植物降解（精选六篇）
植物降解 篇1
由于世界人口迅猛增长及现代化工业不断发展, 造成水资源日益紧张, 因此对工业废水的处理和生活污水的重复使用, 已经提到了议事日程。水生维管束植物以其特有的组织和生态功能及易于人工处理等原因而在净化水体污染、防治富营养化方面发挥了重要的作用。因此利用水生维管束植物吸收、积累、降解水中污染物, 最后通过把植物残体从水中捞除的方法, 是一项投资少、见效快的净化措施[1]。为了更好达到净化目的, 对耐污的植物种类和不同植物对不同污染物吸收率的研究, 是非常必要的。
二、污水处理研究现状
田淑媛, 王景峰等在起所发表的文章中通过大量实验数据及国内外水生维管束植物处理污水的发展状况, 深入探讨水生维管束植物处理污水的净化机理及其影响因素, 并对水生维管束植物处理污水资源化的综合利用进行了论述, 从目前的研究成果来看, 该方法是一种经济、有效、适合我国国情的污水处理方法。
谢文玲研究了水生维管束植物通过对污染物的吸收、富集, 与藻类的竞争或他感抑制作用以及根际水生生态系统的协同作用等方式实现对受损水环境的修复, 她提出这是一种与建设污水处理厂互补的水环境修复技术。
袁东海, 高士祥, 任全进, 尹大强, 王连生等人研究了石菖蒲、灯心草和蝴蝶花3种不同植被系统、基质为河砂的潜流型人工湿地净化生活污水总氮和总磷的效果, 并同无植被系统、相同基质的潜流型人工湿地净化效果进行了比较, 结果表明:在较低浓度范围里无植被的人工湿地和3种有植被的人工湿地对污水中总氮有较好的去除作用, 随着污水中总氮浓度的增加, 虽然无植被的人工湿地和有植被的人工湿地去除总氮的效果均有下降的趋势, 但有植被的人工湿地仍然能维持较高的总氮去除水平, 无植被的人工湿地总氮去除效果则下降较快。在有植被的人工湿地中, 以石菖蒲植被人工湿地氮素净化能力最强, 其次为灯心草和蝴蝶花, 这与植被自身吸收同化污水中氮素水平以及植物根系微生物作用有关。对于污水中总磷的去除, 本研究中由于污水中磷素浓度较低, 无植被和有植被的人工湿地对污水中磷素均有很好的去除作用, 没有明显差异, 但不同的植物体中磷素仍有明显的吸收同化富集现象, 其中石菖蒲吸收同化磷素能力最强, 其次为蝴蝶花和灯心草, 植被在人工湿地系统中对于污水中总氮和总磷的去除起着重要的作用。
三、维管束植物的水质净化作用
1、水生维管束植物的净化机理
(1) 物理作用
维管束植物的存在减小了水中的风浪扰动, 降低了水流速度, 并减小了水面风速, 这为悬浮固体的沉淀去除创造了更好的条件, 并减小了固体重新悬浮的可能性。另外, 覆盖在人工湿地上的植物对稳定人工湿地的土壤也十分重要, 因为其稠密的根系阻止了冲蚀缝隙的形成。植物另一重要作用是它的隔热性[3]。在冬季, 当人工湿地中的维管束植物死亡并被雪覆盖后, 它就为人工湿地提供了一个隔热层, 这样有利于防止人工湿地土壤冻结。
(2) 植物的吸收作用
植物需要氮、磷等营养物质, 以维持生长和繁殖的需要。有根的植物通过根部摄取营养物质, 某些浸没在水中的茎叶也从周围的水中摄取营养物质。维管束植物产量高, 大量的营养物被固定在其生物体内, 当收割后, 营养物就能从系统中被去除
(3) 植物的富集作用
许多的维管束植物有较高的耐污能力, 能富集水中的金属离子和有机物质。比如凤眼莲, 由于其线粒体中含有多酚氧化酶, 可以通过多酚氧化酶对外源苯酚的羟化及氧化作用而解除酚对植物株的毒害, 所以对重金属和含酚有机物有很强的吸收富集能力。
(4) 与微生物的协同降解作用
污水中对有机营养物起降解作用的主要是微生物。例如Gersgerg[14]、Harbert和Perfler[2]、Reed[8]的研究表明, 氨氮的主要去除途径是硝化、反硝化作用而不是靠植物的吸收。但维管束植物群落的存在, 为微生物和微型动物提供了附着基质和栖息场所, 其浸没在水中的茎叶为形成生物膜提供了广大的表面空间, 埋在湿地土壤中的根系也为微生物提供了基质。植物机体上寄居着稠密的光合自养藻类、细菌和原生动物, 这些生物的新陈代谢能大大加速截留在根系周围的有机胶体或悬浮物的分解。
(5) 气体传输和释放作用
水生维管束植物通过植株枝条和根系的气体传输和释放作用, 能将光合作用产生的氧气或大气中的氧气输送至根系, 一部分供植物呼吸作用, 一部分通过根系向根区释放, 扩散到周围缺氧的环境中, 在还原性的底泥中形成了氧化态的微环境, 加强了根区微生物的生长和繁殖, 促进了好氧生物对有机物的分解, 并有助于硝化菌的生长。维管束植物根系在人工湿地底部的扩展有利于微生物特别是好氧细菌向湿地深处分布。
(6) 其他作用
水生维管束植物还有一些不直接与水处理过程相关的作用。如它能为动物如鱼类、鸟类、爬行动物提供食物;在处理系统中采用荷花、睡莲等有较高观赏性的维管束植物, 可以使系统更加美观。
2、水生维管束植物的净化效果
不同的维管束植物对水质的净化效果不同;同一水生生物对不同污染物的净化率不同, 而不同植物相互配合, 可提高植物对水体氮磷的综合净化率, 多种植物组合比单种植物能更好地实现对水体的净化。因此本文采用实验的方法研究维管束植物对污水的净化效果。
四、结论
1、本试验所有处理中氨氮去除率最高, 氨氮浓度下降最快, 其浓度降低主要集中在前3d。
