基于13C-NMR 偶極去相技術的有機肥料中有機組分特征研究

摘要： 【目的】在固體13C-NMR 的交叉極化魔角旋轉全邊帶抑制（cross polarization/magic angle spinning/totalsuppression of sidebands，CP/MAS/TOSS） 技術得到的譜圖中，質子碳與非質子碳的信號重疊。偶極去相（dipolardephasing，DD） 技術利用13C-1H 異核耦合作用大小的差異，區分與不同質子結合的13C 核基團。本研究基于DD 技術探討有機肥料中碳結構特征?！痉椒ā抗┰囉袡C肥料樣品包括3 種秸稈（小麥秸稈、玉米秸稈、水稻秸稈）、3 種糞肥（雞糞、牛糞、豬糞） 和3 種腐植酸肥（腐植酸銨、腐植酸鈉、腐植酸鉀） 樣品，利用13C-NMR 譜的CP/MAS/TOSS 結合DD 技術，測定了不同來源的有機肥料樣品圖譜，比較其碳分布比例。【結果】秸稈和糞肥樣品中烷氧碳組分較多，占鑒定出所有碳組分的比例分別為55% 和31%～37%，非質子化的烷氧碳占比不到3%；秸稈、豬糞樣品中非質子芳香碳占3%～4%，雞糞和牛糞樣品中非質子芳香碳分別占15% 和11%，較秸稈和豬糞樣品含有更多的非質子化芳香族化合物。糞肥和秸稈樣品中甲氧基碳占比低于烷基氮。腐植酸樣品以芳香碳、羧基碳和酰胺基碳為主，羧基碳和酰胺基碳占到12%～16%，總芳香族碳占48%～72%，非質子芳香碳占25%～37%，表明腐植酸芳香骨架上可能存在較多取代?！窘Y論】基于CP/TOSS 結合DD 技術（偶極相移延時時間設置為40 μs） 分析結果發現，雞糞和牛糞中非質子芳香碳占比高于豬糞和秸稈；腐植酸肥芳香族碳比例高于糞肥和秸稈，尤其是非質子芳香碳占比較高，表明腐植酸肥芳香化程度高于糞肥和秸稈。

關鍵詞： 有機肥料； 13C-核磁共振； 交叉極化； 偶極去相

我國有機肥料資源豐富，每年養分總量約為7519.5 萬t，原料主要來源于畜禽糞便、秸稈、腐植酸等[1]。表征有機肥料官能團組成與組分結構特征，有助于闡明有機肥料降解機理及有機肥料功能，對鑒定有機肥料原料來源，保障產品質量也具有重要意義。

核磁共振技術（nuclear magnetic resonance，NMR） 是根據外加磁場和射頻脈沖作用下，特定原子的原子核能級躍遷產生的共振現象，探測物質內部結構和性質。根據譜圖上共振峰位置、強度和精細結構研究樣品的分子結構[2?3]。固體13C-核磁共振波譜技術（solid state 13C-NMR） 被廣泛應用于土壤、沉積物等樣品的有機質與腐殖質碳結構測定[4?10]。交叉極化/魔角旋轉（cross polarization/magic angle spinning，CP/MAS） 技術克服固體樣品化學位移各向異性、偶極偶合作用等[11]，提升了13C 核探測靈敏度和信號累積效率[12]。普通CP/MAS 脈沖序列高頻率去偶時段加入4 個π13C 脈沖，利用邊帶全抑制（total suppressionof sidebands， TOSS） 譜線編輯技術，解決了固體樣品NMR 分析時的旋轉邊帶干擾問題[13]，但CP/TOSS 試驗得到的譜圖中仍然存在質子碳與非質子碳的信號重疊。

