王嬌嬌，呼世斌，魏麗瓊，柴琴琴，劉晉波，王佳穎，楊文曉

（西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌712100）

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甜菜與牧草間作對多環(huán)芳烴污染土壤的修復(fù)作用

王嬌嬌，呼世斌*，魏麗瓊，柴琴琴，劉晉波，王佳穎，楊文曉

（西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌712100）

摘要：通過盆栽試驗(yàn)方法，選擇經(jīng)濟(jì)作物甜菜和牧草類黑麥草、蘇丹草、香根草為供試植物，研究了甜菜與3種牧草分別間作及各自單作對多環(huán)芳烴（PAHs）菲、熒蒽、芘和苯并［a］芘污染土壤修復(fù)作用。結(jié)果顯示：經(jīng)6個(gè)月連續(xù)兩茬種植試驗(yàn)后，所有種植植物的處理中土壤PAHs的去除率均高于無植物種植組，間作種植土壤PAHs的去除率高于單作，黑麥草、蘇丹草、香根草與甜菜間作對土壤PAHs的去除率分別達(dá)到84.85%、79.96%、84.11%；在土壤污染條件下，間作模式更有利于甜菜生長；種植植物增強(qiáng)了土壤中多酚氧化酶和過氧化氫酶的活性，間作模式下二者活性高于單作4.37%～43.07%，過氧化氫酶較多酚氧化酶對PAHs土壤污染更敏感，可作為關(guān)鍵酶用于評價(jià)土壤PAHs污染狀況。在不影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的前提下，修復(fù)植物牧草和經(jīng)濟(jì)作物甜菜間作種植模式顯著提高了土壤PAHs的降解率。

關(guān)鍵詞：多環(huán)芳烴；植物修復(fù)；間作；土壤

王嬌嬌，呼世斌，魏麗瓊，等.甜菜與牧草間作對多環(huán)芳烴污染土壤的修復(fù)作用［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2016，35（6）：1090-1096.

WANG Jiao-jiao，HU Shi-bin，WEI Li-qiong，et a1. Phytoremediation of Po1ycyc1ic aromatic hydrocarbons（PAHs）-contaminated soi1 by intercroPPed beetgrasses［J］. Journal of Agro-Environment Science，2016，35（6）∶1090-1096.

多環(huán)芳烴（PAHs）是一類廣泛存在于環(huán)境介質(zhì)中的有機(jī)污染物，由兩個(gè)或兩個(gè)以上的苯環(huán)構(gòu)成的線狀、角狀或簇狀的中性或非極性化合物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有“三致”效應(yīng)，難降解，易在生物體內(nèi)蓄積［1-2］。PAHs主要是由有機(jī)物不完全燃燒或高溫裂解產(chǎn)生，可通過空氣或水進(jìn)行長距離輸送，參與生物地球化學(xué)循環(huán)，最終累積在土壤環(huán)境中，并在土壤-作物系統(tǒng)中遷移，進(jìn)而危及生態(tài)系統(tǒng)和人體健康［3-4］。因此，PAHs污染土壤的修復(fù)問題已成為國內(nèi)外土壤環(huán)境領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

植物修復(fù)（Phytoremediation）是利用植物來轉(zhuǎn)移、容納或轉(zhuǎn)化污染物，以減少污染物對環(huán)境危害的一種綠色修復(fù)技術(shù)。與傳統(tǒng)的土壤物理、化學(xué)修復(fù)方法相比，植物修復(fù)具有對污染物降解徹底、處理費(fèi)用較低、保持原土壤理化性質(zhì)和應(yīng)用廣泛、不易產(chǎn)生二次污染等特點(diǎn)，更適用于大面積土壤污染的修復(fù)［5-6］，其修復(fù)對象往往是受到重金屬、有機(jī)物或放射性元素污染的土壤及水體［7］。自20世紀(jì)80年代問世以來，植物修復(fù)技術(shù)研究迅速發(fā)展，近些年利用植物修復(fù)多環(huán)芳烴污染土壤屢有報(bào)道［3，8-10］。植物種類不同，其根比表面積、菌根菌、根分泌物、酶等的數(shù)量和種類會(huì)有所不同，即使同類作物不同品種間也會(huì)有差別，導(dǎo)致根際土壤中有機(jī)污染物的降解差異很大［11-12］。