2、芦苇对各种污染物的去除能力较为均衡, 通用性较强。但短期效果不明显。由于移栽后恢复较慢, 芦苇在氮的去除上并未表现出明显优势。
3、利用睡莲净化水质效果欠佳, 尤其是种植密度不能过大。除睡莲外, 香蒲池 (XP) 叶绿素浓度最高, 达88.9μg·L-1, 原因是该池藻类生长较为旺盛, 这表明香蒲对藻类生长的抑制能力不强。
植物降解 篇2
绿色植物
随着经济的发展、生产方式和人们生活方式的改变，环境污染越来越严重，甚至会经常出现污染物泄漏，造成大面积污染事件发生。近日，美国科学家在《美国科学院院刊》发表的最新研究成果中指出，改变树或草木等植物的基因后，这些绿色植物能够吸收或降解土壤、地下水或大气中的各种污染物，实现一种绿色环境治理技术。
植物修复环境技术
众所周知，现在的癌症患者人数明显增加，其中的环境污染因素是最大诱因之一，环境污染地区有很多致癌物质通过空气或地下水进入人体内。在美国，目前有1.2万处受到严重污染的地方被称为超级资金污染场，意思是需要动用超级资金来治理的污染区，此外还有50万处受到污染的商业厂房被废弃。
科学家一直希望能够找到一种既快捷又经济的环境治理方法，其中利用植物来净化环境的植物修复技术成为研究的新领域，科学家们希望能利用树木、青草和其它植物，来去除环境中的有害物质。
长期从事该领域研究的美国华盛顿大学教授多蒂表示，植物修复是一个利用太阳能的污染清除系统，它利用植物的自然特性，从水、土壤和空气中提取并降解化学物质，将有毒的化学物质转化成没有毒性的新物质。研究人员十多年来的研究证实，转基因植物能够利用它们的根部吸收被污染现场的污染物，嵌入植物的新基因能够分解致癌物质。
沉水植物降解及营养盐释放规律 篇3
关键词：苦草；黑藻；降解规律；氮磷释放速率；沉积物；温度
中图分类号：X524 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2015）10-0411-03
沉水植物作为湖泊生态系统的一个重要组成部分，对湖泊生态系统的物质和能量的循环起重要作用[1]。近40年来，对我国各大浅水湖泊的污染控制研究结果表明，沉水植物可以吸收水中的营养物质、促进水体营养盐沉降、遏制底泥营养盐向水中再释放等[2-4]。通过降低沉积物-水之间的营养盐通量，沉水植物能够有效地净化水质，保持水体处于较低的营养盐水平，抑制藻类生长，提高水体的自净能力[5]。然而，沉水植物进入衰亡期后，会分解释放一部分营养盐[6]，对水体造成二次污染。沉水植物死亡后，一部分直接在水中衰亡消解，释放部分营养盐；其余部分腐烂沉入水底，浮于沉积物表层，和微生物共同作用消耗溶解氧、释放营养物质[7]。此外，不同种类的沉水植物，由于碳氮磷物质形态及组成比例的差异，导致在衰亡过程中，腐烂分解和营养盐的释放速率也不相同[8]。本试验模拟沉积物有无和不同的温度条件，将苦草（Vallisneria natans）和黑藻（Hydrilla verticillata）死亡植株放置在塑料大棚温室内、温室外和原位池塘中，研究温度和沉积物缺失对不同沉水植物降解过程和营养盐释放的规律，以期发现沉水植物在死亡后对水体的影响，为深入研究沉水植物在水体营养盐循环中的作用提供理论补充。
1 材料与方法
1.1 试验设计
2012年11月底于江苏省无锡五里湖采集苦草和黑藻植株，带回实验室，40 ℃烘干至恒质量，试验在南京信息工程大学温室大棚中进行。用水为自来水，沉积物为校园内池塘中黑色沉积物。将苦草和黑藻洗净去除杂质，并剪碎至5～10 mm 长的小段，待其风干后分别称量（150±1） mg苦草和（100±1） mg黑藻，放入编好号的分解网袋（200目尼龙网，10 cm×10 cm）中。苦草和黑藻分别留样测初始生物量和氮（N）、磷（P）含量。其他分为5个处理组（表1），每个处理组3个重复，每个重复6份样品。处理A、处理B、处理C、处理D的样品每批重复放置在1个烧杯中，烧杯均放置在有一定水量的塑料大桶里，以保證恒温。每隔1周从各个烧杯中随机抽取1份植物样品测生物量和N、P含量。处理E样品直接放入池塘中，同样每隔1周从池塘中抽取1份测生物量和N、P含量。试验地点为塑料大棚温室内外和池塘中，分别模拟温度的高低、沉积物的缺失和水体原位环境。
1.2 样品采集与分析
试验共进行5周，试验开始后，每周采集1次样品，洗净泥沙和附着物后，在烘箱中烘干后称质量。将干燥样品粉碎研磨，用元素分析仪（意大利，Euro Vector，EA3000）测定氮含量，用电感耦合等离子体发射光谱仪（美国，Leeman，Prodigy）测定磷含量[9]。
1.3 数据处理
将所有的样品测量其生物量和N、P含量，按序录入 Excel 表格中，并计算出各个处理的平均值，绘制降解曲线。
植物分解速率以K表示，生物量、TN、TP对应的分解速率分别为KS、KN、KP。以生物量分解速率计算方程为例：KS=（Sd-S0）/（d×Sd），式中Sd为第d天生物量含量，S0为初始生物量含量，d为时间。
2 结果与分析
2.1 苦草降解过程中残存生物量和氮、磷含量的变化
