（環(huán)境工程專業(yè)論文）鐵錳硅對(duì)鳳眼蓮生物質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響.pdf

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明及使用授權(quán)嘲 學(xué)位論文 屈如需保密，解密時(shí)間年 月日 是否保密 ， 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成 果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā) 表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得華中農(nóng)業(yè)大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書 而使用過的材料，指導(dǎo)教師對(duì)此進(jìn)行了審定與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任 何貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說明，并表示了謝意 研究生始舐步肇日恫：山f 口年6 月哆日 黼始撕鋤撓等劬 簽名日期：如f 硨口卵。鄉(xiāng)日簽名日期：少p 年，6 月。羅日 注：請將本表直接裝訂在學(xué)位論文的扉頁和目錄之間 l 一 鐵錳硅對(duì)風(fēng)眼蓮生物質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響 目錄 摘要i a b s t r a c t i i i 1 文獻(xiàn)綜述1 1 1 風(fēng)眼蓮的生物學(xué)特性及其危害。l 1 2 風(fēng)眼蓮的控制與利用l 1 2 1 風(fēng)眼蓮的治理方法1 1 2 2 風(fēng)眼蓮的植物修復(fù)功能2 1 2 3 鳳眼蓮的能源化利用4 1 2 4 風(fēng)眼蓮的養(yǎng)分利用5 1 2 5 動(dòng)物飼料6 1 2 6 吸附劑7 1 2 7 其他利用方式8 1 3 生物質(zhì)結(jié)構(gòu)表征方法9 1 3 1f t i r 9 1 3 2x r d 。9 1 3 3 掃描電鏡( s e m ) 與能譜分析( e d x ) 1 0 1 3 4 熱分析1 1 1 3 5 其它方法。1 2 2 課題研究的背景、意義、內(nèi)容及技術(shù)路線1 3 2 1 研究的背景和意義1 3 2 2 研究內(nèi)容13 2 3 課題創(chuàng)新點(diǎn)1 3 2 4 技術(shù)路線1 4 3f e 對(duì)鳳眼蓮生物質(zhì)的影響。1 5 3 1 前言1 5 3 2 材料與方法15 3 2 1 試驗(yàn)材料及培養(yǎng)方法l5 3 2 2 風(fēng)眼蓮f e 、m n 、s i 、m g 、c u 、k 、p 等含量的測定。1 5 3 2 3 鳳眼蓮吸附位點(diǎn)數(shù)及p z c 的測定1 6 3 3 結(jié)果與分析1 7 3 3 1f e 對(duì)f e 、m n 、s i 在風(fēng)眼蓮體內(nèi)分布的影響1 7 3 3 2 f e 對(duì)m g 、c u 、p 、k 的分布影響1 9 3 3 3f e 對(duì)吸附位點(diǎn)數(shù)及p z c 的影響2 0 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2 0 1 0 屆碩士研究生學(xué)位論文 4m n 對(duì)鳳眼蓮生物質(zhì)的影響2 3 4 1 前言2 3 4 2 材料與方法2 3 4 2 1 試驗(yàn)材料2 3 4 2 2 鳳眼蓮f e 、m n 、m g 、c u 、k 等含量的測定2 3 4 2 3 風(fēng)眼蓮吸附位點(diǎn)數(shù)及p z c 的測定2 3 4 3 結(jié)果與分析2 3 4 3 1 含m n 處理對(duì)化學(xué)元素分布的影響一2 3 。4 3 2m n 對(duì)m g 、c u 、p 、k 的分布影響2 5 4 3 3m n 對(duì)吸附位點(diǎn)及p z c 的影響2 7 5s i 對(duì)鳳眼蓮生物質(zhì)的影響2 9 5 1 前言2 9 5 2 材料與方法2 9 5 2 1 試驗(yàn)材料2 9 5 2 2 風(fēng)眼蓮f e 、m n 、s i 、m g 、c u 、p 、k 等元素的測定2 9 5 2 3 鳳眼蓮吸附位點(diǎn)數(shù)及p z c 的測定2 9 5 3 結(jié)果與分析2 9 5 3 1s i 對(duì)化學(xué)元素分布的影響2 9 5 3 2s i 對(duì)m g 、c u 、p 、k 的分布影響3 0 5 3 3s i 對(duì)吸附位點(diǎn)數(shù)的影響3 2 6 1 前言3 4 6 2 材料與方法3 4 6 2 1 試驗(yàn)材料3 4 6 2 2 鳳眼蓮f e 、m n 、m g 、c u 、p 、k 等元素的測定3 5 6 2 3 風(fēng)眼蓮吸附位點(diǎn)數(shù)及p z c 的測定3 5 6 3 結(jié)果與分析3 5 6 3 1f e m n 