综 述
Ó木素应用Ó
木素在农业方面的应用研究进展
廖俊和 罗学刚
(西南科技大学, 四川绵阳, 621010)
摘 要:综述了木素的主要物理化学性质及其在农业方面的最新应用研究进展, 介绍了工业木素综合利用的新途径。
关键词:木素; 肥料; 应用; 进展
中图分类号:TS793 文献标识码:A 文章编号:0254-508X(2004) 07-0049-04
木素、纤维素及半纤维素是植物的主要成分。据估
作者简介:廖俊和先生,
在读硕士研究生; 主要从事木素、纤维素高效分离技术的研究工作。
解的特性。
木素的分子结构中存在芳香基、酚羟基、醇羟基、羰基、甲氧基、羧基、共轭双键等活性基团, 这些活性基团对从天然木质纤维材料中分离获得的木素具有较大的阳离子交换容量; 正是由于木素的分子结构中存在着上面的活性基团, 木素可以进行氧化、还原、水解、醇解、酸解、光解、生物降解、酰化、磺化、烷基化、卤化、硝化、缩聚或接枝共聚等许多化学反应, 因此原本木素在分离过程中结构发生了较大变化。木素是一种含许多负电基团的多环高分子有机物, 对土壤中的高价金属离子有较强的亲合力[2]。2 木素在农业方面的应用研究进展
211 木素长效缓释/控释氮肥
氮是植物营养的/三要素0之一, 它在自然界中存在的形式很多, 主要是无机态和有机态。作物可以直接吸收的是无机态氮素。以木素作为肥料的载体, 利用木素比表面积比较大、吸附性强的特点, 用木素吸附、包囊营养元素, 或者直接让木素与营养元素发生化学反应, 使得肥料中的营养物质固定于木素上, 利用木素的迟效性, 达到肥料缓释/控释的目的。由于木素是天然高分子化合物, 无毒, 随着土壤中微生物降解木素生成腐殖酸, 营养元素逐渐释放出来, 为作物吸收利用; 木素降解生成腐殖酸, 可以改善土壤理化性质, 提高土壤通透性, 防止板结。利用木素生产缓释/控释肥料, 可以达到环境保护和对生物资源的综合利用, 是一种比较理想的生产肥料的方法。
计, 全球每年由植物生长可产生1500亿t 木素。由于木素的结构复杂、物理化学性质不均一、分离提取困难
等, 使得它至今没有被很好地利用。木素一般作为木材水解工业和造纸工业的副产物, 由于得不到充分利用, 成为环境污染物。据估计, 每生产1t 纸就有约015t 木素排出。这不仅大量地浪费了生物资源, 而且还造成了严重的环境污染。
工业木素是化学制浆废液中主要的污染源之一, 若能开发利用, 则是宝贵的资源。国内外学者利用木素良好的物理化学性质, 开发出了许多工业产品; 在农业方面的应用研究也有不少报道, 本文综述了木素在农业方面应用的最新研究进展。1 木素的结构及理化性质
木素是聚酚类的三维网状高分子化合物, 其基本结构单元为苯丙烷结构。木素是由松柏醇基、紫丁香基和香豆基3种单体以碳-碳键、酯键和醚键等形式连接而成的具有三维空间结构的天然高分子物质。
原本木素是一种不溶性的白色或接近白色的固体物质, 在电子显微镜中看到的木素形状为球形或块状, 相对密度大约在1135~1150之间, 有比较高的燃烧值。木素是一种聚集体, 结构中存在许多极性基团, 尤其是较多的羟基, 造成了很强的分子内和分子间的氢键, 因此原本木素不溶于一般溶剂。原本木素为热塑性高分子物质, 无确定的熔点, 具有玻璃态转化温度。木素是自然界中能从再生资源获得的高聚合度的芳香有机原料, 具有无毒、价廉、能被微生物降 7[1]
收稿日期:2004-02-11(修改稿)
本项目为国家高技术研究发展计划(863计划) 资助项目(批准号:2002AA322050) 。
#
综 述
经过特定化学反应和物理吸附工艺, 在木素上接上植物生长所需要的营养元素(如N 、P 、K 和微量元素等) 时, 由于植物只能吸收游离态的营养成分, 且由于木素是一种迟效成分, 需要经过微生物降解, 随着木素本身的降解而使得其上营养元素得以释放, 从而为作物吸收利用。正是这种缓慢释放的特性使得木素可以成为一种含有多种营养元素, 并且能较好地控制淋失的完全肥料。肥料释放平缓, 肥效稳长, 其养分利用率可达80%以上, 肥效可以持续20周之久。木素缓释肥料是一种无污染、无害化、适应现代农业生产要求的生态型新肥料
