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摘要

合成腐植酸活化土壤难溶性无机磷源的潜力优化与效果评估

土壤中大部分无机磷以有效性较差的难溶矿物形态存在，是土壤有效磷的潜

在来源，激发这部分磷素的活性，对提升土壤磷素利用率有着十分重要的意义。

外源施加磷素活化剂提高土壤无机磷素有效性一直是学术界研究的热点话题。在

众多土壤磷活化剂中，腐植酸（HA）因其具有改善土壤理化性质、碳固存以及

促进植物生长等多方面功能，受到了学者们的广泛关注。大量研究表明，HA主

要通过其结构中的酸性官能团与土壤胶体或矿物表面上的阳离子在接触过程中

发生一些界面行为来活化土壤无效态磷。然而，自然界中腐植酸的结构性质受制

于其来源，极其不可控，这在一定程度上限制了腐植酸活化土壤磷素的功能。合

成腐植酸（SHLAs）的结构性质可以通过改变腐殖化反应条件来控制，从而定向

优化其结构与功能。与褐煤来源的商品腐植酸（CHA）相比，SHLAs在活化土

壤磷素上具有更大的潜力以及应用前景。鉴于此，本研究利用非生物腐殖化技术，

优化了合成腐植酸材料的酸性官能团含量，探究了SHLAs对土壤难溶性无机磷

素的活化效应，并评价了其实际应用潜力。研究不仅开发并验证了SHLAs的生

态环境功能，还为提高土壤磷利用率、降低环境磷污染风险提供了新思路。论文

主要研究结论如下：

（1）腐殖化反应前体物（溶解性有机碳）与催化剂间的浓度配比（w/v），

显著地影响了合成腐植酸的产量、暗色化度、平均分子量以及酸性官能团等特征；

当投入比为1∶1时，合成腐植酸中的羧基与总酸度含量最高，分别为5.08±0.11

（mmol/g）与11.53±0.08（mmol/g），是CHA中羧基与总酸度的2.9倍与2.8

倍。同时，综合该体系腐殖化产量与产率因素分析，其符合实际应用的需求，因

此选用该反应条件作为提升腐植酸材料对土壤无机磷素活化潜力的最佳方案。

（2）优化后的合成腐植酸对磷酸二钙（Ca-P）、磷酸八钙（Ca-P）、磷

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酸钙（Ca-P）以及磷酸铝（Al-P）均具一定的活化能力；同时其对Ca-P、Ca-P

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以及Al-P的活化能力均显著的强于商品腐植酸，验证了利用非生物腐殖化技术，

优化腐植酸类材料对难溶性无机磷源的活化能力的可行性。

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（3）土壤模拟实验表明，合成腐植酸的添加，提升了土壤有机质含量，且

中浓度（1.0%）与（2.0%）高浓度（w/w）的合成腐植酸可显著提升土壤有效磷

与松散易交换态无机磷的含量；合成腐植酸促进了Ca-P、Ca-P与Al-P组分向

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有效形态转化，且其活化作用随着合成腐植酸浓度的提升而增强；合成腐植酸对

Fe-P与Ca10-P组分的活化能力有限；证明了合成腐植酸对土壤难溶性无机磷源

的活化能力优于商品腐植酸。因此，相较于商品褐煤腐植酸，人工合成腐植酸在

提升土壤无机磷素有效性研究中具有更好的研究价值与应用前景。

关键词：土壤磷素有效性；合成腐植酸；非生物腐殖化；土壤无机磷形态；活化

效应

II

ABSTRACT

Optimizationofthepotentialandevaluationoftheeffectof

synthetichumicacidtoactivateinsolubleinorganicphosphorus

sourcesinsoils

Mostoftheinorganicphosphorusinsoilexistsintheformofinsolublemine