偶極去相（dipolar dephasing，DD） 技術利用13C-1H異核耦合作用大小的差異，區分與不同質子結合的13C 核基團。質子碳13C-1H 耦合作用較強，當去耦器關閉，橫向馳豫時間T 2H 較短的質子化碳（ C H、CH2） 快速去相位，而橫向馳豫時間T2H 較長的非質子碳如季碳（Cq）、非質子烷氧碳（OCq）、非質子芳香碳（aromatic C―C）、芳香碳氧（aromatic C―O）、?；?羧基碳（N―C＝O/COO） 或快速活動性組分（mobile components） 如甲基碳（CH3 ）、甲氧基碳（OCH3）、亞甲基碳 [（CH2）n] 去相位較慢，在去偶器再次打開前得到保留[14]。Opella 等[15]提出了DD 的脈沖序列，在CP/MAS 基礎上加入延時時間（TD），即在交叉極化和數據采集之間加入一個短暫TD， 1H 耦器先關閉再打開，在TD 期間，質子化碳受到偶極作用較強， 磁化強度即被馳豫，共振信號強度衰減，而非質子碳、快速活動性官能團的信號強度受影響甚微。為解決旋轉邊帶和相位畸變問題，Carduner[16]提出了改進DD 脈沖序列，在TD 延時前添加4 個π 脈沖提高了分辨率。TD 延時時間影響質子碳去除效率與T2H 相關，只有TD 大于T2H 時才能有效去除質子碳信號。秦匡宗等[17]指出干酪根的13C-NMR 譜中質子碳T2H 在10～15 μs，非質子碳T2H 達200 μs。Alemany等[18]利用固體13C-NMR 技術研究了對二叔丁基苯等11 種有機物芳香族及環化物中13C-1H 偶極相互作用對CP 和DD 試驗的影響，結果顯示質子碳共振峰強度衰減75% 所需TD 分別為20～30 μs 和25～40 μs，非叔丁基CH3 和叔丁基CH3 共振峰強度衰減75% 所需的TD 分別為80～310 μs 和1300 μs，非質子的SP2和SP3 雜化碳共振峰強度衰減75% 所需的TD 分別在165 和1500 μs 以上。趙丕裕等[19]分析不同延時條件下羥基苯甲酸乙酯樣品中各類碳的信號衰減規律，結果表明，DD 技術可以較有效地抑制質子化碳（甲基碳除外） 的共振信號，信號在TD 40 μs 時衰減為零。TD 40 μs 也應用土壤、沉積物等樣品的DD 試驗[20?22]，可從固體樣品CP/MAS/TOSS-NMR 譜圖中有效區分CH 和CH2 碳信號。

Liiti?等[23]利用CP+DD 技術研究土壤中木質素的縮合程度。Mao 等[24]將DD 技術結合直接極化魔角旋轉、化學位移各向異性過濾等技術，獲得了泥炭腐植酸固體13C-NMR 圖譜，結果顯示泥炭腐植酸中芳香碳比例為45%，非質子芳香碳占芳香碳的0.64%。Smernik 等[ 2 5 ]利用CP+DD 技術測定了土壤中纖維素、半纖維素、木質素、幾丁質、蛋白等組分特征，通過不同TD 時間與共振峰峰面積的關系計算組分中質子碳和非質子碳的T2H，結果顯示，非質子碳的T2H 不低于167 μs，非甲基化質子碳的T2H 不高于17.26 μs，大多數質子碳核磁信號在TD 40 μs 時消失。Mao 等[26]綜述了天然有機物的固體NMR 技術，當旋轉頻率lt;10 kHz，40 μs 的TD 時間可去除大部分天然有機物中質子碳。Huang 等[10]設置40 μs 的TD 時間，利用NMR 技術研究了堆肥70 天的豬糞、雞糞、牛糞中有機碳結構變化。Almendros 等[27]采用DD 技術揭示了森林火災后土壤中含碳有機物的分布。利用DD 技術研究不同原料來源的有機肥料組分特征少見報道。本研究利用1 3C-NMR 譜的CP/MAS/TOSS 結合DD 技術，測定了秸稈、糞肥、腐植酸等9 個不同來源的有機肥料樣品圖譜，比較其碳分布比例，以期深入闡明不同有機組分的精細結構特征。