植物間作可以充分利用不同植物根系吸收、分泌物、酶和微生物的種類和量不同的特點(diǎn)提高修復(fù)率，確保作物品質(zhì)安全。牧草類植物在PAHs污染土壤的修復(fù)方面已取得一定的成效［8-10］。耿貴［13］研究證明了甜菜根系分泌物富含的氨基酸、有機(jī)酸、糖分等營養(yǎng)物質(zhì)，補(bǔ)充或增加了土壤尤其是根際土壤的活性碳、氮量，提高了細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量，影響了土壤碳、氮代謝和酶活性。甜菜作為經(jīng)濟(jì)作物，根系分泌物含量豐富，與草類間作可產(chǎn)生互惠作用，而甜菜/牧草間作能否進(jìn)一步提高污染土壤修復(fù)效果的研究較少。為此，本研究以菲、熒蒽、芘和苯并［a］芘為PAHs代表，通過盆栽試驗(yàn)，研究了經(jīng)濟(jì)作物甜菜與修復(fù)牧草黑麥草、香根草、蘇丹草分別間作，以及四種植物單作對菲、熒蒽、芘和苯并［a］芘污染土壤的修復(fù)效果，并對不同種植模式下土壤中過氧化氫酶和多酚氧化酶活性變化進(jìn)行了對比分析，為PAHs污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)提供了一定的理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn)

本試驗(yàn)在西北農(nóng)林科技大學(xué)智能溫室里進(jìn)行，自2014年11月到2015年4月，為期180 d。

1.2試驗(yàn)材料

1.2.1土壤

土壤類型為褐土類，塿土亞類，采自楊凌農(nóng)業(yè)示范區(qū)穆家寨農(nóng)田（0～20 cm）。土樣采回自然風(fēng)干后，過2 mm篩備用，其理化性質(zhì)如下：土壤顆粒組成粘粒23.2%、粉粒50.9%、砂粒25.9%，田間最大體積持水量為19.26%，PH 7.12，有機(jī)質(zhì)7.24 g·kg-1，全氮10.5 g·kg-1，全磷0.16 g·kg-1，全鉀1.26 g·kg-1，速效磷17.79 mg·kg-1，陽離子交換量21.54 cmo1·kg-1。該土壤中菲、熒蒽、芘和苯并［a］芘四種物質(zhì)均未檢出。

1.2.2植物

供試植物甜菜（Beta vulgaris L.）：肉質(zhì)根，對土壤適應(yīng)性強(qiáng)，較耐寒，生長期適宜的土壤水分為田間最大持水量的60%。黑麥草（Lolium perenne L.）、蘇丹草（Sorghum sudanense（PiPer）StaPf.）、香根草（Vetiveria zizanioides L.）：三種草適應(yīng)能力強(qiáng)，分蘗繁殖快，根系發(fā)達(dá)。種子經(jīng)隔夜無菌催芽后，播種到盆栽土壤中。

1.2.3試劑

菲（Phenanthrene，＞99.9%）、熒蒽（F1uoranthene，＞99.9%）、芘（Pyrene，＞99.5%）、苯并［a］芘（Benzo（a）Pyrene，＞99%）（美國Sigma-A1orich公司）；甲醇、二氯甲烷（色譜純，國藥集團(tuán)）；丙酮、正己烷、硫酸鈉（分析純，北京百靈威化學(xué)科技有限公司）；英國尼龍66 0.22 μm針筒式有機(jī)濾膜過濾器（北京卓信偉業(yè)科技有限公司）。

標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備：準(zhǔn)確稱取PAHs標(biāo)準(zhǔn)品10 mg（精確到0.1 mg），用甲醇配成1.0 mg·mL-1儲(chǔ)備溶液，-20℃避光保存。

1.2.4儀器

Shimadzu GC-MS-QP2010 U1tra氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（日本島津公司）；TDL-60C型低速臺(tái)式離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）；KQ-250超聲波清洗儀（美國戴安公司）。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

污染土壤中菲、熒蒽、芘污染濃度均設(shè)置為100 mg·kg-1，苯并［a］芘的污染濃度為50 mg·kg-1。先將4種污染物溶于丙酮溶液中，與一定量供試土壤混合，待丙酮完全揮發(fā)后，再與剩余土壤混合均勻。處理后的土壤在陰涼處穩(wěn)定一周，裝入長1.0 m、寬0.3 m、高0.6 m的試驗(yàn)用盆。經(jīng)檢測，試驗(yàn)用土中菲、熒蒽、芘和苯并［a］芘四種污染物初始濃度分別是（101.23±6.63）、（99.79±4.21）、（105.41±4.59）、（50.12±7.75）mg·kg-1。同時(shí)進(jìn)行無污染物土壤處理試驗(yàn)，該對照試驗(yàn)土壤除不添加4種污染物外，其余同污染土壤。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)15個(gè)處理。添加污染物土壤組：T+H（甜菜與黑麥草間作）；T+S（甜菜與蘇丹草間作）；T+X（甜菜與香根草間作）；T（甜菜單作）；H（黑麥草單作）；S（蘇丹草單作）；X（香根草單作）；CK（無植物種植）。無污染物添加土壤組：T0+H0（甜菜與黑麥草間作）；T0+S0（甜菜與蘇丹草間作）；T0+X0（甜菜與香根草間作）；T0（甜菜單作）；H0（黑麥草單作）；S0（蘇丹草單作）；X0（香根草單作）。各處理均3次重復(fù)。

