렘나 마이너

Lemna minor
렘나 마이너
Eendekroos dicht bijeen.JPG
과학적 분류 edit
왕국: 플랜태
Clade: 기관지 식물
Clade: 혈관배양액
Clade: 외떡잎
주문: 알리스마탈레스
패밀리: 아리아과
속: 렘나
종류:
L. 마이너
이항명
렘나 마이너

렘나 미노르(Lemna minor)는[2][3] [4]아룸과의 렘노이데아과에 속하는 수생 담수식물의 일종이다.L. minor는 폐수 영양소 회수 및 기타 응용을 위한 동물 사료, 생물 정화제로 사용됩니다.

묘사

렘나 미노르는 물에 뜨는 민물 수생식물로, 잎이 1개, 2개, 3개 또는 4개씩 물에 1개의 뿌리가 매달려 있다.더 많은 잎들이 자라면서, 식물들은 분열되어 개별 개체가 된다.뿌리의 길이는 1~2cm입니다.잎은 타원형이며 길이는 1~8mm, 폭은 0.6~5mm이며 연두색이며, 3개의 (희귀한 5개의) 정맥과 작은 공기 공간이 있어 부양에 도움이 된다.주로 나눗셈으로 식물성 번식을 한다.꽃은 거의 생산되지 않고 지름이 약 1mm이며, 하나의 배란과 두 개의 수술로 이루어진 컵 모양의 막상 비늘이 있다.씨앗의 길이는 1mm이고 갈비뼈는 8-15개입니다.새들은 L. Minor를 새로운 장소로 분산시키는 데 중요하다.끈적끈적한 뿌리는 식물이 새의 깃털이나 발에 달라붙을 수 있게 해 새로운 [citation needed]연못에 서식할 수 있게 한다.

분배

Lemna minor는 세계 각지에 분포하고 있으며 아프리카, 아시아, 유럽 및 북미의 대부분 지역에서 자생하고 있습니다.그것은 북극과 아북극 기후를 제외하고 담수 연못과 느린 물줄기가 발생하는 모든 곳에 존재한다.호주나 남미에서 자생하는 것으로 보고되지 않지만,[citation needed] 현지에서 귀화했다.

재배

작은 수영장의 군집

최적의 성장 조건을 위해서는 6.5와 8 사이의 pH 값이 필요합니다.L. Minor는 6 ~ 33 °C의 온도에서 자랄 수 있습니다.군락의 성장은 빠르고, 식물은 조건이 적절할 때 정지된 웅덩이를 덮는 카펫을 형성한다.온대 지역에서는 온도가 6~7°C 이하로 떨어지면 '투리온'이라고 불리는 작고 조밀한 녹말 장기가 생산됩니다.그 후 식물은 휴면 상태가 되어 월동하기 위해 땅으로 가라앉는다.이듬해 봄, 그들은 다시 성장을 시작하고 다시 [3][5]수면으로 떠오른다.

일반적으로 오리풀은 재배하기 위해 관리 노력이 필요하다.작고 자유로운 부유식물은 무더기로 날려버리기 쉬우며, 그 결과 열린 수면이 조류 성장을 가능하게 한다.이러한 이유로, 우세한 바람과 수직으로 흐르는 길고 좁은 연못이 권장된다.연못에서 첨가된 영양소의 균등한 분배는 여러 개의 흡입구에 의해 달성될 수 있습니다.수면에 식물의 촘촘한 덮개를 유지하고 성장을 위한 너무 두꺼운 층을 방지하기 위해, 영양소의 공동 수확과 보충이 필요합니다.[6]