[3-4
铵; 同时以木素为原料, 配合引发剂、增塑剂、抗氧化剂和天然高分子化合物热塑改性, 制成具有缓释、包囊和载体特性的控释材料, 再与其他肥料混合, 研发的木素基长效缓释肥料取得了较好的应用效果。212 木素肥料肥效研究
漆辉应用土柱淋溶的方法研究了木素对复合肥中钾的保持作用, 结果表明:木素是一种阳离子态肥料的保护剂, 能减少施入土壤中钾肥的淋失, 提高钾肥的利用效率。
[13]
陈倩等利用造纸黑液回收的木素与常规化肥复配合成的木素复合肥对肥料氮、磷有效性的影响, 经脲酶活性测定及土柱渗滤实验表明:木素复合肥能降低脲酶活性, 减少土壤对磷的固定, 提高肥料的利用率, 能减轻因常规化肥的施用对生态环境的影响。王德汉等通过3种肥料(氨氧化木素、碳铵、尿素) 盆栽实验的对比, 研究了氨氧化木素对玉米生物量和土壤脲酶活性的影响。结果表明:等氮量的氨氧化木素对生物量的影响比碳铵、尿素显著, 氨氧化木素分别与碳铵、尿素配施, 玉米生物量差异较大, 但氨氧化木素与尿素配施效果比单独施用尿素好。黄宏等研究了氨化木素对五色苋的施肥效果。结果表明:氨化木素对五色苋的生长有显著作用; 施用氨化木素肥料, 可大大降低硝酸盐的淋溶作用, 从而减少硝酸盐对地表和地下水的污染, 且施用的氨化木素肥料有利于土壤腐殖质的生成, 可改良土壤结构。
黄益宗等
[16][15][14][12]
]。Lapierre [5]研究的氮素
的存在形式与释放规律的关系表明, 经过木素化学加氨, 氮部分以铵盐的形式存在, 大部分被包囊在木素内, 从而形成木素缓释肥料。其反应过程比较复杂, 生成的产物也很复杂, 反应形成了不同的化学键, 而营养元素在土壤中释放的速度取决于化学键类型。Raskin 等用亚硫酸铵及氨水处理经过净化的碱法制浆黑液, 制得含氨的木素衍生物。Gonzele [7]将硫酸盐黑液先氧化制得腐殖物质, 然后氨化制得含氮1118%的木素产品。Lapierre 等用氨化氧化法处理硫酸盐木素制得的木素缓释氮肥氮含量达到1211%。王晓红等利用Mannich 反应, 用木素、乙二胺和甲醛反应, 室温下搅拌10min, 再经过水浴加热, 回流搅拌3h, 生成的木素胺中含氮量为8169%。张小勇等研究了天然木素瓜子壳、核桃壳、杏核壳3种原料加氨的影响因素, 试验表明:天然木素原料氨化的反应温度比工业木素高60e 左右, 反应时间延长60~160min, 氨化产物含氮量可达到4195%~6173%; 用过氧化氢作氧化剂比用氧气作氧化剂氨化的效率高; 对于草浆木素化学加氨的过程, 研究表明:木素参与氨化的基团是羰基和羧基。氨化反应的过程是增加木素羧基和羰基的含量, 进而与氨发生共价结合的过程。
全金英等利用氧化氨解对工业木素进行改性, 制备出含氮量较高, C/N 比较低的产品, 具有很好的生物降解活性, 可作为一种缓释的氮资源应用于相应领域, 作为长效缓释肥料有很好的应用前景。
[11]
薛菁雯等对麦草碱木素和木材磷酸盐木素进行改性研究, 结果表明:在氧压1MPa 、140e 下, 反应30~45min, 可以得到含氮量1017%~1314%的改性木素。
罗学刚等利用一定浓度的氨水, 在一定温度、压力下降解竹材, 生成的废液中, 有机氮含量可达315%, 通过喷雾干燥处理得到含氮量412%的木素
[10][9][8]
[5]
[6]
研究了木素对土壤N 、P 转化及玉米
+
产量的影响。结果表明:木素可减缓NH 4氧化成
-NO 3的速率, 且随着木素施用量的增加, 效果更加
显著。木素与磷酸二铵混合施用效果最佳, 其次为硫酸铵及尿素。在30e 下培养27d, 施用量为2%和5%的木素可分别减少施尿素土壤N 2O 释放83%和96%; 而施用磷酸二铵的土壤则分别减少了83%和93%。施用木素可促进难溶性P 的溶解, 对作物生长极为有利。玉米盆栽试验中施用木素的根系较发达、粗壮, 平均株高、地上部和地下部的鲜物质量和干物质量均高于不施木素的。木素用量为50L g/g 和200L g/g 时玉米籽粒产量分别提高412%和1818%。