種子經(jīng)蒸餾水淋洗、隔夜催芽后直接播種于裝好供試土壤的盆池中，出苗后定苗。間作處理中每個(gè)盆池留甜菜苗7株，黑麥草、蘇丹草和香根草均為20株，單作處理中每個(gè)盆池留甜菜苗14株，黑麥草、蘇丹草和香根草均為40株。試驗(yàn)期間保持土壤田間最大持水量的60%。試驗(yàn)進(jìn)行兩茬植物種植，每3個(gè)月種植一批植物，第二次種植試驗(yàn)是在收獲植物后的污染土壤中繼續(xù)進(jìn)行，整個(gè)試驗(yàn)持續(xù)6個(gè)月。

1.3.2樣品采集

每次試驗(yàn)結(jié)束后，收獲植物樣，采集土樣約300 g。測定植物樣的株高，用蒸餾水沖洗干凈分為地上、地下兩部分，置于65℃下烘干至恒重，測定干物質(zhì)量。土壤樣品室溫下風(fēng)干，研磨過100目篩，放于冰箱中4℃保存，用于多環(huán)芳烴含量和土壤酶活性的分析測定。

1.3.3測定分析

土壤基本理化性質(zhì)參照鮑士旦編著的《土壤農(nóng)化分析》中常規(guī)分析方法測定［14］。

土壤菲、熒蒽、芘和苯并［a］芘提取方法參照宋玉芳等［15］的方法并作改進(jìn)，采用超聲提取，GC-MS測定。提取方法：取2.0 g土樣于15 mL離心管內(nèi)，加入2 g無水硫酸鈉，混勻；加入10 mL二氯甲烷，40℃下超聲萃取2 h；4000 r·min-1離心5 min；取3 mL上清液過Fisher Pasteur玻璃管硅膠柱，用1∶1的二氯甲烷和正己烷溶液洗脫，40℃下濃縮至干，用甲醇定容到2 mL，過0.22 μm孔徑濾膜后用GC-MS分析。GCMS分析測定條件：

（1）氣相色譜條件：進(jìn)樣口溫度290℃，分流進(jìn)樣；載氣為高純氦氣；進(jìn)樣量1 μL；柱流量1.0 mL· min-1（恒流）；柱溫80℃，2 min→20℃·min-1→180℃，5 min→10℃·min-1→290℃，5 min；色譜柱30 m×0.25 mm×0.25 μm。

（2）質(zhì)譜條件：掃描選擇離子（Sim）模式；離子化能量70 eV；四極桿150℃；離子源溫度230℃；接口溫度280℃；溶劑延遲時(shí)間5 min；調(diào)諧方式DFTPP。

菲、熒蒽、芘和苯并［a］芘的回收率達(dá)到81.9%～106.3%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為2.8%～8.6%（n=7）。

土壤中過氧化氫酶、多酚氧化酶活性參照周禮愷等［16］土壤酶活性的測定方法。

1.3.4數(shù)據(jù)分析

式中：C0表示土壤中PAHs初始含量，mg·kg-1；Ct表示每次植物收獲后土壤所含PAHs的量，mg·kg-1。

將測得的數(shù)據(jù)用Exce1 2010進(jìn)行整理并作圖，利用SPSS.12軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用SSR法（P＜0.05）進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2　結(jié)果與討論