處理對(duì)鐵、錳化學(xué)元素分布的影響3 5 6 3 2f e m n 處理對(duì)m g 、c u 、p 、k 的分布影響3 6 6 3 3f e m n 處理對(duì)吸附位點(diǎn)數(shù)及p z c 的影響3 9 7 風(fēng)眼蓮生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)表征4 l 7 1 前言4 1 7 2 材料與方法4 l 7 2 1 試驗(yàn)材料41 7 2 2 鳳眼蓮的f t - i r 表征方法一4 l 7 2 3 風(fēng)眼蓮的x r d 表征方法4 l 7 2 4 風(fēng)眼蓮的s e m e d x 表征方法4 2 鐵錳硅對(duì)風(fēng)眼蓮生物質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響 7 3 結(jié)果與分析4 2 7 3 1 不同處理風(fēng)眼蓮的f t - i r 表征4 2 7 3 2 不同處理鳳眼蓮的x r d 表征5 0 7 3 3 不同處理風(fēng)眼蓮的s e m e d x 表征5 5 8 結(jié)論6 3 參考文獻(xiàn)6 5 致謝7 6 鐵錳硅對(duì)鳳眼蓮生物質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響 摘要 風(fēng)眼蓮( e i c h h o r n i ac r a s s i p e s ) 由于其極強(qiáng)的繁殖和生物入侵能力，現(xiàn)已被 列為世界十大害草之一。在對(duì)鳳眼蓮的治理和利用兩方面，最近幾十年來，很多 學(xué)者都傾向于對(duì)鳳眼蓮利用。風(fēng)眼蓮對(duì)水體具有很強(qiáng)的凈化功能，且其對(duì)很多重 金屬都有富集能力，收獲后的生物質(zhì)是一種潛在的優(yōu)異的吸附劑，但一些金屬離 子在其體內(nèi)對(duì)于生物質(zhì)功能的影響并不清楚。為了探討鐵、錳、硅在鳳眼蓮生物 質(zhì)形成過程中的作用，本文首先研究了鐵、錳、硅三種元素在鳳眼蓮體內(nèi)的分布， 及其對(duì)銅、鎂、磷、鉀等元素分布的影響，并利用f t - i r 、x r d 、s e m e d x 等 手段表征其官能團(tuán)的豐度、結(jié)晶度等生物質(zhì)材料性質(zhì)。主要結(jié)果如下： ( 1 ) 前期試驗(yàn)：鐵在植物各部位的含量順序( 除m n 、f e s i 、f e m n s i 處理 外) 為根 葉 莖；錳在植物各部位的含量順序?yàn)? 除s i 和f e 處理外) 根 莖 葉；s i 在植物各部位的含量順序?yàn)? 除m n 處理外) 根 莖 葉。其中，硅的 存在有利于鐵在根部的累積，但鐵較少轉(zhuǎn)移到莖葉中；缺鐵時(shí)，m n 使鐵更多地 向葉分配，以利光合作用。鐵可以降低錳的含量，硅增加錳的含量，錳對(duì)鳳眼蓮 根部吸收硅有協(xié)同作用。濃度過高的鐵不利于風(fēng)眼蓮對(duì)高濃度的錳的吸收，對(duì)低 濃度的錳的吸收有促進(jìn)作用，卻不利于其在根部積累。鐵、錳、硅在鳳眼蓮體內(nèi) 的不同分布將在一定程度地影響風(fēng)眼蓮生物質(zhì)材料的功能特性。 ( 2 ) 鐵有利于鎂在風(fēng)眼蓮根部積累，而不利于鎂向莖、葉部的分配；鐵抑 制了植物對(duì)銅的吸收，但高濃度的鐵有利于銅轉(zhuǎn)運(yùn)到莖和葉中；高濃度鐵有利于 風(fēng)眼蓮對(duì)磷的吸收，尤其在根部積累；鐵能夠顯著促進(jìn)鳳眼蓮對(duì)k 的吸收，但 隨著鐵濃度的增加，鐵會(huì)抑制鳳眼蓮對(duì)鉀的吸收。錳促進(jìn)鎂在植物根部積累，但 抑制鎂在莖部和葉部的分布；錳的存在抑制了植物根部對(duì)銅的吸收，促進(jìn)莖葉部 銅含量提高；錳促進(jìn)植物根對(duì)磷的吸收，抑制鳳眼蓮莖和葉對(duì)磷的積累，但高濃 度的錳抑制植物對(duì)磷的吸收；硅有利于風(fēng)眼蓮根對(duì)鎂的吸收，卻不利于莖和葉對(duì) 鎂的積累；硅抑制鳳眼蓮根對(duì)銅的吸收，有利于銅在葉和莖中分布；硅對(duì)鳳眼蓮 吸收磷沒有顯著影響，但抑制莖和葉對(duì)磷的累積；硅抑制鳳眼蓮對(duì)鉀的吸收。鐵、 錳、硅對(duì)風(fēng)眼蓮體內(nèi)m g 、c u 、p 、k 這些元素分布的影響在風(fēng)眼蓮生物質(zhì)材料 形成中的作用有待進(jìn)一步研究。 ( 3 ) 吸附位點(diǎn)數(shù)在鳳眼蓮體內(nèi)的規(guī)律為：在低濃度鐵、錳及其組合處理?xiàng)l 件下，風(fēng)眼蓮秸稈三個(gè)部位的酸性位點(diǎn)數(shù)順序?yàn)楦?莖 葉，施硅條件下，風(fēng)眼蓮 秸稈三個(gè)部位的酸性位點(diǎn)數(shù)順序與上述順序相反，為葉 莖 根。鐵降低風(fēng)眼蓮秸 稈的酸性位點(diǎn)數(shù)，m n 和s i 則能提高其酸性位點(diǎn)數(shù)，m n 的作用尤其明顯。鐵降 低鳳眼蓮葉中的堿性位點(diǎn)數(shù)，提升根、莖中的堿性位點(diǎn)數(shù)。錳促進(jìn)植物根產(chǎn)生更 多的堿性位點(diǎn)，但在莖和葉部抑制其產(chǎn)生堿性位點(diǎn)。