1 材料與方法

1.1 供試有機肥料樣品

選擇9 個有機肥料樣品：小麥秸稈、玉米秸稈、水稻秸稈、雞糞、牛糞、豬糞、腐植酸銨、腐植酸鈉、腐植酸鉀。 樣品碳氮含量見表1。樣品用研磨儀研磨粉碎過0.15 mm 篩后烘干，裝入樣品袋中備用。

1.2 試驗步驟

稱取100 mg 左右試樣，填充裝入氧化鋯轉子中，將轉子放入CP-MAS 4 mm 探頭。固體核磁共振波譜儀（型號：Bruker Advance III 400， Bruker BioSpinGmbH， Rheinstetten， Germany） 設置測定參數為：13C 頻率為100 MHz，MAS 旋轉轉速為5 kHz，TD為0.8 s ，CP 接觸時間（contact time） 為2 ms，1H 90°脈寬3.75 μs。TOSS 技術的4 個180°脈寬8.4 μs。掃描次數為4096 次。使用甘氨酸（glycine） 和金剛烷（adamantane） 標定化學位移。DD 試驗采用Carduner[16]提出的改進偶極去相脈沖序列（圖1）。

設置TD 延時20、40、60、80 μs 條件，測定秸稈CP/TOSS 和DD 譜圖見圖2。在TD 延時40 μs時，化學位移范圍在60～93 ppm 的烷氧碳（O-alkylC） 和93～113 ppm 的異頭碳（anomeric C） 的共振峰信號被顯著抑制，而在174 ppm 處的非質子官能團羧基/酰胺基（COOH/N―C＝O） 的信號保留。圖譜在40、60 和 80 μs 的TD 延時條件下共振峰未見明顯變化。TD 延時為40 μs 條件，DD 試驗可篩選出秸稈樣品中的非質子碳及快速活性移動組分。

1.3 數據分析

核磁共振圖譜使用Bruker Topspin 2.1 和Mestrec（Bruker BioSpin GmbH， Rheinstetten， Germany） 調整零級、一級相位，校正基線，平滑處理，對圖譜進行積分，獲得不同碳核官能團占譜圖總積分面積的相對比例，根據文獻[10， 26]，圖譜中含碳官能團與化學位移δ 對應：烷基碳（alkyl C） 0～44 ppm；甲氧基碳/烷基氮（methoxyl C/N-alkyl） 44～60 ppm；烷氧碳（O-alkyl C） 60～93 ppm；異頭碳（anomeric C） 93～113 ppm；芳香碳（aromatic C） 113～142 ppm；芳香碳氧（aromatic C―O） 142～162 ppm；羧基/酰胺基碳（carbonyl/amides C） 162～188 ppm；酮/醛基碳（ketone/aldehyde C） 188～220 ppm。由于去耦器關閉導致質子碳、非質子碳均產生信號衰減，將174 ppm處非質子官能團羧基/酰胺基（COOH/N―C＝O） 的共振峰作為校正因子校正偶極去相期間的信號損失。CP/MAS/TOSS 圖譜與DD 圖譜差減得到質子化碳組分。

2 結果與分析

2.1 CP/MAS/TOSS 譜圖解析

有機肥料的CP/MAS/TOSS 譜圖見圖3，各類碳官能團所占相對比例見表2。秸稈樣品在0～188 ppm范圍內存在共振峰，以烷氧碳、異頭碳、烷基碳官能團為主。烷氧碳（60～93 ppm） 占比55% 左右，歸屬為碳水化合物如醇類、纖維素、半纖維素糖苷特征。異頭碳（93～113 ppm） 占比約14% 左右，系纖維素半纖維素中的β-1，4 糖苷鍵中的C1、C4 特征。烷基碳（0～44 ppm） 占比在7%～11%，該區域存在雙峰，21 ppm 共振峰由CH3 及少量CH2 引起，30 ppm 共振峰由CH2 引起。甲氧基碳/烷基氮（44～60 ppm） 占比6%，歸屬為木質素中甲氧基特征或氮取代的烷基碳。羧基/酰胺基碳（162～188） 占比5%～7%。芳香碳（113～142 ppm） 占比5%～6% 左右，共振峰集中在128、134 ppm 附近，為木質素中芳香碳C―H 或C―N、C―C。芳香碳氧（142～162 ppm） 占比3%～5%，為木質素特征，由木質素結構單元香豆醇、松柏醇或芥子醇中被氧取代的酚基引起。酮基碳、醛基碳及醌基區域（188～220 ppm）信號與基線持平。