F 1Ramirez 等[17]通过渗滤法研究了(NH 4) 2SO 4与木素氮肥中氮浓度下降的区别。研究表明:在66d 的实验中, (NH4) 2SO 4的氮素含量从最高的965mg/L 下降到了38mg/L; 而木素缓释肥中氮含量从224mg/L 下降至15mg/L。
Felipe Ramirez -Cano 等通过尿素与氨氧化木素肥料作用于高粱的对比实验, 研究了木素缓释肥的缓
Pulp &p 123, N o 7, [18]
综 述
释效果。实验分为2个阶段:第1阶段, 从播种到收获的73d, 尿素施肥的高粱高204~212cm, 而氨氧化木素肥料施肥的高粱高180~195cm, 说明游离铵更易被作物吸收并直接利用, 尿素中含有的游离铵比氨氧化木素肥料中的高。第2阶段, 施用氨氧化木素肥料的作物的生物量(约200g ) 比施用尿素的作物的生物量(约130g) 多得多。说明氨氧化木素经过土壤中的微生物降解, 缓慢释放出氮素, 也说明氨氧化木素是一种良好的缓释肥料。
朱兆华等研究了氨氧化木素作为缓释氮肥的肥效。研究表明:与等氮量的碳铵和尿素相比, 氨氧化木素对盆栽玉米有着良好的增产效果, 能够提高玉米对氮的利用率, 但对盆栽水稻增产效果则不如碳铵和尿素。无论是水稻还是盆栽实验, 都表明氨氧化木素具有良好的氮素缓释性能和较小的淋溶损失, 是一种性能良好的缓释肥料。
张清东等研究了木素对土壤中残余磷的释放作用。结果表明:木素对不同土壤残余磷的释放能力不同, 且土壤中物理粘粒和速效性磷含量越高, 木素对其残余磷的释放能力越强。
穆环珍等通过经过木素改性的尿素、磷酸二铵和常规化肥尿素、磷酸二铵对冬小麦的生物性状与产量的对比实验研究。结果表明:木素肥料的缓释长效作用使后期供肥优于对照, 促进了对冬小麦的冬期生长和分蘖, 有利于减少不孕小穗、提高穗数、千粒重, 进而提高产量。在等施肥量条件下, 冬小麦产量可提高18%以上, 节肥、增产效果明显。
213 木素微肥
木素的分子中存在1/3的游离酚羟基和邻苯二酚基, 因此具有螯合能力
[22]
[21][20][19]
其中木素螯合微肥对沙培生菜有较好的增产效果。土培冲施木素螯合微肥盆栽生菜后, 土壤酸化程度低、盐分下降, 铵态氮、有效磷、有效钾及有机质均有一定程度提高, 土壤肥力增强。214 木素作为缓释农药的载体
木素比表面积大、质轻, 能与农药充分混合, 尤其是木素分子结构中有众多的活性基团, 能通过简单的化学反应与农药分子产生化学结合, 即使不进行化学反应, 两者之间也会产生各种各样的次级键结合, 使农药从木素的网状结构中缓慢释放出来。碱木素能吸收紫外线, 对光敏及氧敏农药有稳定作用, 且具有无毒、能够生化降解、不残留污染物等优点, 可用作农药缓释剂。
张陶芸等将干燥粉碎的碱木素与农药及助剂混合均匀、造粒、再干燥, 制成颗粒缓释农药, 在贵州、浙江等地进行了多次试验, 效果较为理想。史维云等研究了利用木素磺酸盐制取中性农药助剂的实验, 将木素磺酸盐与十二烷基磺酸盐及甲醇按照一定比例混合, 搅拌均匀, 即可得到中性农药助剂。增加了农药的表面活性作用, 及润湿性、渗透性、成膜性、悬浮性、扩散性和粘着性等理化性能。施用效果:1605农药加入此助剂, 对桃子食心虫卵杀灭率为81%, 不加助剂的为71%; 对卷叶虫加助剂的杀灭率为94%, 不加助剂的为81%。
王正权等[29]利用木素磺酸钠与苯磺隆、尿素、无水碳酸钾(钠) 等的混合物制成的农用除草剂) ) ) 苯磺隆可溶性粉剂, 有明显的除草、增产作用。215 木素地膜
木素是一种可溶于碱的天然高分子化合物, 有一定的成膜性, 也有一定的强度, 且此碱性地膜对于土壤和农作物无害。如果再添加少量甲醛和少量短纤维以增强其强度和成膜性, 再添加一些表面活性剂和起泡剂, 通过喷雾器喷到土壤表面, 即可成为液体地膜。这种液体地膜在降解前, 覆盖土壤表面, 具有保墒、防止水分蒸发和杂草生长的作用; 被微生物降解变成腐殖酸, 可以改善土壤理化性质, 提高土壤通透性, 防止板结。