硅抑制鳳眼蓮根和葉部堿性 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2 0 1 0 屆碩士研究生學(xué)位論文 位點(diǎn)的產(chǎn)生，但促進(jìn)莖部產(chǎn)生更多的堿性位點(diǎn)。與低濃度相反，高濃度的錳促進(jìn) 植物產(chǎn)生更多的堿性位點(diǎn)，高濃度鐵促進(jìn)植物莖和葉產(chǎn)生更多的堿性位點(diǎn)。由此 可見，水環(huán)境中不同濃度的鐵、錳、硅可以一定程度地改變鳳眼蓮生物質(zhì)的荷電 特性，從而改變鳳眼蓮生物質(zhì)材料的性質(zhì)。 ( 4 ) 紅外圖譜表明：m n 和s i 增加木質(zhì)素、果膠以及低分子的木聚糖( 半 纖維素) 等非晶型物質(zhì)含量，這些物質(zhì)含有較高的c = c 、c h 2 、一c o 、一o h 、c o o h 等活性基團(tuán)，有利于生物質(zhì)材料的化學(xué)改性。f e 增加c h 3 等官能團(tuán)，降低吸附 位點(diǎn)數(shù)，不利于生物質(zhì)材料的化學(xué)改性。 ( 5 ) x 射線衍射圖譜表明：風(fēng)眼蓮生物質(zhì)根和葉纖維素結(jié)晶度含量較低； 硅和鐵能提升植物根的結(jié)晶度，錳降低植物根的結(jié)晶度。鐵和錳均能降低植物莖 葉的結(jié)晶度。高濃度鐵可以增加植物的結(jié)晶度，尤其是植物根部的結(jié)晶度；錳降 低植物的結(jié)晶度。鐵錳硅對(duì)鳳眼蓮生物質(zhì)材料結(jié)晶度的影響與其對(duì)鳳眼蓮生物質(zhì) 活性功能團(tuán)的貢獻(xiàn)相一致。 ( 6 ) 能譜分析表明：c 、o 、s i 、p 、n a 是細(xì)胞壁的組成元素，主要分布在 植物細(xì)胞壁上，c a 和s 分布比較均勻。高濃度的鐵和錳使植物的細(xì)胞壁和根表 均分布有f e 和m n ，同時(shí)，提升了對(duì)p 、a l 的吸收。植物不同組織中主要元素 的分布差異由營養(yǎng)液中不同的鐵、錳、硅營養(yǎng)條件引起，與生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和吸附 特性有一定的關(guān)系。 關(guān)鍵詞：風(fēng)眼蓮( e i c h h d r n i ac r a s s i p e s ) 鐵錳硅 f t i rx r d s e m e d x 鐵錳硅對(duì)風(fēng)眼蓮生物質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響 a b s t r a c t e i c h h o r n i ac r a s s i p e s ( i e w a t e rh y a c i n t h ) h a sb e e nl i s t e da so n eo ft h ew o r l d s t o pt e nh a r m f u lw e e d s ，d u et oi t ss t r o n gr e p r o d u c t i v ec a p a c i t y i nr e c e n td e c a d e s ， m a n ys c h o l a r sh a v et e n d e dt ou s ew a t e rh y a c i n t h ，i nc o n t r o la n du t i l i z a t i o no fw a t e r h y a c i n t h w a t e rh y a c i n t hh a sas t r o n gw a t e rp u r i f i c a t i o nf u n c t i o n ，a c c u m u l a t i o n a b i l i t yf o rh e a v ym e t a l s ，a n di t sp o s t h a r v e s tb i o m a s si sa l s oap o t e n t i a l l ye x c e l l e n t a d s o r b e n t ，b u tt h er o l eo fm e t a li o n si nv i v oi sn o tc l e a r t oi n v e s t i g a t et h er o l eo fi r o n ， m a n g a n e s ea n ds i l i c o ni nw a t e rh y a c i n t hb i o m a s s ，t h ep a p e rs t u d i e st h ed i s t r i b u t i o no f i r o n , m a n g a n e s ea n ds i l i c o n ，a n dt h e i ri n f l u e n c eo nc u ，m g ，p a n dki nw a t e r h y a c i n t h a n df t - i r ，x r d ，s e m e d xw e r eu s e dt oc h a r a c t e r i z ei t sf u n c t i o n a lg r o u p a b u n d a n c e ，c r y s t a l l i n i t y , a n dt