雞糞、牛糞和豬糞圖譜在0～220 ppm 范圍內存在共振峰。3 個糞肥樣品烷氧碳占比31%～37%。雞糞和牛糞中芳香碳占比分別為18% 和11%，歸屬木質素特征，雞糞樣品共振峰在127、148 ppm，牛糞共振峰在133、152 ppm；豬糞芳香碳占比5%，共振峰在130 和148 ppm。烷基碳在雞糞和牛糞中貢獻占比分別為12% 和11%，豬糞為28%，牛糞在18 ppm處有明顯單峰，雞糞、豬糞在14、23、32 ppm 處為多重峰，0～25 ppm 由CH3 和少量CH2 引起，25～44 ppm 由長鏈CH2 引起。甲氧基碳/烷基氮位移在57 ppm，雞糞、牛糞、豬糞中占比分別為8%、15%、6%，為木質素中OCH3 結構或氨基酸蛋白質成分。異頭碳在3 個糞肥中占比為10%～12%，位移集中在105 ppm。羧基/酰胺基碳位移集中在173 ppm，雞糞、牛糞、豬糞中占比分別為10%、7%、11%。糞肥樣品中酮/醛基碳占比不超過1%。

腐植酸銨和腐植酸鈉譜圖相近，主要在60～188 ppm 范圍內存在共振峰，腐植酸鉀在0～60 ppm范圍內還存在共振峰。3 個腐殖酸樣品有機碳歸屬以芳香碳為主，腐植酸銨、腐植酸鈉和腐植酸鉀芳香碳占比分別為72%、67%、48%，共振峰在130 和156 ppm 附近，為木質素來源的芳香碳和芳香碳氧特征。異頭碳在腐植酸銨、腐植酸鈉、腐植酸鉀占比分別為6%、12%、6%，共振峰不明顯，與芳香區域重疊。腐植酸銨、腐植酸鈉、腐植酸鉀樣品中羧基/酰胺基碳（176 ppm） 占比分別為16%、12%、16%。腐植酸鉀中烷基碳占比為14%，共振峰在21 和30 ppm，甲氧基碳/烷基氮 （49 ppm） 占比6%。3 個腐植酸在酮/醛基碳區域信號與基線持平。

2.2 DD 譜圖解析

DD 譜圖（圖3） 可篩選出有機肥料中的非質子碳和快速活動性組分，相比CP 譜圖，0～142 ppm 位移范圍內信號出現明顯衰減，而142 ～220 ppm 范圍內的信號損失較少，與CP 圖譜相近，表明該化學位移范圍內的多是非質子碳，C―H 耦合作用較弱，40 μs 的去耦時間不足使其失相。將CP 和DD 譜圖由校正因子校正后差減，得到去質子碳等相應官能團的比例 （表2）。

秸稈樣品中，烷基碳（Cq） 和快速活動性組分占比3%～5%，OCH3 占比1%～2%；烷氧碳中非質子OCq 和非質子異頭碳O―Cq―O 占比很少，不超過1%；非質子芳香碳占比3%～4%。說明秸稈樣品主要以纖維素來源的質子碳OCH、O―CH―O 基團為主。秸稈樣品中NCH 略高于木質素來源的OCH3。存在超過一半芳香碳為非質子芳香碳，說明芳環上存在較多取代基。

3 種糞肥樣品烷基碳（Cq） 和快速活動性組分占比7%～12%；雞糞非質子烷氧碳OCq 占比3%，牛糞與豬糞無OCq 信號；糞肥樣品非質子異頭碳O―Cq―O 占比不到2%。雞糞、牛糞與豬糞OCH3 占比分別為3%、6% 和1%；非質子芳香碳占比15%、11%和3%。糞肥樣品烷基碳和快速活動性組分、非質子芳香碳占比明顯高于秸稈樣品。雞糞、牛糞芳香碳中非質子化比例分別為15% 和11%，高于豬糞（3%），豬糞與秸稈樣品類似。