木素为热塑性高分子物质, 无确定的熔点, 具有玻璃态转化温度。罗学刚等以工业木素为原料, 通过木素的改性和接枝共聚, 调节其玻璃化特性, 使其能用通用塑料机械吹塑成膜, 同时具有优良的透光、保温、保墒性能, 满足使用要求。由于木素是天然高分子化合物, 在自然环境(光、热、微生物等) 条件下可完全降解, 无有害成分残留。降解后的改性木素成分
#
[23]
[28]
[27]
, 能与盐类和金属离子作
用, 生成多种螯合物和络合物。在硫酸盐法蒸煮中, 木素发生碱性降解和硫化反应, 还发生一定程度的缩合反应, 反应中生成的酚羟基和羧基有一定的螯合能力。磺化硫酸盐木素制得的阳离子交换剂, 可以螯合5%的Fe 、Cu 、Zn, 可以用作螯合微量肥料。
磺化硫酸盐木素在一定条件下可与Fe 2+进行螯合反应
[24]
[23]
, 制得木素Fe 2+螯合物, 可以直接施入土
壤, 将可溶性Fe 供给植物, 防止植物的缺Fe 症。马涛等利用碱木素的螯合特性制得木素螯合锌肥, 盆栽
[25]
试验表明:木素锌肥是一种高效的有机微肥。
王德汉等
[26]
通过土培、沙培盆栽试验, 研究了
木素螯合微肥对生菜硝酸盐污染与土壤肥力的影响。结果表明:在相同施肥水平下, 与无机微肥或EDTA 微肥相比, 木素螯合微肥均能降低生菜硝酸盐含量, 7
综 述
可转化为土壤腐殖酸, 增强肥力并能改善土壤团粒结构。可降解木素地膜的研究应用, 不仅为木素的大量使用找到了一条途径, 又为解决/白色污染0找到了一个替代材料, 并为降低农业生产成本提供了新技术。3 结 语
木素是由自然界可再生资源获得的高聚合度芳香有机原料, 具有无毒、价廉、可被微生物降解的特性。木素在农业方面的开发利用既是对造纸黑(红) 液中木素资源的综合利用, 治理了对环境的污染, 同时又解决了普通肥料在使用过程中的流失和污染问题, 并能为降低农业生产成本提供新的技术。木素来源丰富, 具有优良的理化特性和广阔的应用前景, 加强研究与应用开发对促进资源充分利用、环境保护与制浆造纸协调、持续发展有着重大的社会及经济意义。
参 考 文 献
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CN, 140822229A
Study Progress of Lignin Application in Agriculture
LIAO Jun -he * LUO Xue -gang
(Southwest University o f Science and T echnology , Mianyang, Sichuan Province , 621010)
*E -mail:liaojunhe04@1631com
Abstract:According to the world wide literature, the main physical and chemical properties of li gnin and the study progress of its application in agricu-l ture were i ntroduced in the paper; a new method to solve the pollu tion from paper i ndustry and comprehensively utilize the industrial lignin was also introduced 1
Key words:lignin; fertilizer; application; progress CPP
(责任编辑:孙晓平)
Pulp &p 123, N o 7,
综 述
Ó木素应用Ó
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廖俊和 罗学刚
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木素的分子结构中存在芳香基、酚羟基、醇羟基、羰基、甲氧基、羧基、共轭双键等活性基团, 这些活性基团对从天然木质纤维材料中分离获得的木素具有较大的阳离子交换容量; 正是由于木素的分子结构中存在着上面的活性基团, 木素可以进行氧化、还原、水解、醇解、酸解、光解、生物降解、酰化、磺化、烷基化、卤化、硝化、缩聚或接枝共聚等许多化学反应, 因此原本木素在分离过程中结构发生了较大变化。木素是一种含许多负电基团的多环高分子有机物, 对土壤中的高价金属离子有较强的亲合力[2]。2 木素在农业方面的应用研究进展