h ee l e m e n td i s t r i b u t i o ni nt h ep l a n tm a t e r i a l s t h em a i n r e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) e x c e p tf o rm n , f e s i ，f e m n s it r e a t m e n t s ，t h es e q u e n c eo ff ec o n t e n ti nt h e t h r e ep a r t so fp l a n ti sr o o t l e a f s t e m ；t h es e q u e n c eo fm a n g a n e s ec o n t e n ti nt h e d i f f e r e n tp a r t so fp l a n t ( e x c e p tf o rs ia n df et r e a t m e n t s ) i sr o o t s t e m l e a f ；t h eo r d e r o fs i l i c o nc o n t e n ti nt h et h r e ep a r t so fp l a n t ( e x c e p tf o rm n t r e a t m e n t ) i sr o o t s t e m l e a f s i l i c o ni np l a n tb e n e f i t e di r o nt oa c c u m u l a t ei nt h er o o t s ，b u tl e s si r o nt r a n s f e rt o t h es t e m sa n dl e a v e s m a n g a n e s ei n c r e a s e di r o na l l o c a t i o nt ol e a v e s ，i no r d e rt o f a c i l i t a t ep h o t o s y n t h e s i sw h e ni r o nd e f i c i e n c y i r o nc a nr e d u c et h ec o n t e n to f m a n g a n e s ei np l a n t ，s i l i c o ni n c r e a s e st h ec o n t e n to fm a n g a n e s ea n dm a n g a n e s eh e l p a b s o r p t i o no fs i l i c o ni nt h ew a t e rh y a c i n t hr o o t h i g l lc o n c e n t r a t i o no fi r o ni n h i b i t st h e a b s o r p t i o no fh i g hc o n c e n t r a t i o nm a n g a n e s ei nw a t e rh y a c i n t ha n dp r o m o t e st h ew a t e r h y a c i n t h sa b s o r p t i o no fl o wc o n c e n t r a t i o nm a n g a n e s e ，b u ti n h i b i t sm a n g a n e s e a c c u m u l a t i o ni nr o o t s t h ed i f f e r e n td i s t r i b u t i o no fi r o n ，m a n g a n e s e ，s i l i c o ni nt h ew a t e r h y a c i n t hw i l lb ea f f e c t e dt os o m ee x t e n to fw a t e rh y a c i n t hb i o m a s sm a t e r i a lf e a t u r e s ( 2 ) l o wc o n c e n t r a t i o ni r o nf a v o r sm a g n e s i u ma c c u m u l a t i o ni nw a t e rh y a c i n t h r o o t s ，i n h i b i t st h ea b s o r p t i o no fc ui np l a n t h i g hc o n c e n t r a t i o ni r o na v a i lt h e a b s o r p t i o no fc ui ns t e m sa n dl e a v e s l o wc o n c e n t r a t i o ni r o ni n h i b i t st h ea b s o r p t i o n o fpi nw a t e rh y a c i n t h ，b u th i g hc o n c e n t r a t i o ni r o ne n h a n c e st h ea b s o r p t i o no fp e s p e c i a l l yi nr o o t s i r o nc a ns i g n i f i c a n t l yp