오리풀을 재배하기 위한 비료 요건은 수원과 [7]사용되는 L. Minor의 지리적 고립에 따라 달라집니다.L. 빗물로 가득 찬 연못에서 자란 미성년자는 질소, 인 및 칼륨을 추가로 적용해야 한다.높은 성장률과 조단백질 함량이 유지되려면 총 Kjeldahl 질소가 20~30mg/l 이하로 떨어지지 않아야 한다.인은 6~154mg/l의 농도가 양호한 것으로 보고되었다(증식률에 [6]대한 높은 인 농도에 대한 민감도는 눈에 띄지 않는다).가축 생산으로 배출되는 폐수는 암모늄과 다른 미네랄의 농도가 매우 높다.그것들은 종종 균형 잡힌 영양소 농도로 희석될 필요가 있다.돼지 석호액에서 배양된 L. minor isolate 8627의 경우, 돼지 석호액에서 20%로 희석된 배양 시(총 Kjeldahl Nitroon: 54mg/l, 암모늄: 31mg/l, 총 인: 16mg/l)[8] 생산률이 가장 높았다.흔히 칼륨과 인의 농도가 적절한 하수수를 이용해 오리풀을 키울 수 있지만 질소 농도는 [9]조절할 필요가 있다.

사용하다

바이오메디에이션

Lemna minor는 납, 구리, 아연, 비소와 같은 중금속을 비사상 [10]농도의 물에서 매우 효율적으로 제거하는 것으로 나타났다.한 특정 연구에 따르면 초기 농도 0.5mg/[11]l에서 15일 후 비소의 70% 이상이 제거되었다.다른 하나는 L. 마이너 바이오매스가 초기 농도 5mg/l에서 Pb(NO)2의3 85~90%를 제거했다는 것이다.납 농도가 높을수록 L.[12] minor의 상대 성장률이 감소한다.L. minor는 내온성이 있고 성장이 빠르고 수확이 용이하기 때문에 폐수 처리에 [12]비용 효율이 높은 사용 가능성을 가지고 있습니다.미국 노스다코타에 위치한 Devils Lake 폐수 처리에서는 L. Minor 및 기타 수생식물의 이러한 유익한 특성을 도시 및 산업 폐수 [9]처리에 활용합니다.일정한 생육기간이 지나면 식물을 수확하여 토양개량제,[9][13] 퇴비재료 또는 가축용 단백질원으로 사용한다.화석연료의 채굴과 연소 등 인위적인 활동으로 인해 물, 토양, 퇴적물에 중금속이 축적되는 산업영향지역에서는 수확한 L. Minor를 재사용하지 말고 그에 [13][14][15]따라 처분해야 한다.중금속은 사람에게 [16]발암 효과가 있고 자연에서 오래 지속되며 생물에 축적되기 때문에 환경에서의 제거가 중요하다.[17]렘나 미노르는 또한 [19]폐수에서 의약품과 벤조트리아졸과 같은 유기 미세 공해 물질을 제거하는 것으로 나타났다.

가축 사료

문헌에 따라 L. minor의 다른 수확량이 등록된다.이상적인 조건에서 재배되며, 1헥타르당 최대 73톤의 건조 물질을 생산하고 있으며,[20] 연간으로 기록되었다.청둥오리풀은 계절, 물의 영양소 함량, 환경 조건에 따라 단백질 함량이 20~40%까지 다양합니다.매우 복잡한 조직 구조를 형성하지 않기 때문에 섬유 함량이 5% 미만입니다.기본적으로 그것의 모든 조직은 물고기와 가금류의 사료로 사용될 수 있고, 오리풀을 흥미로운 식품 [13]보충제로 만들 수 있다.

실험 조사에 따르면 L. minor는 오리의 식단에서 콩의 첨가물을 완전히 대체할 수 있는 것으로 나타났다.농장에서 직접 재배할 수 있어 생산비가 저렴합니다.따라서, 일반적인 오리풀을 구이 식단에서 보조 식품으로 사용하는 것은 경제적인 [21]측면에서도 매우 유익하다.조사 결과 닭고기 다이어트에 들어가는 고가의 참기름 케이크는 그릴의 성장 성능이 향상된 값싼 L. Minor로 부분적으로 대체될 수 있는 것으로 나타났다.그럼에도 불구하고 L. Minor의 소화성 단백질 함량이 낮기 때문에(참기름 케이크 89.9%에 비해 68.9%) 일반 오리풀은 그릴 [22]식단에서 식품 보충제로만 사용될 수 있었다.또한 누운 닭에게 건조된 L. minor(최대 150g/kg 사료)를 부분적으로 먹였을 때 닭은 생선분이나 쌀가루를 먹였을 때와 같은 성능을 보였고, 노른자 색은 오리풀 다이어트에 [23]긍정적인 영향을 받았다.

