本发明具体涉及一种固定游离氮木质素的培育方法,属于生物质能开发的领域。
背景技术:
木质素是聚酚类的三维网状高分子化合物,其基本结构单元是苯丙烷结构。在自然界中,木质素的存储量仅次于纤维素,而且每年都以500亿吨的速度再生,随着化石能源的日益枯竭,木质素的丰富储量,其科学的迅速发展,决定着木质素的可持续发展。木质素及其衍生物具有多种功能性,可以作为分散剂、吸附剂、石油回收助剂、沥青乳化剂等。作为有机物质的来源,其应用前景非常的广阔。例如木质素在土壤微生物的作用下经历腐殖化过程,其分解产物及形成的腐殖质对土壤理化性质会产生影响。
木质素是一种可完全生物降解的天然高分子材料,但立体网状分子结构的存在大大延缓了降解过程,如果通过一定的反应将氮元素接在木质素上,再施加到土壤中,氮元素不会立即释放,而是随着木质素分子的降解而缓慢释放,成为一种新型的缓释氮肥。但现有技术中,尚没有一种固氮量高、稳定好的固定游离氮木质素的培育方法。
技术实现要素:
本发明提供了一种固氮量高、稳定好的固定游离氮木质素的培育方法。为了达成上述目的,采用的具体技术方案是:
步骤1:取生产过大豆的土壤作为第一菌源,在温度为30℃~35℃,pH 7.5~8.5,光照条件下在氨氮培养基上进行培养20~36h,获得的菌落作为固定游离氮木质素的第二菌源;
步骤2:将所述第二菌源、水、碱液按照重量比0.5-1.5∶1-3∶0.5-1.5混合,在常温下搅拌10-15min使所述第二菌源充分溶解,得第二菌源溶解液;
步骤3:向所述第二菌源溶解液中依次加入甲醛、四乙烯五胺,于110-120℃下进行水浴加热,回流搅拌3-4h,合成木质素胺;所述第二菌源溶解液、甲醛、四乙烯五胺的重量份比例为2-6∶0.5-1.5∶0.2-1;
步骤4:将所述木质素胺加入到铁氰化钾中,使其完全沉淀出来,抽滤,用 去离子水进行充分洗涤2-3次,最后抽干后于干燥器中干燥,得干燥后木质素胺;
步骤5:取玉米地的土壤,经自然风干后研磨过筛,取所述干燥后木质素胺放入到马弗炉中进行烘干;取烘干后木质素胺,密封于含有氢氧化钠溶液的容器中,21-25℃下培养3-7天,得培养后木质素胺;
步骤6:取所述培养后木质素胺,放于干燥器中,抽真空后保持三氯化碳沸腾,干燥后转移,加入硫酸钾浸提剂,震荡后过滤,加入硫酸铜溶液,浓硫酸澄清后回流,即得固定游离氮木质素。
对上述技术方案的优选,可以为:
在步骤1中,为生产过一季大豆的土壤;
在步骤2中,第二菌源、水、碱液按照重量比1∶2∶1混合;
在步骤3中,第二菌源溶解液、甲醛、四乙烯五胺的重量份比例为6∶0.5∶0.5;
在步骤5中,取烘干后木质素胺,密封于含有氢氧化钠溶液的塑料盒中,23℃下培养5天;
在步骤6中,取所述培养后木质素胺,放于干燥器中,抽真空后保持三氯化碳沸腾3-5min,干燥后转移到三角瓶中,加入0.5mol/L的硫酸钾浸提剂,震荡20-30min后过滤,加入0.15mol/L的硫酸铜溶液,浓硫酸澄清后回流3h;即得固定游离氮木质素。
下面优选的技术方案,也能达到本发明的目的:
在步骤1中,为生产过二季大豆的土壤;
在步骤2中,第二菌源、水、碱液按照重量比0.5∶1∶1.5混合;
在步骤3中,第二菌源溶解液、甲醛、四乙烯五胺的重量份比例为2∶0.5∶1;
在步骤5中,取烘干后木质素胺,密封于含有氢氧化钠溶液的塑料盒中,21℃下培养3天。
能够实现本发明目的的技术方案还包括:
在步骤1中,为生产过三季大豆的土壤;
在步骤2中,第二菌源、水、碱液按照重量比1.5∶3∶0.5混合;
在步骤3中,第二菌源溶解液、甲醛、四乙烯五胺的重量份比例为2∶0.5∶0.2;
在步骤5中,取烘干后木质素胺,密封于含有氢氧化钠溶液的塑料盒中,21℃下培养3天。
令人意外的是,玉米地的土壤,经自然风干后研磨过筛粒径大小在2mm以下时,具有优良的效果。
本发明的氨氮培养基中以质量百分比计,含有琼脂1%~3%,NH4NO310%~20%,MgSO43%~5%,NaCl 10%~20%,KNO310%~20%,K2HPO410%~20%,氨水20%~56%。
本发明的应用原理为:通过选择固定氮源菌落的土壤作为菌源,提出固氮木质素,再通过水浴法合成木质素胺,木质素胺经提纯后放入到土壤中,在常温下培养5天后,经干燥、浸提、过滤、回流、冷却后,获得能固定游离氮的木质素。