r o m o t et h ea b s o r p t i o no fw a t e rh y a c i n t ho n k ，b u tw i t ht h ei n c r e a s eo ft h ec o n c e n t r a t i o no fi r o n ，i r o ni n h i b i t st h ea b s o r p t i o no f w a t e rh y a c i n t ho nk m a n g a n e s ep r o m o t e st h em a g n e s i u ma c c u m u l a t i o ni np l a n tr o o t ， i n h i b i tt h ea c c u m u l a t i o no fm a g n e s i u mi ns t e m sa n dl e a v e s m ni n h i b i t st h e a b s o r p t i o n o fc ui n p l a n t r o o t s l o wc o n c e n t r a t i o n m a n g a n e s e i n h i b i t st h e a c c u m u l a t i o no fpi nw a t e rh y a c i n t hs t e m sa n dl e a v e s ，f a v o r sp l a n tr o o tu p t a k eo f i i i 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2 0 1 0 屆碩士研究生學(xué)位論文 p h o s p h o r u s ，b u th i g hc o n c o n c e n t r a t i o nm a n g a n e s ei n h i b i t sp l a n tu p t a k eo fp h o s p h o r u s s i l i c o nf a v o r st h ea b s o r p t i o no fm a g n e s i u mi nw a t e rh y a c i n t hr o o ta n di n h i b i t st h e a c c u m u l a t i o no fm a g n e s i u mi ns t e m sa n dl e a v e s s i l i c o nf a v o r st h ea b s o r p t i o no f m a g n e s i u mi nw a t e rh y a c i n t hr o o ta n di n h i b i t st h ea c c u m u l a t i o no fm a g n e s i u mi n s t e m sa n dl e a v e s t ot h ec o n t r a r y , s i l i c o ni n h i b i t st h ea b s o r p t i o no fc ui nw a t e r h y a c i n t hr o o ta n df a v o r st h ea c c u m u l a t i o no fc ui ns t e m sa n dl e a v e s s i l i c o ni sn o s i g n i f i c a n t e f f e c to npa b s o r p t i o ni nw a t e r h y a c i n t hr o o t s ，b u t i n h i b i t st h e a c c u m u l a t i o ni ns t e m sa n dl e a v e s s i l i c o ni n h i b i t st h eu p t a k eo fk t h ee f f e c to fi r o n ， m a n g a n e s ea n ds i l i c o ni nt h ew a t e rh y a c i n t ha f f e c tm g ，c u ，p kd i s t r i b u t i o nf o rw a t e r h y a c i n t hb i o m a s sm a t e r i a lt h ef o r m a t i o nn e e d sf u r t h e rs t u d y ( 3 ) t h er u l e so fa d s o r p t i o ns i t e si nw a t e rh y a c i n t ha r e ：t h es e q u e n c eo fa c i d i c s i t e sa m o u n ta m o n gt h et h r e ep a r t so fp l a n ti sr o o t s t e m l e a f , i nt h et r e a t m e n to f f e ，m na n dt h e i rc o m b i n a t i o n ，a n dl e a f s t e m r o o ti ns it r e a t m e n t m na n ds ic a n e n h a n c ea c i d i cs i t e so ft