由图1可知，所有处理组生物量均在试验第1周明显下降，之后变化较平稳。池塘组第1周分解最快；处理B的生物量下降缓慢；处理D的生物量基本处于稳定状态，第1、第3、第4、第6周均高于其他处理；处理E的生物量在试验开始后快速降低。总氮含量的变化趋势同生物量变化趋势相似，在试验第1周明显下降，然后上下波动。总体而言，处理A总氮含量最高，处理E最低。处理A和处理D的TN在前5周都明显高于其他处理。所有处理的TP含量在第1周迅速下降，之后都保持在一个较平稳的状态。其中，处理E的TP含量最低，处理A和处理C的TP含量在第1、第5、第6周均明显高于其他处理。总体而言，处理A、处理B的总磷含量高于处理C、处理E。
2.2 黑藻降解过程中残存生物量和氮、磷含量的变化
由图2可知，黑藻所有处理组的生物量在第1周迅速下降，此后都在该值上下浮动。处理C在第2、第3、第4周基本处于平稳状态，第5、第6周有所回升。且处理C和处理D的生物量在第2、第3、第5、第6周高于处理A和处理B，即温室外分解较慢。和苦草一样，黑藻的TN含量变化较大。其中，处理E的TN含量最低，即黑藻在池塘中的含氮量较低；除了第1、第3周外，处理A的TN含量都高于处理B，且处理A、处理B高于处理C、处理D，即温室内高于温室外。苦草所有处理组的TP含量在第1周迅速下降，之后基本保持在稳定状态。黑藻的TP含量的变化趋势同苦草基本一致。总体而
言，处理A的总磷含量最高，处理E总磷含量最低。
2.3 苦草和黑藻的第1周分解速率比较
由图3可知，第1周黑藻处理B、处理C、处理D的氮分解速率均略高于苦草，苦草的处理A和处理E略高于黑藻，总体来说，苦草和黑藻差别不大。第1周黑藻各处理的磷分解速率均略高于苦草，其中两者处理A的差距最大，处理E最接近。黑藻的第1周生物量分解速率明显高于苦草，黑藻几乎是苦草的2～4倍。
nlc202309010033
3 结论与讨论
沉水植物的降解是一个十分复杂的过程，受众多因素的影响[10]，包括生物及非生物因素，即温度、沉积物、营养盐及微生物分布等都会对沉水植物的降解产生很大的影响[11]。
3.1 沉水植物的降解过程
沉水植物分解一般都分为2个阶段，第1个阶段是植物残体的快速溶解阶段，第2个阶段是难溶性物质与微生物以及胞外酶作用缓慢分解阶段[12]。本研究结果也证实了这一点，苦草和黑藻在第1周迅速分解，之后分解速率明显下降，甚至在降解后期还出现了TN、TP含量上升的情况。这和氮磷在植物体内的存在形式有关，磷相较于氮会快速分解到水体中[13-14]。
3.2 沉水植物降解过程的影响因素
温度是影响沉水植物降解速率的重要因素之一，溫度高使得微生物的活动变得活跃[15]，从而加快了植物的降解速率。潘慧云等在实验室模拟条件下研究发现，金鱼藻和苦草在秋冬低温条件下释放的氮、磷较少，在来年回暖后分解有所
加快[6]。叶春等在试验中发现，黑藻分解过程有明显的阶段性，其分解速率与周围环境温度显著相关[11]。本研究也发现，在温度较高的棚内，苦草和黑藻的分解速率均高于棚外。陈见等在研究中发现，沉积物加快了苦草TN和TP的损失速率[16]，这可能与沉积物中大量微生物促进促进含氮磷的有机物快速分解有关[17]。本研究发现，在有沉积物的环境中，苦草和黑藻分解速率均高于没有沉积物的环境。而同样是有沉积物的环境，温室外的降解速率明显低于原位池塘中的分解速率，这可能与池塘中微生物种类更多、系统更加复杂有关[13]。
3.3 不同种沉水植物降解的比较
苦草和黑藻在降解过程中也表现出不一样的规律。李燕对5种沉水植物进行分解试验，得出苦草的降解速度要比黑藻慢的结论[18]。本研究发现，苦草在没有沉积物的处理下，分解速率最大，而池塘中分解相对最慢。表明沉积物虽然有微生物，但也在一定程度上抑制了苦草的分解；而池塘是自然生态环境，微生物种类较全面，对苦草的综合作用表现为较慢的降解速度。相反，黑藻在池塘中的分解速率最大，棚外无沉积物的环境下分解最慢。明显看出，在温度低、微生物较少的水体中，黑藻较难分解。同时，黑藻在降解过程中，氮一直是上下波动的，由此推测出黑藻不仅仅会释放氮，还会从周围环境中吸收氮。此外，在相同条件下，苦草的降解速率明显低于黑藻，这可能与苦草黑藻自身的氮磷含量有关[19]。在温室外无土的环境中，黑藻量甚至是苦草的4倍，这可能是因为黑藻的碳氮磷比例更适合微生物分解的缘故。因此在秋冬死亡季节，黑藻应优先于苦草从湖中打捞出来，以防二次污染。
无论是苦草还是黑藻，都在1周内快速分解，此后分解变得非常缓慢；苦草在1周内分解释放掉60%以上的P和50%以上的N；黑藻分解速率高于苦草，在1周内分解释放掉80%以上的P和50%以上的N。无论是苦草还是黑藻，P的释放速率均高于N。在池塘原位条件下，无论是苦草还是黑藻，其分解速率都高于其他试验条件。
参考文献：
[1]Carpenter S R，Lodge D M. Effects of submersed macrophytes on ecosystem processes[J]. Aquatic Botany，1986，26：341-370.
[2]吴玉树，余国莹. 根生沉水植物范草对滇池水体的净化作用[J]. 环境科学学报，1991，11（4）：411-416.
[3]孙 刚，盛连喜. 湖泊富营养化治理的生态工程[J]. 应用生态学报，2001，12（4）：590-592.
[4]许木启，黄玉瑶. 受损水域生态系统恢复与重建研究[J]. 生态学报，1998，18（5）：547-558.
