氢氟酸对发酵前后玉米秸秆有机质结构的影响

宋鑫; 胥汉杰; 雷梣岑; 张玉; 李芳芳

文章摘要

宋鑫,胥汉杰,雷梣岑,张玉,李芳芳.氢氟酸对发酵前后玉米秸秆有机质结构的影响[J].农业环境科学学报,2023,42(7):1624-1631.

氢氟酸对发酵前后玉米秸秆有机质结构的影响

Effects of hydrofluoric acid treatment on the structure of organic matter of corn straw before and after fermentation

投稿时间：2022-11-10

DOI：10.11654/jaes.2022-1143

中文关键词: 有机质矿物氢氟酸木质素碳同位素核磁共振光谱

英文关键词: organic matter mineral hydrofluoric acid lignin carbon isotope ¹³C NMR

基金项目:国家自然科学基金项目（41907300，42267028）；云南省科技计划项目基础研究青年项目（202001AU070088）；云南省重大科技项目（202202AG050019）

作者	单位	E-mail
宋鑫	昆明理工大学环境科学与工程学院, 昆明 650500 云南省土壤固碳与污染控制重点实验室, 昆明 650500
胥汉杰	昆明理工大学环境科学与工程学院, 昆明 650500
雷梣岑	昆明理工大学环境科学与工程学院, 昆明 650500 云南省土壤固碳与污染控制重点实验室, 昆明 650500
张玉	昆明理工大学环境科学与工程学院, 昆明 650500 云南省土壤固碳与污染控制重点实验室, 昆明 650500
李芳芳	昆明理工大学环境科学与工程学院, 昆明 650500 云南省土壤固碳与污染控制重点实验室, 昆明 650500	497466635@qq.com

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中文摘要:

为了验证氢氟酸（HF）处理是否可改变不同降解程度有机质的性质和结构，本研究配制不同浓度（0、2%、10%）HF对发酵前后的玉米秸秆进行酸洗处理，结合常用化学表征手段、分子生物标志物技术和稳定碳同位素比值，探究酸洗液和固体样品中有机质性质的变化。结果表明：发酵后玉米秸秆有机氮含量增加1.15~1.51倍，有机碳含量变化不明显，导致C/N显著降低，但是不同浓度 HF 处理后，有机碳和有机氮含量并没有明显改变；发酵前、后玉米秸秆中有机质的 δ ¹³C 值分别是-12.83‰±0.25‰、-13.63‰±0.09‰，不同浓度 HF处理发酵前和发酵后的玉米秸秆的 δ¹³C基本不变；发酵前、后玉米秸秆固体中木质素总量分别为（18.81±7.44）、（12.01±1.75）mg·g^-1，HF处理发酵后玉米秸秆中木质素的降解参数和来源参数不变。HF处理会导致部分溶解性有机质的流失，发酵后玉米秸秆中含氧官能团优先降解，部分溶出性木质素流失，但木质素的结构不会改变。

英文摘要:

To verify whether or not hydrofluoric acid（HF）treatment changed the nature and structure of organic matter of corn straw, this study applied three HF concentrations（0, 2%, and 10%）to corn straw before and after fermentation and analyzed organic matter in the acid-treated liquid and solid samples by combining common chemical characterization methods, molecular biomarkers, and stable carbon isotope（δ¹³C）ratios. Results showed that, unlike the organic carbon content of corn straw, its organic nitrogen content rose by 1.15–1.51 times, which decreased its C / N ratio. However, the content of organic carbon and organic nitrogen did not change with the HF concentrations. The δ¹³C values of organic matter of corn straws before and after fermentation were -12.83‰ ±0.25‰ and -13.63‰ ±0.09‰, respectively. The HF concentrations did not significantly change the δ¹³C values. The total quantity of pre- and post-fermentative lignin was（18.81 ±7.44）mg · g^-1 and（12.01 ±1.75）mg · g^-1, respectively. The degradation and source parameters of lignin did not significantly differ before and after the HF treatment. We concluded that the HF treatment reduced the dissolved organic matter and preferentially degraded oxygen groups but did not significantly change the lignin structure of fermentative corn straw.

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