h ep l a n t ，i nw h i c hm n p l a y sag r e a tr o l e ，b u tf er e d u c e st h e a c i d i cs i t e s f er e d u c e st h ea l k a l i n es i t e si nl e a v e sa n de n h a n t e st h ea l k a l i n es i t e si n r o o ta n ds t e mo fw a t e rh y a c i n t h m np r o m o t e st h ea l k a l i n es i t e si nr o o t sa n dr e d u c e s a l k a l i n es i t e si ns t e m sa n dl e a v e s s ir e d u c e st h ea l k a l i n es i t e si nw a t e rh y a c i n t hr o o t s a n dl e a v e sa n dp r o m o t e ss t e m st op r o d u c em o r ea l k a l i n es i t e s h i g hc o n c e n t r a t i o nm n f o rw a t e rh y a c i n t hp r o d u c e sm o r ea l k a l i n es i t e sa n dh i g hc o n c e n t r a t i o ni r o nf o rp l a n t p r o d u c e s m o r ea l k a l i n es i t e si ns t e m sa n dl e a v e s t h i ss h o w st h a td i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n so fi r o n ，m a n g a n e s e ，s i l i c o ni nw a t e re n v i r o n m e n tc a nc h a n g es o m e e x t e n to fc h a r a c t e r i s t i c so fc h a r g e ，t h u sc h a n g i n gt h en a t u r eo ft h ew a t e rh y a c i n t h b i o m a s s ( 4 ) f t - i rs p e c t r as h o wt h a t ：m na n ds it r e a t e ds t a l k so fw a t e rh y a c i n t hh a v e m o r ea m o r p h o u sm a t e r i a l ，s u c ha sl i g n i n ，p e c t i na n dx y l a n ( h e m i c e l l u l o s e ) ，w h i c h h a v em o r ec = c ，- c h 2 ，- c o ，一o h ，- c 0 0 ha n da c i d i cs i t e s f ei n c r e a s e s ：h 3 f u n c t i o n a lg r o u p ，w h i c hc a nr e d u c ea d s o r p t i o ns i t e s ，i sn o tc o n d u c i v et ot h ec h e m i c a l m o d 泊c a t i o no fb i o m a s sm a t e r i a l s ( 5 ) x - r a yd i f f r a c t i o np a u e r ns h o w s t h a t ：t h ec e l l u l o s eo fr o o t sa n dl e a v e so fw a t e r h y a c i n t hh a sl o wc r y s t a l l i n i t y ；s i l i c o na n di r o nc a ne n h a n c et h ec r y s t a l l i n i t yi nr o o t s ， m a n g a n e s er e d u c e sc e l l u l o s ec r y s t a l l i n i t yo f t h er o o t s i r o na n dm a n g a n e s ec a nr e d u c e t h ec e l l u l o s ec r y s t a l l i n i t yo fp l a n ts t e m sa n dl e a v e s h i g hc o n c e n t r a t i o ni r o nc a n i n c r e a s et h ec e l l u l o s ec r y s t a l l i t yo fp l a n t s ，e s p e c i a l l yo fp l a n tr o o t s m a n g a n e s e r e d u c e sc e l l u l o s ec r y s t a l l