폐수영양소 회수

가축의 영양가치가 높은 수생식물을 축적하는 빠른 성장, 질소와 인의 축적은 가축 [5]폐수에서 영양소 회수에서 또 다른 응용을 발견한다.이 응용 프로그램은 동남아시아의 농업 시스템에서 실행되는 것으로 알려져 있으며, 거름과 분뇨는 작은 부영양 연못에 저장된다.그런 다음 이 연못의 물은 더 큰 연못을 수정하고, 그곳에서 L. Minor는 오리의 [20]사료로 더 많이 사용하기 위해 재배된다.

노스캐롤라이나에서 희석된 돼지 석호 액체에 L. Minor의 선별된 지리적 격리체를 재배한 결과, 최대 28.5 g−2−1 m day(104.03 t ha−1−1 y)의 산출량이 산출되었고, 총 함유 질소와 인의 85% 이상이 제거되었다.

폐수의 혐기성 전처리(예: UASB에서 혐기성 소화를 통해)와 액체를 총 Kjeldahl 질소 100mg/l 이하, 총 인 50mg/l 이하로 희석한 결과 성장과 [8][24]영양소 제거에 있어 최상의 성과를 거두었다.

혐기성 전처리 폐수에서 L. Minor를 재배하는 것은 값진 동물성 사료를 생산함으로써 가축의 거름을 개선할 수 있는 저비용 응용이다.또한 [25][26][27]폐수에서 영양분을 제거함으로써 환경오염을 줄일 수 있다.

바이오 연료

Lemna minor는 바이오 에탄올 생산에 매우 적합합니다.육생 식물에 비해 셀룰로오스 함량이 낮아(약 10%) 전분의 에탄올 전환 과정이 비교적 쉽다.[28]L. minor는 돼지 석호 희석수에서 재배되며 총 건조 중량의 10.6%의 전분을 축적합니다.인산염, 질산염 및 설탕 가용성과 최적 pH 측면에서 이상적인 조건에서는 총 건조 중량 대비 전분의 비율이 약간 높다(12.5%)L. minor의 광합성 활성을 어둠 속에서 성장시켜 억제하고 포도당을 첨가하면 녹말 축적이 최대 36%[28]까지 증가한다.

수확 후 효소 가수분해는 녹말 결합 [28]포도당을 96.2%까지 방출한다.후속 발효 과정에서의 건조 중량 당 에탄올 수율은 배지의 포도당 함량과 영양소 가용성에 따라 달라지지만, 미스칸투스 및 자이언트 [28][29]리드와 같은 에너지 작물의 리그노셀룰로오스로부터의 에탄올 수율과 비교할 수 있습니다.그러나 이러한 에너지 작물과는 대조적으로 L. 마이너 바이오매스는 어떠한 열처리나 화학적 [28]사전처리가 필요하지 않습니다.

생태독성 실험

Lemna minor는 유기 및 무기 미세공해물질의[30] 생태독성 평가 및 폐수 및 매립 [31]침출수의 독성 평가에 일반적으로 사용됩니다.적용된 방법론에 대한 정보는 관련 OECD [32]프로토콜에 제시되어 있다.