腐植酸樣品中，非質子烷氧碳OCq 占比2%～5%，異頭碳O―Cq―O 占比2%～8%。礦源腐植酸鉀中NCH 和 OCH3 分別占比5% 和1%，質子化烷基碳和非質子烷基碳占比分別為9% 和5%。腐植酸樣品主要以芳香族化合物為主，非質子芳香碳占比25%～37%，明顯高于糞肥與秸稈樣品，說明芳香碳存在較多的取代基團。

3 討論

DD 技術通過有機物中13C―1H 耦合作用強弱來區分質子碳與非質子碳、剛性組分和快速活動性組分，與1H 直接相接的質子碳相比于非質子碳有較短的橫向弛豫時間，因此在一定TD 時間內，質子碳快速失相，例如脂肪長鏈的CH2、芳香族的CH，而非質子碳如Cq、O―Cq、芳香碳等以及快速活動性組分信號保留下來，這是由于甲基快速旋轉減少了13C―1H 偶極耦聯[26]。因此DD 圖譜相比于CP 圖譜可獲得更多的有機碳官能團結構信息。

農作物秸稈化學成分以纖維素、半纖維素、木質素為主。Bhattacharyya 等[28]測定了印度東部18 個不同品種水稻秸稈化學組成，發現纖維素、半纖維素、木質素、二氧化硅平均占比分別為36.29%、20.67%、9.42%、6.67%。Cogle 等[29]利用13C 固體NMR 技術測定了小麥秸稈的CP/TOSS 圖譜，小麥秸稈碳官能團歸屬位移多在60～108 ppm 范圍，以碳水化合物為主，占比為72%，其次是108～160 ppm（芳香碳） 和0～50 ppm （烷基碳），占比為9%。Xiao等[30]提取了玉米、黑麥、水稻秸稈中的纖維素、半纖維素、木質素，并獲得13C-NMR 圖譜，結果顯示3種農作物秸稈中木質素為非縮合愈創木基和紫丁香基單元，而對羥基苯基單元較少。玉米和黑麥秸稈的半纖維素以葡萄糖醛酸阿拉伯木聚糖為主，而水稻秸稈中半纖維素主要是α-葡聚糖和4-0-甲基-D-葡萄糖醛酸。本研究3 個秸稈的13C-NMR 圖譜，顯示以纖維素來源的烷氧碳為主，纖維素是由D-葡萄糖以β-1，4 糖苷鍵組成的大分子多糖，糖環上的碳基本為質子碳，DD 技術可明顯區分開。由于禾本科植物木質素的芳香結構以愈創木基?紫丁香基為主，存在OCH3、酚基取代，DD 技術的TD 延時后，少部分的芳香碳氫信號損失。秸稈樣品表皮上角質和軟木脂存在大量的含快速活動性組分的脂肪長鏈，在偶極去相后信號消失。烷氧碳占比55% 左右，歸屬為碳水化合物如醇類、纖維素、半纖維素糖苷特征。異頭碳占比約14% 左右，系纖維素半纖維素中的β-1，4糖苷鍵中的C1、C4 特征。烷基碳占比在7%～11%，該區域存在雙峰。

畜禽糞便是畜禽糞尿與墊材、動物毛發皮屑、飼料殘渣和水等混合物[2]。Luo 等[31]通過固體13C-NMR技術測定了雞糞中的總有機質、堿提取有機質、水提有機質，DD 圖譜顯示烷氧碳和異頭碳共振峰信號被顯著抑制，部分烷基碳和芳香碳共振峰信號保留，這與我們的研究結果相符。Schnitzer 等[32]利用固體13C-NMR 測定了新鮮雞糞的CP 圖譜，雞糞中總脂肪碳含量占比87.2%，總芳香物質占比6.3%。本試驗收集的糞肥樣品中雞糞、牛糞經過發酵堆肥腐熟過程[33]，脂肪族碳尤其烷氧碳占比較秸稈少，芳香碳含量增加，非質子芳香碳占比也較秸稈樣品高，說明樣品中碳明顯趨向穩定。本次試驗采集的豬糞樣品，可能未經過長時間的發酵堆肥腐熟，與雞糞牛糞相比，豬糞樣品含有較高比例的質子化烷基碳，芳香碳尤其是非質子的芳香碳組分比例相對較低。