本发明的有益效果在于,提供了一种固氮量高、稳定好的固定游离氮木质素的培育方法,填补了国内外空白。用消化-半自动定氮仪测定其土壤中固态游离氮,含量在42.3mg/kg以上。
具体实施方案
实施例1
取生产过一季大豆的土壤作为菌源,在温度为30℃,pH 7.5,光照条件下在含有琼脂1%,NH4NO310%,MgSO43%,NaCl 10%,KNO310%,K2HPO420%,氨水46%氨氮培养基上进行培养20,菌落作为固定游离氮木质素的菌源;在250mL的三口烧瓶中加入5g的木质素,10mL的蒸馏水,0.5mol/L的氢氧化钠溶液5mL,于常温下搅拌10min,使其充分溶解;然后向其中加入4.2mL的甲醛,搅拌5min后,再向其中加入2.8g的四乙烯五胺,于110℃下进行水浴加热,回流搅拌3h,合成木质素胺;将木质素胺加入到20mL的质量分数为12%的铁氰化钾中,使其完全沉淀出来,抽滤,用50mL的去离子水进行充分洗涤2次,最后抽干后于干燥器中干燥;取某玉米地的5cm的土壤,经风干后研磨过筛,取上述的5g木质素胺放入马弗炉中进行烘干,取20g于50mL的小烧杯中,密封于放入少量水的15mL的氢氧化钠溶液的塑料盒中,23℃下培养5天;然后放于干燥器中,抽真空后保持三氯化碳沸腾3-5min,干燥后转移到三角瓶中,加入80mL0.5mol/L的硫酸钾浸提剂,震荡20min后过滤,加入0.15mol/L的硫酸铜溶液0.6mL,浓硫酸10mL澄清后回流3h;冷却后,最后用消化-半自动定氮仪测定其土壤中固态游离氮达42.3mg/kg以上。
实例2
取生产过一季大豆的土壤作为菌源,在温度为35℃,pH为8.0,光照条件下在 含有琼脂3%,NH4NO320%,MgSO45%,NaCl 20%,KNO310%,K2HPO410%,氨水32%氨氮培养基上进行培养28h,菌落作为固定游离氮木质素的菌源;在250mL的三口烧瓶中加入5g的木质素,10mL的蒸馏水,0.5mol/L的氢氧化钠溶液5mL,于常温下搅拌13min,使其充分溶解;然后向其中加入4.2mL的甲醛,搅拌5min后,再向其中加入2.8g的四乙烯五胺,于115℃下进行水浴加热,回流搅拌3h,合成木质素胺;将木质素胺加入到20mL的质量分数为12%的铁氰化钾中,使其完全沉淀出来,抽滤,用50mL的去离子水进行充分洗涤2次,最后抽干后于干燥器中干燥;取某玉米地的10cm的土壤,经风干后研磨过筛,取上述的5g木质素胺放入马弗炉中进行烘干,取20g于50mL的小烧杯中,密封于放入少量水的15mL的氢氧化钠溶液的塑料盒中,23℃下培养5天;然后放于干燥器中,抽真空后保持三氯化碳沸腾3-5min,干燥后转移到三角瓶中,加入80mL0.5mol/L的硫酸钾浸提剂,震荡25min后过滤,加入0.15mol/L的硫酸铜溶液0.6mL,浓硫酸10mL澄清后回流3h;冷却后,最后用消化-半自动定氮仪测定其土壤中固态游离氮达42.3mg/kg以上。
实例3
取生产过一季大豆的土壤作为菌源,在温度为33℃,pH 8.5,光照条件下在含有琼脂2%,NH4NO315%,MgSO43%,NaCl 20%,KNO320%,K2HPO410%,氨水30%氨氮培养基上进行培养36h,菌落作为固定游离氮木质素的菌源;在250mL的三口烧瓶中加入5g的木质素,10mL的蒸馏水,0.5mol/L的氢氧化钠溶液5mL,于常温下搅拌15min,使其充分溶解;然后向其中加入4.2mL的甲醛,搅拌5min后,再向其中加入2.8g的四乙烯五胺,于120℃下进行水浴加热,回流搅拌4h,合成木质素胺;将木质素胺加入到20mL的质量分数为12%的铁氰化钾中,使其完全沉淀出来,抽滤,用50mL的去离子水进行充分洗涤3次,最后抽干后于干燥器中干燥;取某玉米地的15cm的土壤,经风干后研磨过筛,取上述的5g木质素胺放入马弗炉中进行烘干,取20g于50mL的小烧杯中,密封于放入少量水的15mL的氢氧化钠溶液的塑料盒中,23℃下培养5天;然后放于干燥器中,抽真空后保持三氯化碳沸腾3-5min,干燥后转移到三角瓶中,加入80mL0.5mol/L的硫酸钾浸提剂,震荡30min后过滤,加入0.15mol/L的硫酸铜溶液0.6mL,浓硫酸10mL澄清后回流3h;冷却后,最后用消化-半自动定氮仪测定其土壤中固态 游离氮达42.3mg/kg以上。
以上所述实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。