레퍼런스

  1. ^ Lansdown, R.V. (2019). "Lemna minor". IUCN Red List of Threatened Species. 2019: e.T164057A120125670. doi:10.2305/IUCN.UK.2019-2.RLTS.T164057A120125670.en. Retrieved 19 November 2021.
  2. ^ BSBI List 2007 (xls). Botanical Society of Britain and Ireland. Archived from the original (xls) on 2015-06-26. Retrieved 2014-10-17.
  3. ^ a b USDA, NRCS (n.d.). "Lemna minor". The PLANTS Database (plants.usda.gov). Greensboro, North Carolina: National Plant Data Team. Retrieved 24 January 2016.
  4. ^ Klaus J.; Nikolai B.; Eric L. (2013). "Telling duckweed apart: genotyping technologies for the Lemnaceae". 应用与环境生物学报. 19: 1–10. doi:10.3724/sp.j.1145.2013.00001.
  5. ^ a b Leng (1995). "Duckweed: A potential high–protein feed resource for domestic animals and fish". Livestock Research for Rural Development. 7 (1): 1–12.
  6. ^ a b Hasan, M.R. (2009). "Use of algae and aquatic macrophytes as feed in small-scale aquaculture - a review". FAO Fisheries and Aquaculture Technical Paper.
  7. ^ Bergmann, B.A. (2000). "In vitro selection of duckweed geographical isolates for potential use in swine lagoon effluent renovation". Bioresource Technology. 73 (1): 13–20. doi:10.1016/s0960-8524(99)00137-6.
  8. ^ a b Cheng, J. (2002b). "Nutrient Removal from Swine Lagoon Liquid by Lemna Minor 8627". Transactions of the ASAE. 45 (4): 1003–1010. doi:10.13031/2013.9953.
  9. ^ a b c "Lemna System for Wastewater Treatment". National Environmental Technology Applications Corporation. 412: 826–5511.
  10. ^ Sasmaz M, Topal EI, Obek E, Sasmaz A (2015). "The potential of Lemna gibba L. and Lemna minor L. to remove Cu, Pb, Zn, and As in gallery water in a mining area in Keban, Turkey". Journal of Environmental Management. 163: 246–253. doi:10.1016/j.jenvman.2015.08.029. hdl:11508/8876. PMID 26332457.
  11. ^ Goswami C, Majumder A, Misra AK, Bandyopadhyay K (2014). "Arsenic Uptake by Lemna minor in Hydroponic System, International". Journal of Phytoremediation. 16 (12): 1221–1227. doi:10.1080/15226514.2013.821452. PMID 24933913. S2CID 43134055.
  12. ^ a b Rahmani GN, Sternberg SP (1999). "Bioremoval of lead from water using Lemna minor". Bioresource Technology. 70 (3): 225–230. doi:10.1016/s0960-8524(99)00050-4.
  13. ^ a b c Skillicorn P, Spira W 및 Journey W(1993)는 개발도상국을 위한 새로운 수생 양식 시스템인 The International Bank for Reconstruction and Development/World Bank
  14. ^ William S. Hillman; Dudley D. Culley Jr. (1978). "The Uses of Duckweed". American Scientist. 66 (4): 442–451. Bibcode:1978AmSci..66..442H.
  15. ^ OECD(2003), 특정 폐기물 흐름의 환경적으로 건전한 관리를 위한 기술 지침:PC를 사용 및 폐기.폐기물 방지 및 재활용에 관한 경제협력개발 태스크 그룹
  16. ^ Huang JW, Poynton CY, Kochian LV, Elless MP (2004). "Phytofiltration of arsenic from drinking water using arsenic hyperaccumulating ferns". Environ Sci Technol. 38 (12): 3412–3417. Bibcode:2004EnST...38.3412H. doi:10.1021/es0351645. PMID 15260342.
  17. ^ Baby J, Raj J, Biby ET, Sankarganesh P, Jeevitha MV, Ajisha SU, Rajan SS (2010). "Toxic effect of heavy metals on aquatic environment". International Journal of Biological and Chemical Sciences. 4 (4): 939–952. doi:10.4314/ijbcs.v4i4.62976.
  18. ^ Iatrou E.I., Gatidou G., Damalas D., Thomaidis N.S., Stasinakis A.S. (2017) 오리풀 Lemna 마이너 폐수 처리 시스템의 항균제 운명.Journal of Hazardous Materials 330, 116-1989, https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2017.02.005