2.1不同處理下供試植物的生物量變化

植物的生物量和株高是反映植物在污染環(huán)境中的抗性和生長能力的重要指標(biāo)。180 d試驗(yàn)結(jié)束后，間作各植物生物量×2（以保證株數(shù)與單作相同）與單作生物量的結(jié)果如圖1所示。無論添加污染物的土壤還是無污染物的土壤，各種植模式下，甜菜、黑麥草、蘇丹草和香根草均可生長。通過對間作植物和單作植物生物量進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，未投加污染物的處理，間作植物對甜菜的生物量影響不大。甜菜與黑麥草、蘇丹草、香根草間作其地下部分干重分別為139.77、145.87、143.90 g·盆-1，略高于甜菜單作（135.20 g·盆-1），但提高幅度沒有達(dá)到顯著水平（P＞0.05）；間作下，黑麥草、蘇丹草、香根草的地上部分干重分別為127.53、141.80、125.87 g·盆-1，比單作處理分別高21.67%、18.76%和22.23%，說明間作對四種植物的生長均有不同程度的促進(jìn)作用。這與李隆報(bào)道的間作提高了作物對氮磷鉀的吸收，對作物產(chǎn)量有促進(jìn)作用的研究結(jié)論一致［17］。

進(jìn)行第一茬植物種植時(shí)，土壤中污染物濃度處于一個(gè)較高水平，由圖1可以看出，4種植物的生物量和株高明顯低于無添加污染物土壤種植的植物。單作甜菜地下部分和地上部分干重分別為74.33、33.47 g· 盆-1，比未加污染物處理分別低45.02%、38.16%；單作黑麥草、蘇丹草、香根草的地上部分干重分別為86.67、84.60、80.47 g·盆-1，比未加污染物單作處理分別低17.32%、21.33%和21.85%，說明三種牧草較甜菜對多環(huán)芳烴有著更好的耐受能力。對比單作與間作中各個(gè)植物的生物量和株高發(fā)現(xiàn)，間作明顯高于單作處理（P＜0.05），說明間作一方面發(fā)揮了種間互利優(yōu)勢，另一方面提高了植物對污染物的抗性。但無論間作還是單作，第一茬四種植物生物量和株高均低于土壤中無污染物添加的，說明高濃度的多環(huán)芳烴污染物對植物的生長有較強(qiáng)的抑制作用。與第一茬植物進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，第二茬植物生物量和株高均明顯提高。除了單作處理的甜菜外，其他處理的植物生物量和株高較無污染物添加土壤中的植物，有略微的增長趨勢，說明經(jīng)第一茬植物種植后，土壤中污染物濃度降低，此濃度對植物的生長有一定的促進(jìn)作用。以往研究表明［18-19］，多數(shù)植物在低濃度PAHs處理下，生物量隨PAHs濃度的升高而增加，但是如果PAHs濃度較高，植物生物量將明顯下降，所以其初始濃度對一些植物修復(fù)PAHs的效果有影響。

圖1　不同處理下供試植物的生物量變化Figure 1 Biomass of P1ants in soi1 under different P1anting Patterns

2.2土壤中PAHs的殘留量和去除率

經(jīng)6個(gè)月試驗(yàn)，兩茬植物種植，不同植物種植模式下，污染土壤中菲、熒蒽、芘和苯并［a］芘殘留量及去除率如表1。經(jīng)第一茬植物種植后，種植植物的土壤中4種多環(huán)芳烴總殘留濃度為195.34～273.99 mg·kg-1，去除率為23.41%～45.40%，無植物對照處理土壤4種多環(huán)芳烴總殘留濃度為305.17 mg·kg-1，去除率為14.69%；經(jīng)第二茬植物種植后（90 d），種植植物的土壤總殘留濃度為54.19～186.28 mg·kg-1，去除率為32.01%～72.31%，而無植物的土壤殘留濃度為237.62 mg·kg-1，去除率僅為22.13%。種植植物的土壤中多環(huán)芳烴去除率為47.93%～84.85%，未種植植物的土壤中多環(huán)芳烴去除率僅為3.58%。這表明，種植植物可以增強(qiáng)土壤中多環(huán)芳烴的去除效果（P＜0.05），明顯促進(jìn)了土壤中菲、熒蒽、芘和苯并［a］芘的降解。這可能是由于植物的根際效應(yīng)強(qiáng)化了微生物對污染物的降解作用［20］。

在單作種植模式下，黑麥草、蘇丹草、香根草和甜菜對4種多環(huán)芳烴的去除率為：黑麥草≈香根草＞蘇丹草＞甜菜。黑麥草、蘇丹草、香根草單種處理對土壤多環(huán)芳烴最終去除率分別為66.33%、61.94%、 64.79%，甜菜單種處理的PAHs降解率顯著低于前三者，僅有47.93%（P＜0.05）。由于植物的根系形態(tài)和根際特征存在很大差異性，不同植物對PAHs污染土壤的修復(fù)潛力也會(huì)有很大的差異［21］。本試驗(yàn)中3種牧草單作處理的土壤中多環(huán)芳烴去除率高于甜菜單作，可能與牧草根系發(fā)達(dá)、植株生長旺盛有關(guān)；而蘇丹草又低于黑麥草和香根草，可能是黑麥草和香根草較蘇丹草須根豐富，一是根比表面積大，對PAHs吸收大，二是兩者具有較大的地表覆蓋率，根系分泌物數(shù)量和種類多，從而刺激了來源于根的酶活性和根際微生物數(shù)量，利于PAHs降解。

