肖易，李先梅，金濤，周建利，田應兵

（長江大學農學院，湖北 荊州 434023）

土壤的石油污染已經(jīng)成為世界各國目前普遍關注的環(huán)境問題。據(jù)我國北方油田石油污染狀況的調研結果，華北油田采油井周邊土壤石油污染嚴重，含油量在48～77g／kg［1］。石油烴在表層土壤中的積累會導致土壤理化性質的改變和土壤通透性能的惡化，并對農作物的生長和發(fā)育造成很大的負面影響［2］。土壤受污染后除了直接影響植物生長外，還會通過食物鏈間接影響到人類的健康［3］。因此，石油污染土壤的修復與治理受到廣泛的關注［4－5］。近年來植物修復以其投資少、操作簡便、效果好、不破壞場地結構、不引起二次污染、吸收污染物的生物量大、有利于生態(tài)環(huán)境的改善和野生生物的繁衍生境、兼顧美化環(huán)境等優(yōu)點而成為人們普遍接受的去除土壤石油污染物的首選技術［6－8］。

不同植物種類忍耐和修復石油污染土壤的能力存在較大差異。鑒于我國幅員遼闊，油田分布廣、類型多，不同區(qū)域油田具有自身獨特的環(huán)境條件及土壤特性，某地所篩選的修復植物可能難以適用于另一地區(qū)。因此，有必要針對某一油田的區(qū)域環(huán)境條件及土壤特性，篩選出適應該地區(qū)石油污染土壤的高效修復植物。在石油污染的土壤上進行植物修復［9－10］，理想的植物種類應能適應當?shù)貧夂颦h(huán)境，植物種子應具有較強的生命力，其發(fā)芽率應不受污染物的影響或影響較小，同時應具有強大的根系，能夠在污染物濃度較高時旺盛生長，許多牧草植物具有這方面的特點。本研究選用適于華北油田區(qū)域生長的幾種牧草植物，開展石油污染土壤的修復研究，旨在為華北油田石油污染土壤的有效治理和生態(tài)恢復提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試石油取自華北油田。供試土壤取自華北油田采油區(qū)周邊無污染土壤。供試植物為白三葉 （Trifolium repens L.）、高羊茅 （Festuca arundinacea）、狗牙根 （Cynodon dactylon ）、黑麥草 （Lolium perenne L.）、墨西哥玉米草 （Purus frumentum）、蒲公英 （Taraxacum mongolicum Hand－Mazz.）、蘇丹草 （Sorghum sudanense）和紫花苜蓿 （Medicago sativa L.），共8種，均購自河北省農業(yè)科學研究院。

1.2 試驗方法

根據(jù)華北油田采油區(qū)土壤原油污染實際情況并結合前人的研究成果，設計6個石油污染水平，分別為0、10、20、30、40、60g／kg。試驗前對供試土壤進行風干、磨碎、過5mm篩及混勻處理。每個塑料盆裝入供試土壤300g，按上述設計的土壤污染物水平采用完全混合的方式分別添加原油。土壤與原油混勻時不使用任何有機溶劑。澆水后靜置7d，使原油、土壤充分混合穩(wěn)定后播種。播種量均為每盆30粒，每個處理重復3次，室內培養(yǎng)溫度為18～25℃。

為了保證各盆缽的土壤含水量一致性，每3d澆水1次，使土壤含水量保持在最大含水量的70%。每天定時觀察記載，直到連續(xù)3d沒有新芽長出，發(fā)芽過程結束，統(tǒng)計種子數(shù)并計算發(fā)芽率，30d時測量各盆的植株高度及生物量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗所得數(shù)據(jù)采用DPS軟件進行統(tǒng)計分析。各試驗結果均以平均數(shù)±標準偏差 （SD）表示。

2 結果與分析

2.1 石油污染物濃度對種子發(fā)芽率的影響

在不同石油類污染物濃度下，各供試植物的種子發(fā)芽率測定結果見表1。由表1可知，在無污染物存在的情況下，墨西哥玉米草和蘇丹草的發(fā)芽率較高，均達到85.0%以上；其次為黑麥草、白三葉和紫花苜蓿，在44.3%～64.4%之間；蒲公英、高羊茅和狗牙根的發(fā)芽率最低，僅為20.5%～36.3%?？梢?，不同植物種子的發(fā)芽率本身存在著明顯的差異。

假定對照組的發(fā)芽率為100%，各處理的發(fā)芽率與對照組的發(fā)芽率的比值即為相對發(fā)芽率。在10～60g／kg的污染水平范圍內墨西哥玉米草僅下降了2.6%～3.9%，蘇丹草下降了6.2%～12.7%，黑麥草則下降了25.0%～44.8%；污染濃度對白三葉、蒲公英、高羊茅、狗牙根和紫花苜蓿的發(fā)芽率影響較大，分別下降了37.7%～85.5%、27.1%～89.2%、28.4%～79.4%、18.3%～80.7%和17.2%～62.2%。