  19. ^ Gatidou G., Usourouzidou M., Stefanatou A., Stasinakis A.S. (2017) 오리풀 Lemna 마이너 폐수 처리 시스템의 벤조트리아졸 제거 메커니즘.Science of the Total Environment 596-597, 12-17, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.04.051
  20. ^ a b Leng (1999). "Duckweed: A tiny aquatic plant with enormous potential for agriculture and environment". Duckweed: A tiny aquatic plant with enormous potential for agriculture and environment. FAO. Retrieved 2016-11-20.
  21. ^ Men, Bui Xuan; Ogle, Brian; Lindberg, Jan Erik (2001). "Use of duckweed as a protein supplement for growing ducks". Asian-Australasian Journal of Animal Sciences. 14 (12): 1741–1746. doi:10.5713/ajas.2001.1741.
  22. ^ Ahammad, M. U.; Swapon, M. S. R; Yeasmin, T.; Rahman, M. S.; Ali, M. S. (2003). "Replacement of sesame oil cake by duckweed (Lemna minor) in broiler diet". Biological Sciences. 16: 1450–1453.
  23. ^ Akter, M., Chowdhury, S. D., S. D., Akter Y., Khatun, M. A. (2011). "Effect of Duckweed (Lemna minor) Meal in the Diet of Laying Hen and Their Performance". Bangladesh Research Publications Journal. 5: 252–261.{{cite journal}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  24. ^ El-Shafai (2007). "Nutrient recovery from domestic wastewater using a UASB-duckweed ponds system". Bioresource Technology. 98 (4): 798–807. doi:10.1016/j.biortech.2006.03.011. PMID 16713255.
  25. ^ Bergmann, B.A. (2000). "Nutrient removal from swine lagoon effluent by Duckweed". Transactions of the ASAE. 42 (2): 263–269. doi:10.13031/2013.2701.
  26. ^ Caicedo, J.R. (2002). "Effect of anaerobic pretreatment on environmental and physiochemical characteristics of duckweed based stabilization ponds". Water Science and Technology. 45 (1): 83–89. doi:10.2166/wst.2002.0012. PMID 11833735.
  27. ^ Rodrigo, A. (2012). "High nutrient removal rate from swine wastes and protein biomass production by full-scale duckweed ponds". Bioresource Technology. 112: 98–104. doi:10.1016/j.biortech.2012.02.083. PMID 22425517.
  28. ^ a b c d e Ge X, Zhang N, Phillips GC, Xu J (2012). "Growing Lemna minor in agricultural wastewater and converting the duckweed biomass to ethanol". Bioresource Technology. 124: 485–488. doi:10.1016/j.biortech.2012.08.050. PMID 22985823.
  29. ^ Ge X.; Burner DM; Xu J; Phillips GC; Sivakumar G (2011). "Bioethanol production from dedicated energy crops and residues in Arkansas, USA". Biotechnology Journal. 6 (1): 66–73. doi:10.1002/biot.201000240. PMID 21086455.
  30. ^ Gatidou, Georgia; Stasinakis, Athanasios S.; Iatrou, Evangelia I. (1 January 2015). "Assessing single and joint toxicity of three phenylurea herbicides using Lemna minor and Vibrio fischeri bioassays". Chemosphere. 119: S69–S74. Bibcode:2015Chmsp.119S..69G. doi:10.1016/j.chemosphere.2014.04.030. PMID 24821233.
  31. ^ Nika, M. C.; Ntaiou, K.; Elytis, K.; Thomaidi, V. S.; Gatidou, G.; Kalantzi, O. I.; Thomaidis, N. S.; Stasinakis, A. S. (15 July 2020). "Wide-scope target analysis of emerging contaminants in landfill leachates and risk assessment using Risk Quotient methodology". Journal of Hazardous Materials. 394: 122493. doi:10.1016/j.jhazmat.2020.122493. PMID 32240898.
  32. ^ "Test No. 221: Lemna sp. Growth Inhibition Test". OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 2. OECD Publishing. 2006. doi:10.1787/9789264016194-en. ISBN 978-92-64-01619-4.