[发明专利]一种测定水解聚马来酸酐（HPMA）影响土壤胶体颗粒表面特征及组成的方法

说明书

所属技术领域：

本发明提供一种测定水解聚马来酸酐（HPMA）影响土壤胶体颗粒表面特征及组成的方法，能够为HPMA改良土壤的深层机制提供技术支持。 

背景技术：

土壤退化问题早已引起国内外相关专家的关注，在各种自然和人为因素影响下，导致土壤生产力、环境调控潜力和可持续发展能力逐渐下降甚至完全丧失，严重影响了人们的生产生活条件，恶化了生态环境，制约了经济社会的可持续发展，对我国的粮食安全构成了严重威胁。因此，对土壤的改良的研究成为当今十分重要的研究热点。 

一般采用的土壤改良方法有通过种植植物，施加高聚物土壤改良剂等。最近有研究表明水解聚马来酸酐（HPMA）具有改良土壤的功能，其土壤改良的机理在于活化了土壤中Ca²⁺，并取代了土壤胶体表面的多余的Na⁺，这使得土壤通透性更强、容重下降，变成了轻、松的土壤。虽然HPMA常被用来作为工业材料，与其它类型的高聚物土壤改良剂相比，具有更优秀的提高植物种子发芽率、增加植物生长速率和改善土壤理化性质的功能。 

土壤胶体是土壤中最细微、最活跃的部分，与其它粒径组分相比具有大的多的比表面积和丰富的表面电荷，很大程度上决定了土壤的理化性质。因此，研究土壤胶体特性和外部条件对其环境行为的影响，对全面掌握土壤变化趋势具有重要意义，同时也避免了野外试验客观因素造成的干扰。 

扫描电镜是利用电子束扫描样品表面获得样品信息,原子力显微镜通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质，通过二者可以更加直观的观察土壤胶体表面结构的变化。激光粒度仪是根据光的散射原理来测定颗粒粒径的大小，可以反应土壤颗粒粒径大小的变化。X射线衍射能够根据图片推断土壤的矿物组成，并计算结晶度等相关指标。X射线光电子能谱是通过光子入射到固体表面激发出光电子，利用能量分析器对光电子进行分析的实验技术，可以对土壤胶体的元素成分进行定性、定量或半定量及价态分析。红外光谱能够反映各官能团的变化情况。这些技术可以提供土壤胶体表面特征的变化、颗粒大小及分布状况以及有机化学元素和官能团的变化，为全面了解HPMA对土壤改良的深层机制提供了技术支持。 

发明内容：

本专利的目的在于通过提取土壤胶体与HPMA反应，利用扫描电镜、原子力显微镜、激光粒度仪、X射线衍射、X射线光电子能谱、红外光谱进行分析，探究真菌对土壤胶体表面结构特征、矿物组成和有机组成的影响，旨为揭示HPMA改良土壤的深层机理提供技术支持。 

为了达到上述目的，本专利采用的技术方案包括： 

1.土壤胶体的制备：将土壤样品0.50mm过筛，称取一定量的土壤，使土壤：超纯水的比例为1：50，充分混匀后，自然沉降36h后，提取上层悬浮液，10000rpm离心15min，去掉上清液，底层即为土壤胶体原液，然后将土壤胶体原液稀释，得到实验所用的土壤胶体溶液。 

2.土壤胶体与HPMA反应及测定方法：首先取5ml土壤胶体溶液加入2μl HPMA，对照组用2μl超纯水代替HPMA，将反应后的溶液10000rpm离心15min，去掉上清液，除了红外光谱直接将底层土壤胶体真空干燥48h，其余都用5ml超纯水将底层土壤胶体溶解，然后制备不同的样品，利用扫描电镜、原子力显微镜、激光粒度仪、X射线衍射、X射线光电子能谱、红外光谱进行分析。 

3.分析方法：扫描电镜和原子力显微镜观察土壤胶体表面结构及颗粒的变化，激光粒度仪观察土壤胶体经HPMA处理前后的颗粒大小及分布情况，根据X射线衍射图谱的峰辨认土壤的矿物组成，并比较各矿物质经HPMA处理前后的相对结晶度的变化，利用X射线光电子和红外光谱探究土壤官能团及有机元素组成的变化。 

本发明的技术特征： 

1.本发明所采用的每种测定方法都用超纯水作对照，避免了其它因素的干扰。 

2.本发明采用的室内控制实验，避免了野外试验客观影响因子的干扰。 

3.扫描电镜、原子力显微镜、激光粒度仪、X射线衍射、X射线光电子能谱、红外光谱的分析方法针对性比较强，提供的信息量较多，能够从不同的分析层面全面的剖析HPMA对土壤改良作用的深层机制。 

具体实施方式：

下面，本发明将用实施例进行进一步的说明，但是它并不限于这些实施例的任一个或类似实例。 

1.供试土壤的采集及土壤胶体的制备