i n i t yo ft h ep l a n t f e ，m na n ds ih a st h es a m ec o n t r i b u t i o no n t h ec r y s t a l l i z a t i o no fw a t e rh y a c i n t hb i o m a s sa n dt h e i rf u n c t i o n a lg r o u p s ( 6 ) s e m - e d xa n a l y s i ss h o w st h a t ：c ，o ，s i ，pa n dn ai st h ec o m p o s i t i o no fc e l l i v w a l le l e m e n t s ，a n dm a i n l yi nt h ep l a n tc e l lw a l l ，c aa n ds i sm o r ee v e n l yd i s t r i b u t e d h i g l lc o n c e n t r a t i o no fi r o na n dm a n g a n e s em a k e st h ep l a n tc e l lw a l la n dt h er o o t s u r f a c ed i s t r i b u t i o nf ea n dm n ，a l s oe n h a n c et h el e v e lo fp ，a 1a b s o r p t i o n d i f f e r e n t e l e m e n t sd i s t r i b u t i o ni np l a n tt i s s u e si sc a u s e db yn u t r i t i o n a lc o n d i t i o n so f f e ，m n ， s i ，a n dh a sr a l a t i o nw i t hb i o m a s ss t r u c t u r ea n da d s o r p t i o nc h a r a c t e r i s t i c s k e yw o r d s ：e i c h h o r n i ac r a s s i p e si r o n m a n g a n e s e s i l i c o nf t - i rx r d s e m e d x v 鐵錳硅對(duì)風(fēng)眼蓮生物質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響 1 文獻(xiàn)綜述 1 1 鳳眼蓮的生物學(xué)特性及其危害 鳳眼蓮( e i c h h o r n i ac r a s s i p e s ) ，俗稱水葫蘆，又名假水仙，屬雨久花科， 多年生漂浮性水生草本植物，根系發(fā)達(dá)，長1 5 - 3 0 c m ，懸垂于水中( 謝批英剮 郭金存，2 0 0 5 ) ；短縮莖，紫色花，葉為心形或腎形。風(fēng)眼蓮適應(yīng)性很強(qiáng)，可以 在各種各樣的濕地中生長，但更喜歡富營養(yǎng)化的水體，可以在1 4 0 ( 最佳為 2 5 2 7 5 ) 內(nèi)存活，最佳p h 為6 - 8 ( w i l s o ne ta 1 2 0 0 5 ) 。無性繁殖是風(fēng)眼蓮的 主要生長途徑( v e n n ae ta i 2 0 ( 3 ) ，在適宜的溫度和營養(yǎng)條件下生長速度很快。 但其生長速度受到水中n 的制約( h e a r da n dw i n t e a o n ，2 0 0 0 ) 。鳳眼蓮限制其 他水生生物的生長，其中一條途徑是通過釋放化感物質(zhì)( s u ne ta 1 ，1 9 9 3 ) 減少 生物的多樣性( b r e n d o n c ke ta 1 ，2 0 0 3 ) 。 風(fēng)眼蓮1 9 0 1 年作為花卉引入我國( 鄭再就，2 0 0 6 ) ，大約于2 0 世紀(jì)3 0 年， 作為畜禽飼料在我國內(nèi)地大量種植( 彭青林，2 0 0 3 ) ，并作為觀賞和凈化水質(zhì)的 植物推廣種植，后逃逸為野生。目前為止，風(fēng)眼蓮已至少分布在6 2 個(gè)國家，主 要在4 0 0 n ( 葡萄牙) 4 5 0 s ( 新西蘭) ，遍及亞洲、北美、大洋州和非洲的很多 國家和地區(qū)( a b b a s i ，1 9 9 9 ) 。因其適應(yīng)性強(qiáng)，生殖和再生殖速度快( 5 d 生物量 可翻一倍) ，從而被認(rèn)為是對(duì)水體造成影響最壞的水生植物( m c k a y ，1 9 9 9 ) 。 在管理跟不上時(shí)，鳳眼蓮在水體中迅速繁衍，導(dǎo)致河道堵塞，影響航運(yùn)、阻礙排 灌、破壞漁業(yè)生產(chǎn)、妨礙發(fā)電，并威脅周圍居民和牲畜飲用水安全( 下1 性一2 0 0 0 ) 。 如鳳眼蓮在滇池、太湖、黃浦江及武昌東湖等南方著名水體中泛濫成災(zāi)，其中滇 池2 3 的水面曾一度完全被風(fēng)眼蓮覆蓋( 江錦坡和金春華，2 0 0 2 ) ；風(fēng)眼蓮在腐 敗后造成水體污染，妨礙其它水生植物生長，造成生態(tài)失衡( y ue ta l ，2 0 0 0 ； m o h a m m a d 2 0 ( 7 ) ，現(xiàn)已被列為世界十大害草之一。