[5]高吉喜，叶 春，杜 娟，等. 水生植物对面源污水净化效率研究[J]. 中国环境科学，1997，17（3）：56-60.
[6]潘慧云，徐小花，高士祥. 沉水植物衰亡过程中营养盐的释放过程及规律[J]. 环境科学研究，2008，21（1）：64-68.
[7]类 敏，廖柏寒，刘红玉. 3种水生漂浮植物处理富营养化水体的研究[J]. 中国生态农业学报，2005，13（3）：194-195.
[8]李文朝，陈开宁，吴庆龙，等. 东太湖水生植物生物质腐烂分解实验[J]. 湖泊科学，2001，13（4）：331-336.
[9]中国科学院土壤研究所.土壤理化分析[M]. 上海：上海科学技术出版社，1978：62-136.
[10]Kochy M，Wilson S D. Litter decomposition and nitrogen dynamics in Aspen forest and mixed-grass prairie[J]. Ecology，1997，78（3）：732-739.
[11]叶 春，王 博. 沉水植物黑藻早期分解过程及影响因素研究[J]. 中国农学通报，2009，25（17）：260-264.
[12]Rooney N，Kalff J. Submerged macrophyte-bed effects on water-column phosphorus，chlorophyll a，and bacterial production[J]. Ecosystems，2003，6（8）：797-807.
[13]毛丽娜，王国祥，张利民，等. 黑藻群丛对水体氮素和其他主要环境因子日变化的影响[J]. 生态与农村环境学报，2013，29（6）：811-815.
[14]Jansson P，Berg B. Temporal variation of litter decomposition in relation to simulated soil climate：long-termed eco-position in a scots pine forest[J]. V Can J Bot，1985，63（4）：1008-1016.
[15]熊秉红，李 伟. 我国苦草属植物的生态学研究[J]. 武汉植物学研究，2000，18（6）：500-508.
[16]陈 见，谢从新，何绪刚，等. 冬季苦草分解速率及营养盐释放研究规律[J]. 水生态学杂志，2011（32）：57-63.
[17]Szabó S，Braun M，Nagy P，et al. Decomposition of duckweed （Lemna gibba） under axenic and microbial [-2pt]conditions：flux of nutrients between litter water and sediment，the impact of leaching and microbial degradation[J]. Hydrobiologia，2000，434（1/2/3）：201-210.
[18]李 燕，王丽卿，张瑞雷. 5种沉水植物死亡分解过程中氮磷营养物质的释放[J]. 上海环境科学，2008（2）：68-72.
[19]武海涛，吕宪国，杨 青，等. 三江平原典型湿地枯落物早期分解过程及影响因素[J]. 生态学报，2007，27（10）：4027-4035.任 强，陈连水，邹义冬，等. 不同南丰蜜橘园挂果期土壤微生物的多样性[J]. 江苏农业科学，2015，43（10）：414-417.
植物降解 篇4
1 材料与方法
1.1 试验样品的采集
在宁夏盐池县大水坑镇采集生长旺盛期至初花期的麻黄、甘草、柠条、沙葱、百里香、黄芪、胡枝子7种羊肉风味植物作为试验组, 采集当地栽培的紫花苜蓿作为对照组。采集的样本在宁夏大学农学院动物营养实验室烘干制样。
1.2 试验动物的选择
试验在宁夏农垦暖泉鲁宁小尾寒羊种羊繁育中心进行。选用3只安装有瘤胃瘘管的1.0~1.5岁去势的健康宁夏滩羊作为试验羊。
1.3 日粮
试验羊日粮参照毛肉兼用羊饲养标准[1]配制, 饲养标准为24~31 kg成年羯羊, 能够满足120 g日增重的需要。日粮组成和营养水平见表1。每日饲喂3次, 自由饮水。
1.4 尼龙袋标准
选用上海产300目尼龙筛绢网, 裁制成10 cm×14 cm尺寸, 对折后用涤纶线做双线缝合, 制成6.5 cm×9.5 cm尼龙袋, 带底部、两角缝成弧形, 散边用酒精灯火烫封闭, 避免其中残留瘤胃内容物。
1.5 测定项目
在宁夏大学农学院动物营养实验室用粉碎机将饲料样品粉碎, 过40目标准筛, 称取2.0 g样品放入尼龙袋内。每2个袋夹在1个长18 cm半软塑料管上, 用橡皮筋扎好。晨饲前 (8:00左右) 通过瘘管将袋送入瘤胃腹囊部, 以防尼龙袋脱落, 塑料管的另一端用尼龙绳系在瘤胃管盖的铁环上。每3只羊为1个重复, 每只羊瘤胃中放7根管, 共14个袋, 放袋后在3, 6, 12, 24, 36, 48, 72小时7个时间点各取出1根管。取出的尼龙袋连同塑料软管用自来水漂洗, 每次约5 min, 直到水澄清为止 (冲洗过程中不能用手挤压袋内样品, 以免增大表观降解率) 。将洗净的尼龙袋放入65℃烘箱内烘至恒重 (48 h) , 称重并记录。
保存样品并进行干物质、粗蛋白、NDF、ADF等常规营养成分分析。由于瘤胃降解率包括清洗时的溶解和细小微粒的损失, 需要设对照袋 (0小时) 浸泡在39℃水中1 h, 并冲洗烘干, 校正误差。
瘤胃降解率的计算。某一时间点某一营养物质 (如干物质、粗蛋白、NDF、ADF等) 的降解率按公式1进行计算。