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氮是植物营养的/三要素0之一, 它在自然界中存在的形式很多, 主要是无机态和有机态。作物可以直接吸收的是无机态氮素。以木素作为肥料的载体, 利用木素比表面积比较大、吸附性强的特点, 用木素吸附、包囊营养元素, 或者直接让木素与营养元素发生化学反应, 使得肥料中的营养物质固定于木素上, 利用木素的迟效性, 达到肥料缓释/控释的目的。由于木素是天然高分子化合物, 无毒, 随着土壤中微生物降解木素生成腐殖酸, 营养元素逐渐释放出来, 为作物吸收利用; 木素降解生成腐殖酸, 可以改善土壤理化性质, 提高土壤通透性, 防止板结。利用木素生产缓释/控释肥料, 可以达到环境保护和对生物资源的综合利用, 是一种比较理想的生产肥料的方法。
计, 全球每年由植物生长可产生1500亿t 木素。由于木素的结构复杂、物理化学性质不均一、分离提取困难
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工业木素是化学制浆废液中主要的污染源之一, 若能开发利用, 则是宝贵的资源。国内外学者利用木素良好的物理化学性质, 开发出了许多工业产品; 在农业方面的应用研究也有不少报道, 本文综述了木素在农业方面应用的最新研究进展。1 木素的结构及理化性质
木素是聚酚类的三维网状高分子化合物, 其基本结构单元为苯丙烷结构。木素是由松柏醇基、紫丁香基和香豆基3种单体以碳-碳键、酯键和醚键等形式连接而成的具有三维空间结构的天然高分子物质。
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黄益宗等
[16][15][14][12]
]。Lapierre [5]研究的氮素
的存在形式与释放规律的关系表明, 经过木素化学加氨, 氮部分以铵盐的形式存在, 大部分被包囊在木素内, 从而形成木素缓释肥料。其反应过程比较复杂, 生成的产物也很复杂, 反应形成了不同的化学键, 而营养元素在土壤中释放的速度取决于化学键类型。Raskin 等用亚硫酸铵及氨水处理经过净化的碱法制浆黑液, 制得含氨的木素衍生物。Gonzele [7]将硫酸盐黑液先氧化制得腐殖物质, 然后氨化制得含氮1118%的木素产品。Lapierre 等用氨化氧化法处理硫酸盐木素制得的木素缓释氮肥氮含量达到1211%。王晓红等利用Mannich 反应, 用木素、乙二胺和甲醛反应, 室温下搅拌10min, 再经过水浴加热, 回流搅拌3h, 生成的木素胺中含氮量为8169%。张小勇等研究了天然木素瓜子壳、核桃壳、杏核壳3种原料加氨的影响因素, 试验表明:天然木素原料氨化的反应温度比工业木素高60e 左右, 反应时间延长60~160min, 氨化产物含氮量可达到4195%~6173%; 用过氧化氢作氧化剂比用氧气作氧化剂氨化的效率高; 对于草浆木素化学加氨的过程, 研究表明:木素参与氨化的基团是羰基和羧基。氨化反应的过程是增加木素羧基和羰基的含量, 进而与氨发生共价结合的过程。
全金英等利用氧化氨解对工业木素进行改性, 制备出含氮量较高, C/N 比较低的产品, 具有很好的生物降解活性, 可作为一种缓释的氮资源应用于相应领域, 作为长效缓释肥料有很好的应用前景。
[11]
薛菁雯等对麦草碱木素和木材磷酸盐木素进行改性研究, 结果表明:在氧压1MPa 、140e 下, 反应30~45min, 可以得到含氮量1017%~1314%的改性木素。
罗学刚等利用一定浓度的氨水, 在一定温度、压力下降解竹材, 生成的废液中, 有机氮含量可达315%, 通过喷雾干燥处理得到含氮量412%的木素
[10][9][8]
[5]
[6]
研究了木素对土壤N 、P 转化及玉米
+
产量的影响。结果表明:木素可减缓NH 4氧化成
-NO 3的速率, 且随着木素施用量的增加, 效果更加