另一方面，由于其很強(qiáng)的去 污能力和凈水效果，在一定條件下，它又是恢復(fù)水生生態(tài)系統(tǒng)的重要植物之一( 陳 燦等，2 0 0 6 ；濮上蠢民等2 0 0 5 ) 。鳳眼蓮的瘋長與大壩過多、水體流動(dòng)緩慢、水 體富營養(yǎng)化、c o d 含量嚴(yán)重超標(biāo)有關(guān)( m a l i k 2 0 0 7 ) 。 1 2 鳳眼蓮的控制與利用 1 2 1 鳳眼蓮的治理方法 目前，對(duì)鳳眼蓮的控制主要有物理控制( m a t h u ra n ds i n g h ，2 0 0 4 ；劉欣萍 2 0 ( 。1 4 ：h a l l e ye ta 1 ，19 9 7 、) 、生物控制( g r o o t ee ta 1 ，2 0 0 3 ) 、化學(xué)控制等方法。 風(fēng)眼蓮物理控制主要是采取人工撈取與機(jī)械打撈( h a r l e ye ta 1 ，l9 9 7 ) 。機(jī)械 華中農(nóng)業(yè)人學(xué)2 0 1 0 屆碩十研究生學(xué)位論文 打撈需要以陸地為基礎(chǔ)的起重機(jī)、拉鏟挖掘機(jī)和以船只為基礎(chǔ)的割草機(jī)、拖撈網(wǎng)、 駁船與水草的收割機(jī)。打撈屬于勞動(dòng)密集型作業(yè)，有時(shí)候比較困難，可能存在一 定的健康風(fēng)險(xiǎn)。而且，機(jī)械打撈能源需求量大，需要護(hù)航隊(duì)與陸地運(yùn)輸設(shè)備，價(jià) 格昂貴。近年，云南的昆明，福建的莆田、浙江的杭州、溫州、嘉興、寧波、紹 興，上海等地，在鳳眼蓮快速生長季節(jié)出動(dòng)大量的人力、物力，每年消耗上千萬 元用于人工打撈風(fēng)眼蓮( 。f 唯一，2 0 0 0 ；段惠等2 0 0 3 ：劃德犖，2 0 0 3 ：江彩；濤 等，2 0 0 3 ；鄔文英，2 0 0 4 ) 。簡單打撈填埋不但財(cái)力缺口太大，且治標(biāo)不治本， 所以物理控制并不總是可行的。 生物防治是指謹(jǐn)慎地利用寄生范圍較為專一的植食性動(dòng)物或病原微生物將 鳳眼蓮種群控制在經(jīng)濟(jì)上、生態(tài)上、美學(xué)上可以充許的水平( 劉欣萍，2 0 0 4 ) 。 從二十世紀(jì)6 0 年代初期，在風(fēng)眼蓮原產(chǎn)地烏拉圭展開了生物防治調(diào)查。在天敵 的選擇上，昆蟲及螨類具有體型小、易于培養(yǎng)和研究、較高的繁殖力和專食性等 特點(diǎn)而受到特別重視。鳳眼蓮象甲( n e o c h e t i n ae i c h h o r n i a e ) 是其中運(yùn)用最廣泛 的，已在多個(gè)國家建立了種群，成功控制了鳳眼蓮的危害( j 建清等，2 0 0 2 ) 。 從1 9 9 5 年開始，中國農(nóng)科院生防所就引進(jìn)了鳳眼蓮象甲n e o c h e t i n ae i c h h o r n i a e w a r n e r 和n e o c h e t i n a b r a c h i h u s t a c h e ，并進(jìn)行了寄主專一性測定，認(rèn)為以鳳眼蓮 象甲防治鳳眼蓮在我國是可行的，不會(huì)帶來不良的生態(tài)后果( j + 建清等，2 0 0 1 ； j 繾清等，2 0 0 2 ) 。生物防治效果持久、成本低廉，對(duì)環(huán)境安全，已成為世界上 治理鳳眼蓮最成功的方法，但其見效慢( 熒斌等2 0 0 4 ) 。 隨著化學(xué)除草劑的發(fā)明，利用化學(xué)方法防治鳳眼蓮也得到了應(yīng)用。化學(xué)防治 具有效果迅速的特點(diǎn)，目前研究使用的有很多( 囂域等，2 0 0 4 ) 。陳若霞、張建 國等( 2 0 0 4 ) 對(duì)1 8 種除草劑進(jìn)行了篩選試驗(yàn)，得出水花生凈1 5 0 0 倍液防除鳳 眼蓮效果好，農(nóng)達(dá)與克草星也能有效防除鳳眼蓮。研究表明，農(nóng)達(dá)( 草甘膦) 對(duì) 象甲安全，農(nóng)時(shí)得對(duì)成蟲存活無明顯作用( j 建清等，1 9 9 8 ) 。施用除草劑價(jià)格 昂貴，并不能控制大范圍的入侵，而且會(huì)對(duì)水體中其他生物群體及環(huán)境造成長期 的負(fù)面效應(yīng)( m a l i k , 2 0 0 7 ) 。因此，在水體中施用除草劑，做好所用藥劑的水環(huán) 境安全性評(píng)估尤為重要。 由于風(fēng)眼蓮的繁殖和適應(yīng)性太強(qiáng)，雖然有很多的控制方法，但效果都不太明 顯且總存在一定的缺陷。所以目前多數(shù)研究偏向于利用方面。 1 2 2 鳳眼蓮的植物修復(fù)功能 研究表明，風(fēng)眼蓮對(duì)水體具有極強(qiáng)的修復(fù)能力。它可以在污染嚴(yán)重的廢水中 生長，其對(duì)水體的凈化效果顯著優(yōu)于任何一種水生生物( ；l ：志勇等，2 0 0 9 ) ，可 以有效的去除水中的n 、p 等營養(yǎng)元素( 勰艇虹硐l 沈頌東2 0 0 5 ) ，降低b o d 和c o d 2 鐵錳硅對(duì)風(fēng)眼蓮生物質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響 ( 高逐強(qiáng)和王榮富，2 0 0 8