式中:P为营养物质 (干物质、粗蛋白、NDF、ADF) 某一时间点在瘤胃中的降解率 (%) , a为放入瘤胃前尼龙袋中某一饲料营养物质 (干物质、粗蛋白、NDF、ADF) 的总量, b为尼龙袋中剩余饲料某一营养物质 (干物质、粗蛋白、NDF、ADF) 的总量。
1.6 瘤胃动态降解率的计算
利用SAS统计软件中的Nolinear方法计算样本中的动态降解参数。该模型为:
式中:dp为经过t时间后干物质、粗蛋白、NDF、ADF的降解率 (%) ;a为样本中快速降解组分的比例, 在公式中为指数曲线的截距;b为样本中慢速降解组分的比例;c为b部分的降解速率常数 (%/h) , t为样品在瘤胃中的培养时间 (h) , a、b、c常数用最小二乘法计算。
饲料中营养物质的有效降解率按公式3进行计算。
式中:p为饲料中干物质、粗蛋白、NDF和ADF的动态降解率, k为食糜外流速度。
1.7 数据的统计分析
试验数据经Excel处理后, 用SAS 8.2软件Anova法进行方差分析, 均值的多重比较用邓肯氏法进行。
2 结果与分析
2.1 羊肉风味植物不同时间点的干物质降解率 (见表2)
%
注:同行数据肩标小写字母完全不同表示差异显著 (P<0.05) , 含有相同字母表示差异不显著 (P>0.05) ;大写字母完全不同表示差异极显著 (P<0.01) 。a为快速降解部分, b为慢速降解部分, c为慢速降解部分降解率, p为有效降解率。
由表2可以看出, 6小时时麻黄、甘草、黄芪的降解率差异不显著 (P>0.05) 。麻黄在3, 36, 48, 72小时时的降解率分别为36.05%、52.15%、61.04%和69.58%, 均极显著低于其他风味植物 (P<0.01) , 在瘤胃中大部分时间点的降解率均为所测样品中最低。24小时时干物质降解率最高的是沙葱, 最低的是麻黄, 说明瘤胃微生物对沙葱及其他风味植物干物质中可消化部分分解较快, 24小时时就可以消化大部分干物质。24 h后降解速率呈平稳状态。0~12 h及48~72 h时间段沙葱与苜蓿之间降解率无显著差异 (P>0.05) , 24, 36小时时沙葱的降解率极显著高于苜蓿及其他羊肉风味植物 (P<0.01) 。
经过72 h的瘤胃降解, 干物质有效降解率由高到低排序为沙葱>苜蓿>柠条>胡枝子>百里香>甘草>黄芪>麻黄。沙葱、苜蓿和柠条的干物质有效降解率较高, 麻黄的干物质有效降解率为所测样品中最低 (52.04%) 。快速降解部分均达到了30%以上, 沙葱和苜蓿干物质的快速降解部分 (a值) 较高, 极显著高于其他风味植物 (P<0.01) ;甘草、百里香、胡枝子a值差异较小 (P>0.05) 。而慢速降解部分以麻黄降解率最高, 极显著高于其他风味植物及苜蓿 (P<0.01) 。
2.2 羊肉风味植物不同时间点NDF降解率 (见表3和图1)
%
注:同行数据肩标小写字母完全不同表示差异显著 (P<0.05) , 含有相同字母表示差异不显著 (P>0.05) ;大写字母完全不同表示差异极显著 (P<0.01) 。a为快速降解部分, b为慢速降解部分, c为慢速降解部分降解率, p为有效降解率。
3小时时麻黄、柠条和黄芪的NDF降解率为5.11%、3.60%和4.60%, 麻黄与黄芪之间的差异较小 (P>0.05) , 三者极显著低于其他风味植物 (P<0.01) , 说明麻黄、柠条、黄芪在瘤胃内培养3 h几乎不降解。在3, 6小时时苜蓿的NDF降解率极显著高于7种风味植物 (P<0.01) , 24 h后沙葱各时间点的降解率均高于苜蓿及其他风味植物, 其中48小时和72小时两个时间点降解率与苜蓿无显著差异 (P>0.05) 。在图1中沙葱和苜蓿的降解趋势走向也基本一致, 与其他风味植物降解率相比差异极显著 (P<0.01) 。经瘤胃降解72 h后, 7种风味植物中麻黄NDF降解率最低, 沙葱最高。胡枝子、甘草和百里香的NDF降解率达到了50%以上。沙葱和苜蓿NDF有效降解率均达到了60%以上, 与其他风味植物相比差异极显著 (P<0.01) 。麻黄、甘草、黄芪、柠条的NDF有效降解率相近, 与其他3种风味植物差异极显著 (P<0.01) 。黄芪和百里香的NDF快速降解部分较高, 即a值较高, 但二者均极显著低于苜蓿 (P<0.01) 。7种风味植物中b值最高的为沙葱, 黄芪最低, 说明沙葱中大部分的NDF在瘤胃中降解缓慢。麻黄、甘草和胡枝子的b值之间差异不显著 (P>0.05) 。NDF是植物细胞壁成分, 包括半纤维素、纤维素、木质素、硅酸盐和极少量的蛋白质[2], 在瘤胃中的溶解性极低 (a值接近于0) , 瘤胃微生物必须首先紧密附着在这些消化底物上才能进行消化[3];因此, 对于本试验中所测定的苜蓿及7种羊肉风味植物的NDF动态降解部分, a值较小, b值较大。据P.C.Hoffman等[4]报道, 当粗饲料的a值很小时, NDF降解率主要取决于b及c值, 而c值的提高则有利于降解率的提高。沙葱和苜蓿a值较小, 而b、c值较高, 因此有效降解率也较高;麻黄、甘草、柠条、胡枝子的a值较小, b、c值为所测样品中最低, 因此有效降解率亦较低。
2.3 羊肉风味植物不同时间点的ADF降解率 (见表4)
由表4可以看出, 随着瘤胃微生物作用时间的延长, 各种羊肉风味植物的ADF瘤胃降解率逐渐升高。3~12 h时间段, 苜蓿ADF降解率极显著高于7种羊肉风味植物 (P<0.01) , 12 h后沙葱降解率极显著高于苜蓿及其他风味植物 (P<0.01) 。12小时时沙葱及苜蓿的ADF降解率就已分别达到了57.12%和60.83%, 其他风味植物降解率极显著低于沙葱与苜蓿 (P<0.01) 。不同植物的ADF降解率并不一致, 经过72 h的降解, 沙葱和苜蓿降解率较高, 柠条、百里香和胡枝子的ADF降解率达到了50%以上, 麻黄、甘草、黄芪降解率在50%以下, 其中黄芪降解率极显著低于苜蓿及其他羊肉风味植物 (P<0.01) 。胡枝子与柠条、麻黄与甘草的降解率两两之间差异不显著 (P>0.05) 。