显著。木素与磷酸二铵混合施用效果最佳, 其次为硫酸铵及尿素。在30e 下培养27d, 施用量为2%和5%的木素可分别减少施尿素土壤N 2O 释放83%和96%; 而施用磷酸二铵的土壤则分别减少了83%和93%。施用木素可促进难溶性P 的溶解, 对作物生长极为有利。玉米盆栽试验中施用木素的根系较发达、粗壮, 平均株高、地上部和地下部的鲜物质量和干物质量均高于不施木素的。木素用量为50L g/g 和200L g/g 时玉米籽粒产量分别提高412%和1818%。
F 1Ramirez 等[17]通过渗滤法研究了(NH 4) 2SO 4与木素氮肥中氮浓度下降的区别。研究表明:在66d 的实验中, (NH4) 2SO 4的氮素含量从最高的965mg/L 下降到了38mg/L; 而木素缓释肥中氮含量从224mg/L 下降至15mg/L。
Felipe Ramirez -Cano 等通过尿素与氨氧化木素肥料作用于高粱的对比实验, 研究了木素缓释肥的缓
Pulp &p 123, N o 7, [18]
综 述
释效果。实验分为2个阶段:第1阶段, 从播种到收获的73d, 尿素施肥的高粱高204~212cm, 而氨氧化木素肥料施肥的高粱高180~195cm, 说明游离铵更易被作物吸收并直接利用, 尿素中含有的游离铵比氨氧化木素肥料中的高。第2阶段, 施用氨氧化木素肥料的作物的生物量(约200g ) 比施用尿素的作物的生物量(约130g) 多得多。说明氨氧化木素经过土壤中的微生物降解, 缓慢释放出氮素, 也说明氨氧化木素是一种良好的缓释肥料。
朱兆华等研究了氨氧化木素作为缓释氮肥的肥效。研究表明:与等氮量的碳铵和尿素相比, 氨氧化木素对盆栽玉米有着良好的增产效果, 能够提高玉米对氮的利用率, 但对盆栽水稻增产效果则不如碳铵和尿素。无论是水稻还是盆栽实验, 都表明氨氧化木素具有良好的氮素缓释性能和较小的淋溶损失, 是一种性能良好的缓释肥料。
张清东等研究了木素对土壤中残余磷的释放作用。结果表明:木素对不同土壤残余磷的释放能力不同, 且土壤中物理粘粒和速效性磷含量越高, 木素对其残余磷的释放能力越强。
穆环珍等通过经过木素改性的尿素、磷酸二铵和常规化肥尿素、磷酸二铵对冬小麦的生物性状与产量的对比实验研究。结果表明:木素肥料的缓释长效作用使后期供肥优于对照, 促进了对冬小麦的冬期生长和分蘖, 有利于减少不孕小穗、提高穗数、千粒重, 进而提高产量。在等施肥量条件下, 冬小麦产量可提高18%以上, 节肥、增产效果明显。
213 木素微肥
木素的分子中存在1/3的游离酚羟基和邻苯二酚基, 因此具有螯合能力
[22]
[21][20][19]
其中木素螯合微肥对沙培生菜有较好的增产效果。土培冲施木素螯合微肥盆栽生菜后, 土壤酸化程度低、盐分下降, 铵态氮、有效磷、有效钾及有机质均有一定程度提高, 土壤肥力增强。214 木素作为缓释农药的载体
木素比表面积大、质轻, 能与农药充分混合, 尤其是木素分子结构中有众多的活性基团, 能通过简单的化学反应与农药分子产生化学结合, 即使不进行化学反应, 两者之间也会产生各种各样的次级键结合, 使农药从木素的网状结构中缓慢释放出来。碱木素能吸收紫外线, 对光敏及氧敏农药有稳定作用, 且具有无毒、能够生化降解、不残留污染物等优点, 可用作农药缓释剂。
张陶芸等将干燥粉碎的碱木素与农药及助剂混合均匀、造粒、再干燥, 制成颗粒缓释农药, 在贵州、浙江等地进行了多次试验, 效果较为理想。史维云等研究了利用木素磺酸盐制取中性农药助剂的实验, 将木素磺酸盐与十二烷基磺酸盐及甲醇按照一定比例混合, 搅拌均匀, 即可得到中性农药助剂。增加了农药的表面活性作用, 及润湿性、渗透性、成膜性、悬浮性、扩散性和粘着性等理化性能。施用效果:1605农药加入此助剂, 对桃子食心虫卵杀灭率为81%, 不加助剂的为71%; 对卷叶虫加助剂的杀灭率为94%, 不加助剂的为81%。
王正权等[29]利用木素磺酸钠与苯磺隆、尿素、无水碳酸钾(钠) 等的混合物制成的农用除草剂) ) ) 苯磺隆可溶性粉剂, 有明显的除草、增产作用。215 木素地膜