腐植酸類物質是高分子聚合物，結構復雜，普遍認為其是多元酚和醌作為結構單元的聚合物[34]。根據Schulten 等[35]提出腐植酸經典模型，芳香酸和甲基化酚是腐植酸的主要官能團。腐植酸具備脂肪?芳香族基本結構單元及多種官能團如羧基、羰基、醌基、酚羥基、醇羥基、胺基等[36]。本研究選擇的3 個腐植酸樣品，以芳香物質和羧基酰胺基為主，在TD延時后芳香環碳氫信號僅損失了一小部分，這可能是由于腐植酸具備芳香環及周圍側鏈，存在羧基、酰胺基或雜原子取代基，與Mao 等[24] 和陽虹等[37]的研究結果相符。3 個腐植酸中存在12%～16% 芳香碳氧，表明了其具備大量的酚類結構。與腐植酸鉀相比，腐植酸銨和腐植酸鈉擁有較多的脂肪碳，且脂肪碳以質子碳CH、CH2 為主，推測其芳香環上存在脂肪長鏈。

4 結論

研究結果顯示在偶極相移TD 時間40 μs 下，利用DD 圖譜可篩選出有機肥料中非質子碳和快速活動性組分。秸稈和糞肥樣品以纖維素來源的烷氧碳為主，秸稈中烷氧碳占比55%，糞肥中占比31%～37%，非質子的烷氧碳含量均不超過3%。雞糞、牛糞較秸稈樣品存在更多的非質子脂肪族化合物和芳香化合物，糞肥和秸稈中甲氧基碳占比低于烷基氮。芳香碳、羧基碳和酰胺基碳在腐植酸樣品中含量最高，芳香族碳占比48%～72%，羧基酰胺碳占比不低于12%，腐植酸鉀相比于腐植酸銨和腐植酸鈉含有較多的脂肪碳，樣品芳香物質上存在較多的取代基，非質子芳香碳組分占總芳香碳比例50% 左右。利用CP/MAS/TOSS+DD 技術更加精細地研究有機肥料組分結構特征，可獲取有機肥料的質子碳和非質子碳官能團信息。

參 考 文 獻：

[ 1 ]杜為研， 唐杉， 汪洪. 我國有機肥資源及產業發展現狀[J]. 中國土壤與肥料， 2020， （3）： 210?219.

Du W Y， Tang S， Wang H. The status of organic fertilizer industryand organic fertilizer resources in China[J]. Soil and FertilizerSciences in China， 2020， （3）： 210?219.

[ 2 ]He Z Q. Environmental chemistry of animal manure[M]. New York：Nova Science Publishers， 2011.

[ 3 ]高漢賓， 張振芳. 核磁共振原理與試驗方法[M]. 湖北武漢： 武漢大學出版社， 2008.

Gao H B， Zhang Z F. Principles and experimental methods of nuclearmagnetic resonance[M]. Wuhan， Hubei： Wuhan University Press，2008.

[ 4 ]Wilson M A. Chapter 8 - humic substances in NMR techniquesand applications in geochemistry and soil chemistry[M]. Oxford：Pergamon， 1987.

[ 5 ]Baldock J A， Oades J M， Waters A G， et al. Aspects of the chemicalstructure of soil organic materials as revealed by solid-state13C NMRspectroscopy[J]. Biogeochemistry， 1992， 16： 1?42.

[ 6 ]Preston C M. Application of NMR to soil organic matter analysis：History and prospects[J]. Soil Science， 1996， 161（3）： 144?166.