%
注:同行数据肩标小写字母不同表示差异显著 (P<0.05) , 相同表示差异不显著 (P>0.05) ;大写字母不同表示差异极显著 (P<0.01) 。a为快速降解部分, b为慢速降解部分, c为慢速降解部分降解率, p为有效降解率。
从ADF的动态降解率来看, 7种羊肉风味植物的快速降解部分较低, 即a值较小。b值在48.36%~87.64%不等, 其中麻黄、柠条、百里香和胡枝子间差异不显著 (P>0.05) 。沙葱的b值最高, 极显著高于苜蓿及其他羊肉风味植物 (P<0.01) 。ADF的组成为纤维素和木质素, 木质素不能被瘤胃完全降解;因此, 植物中ADF含量越高, 降解率越低。P.J.Van Soest[5]指出, 木质素的存在是影响饲料消化率的最主要限制因子, 瘤胃内微生物消化降解纤维物质时需要一定的时间;因此, 7种羊肉风味植物的NDF和ADF消化初期降解率变化不大, 24 h后降解率加快。沙葱和苜蓿营养成分中ADF含量在所测样品中最低, 所以其在瘤胃中的有效降解率最高, 且两者之间差异显著 (P<0.05) , 均极显著高于其他6种风味植物 (P<0.01) 。说明瘤胃对沙葱和苜蓿的ADF降解利用率较高, 其他风味植物的ADF有效降解率都在40%以下, 其中黄芪有效降解率仅为20.10%, 是所测样品中最低的, 柠条和百里香两者ADF有效降解率差异不显著 (P>0.05) 。
2.4 羊肉风味植物不同时间点粗蛋白的降解率 (见表5)
%
注:同行数据肩标小写字母不同表示差异显著 (P<0.05) , 相同表示差异不显著 (P>0.05) ;大写字母不同表示差异极显著 (P<0.01) 。a为快速降解部分, b为慢速降解部分, c为慢速降解部分降解率, p为有效降解率。
由表5可以看出:7种风味植物在36 h前降解率上升幅度波动最大;至12小时时时降解率较高的为沙葱, 其次为柠条, 最低的为黄芪。36 h后粗蛋白降解率上升幅度较小, 沙葱和苜蓿的降解趋势较为平稳, 说明瘤胃对粗蛋白的降解主要在采食饲料后36 h之内。3~6 h和24~36 h两个时间段, 沙葱的降解率极显著高于苜蓿及其他风味植物 (P<0.01) 。48, 72小时时的粗蛋白降解率由高至低前3位的排序一致, 为沙葱>苜蓿>柠条, 最低为黄芪, 黄芪在这两个时间点的降解率极显著低于其他样品 (P<0.01) 。经过瘤胃微生物72 h的作用, 沙葱和苜蓿的降解率在所测样品中最高, 分别达到98.80%、98.36%, 两者相差较小, 但差异显著 (P<0.05) , 其他6种风味植物除黄芪的粗蛋白降解率最低外, 麻黄、甘草、百里香和胡枝子的粗蛋白降解率均达到了80%以上。
根据粗蛋白动态降解率的数值可知, a值较高的为麻黄和柠条, 两者差异不显著 (P>0.05) 。说明麻黄和柠条的快速降解部分最高, 在瘤胃内两者的可消化蛋白降解速度很快。其次为沙葱和苜蓿, 有效降解率分别为48.05%, 46.71%, 其他风味植物的a值均在40%以下, 其中百里香a值最低, 与胡枝子相比差异不显著 (P>0.05) 。b值最高的为胡枝子, 达到了59.81%, 说明胡枝子中可降解蛋白大部分进入瘤胃后慢速降解。经过瘤胃微生物72 h作用后, 7种羊肉风味植物和苜蓿粗蛋白有效降解率由高低依次为沙葱>苜蓿>柠条>百里香>麻黄>甘草>胡枝子>黄芪, 除黄芪外其他风味植物粗蛋白的有效降解率均在60%以上, 说明滩羊对羊肉风味植物粗蛋白的消化利用较高, 依次为沙葱、柠条、百里香、麻黄、甘草、胡枝子。
3 小结
结果表明, 7种羊肉风味植物营养成分中干物质在24 h前降解率速度较快, 24 h后趋于平缓;粗蛋白在36 h前降解率速度较快, 36 h后趋于平缓。NDF和ADF降解率随时间的变化趋势与干物质和粗蛋白大致相同, 只是降解速率较慢。各营养成分在6~36h时瘤胃降解速度最快。经过72 h的瘤胃降解, 7种羊肉风味植物干物质和粗蛋白有效降解率排在前两位的顺序一致为沙葱、柠条。NDF和ADF的瘤胃有效降解率较高的为沙葱、胡枝子、百里香。黄芪的NDF、ADF及粗蛋白有效降解率在7种羊肉风味植物中最低。综合干物质、NDF、ADF和粗蛋白有效降解率可知, 7种羊肉风味植物中沙葱、柠条、胡枝子的营养价值较高, 百里香、麻黄、黄芪和甘草的营养价值较低。
摘要：为了研究羊肉风味植物在滩羊体内的降解规律, 试验采集了宁夏滩羊产区7种常见的羊肉风味植物麻黄、甘草、柠条、沙葱、百里香、黄芪、胡枝子, 测定了瘤胃降解规律。结果表明:7种羊肉风味植物营养成分中干物质和粗蛋白降解率在24 h前增幅较快, 24 h后趋于平缓, 在636 h内瘤胃降解速度最快。经过72 h的瘤胃降解, 羊肉风味植物中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的瘤胃有效降解率排在前3位的顺序一致, 由高到低为沙葱>胡枝子>百里香。黄芪的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维及粗蛋白有效降解率最低。说明7种常见的羊肉风味植物在滩羊体内降解速率不同, 沙葱降解速度较快, 黄芪较慢。
关键词：羊肉风味植物,滩羊,尼龙袋法,瘤胃,降解规律
参考文献
[1]赵有璋.羊生产学[M].北京:中国农业出版社, 2008.