上述結果表明，試驗設計的所有污染水平對墨西哥玉米草和蘇丹草的發(fā)芽率影響不大，即使在高污染濃度下，發(fā)芽率仍保持在一個相對較高并且較穩(wěn)定的狀態(tài)，對石油污染反應不敏感，在石油污染土壤上具有較強的萌發(fā)能力。

表1 供試植物在不同石油污染水平下的種子發(fā)芽率 %

2.2 石油污染物濃度對植物株高的影響

不同石油污染水平下，各供試植物的株高測定結果見表2。由表2可知，由于石油污染水平不同，各供試植物生長發(fā)育也受到不同的影響。經(jīng)過對各供試植物株高統(tǒng)計后進行方差分析，結果表明:在不受污染的土壤中，植物間株高差異顯著，株高順序由高到低為蘇丹草 ＞ 墨西哥玉米草 ＞ 高羊茅 ＞ 黑麥草＞紫花苜蓿＞白三葉＞狗牙根＞蒲公英。

隨著石油污染物濃度的升高，各供試植物的株高大多呈降低趨勢。與對照相比，墨西哥玉米草和蘇丹草的株高下降幅度較小，僅為3.8%～12.2%和1.0%～12.6%，其中墨西哥玉米草在低濃度石油污染水平 （10g／kg）下，株高反而增大，可能原因是土壤中低濃度的石油烴會對植物生長產生促進作用；其次是黑麥草和紫花苜蓿，株高分別下降了3.9%～25.6%和5.2%～28.9%；高羊茅、蒲公英、狗牙根和白三葉的株高則分別下降了8.1%～30.3%、5.6%～36.7%、7.7%～40.7%和14.7%～43.7%，下降幅度最大。當污染物濃度在10g／kg時，大部分植物的株高降低幅度不大，隨著污染物濃度升高，特別是濃度在60g／kg時，株高降低顯著。上述結果表明，不同石油污染濃度對墨西哥玉米草和蘇丹草的植物株高影響較小，其次是黑麥草和紫花苜蓿，而對高羊茅，蒲公英、狗牙根和白三葉的植物株高影響較大。

表2 供試植物在不同石油污染水平下的植物株高 cm

2.3 石油污染物濃度對植物鮮重的影響

各供試植物在不同石油污染水平下的植物單株鮮重結果見表3。由表3可知，污染物濃度不同，對供試植物鮮重影響不同。在無污染狀態(tài)下，單株鮮重的大小順序為墨西哥玉米草 ＞ 蘇丹草 ＞ 黑麥草＞ 高羊茅 ＞ 紫花苜蓿 ＞ 狗牙根 ＞ 白三葉 ＞ 蒲公英，各植物單株鮮重有較大差異。在污染濃度為10g／kg時，各供試植物單株鮮重下降不顯著。隨著污染物濃度的上升，大部分植物單株鮮重下降明顯，但墨西哥玉米草和蘇丹草在10～30g／kg的石油污染濃度范圍內，鮮重下降不顯著。而當污染濃度在30～60g／kg范圍時，所有供試植物的鮮重均明顯降低。與對照組相比，在10～60g／kg的污染濃度范圍內，墨西哥玉米草和蘇丹草受石油污染影響較小，鮮重減少量分別為3.2%～21%和5.7%～31.4%。其他6種植物所受影響相對較大，白三葉、高羊茅、狗牙根、黑麥草、蒲公英和紫花苜蓿的鮮重減少量分別為15%～60%、10.7%～57.1%、3.8%～50%、9.7%～41.9%、14.3%～85.7%和7.4%～51.9%，說明墨西哥玉米草和蘇丹草比其他植物更適宜在石油污染土壤上生長。

表3 供試植物在不同石油污染水平下的植物單株鮮重 g

3 小結

在石油污染土壤上進行植物修復，理想的植物種類應能適應當?shù)貧夂颦h(huán)境，植物種子應具有較強的生命力，其發(fā)芽率應不受石油污染物的影響或影響較小，同時還應具有較大的生物量。通過在華北油田石油污染土壤上種植8種牧草植物，觀察不同種類植物的種子發(fā)芽率以及植物株高和鮮重，結果表明:墨西哥玉米草和蘇丹草的發(fā)芽率、株高和鮮重均受污染物濃度的影響較小，是適合在華北油田石油污染土壤上種植的較為理想的植物種類；高羊茅、蒲公英、狗牙根和白三葉由于其發(fā)芽率、株高和鮮重受污染物濃度影響較大，故不適合在華北油田石油污染土壤上種植。

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