[ 7 ]Sun R C， Lawther J M， Banks W B. Fractional and structuralcharacterization of wheat straw hemicelluloses[J]. CarbohydratePolymers， 1996， 29（4）： 325?331.

[ 8 ]Tang J C， Maie N， Tada Y， Katayama A. Characterization of thematuring process of cattle manure compost[J]. Process Biochemistry，2006， 41（2）： 380?389.

[ 9 ]Mao J D， Chen N， Cao X Y. Characterization of humic substancesby advanced solid state NM"spectroscopy： Demonstration of asystematic approach[J]. Organic Geochemistry， 2011， 42（8）：891?902.

[10]Huang J Y， Yu Z X ， Gao H J， et al. Chemical structures andcharacteristics of animal manures and composts during compostingand assessment of maturity indices[J]. PLoS ONE， 2017， 12（6）：e0178110.

[11]Andrew E R， Bradbury A， Eades R G. Removal of dipolar broadeningof nuclear magnetic resonance spectra of solids by specimen rotation[J]. Nature， 1959， 183： 1802?1803.

[12]Stejskal E O， Schaefer J， Waugh J S. Magic-angle spinning andpolarization transfer in proton-enhanced NMR[J]. Journal ofMagnetic Resonance， 1977， 28（1）： 105?112.

[13]Dixon W T. Spinning-sideband-free and spinning-sideband-onlyNMR spectra in spinning samples[J]. Journal of Chemical Physics，1982， 77（4）： 1800?1809.

[14]Keeler C， Maciel G E. 13C NMR spectral editing of humic material[J]. Journal of Molecular Structure， 2000， 550（4）： 297?305.

[15]Opella S J， Frey M H. Selection of nonprotonated carbon resonancesin solid-state nuclear magnetic resonance[J]. Journal of the AmericanChemical Society， 1979， 101（19）： 5854?5856.

[16]Carduner K R. A method for the implementation of protonatedcarbon suppression with the total suppression of spinning sidebands（TOSS）[J]. Journal of Magnetic Resonance， 1987， 72（1）： 173?176.

[17]秦匡宗， 李振廣， Бодоев H. 干酪根的13C NMR研究—偶極相移技術的應用[J]. 科學通報， 1992， 37（8）： 721?723.

Qin K Z， Li Z G， Бодоев Н. Application of the dipole dephasingtechnique for 13C NMR study of kerogen[J]. Chinese Science Bulletin，1992， 37（8）： 721?723.

[18]Alemany L B， Grant D M， Alger T D， Pugmire R J. Crosspolarization and magic angle sample spinning NMR spectra of model organic compounds. 3. Effect of the carbon-13-proton dipolarinteraction on cross polarization and carbon-proton dephasing[J].Journal of the American Chemical Society， 1983， 105（22）： 6697?6704.

[19]趙丕裕， 吳泰琉， 孫堯俊， 王力平. 邊帶全抑制和偶極相移技術在13C固體高分辨核磁共振中的應用[J]. 復旦學報（自然科學版），1990， 29（2）： 208?213.

Zhao P Y， Wu T L， Sun Y J， Wang L P. Application of toss anddipolar dephasing techniques to solid-state high resolution NMR[J].Journal of Fudan University（ Natural Science）， 1990， 29（2）： 208?213.

[20]M a o J D ， C o r y R M ， M c k n i g h t D M ， S c h m i d t - R o h r K .Characterization of a nitrogen-rich fulvic acid and its precursor algaefrom solid state NMR[J]. Organic Geochemistry， 2007， 38（8）：1277?1292.

[21]Mao J D， Ajakaiye A， Lan Y Q， et al. Chemical structures of manurefrom conventional and phytase transgenic pigs investigated byadvanced solid-state NMR spectroscopy[J]. Journal of Agriculturaland Food Chemistry， 2008， 56（6）： 2131?2138.

[22]Zhang Y L， Yao S H， Mao J D， et al. Chemical composition oforganic matter in a deep soil changed with a positive priming effectdue to glucose addition as investigated by 13C NMR spectroscopy[J].Soil Biology amp; Biochemistry， 2015， 85： 137?144.