[2]杨胜.饲料分析及饲料质量检测技术[M].北京:中国农业大学出版社, 1993.
[3]CHENG K J.Physiological aspects of digestion and metabolism in ruminants[C]//Proceeding of the 7th International Symposium on Ruminants Physiology, Washington:USDA, 1991.
[4]HOFFMAN P C, SIEVERT S J, SHAVER R D, et al.In situ dry matter protein, fiber degradation of perennial forage[J].J Dairy Sci, 1993, 76 (9) :2632-2643.
植物降解 篇5
围绕地膜资源化利用这一目标,开展替代传统地膜的可降解地膜在作物生产中的应用研究具有重要意义。近年来,可降解地膜田间应用研究日益增多[3[3,4,5,6]6],这些研究结果均表明,与普通地膜相比,可降解地膜对作物生育期、农艺性状、病虫害发生及经济效益等没有严重影响,同时可有效减少地膜残留量,对农业生态环境改善有良好促进作用。本文通过对比全生物可降解地膜和普通地膜对土壤温度、可降解地膜降解情况、地膜控杂草能力及作物产量的影响,研究全生物可降解地膜在玉米田间应用的适应性,以期为可降解地膜在重庆地区的推广应用奠定基础。
1 材料与方法
1.1 试验地自然条件
试验地块位于重庆市渝北区玉峰山镇龙井村,北纬29.6955º,东经106.6670º,属于丘陵山区亚热带湿润季风气候,年降雨量1100 mm,年平均气温17.3℃,最高气温40℃,最低气温-2℃。年光照1340h,相对湿度75%。土壤属于半沙半泥土,质地属于中壤,土壤肥力中等。
1.2 试验材料
供试地膜包括9种全生物可降解地膜和1种普通PE地膜,其中9种全生物可降解地膜分别为J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8、J9,分别由9个企业提供。
供试植物为春季糯玉米(京科糯2000),种子由重庆市渝北区农业技术推广站提供。
1.3 试验设计
试验设11个处理,其中可降解地膜处理9个,普通地膜对照处理1个(CK),详见表1。每个处理设3个重复,随机排列。小区长55 m、宽1 m,面积55 m2。
1.4 试验田间管理
玉米育苗移栽完成后,采用人工覆膜的方式进行覆膜,覆盖比例70%,覆膜后立即破膜放苗。每个重复灌水总量约为0.18 t。
玉米吐丝期采用单株一穗的方法进行定穗,即每小区240株、240穗。
1.5 观察指标及方法
通过目测法、仪器测定法和定期记录进行试验数据采集。
1.5.1 土壤温度
采用QT-T03纽扣温湿度记录仪进行测定。在每个处理土壤0~15 cm深度处放置1个温度仪,每隔1 h测定1次。
1.5.2 可降解地膜降解情况
定期对地膜进行观测,在覆膜后前60 d,每10 d观测1次;覆膜后61~85 d,每5 d观测1次;覆膜后86~105 d,每3 d观测1次;覆膜后106~125 d,每5 d观测1次,覆膜后126~180 d,每10 d观测1次。
地膜降解情况采用以下级别术语,其判定标准如下。(1)始裂期:膜面发现裂口;(2)初裂期:每个处理随机取5个点,每个点10 m,其中3个点膜面出现裂口(裂口数量≥1个),裂口长度≥1 cm;(3)开裂期:每个处理随机取5个点,每个点10 m,其中4个点膜面出现裂口(裂口数量≥3个),裂口长度≥5 cm;(4)大裂期:每个处理随机取5个点,每个点10 m,其中5个点膜面出现裂口(裂口数量≥4个),裂口长度≥10 cm;(5)无膜期:100%地面无肉眼可见地膜。上述判定标准不包括风力和人为破坏。
1.5.3 作物产量及其构成要素
取样方法:每个重复随机抽取10个成熟玉米穗,分别测定穗粒数和百粒重,然后按照公式推算理论产量和单产。
小区理论产量(kg)=收获穗数(穗)×穗粒数(粒)×百粒重(g)×10-5×85%。
6 6 7 m2折合产量(kg)=小区理论产量×667(m2)/小区面积(m2)
1.5.4 杂草情况
采用观测和称量法直接测定杂草重量。每个处理选其中1个重复,以某窝玉米为中心,1 m×1 m范围设置样方,测定杂草生物量(鲜重)。
2 结果与分析
2.1 可降解地膜降对土壤温度的影响
图1~图9为从5月12日到玉米收获时覆盖降解地膜对土壤日平均温度的影响。从图中可以看出,各种地膜对土壤温度的影响趋势基本一致,J2土壤日平均温差较大,J9日平均温差最小。图10为普通PE地膜覆盖(CK)对土壤日平均温度的影响。
图11为从5月12日至玉米收获时土壤的平均温度,从图中可以看出,不同的可降解地膜对土壤平均温度有一定影响。除个别可降解地膜外,普通PE地膜覆盖(CK)的土壤温度高于可降解地膜覆盖的土壤温度。覆盖J2可降解膜的土壤平均温度最高,为23.72℃,覆盖J9可降解膜的土壤平均温度最低,为22.76℃,但是2种地膜覆盖玉米土壤平均温度仅相差0.96℃,说明从玉米大喇叭口期到玉米成熟期,地膜对土壤温度的影响不大。