木素是一种可溶于碱的天然高分子化合物, 有一定的成膜性, 也有一定的强度, 且此碱性地膜对于土壤和农作物无害。如果再添加少量甲醛和少量短纤维以增强其强度和成膜性, 再添加一些表面活性剂和起泡剂, 通过喷雾器喷到土壤表面, 即可成为液体地膜。这种液体地膜在降解前, 覆盖土壤表面, 具有保墒、防止水分蒸发和杂草生长的作用; 被微生物降解变成腐殖酸, 可以改善土壤理化性质, 提高土壤通透性, 防止板结。
木素为热塑性高分子物质, 无确定的熔点, 具有玻璃态转化温度。罗学刚等以工业木素为原料, 通过木素的改性和接枝共聚, 调节其玻璃化特性, 使其能用通用塑料机械吹塑成膜, 同时具有优良的透光、保温、保墒性能, 满足使用要求。由于木素是天然高分子化合物, 在自然环境(光、热、微生物等) 条件下可完全降解, 无有害成分残留。降解后的改性木素成分
#
[23]
[28]
[27]
, 能与盐类和金属离子作
用, 生成多种螯合物和络合物。在硫酸盐法蒸煮中, 木素发生碱性降解和硫化反应, 还发生一定程度的缩合反应, 反应中生成的酚羟基和羧基有一定的螯合能力。磺化硫酸盐木素制得的阳离子交换剂, 可以螯合5%的Fe 、Cu 、Zn, 可以用作螯合微量肥料。
磺化硫酸盐木素在一定条件下可与Fe 2+进行螯合反应
[24]
[23]
, 制得木素Fe 2+螯合物, 可以直接施入土
壤, 将可溶性Fe 供给植物, 防止植物的缺Fe 症。马涛等利用碱木素的螯合特性制得木素螯合锌肥, 盆栽
[25]
试验表明:木素锌肥是一种高效的有机微肥。
王德汉等
[26]
通过土培、沙培盆栽试验, 研究了
木素螯合微肥对生菜硝酸盐污染与土壤肥力的影响。结果表明:在相同施肥水平下, 与无机微肥或EDTA 微肥相比, 木素螯合微肥均能降低生菜硝酸盐含量, 7
综 述
可转化为土壤腐殖酸, 增强肥力并能改善土壤团粒结构。可降解木素地膜的研究应用, 不仅为木素的大量使用找到了一条途径, 又为解决/白色污染0找到了一个替代材料, 并为降低农业生产成本提供了新技术。3 结 语
木素是由自然界可再生资源获得的高聚合度芳香有机原料, 具有无毒、价廉、可被微生物降解的特性。木素在农业方面的开发利用既是对造纸黑(红) 液中木素资源的综合利用, 治理了对环境的污染, 同时又解决了普通肥料在使用过程中的流失和污染问题, 并能为降低农业生产成本提供新的技术。木素来源丰富, 具有优良的理化特性和广阔的应用前景, 加强研究与应用开发对促进资源充分利用、环境保护与制浆造纸协调、持续发展有着重大的社会及经济意义。
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Study Progress of Lignin Application in Agriculture
LIAO Jun -he * LUO Xue -gang
(Southwest University o f Science and T echnology , Mianyang, Sichuan Province , 621010)
*E -mail:liaojunhe04@1631com
Abstract:According to the world wide literature, the main physical and chemical properties of li gnin and the study progress of its application in agricu-l ture were i ntroduced in the paper; a new method to solve the pollu tion from paper i ndustry and comprehensively utilize the industrial lignin was also introduced 1
Key words:lignin; fertilizer; application; progress CPP
(责任编辑:孙晓平)
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