[23]Liiti? T， Maunu S L， Sipil? J， Hortling B. Application of solid-state13C NMR spectroscopy and dipolar dephasing technique to determinethe extent of condensation in technical lignins[J]. Solid State NuclearMagnetic Resonance， 2002， 21（3/4）： 171?186.

[24]Mao J D， Schmidt-Rohr K. Accurate quantification of aromaticityand nonprotonated aromatic carbon fraction in natural organic matterby 13C solid-state nuclear magnetic resonance[J]. EnvironmentalScience amp; Technology， 2004， 38（9）： 2680?2684.

[25]Smernik R J， Oades J M. Solid-state 13C-NMR dipolar dephasingexperiments for quantifying protonated and non-protonated carbon insoil organic matter and model systems[J]. European Journal of SoilScience， 2001， 52（1）： 103?120.

[26]Mao J D， Cao X Y， Olk D C， et al. Advanced solid-state NMRspectroscopy of natural organic matter[J]. Progress in NuclearMagnetic Resonance Spectroscopy， 2017， 100： 17?51.

[27]Almendros G， Tinoco P， De la Rosa J M， et al. Selective effects offorest fires on the structural domains of soil humic acids as shown by dipolar dephasing 13C NMR and graphical-statistical analysis ofpyrolysis compounds[J]. Journal of Soils amp; Sediments， 2018， 18：1303?1313.

[28]Bhattacharyya P， Bhaduri D， Adak T， et al. Characterization of ricestraw from major cultivars for best alternative industrial uses to cutoffthe menace of straw burning[J]. Industrial Crops and Products， 2020，143： 111919.

[29]Cogle A L， Saffigna P G， Barron P F. The use of 13C-NMR forstudies of wheat straw decomposition[J]. Plant amp; Soil， 1989， 113（1）：125?128.

[30]Xiao B， Sun X F， Sun R C. Chemical， structural， and thermalcharacterizations of alkali-soluble lignins and hemicelluloses， andcellulose from maize stems， rye straw， and rice straw[J]. PolymerDegradation and Stability， 2001， 74（2）： 307?319.

[31]Luo Y H， Zhang D Q， Yu G H， Shen Q R. Aromatic moieties frommatured chicken manure and agriculture residues compost suppressgrowth of Lepidium sativum L. and Trichoderma harzianum[J].Pedosphere， 2013， 23（6）： 826?834.

[32]Schnitzer M I， Monreal C M， Facey G A， Fransham P B. Theconversion of chicken manure to biooil by fast pyrolysis I. Analysesof chicken manure， biooils and char by 13C and 1H NMR and FTIRspectrophotometry[J]. Journal of Environmental Science amp; HealthPart B， 2007， 42（1）： 71?77.

[33]Gómez X， Diaz M C， Cooper M， et al. Study of biological stabilizationprocesses of cattle and poultry manure by thermogravimetricanalysis and 13C NMR[J]. Chemosphere， 2007， 68（10）： 1889?1897.

[34]Jansen S A， Malaty M， Nwabara S， et al. Structural modeling inhumic acids[J]. Materials Science and Engineering： C， 1996， 4（3）：175?179.

[35]Schulten H， Schnitzer M. A state of the art structural concept forhumic substances[J]. Naturwissenschaften， 1993， 80（1）： 29?30.

[36]Stevenson F J. Humus chemistry： Genesis， composition， reactions[M]. New York： Wiley， 1994.

[37]陽虹， 李永生， 張玉貴. 紅外光譜和核磁共振對腐植酸分子結構的表征[J]. 煤炭轉化， 2013， 36（4）： 72?76.

Yang H， Li Y S， Zhang Y G. Characterization of humic acidmolecular structure by method of infrared spectrum and nuclearmagnetic resonance[J]. Coal Conversion， 2013， 36（4）： 72?76.

基金項目：國家重點研發計劃項目（2022YFD1700603，2018YFD0201203）；中央級公益性科研院所基本科研業務費專項（Y2019PT20-04，1610132019018）。