2.2 可降解地膜降解情况
除个别地膜因杂草顶破地膜造成无法准确观测地膜降解情况外,通过观察记录可降解地膜降解情况(表2)可以发现,J1、J2、J3、J5这4种可降解地膜诱导期较短且仅相差1 d;诱导期最长的为J6,在玉米成熟时才开始降解,所需时间为82 d。降解地膜从诱导期到大裂期所需时间最短的为J3,需要30 d,表明其降解速度相对较快。截至8月26日,可降解地膜覆膜天数均大于150 d,但所有可降解地膜均未进入无膜期,其中J8处于开裂期,J6、J7处于大裂期,其余可降解地膜残留情况如下:J4(40%)=J9(40%)<J3(45%)<J1(50%)<J2(65%)<J5(80%)<CK(100%)。从前面的分析知道,5月5日到玉米成熟及成熟后这段时期内,地膜对土壤温度的影响不大,因此可以推断,地膜降解除受环境因素影响外,全生物可降解地膜自身生产配方对地膜降解也有重要影响。
2.3 可降解地膜控杂草情况
从各处理杂草生长情况表(表3)可以看出,各覆膜处理中均生长大量杂草,杂草种类有1~3种不等。杂草平均株高由低到高排序为:CK<J3<J5<J1<J5<J2=J7=J8<J4<J6<J9;杂草生物量由低到高的排序为:CK<J3<J6<J5=J7<J1<J2<J4=J8<J9。普通地膜控杂草能力最强,杂草平均高度为90 cm,生物量为1.85 kg/m2。由于可降解地膜均为白膜,透光性好、厚度薄且覆膜后压膜不严,因此造成降解膜控杂草能力差。
2.4 玉米产量情况
各处理玉米产量情况见表4。玉米产量由高到低的顺序为:CK>J1>J7>J4>J5>J6>J9>J3>J2>J8>L。从排序我们可以看出,覆膜玉米产量明显高于未覆膜玉米产量。说明地膜使用对玉米增产有一定效果。对比普通地膜覆盖和可降解地膜覆盖玉米产量可以发现,普通地膜覆盖玉米产量高于可降解地膜覆盖玉米产量,产量差最大值为87.8 kg,产量差最小值为16.3 kg,可降解地膜处理每667 m2减产3.0%~16.4%。
3 小结
(1)全生物可降解地膜应用有可行性。地膜的主要作用是保水保墒,在相同条件下,全生物可降解地膜覆盖产量比裸地产量高,每667 m2理论产量高16.3~87.8 kg。虽然全生物可降解地膜覆盖产量比普通地膜覆盖产量低,但差异不大,每667 m2减产3.0%~16.4%,同时全生物可降解地膜对农业生态环境污染小,因此推广应用全生物可降解地膜具有一定的可行性。
※J9缺观测数据的原因在于:覆膜第二天,膜就萎缩,造成倒苗。
(2)全生物可降解地膜生产配方有待改进。全生物可降解地膜应用的宗旨是减少地膜残留田间造成的土壤肥力下降、土壤板结等生态环境问题,因此在不影响作物产量的情况下,通过改进全生物可降解地膜生产配方,促进全生物可降解地膜在有限的时间周期内达到最好的降解效果至关重要。
小区株数、穗数分别为240株、240穗。
参考文献
[1]徐迪新,徐翔.中国直播稻、移栽稻的演变及播种技术的发展[J].中国稻米,2006(3):6-9.
[2]重庆市统计局,国家统计局重庆调查总队.重庆统计年鉴-2015[M].北京:中国统计出版社,2015.
[3]刘群,穆兴民,袁子成,等.生物降解地膜自然降解过程及其对玉米生长发育和产量的影响[J].水土保持通报,2011,31(6):126-129.
[4]成胤,刘!,聂祥友.不同地膜在玉米生产上的应用比较研究[J].云南农业科技,2013(6):12-14.
[5]杨玉姣,黄占斌,闫玉敏,等.可降解地膜覆盖对土壤水温和玉米成苗的影响[J].农业环境科学学报,2010,29(B03):10-14.
植物降解 篇6
为了保证粮食产量, 人类每年农药的使用量已达到250万t。农药残留对人类健康和蔬菜贸易带来了严重的挑战。目前, 控制农药残留量的办法大多局限在加强农药残留监测等方面的努力。喻景权课题组的研究第一次找到了降解控制农药残留的“天然帮手”——油菜素内酯。
喻景权是浙大蔬菜学学科负责人, 人称“蔬菜教授”。“我常被问到两个问题, 什么蔬菜营养好, 什么蔬菜农药少。这促使我去关注蔬菜的农药残留问题。”对喻景权来说, 油菜素内酯并不陌生, 他的一项研究曾发现, 这种物质能够调控植物抗逆性和光合作用。一次偶然的机会, 让他发现了油菜素内酯的新功用。
据喻景权介绍, 农药被植物吸收后, 并非一直残留在植物体内, 而是会被植物体内某些酶自身慢慢“消化”。喻景权说:“只是这种过程的速度没有我们所期望的那样迅速, 导致农产品采收后还存在一定的农药残留。”
研究人员发现, 油菜素内酯处理后, 许多参与农药降解的基因 (如P450和GST) 表达和酶活性都得到提高, 这些基因“指导”下合成的蛋白酶能把农药逐渐被转化为水溶性物质或低毒无毒物质, 有的则被直接排出体外。喻景权课题组发现, 当植物体内的油菜素内酯含量升高时, P450等基因的表达就会更加“活跃”。相反, 当油菜素内酯的含量降低, 这种基因就变得“安静”。他们以黄瓜作实验, 选取了4种代表性的杀虫剂和杀菌剂, 在喷洒这些农药之前, 先给植物喷洒一次油菜素内酯, 农药残留比未处理的降低了30%～70%。
