儀器的準備、采樣方案設計和采樣的具體過程。</p><p>　?。?）熟悉并掌握實際土壤樣品的運輸和保存方法。 </p><p>　?。?）探索土壤有機質組分的提取方法。</p><p>　?。?）探索過程中不同周圍環(huán)境條件、提取條件對實驗結果的影響。</p>

17、;<p>　　此外通過本課程實驗并完成畢業(yè)論文的撰寫，為學生順利走向工作崗位、開展科研實驗和后續(xù)研究生階段學習打下較為堅實的理論基礎。</p><p>　　四、論文詳細工作進度和安排</p><p>　　10月下旬：完成選題審批表和畢業(yè)論文任務書的制定。</p><p>　　11月－12月上旬：學生完成文獻綜述、開題報告和外文翻譯。 </p>

18、;<p>　　12月中旬－3月下旬：畢業(yè)論文實驗階段，完成樣品采集、分級提取土壤有機質不同組分。 </p><p>　　4月上旬－5月上旬：完成數(shù)據(jù)整理和畢業(yè)論文初稿的撰寫。 </p><p>　　5月上旬－5月中旬：論文修改，準備答辯。</p><p><b>　　五、主要參考文獻</b></p><p>

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