在間作植物種植模式中，甜菜/黑麥草間作、甜菜/蘇丹草間作及甜菜/香根草間作處理的PAHs最終去除率分別為84.85%、79.96%、84.11%，顯著高于單種處理。由此可知，甜菜與三種牧草間作明顯促進(jìn)了土壤中多環(huán)芳烴的降解，間作模式的修復(fù)效果優(yōu)于單作。潘聲旺等［22］通過研究紫花苜蓿和油菜間作對菲、芘污染土壤的修復(fù)，認(rèn)為間作模式的修復(fù)效果明顯優(yōu)于單作模式。張曉斌等［23］通過研究黑麥草和苜蓿間作對菲污染土壤的修復(fù)效應(yīng)，得出了類似的結(jié)論。這可能是由于不同植物品種組合形成的間作系統(tǒng)，能改變根際微環(huán)境的理化性質(zhì)和生物學(xué)特性，特別是能通過根系分泌物和其他根際過程改變根際微生物的種類和數(shù)量、根際土壤酶的活性和植物生長的營養(yǎng)條件等，最終影響PAHs的根際降解和植物吸收［24］。

同等條件下，土壤中污染物降解率順序?yàn)榉疲緹奢欤拒牛颈讲ⅲ踑］芘，并且苯并［a］芘的降解率顯著低于其他3種污染物。這可能與分子量增大、苯環(huán)數(shù)增加，降解難度變大，在土壤中持留性增強(qiáng)有關(guān)。袁馨等［25］研究了蘇丹草對土壤中菲、芘的去除效果，種植蘇丹草60d后，土壤菲、芘去除率分別為73.07%～83.92%、63%～77.62%，可見三環(huán)菲的去除率高于四環(huán)芘。

表1　不同處理土壤中多環(huán)芳烴殘留量和去除率Tab1e 1 Residua1 concentrations and remova1 rates of PAHs in soi1 as inf1uenced by different P1anting Patterns

圖2　不同處理土壤中多酚氧化酶活性變化Figure 2 Changes of Po1yPheno1 oxidase activities under different P1anting Patterns

2.3不同處理下土壤中多酚氧化酶活性的變化

土壤酶活性不僅易受土壤環(huán)境中的物理、化學(xué)及生物因素的影響，又能反映出土壤微生物的總體活性，對環(huán)境因素和人為因素都極其敏感［26-27］，常被作為指示土壤污染的重要生物活性之一［28］。

多酚氧化酶是土壤中重要的氧化還原酶，能夠參與芳香族類化合物的分解轉(zhuǎn)化過程，含苯環(huán)的物質(zhì)進(jìn)入土壤能誘導(dǎo)和激活其中的多酚氧化酶，促進(jìn)此類物質(zhì)的氧化分解［29］，而是否種植植物下土壤中多酚氧化酶活性的差值反映植物根系對土壤中多酚氧化酶活性影響的強(qiáng)度。如圖2所示，無植物種植的土壤兩次采樣后，多酚氧化酶活性沒有明顯變化。H、S、X、T單作與CK多酚氧化酶活性差值分別為1.13、1.44、1.18、1.22 mg·g-1·2h-1，T+H、T+S、T+X與CK多酚氧化酶活性差值分別為2.56、2.32、2.38 mg·g-1·2h-1，單作、間作各自之間多酚氧化酶活性沒有明顯差別，但間作種植多酚氧化酶活性明顯高于單作。間作促進(jìn)多酚氧化酶活性增強(qiáng)，可能是基于甜菜和牧草間作在土壤生化過程中共同作用改善了根際生態(tài)環(huán)境和土壤質(zhì)量，提高了根際微生物群落的新陳代謝活動(dòng)，使植物根系和微生物分泌釋放了更多的多酚氧化酶，從而促進(jìn)PAHs的降解。無論是間作還是單作，第一茬植物種植后土壤中多酚氧化酶活性均低于第二茬，可能是由于第一茬植物種植時(shí)土壤中多環(huán)芳烴處于一個(gè)高濃度水平，而高濃度PAHs的毒性抑制了土壤中多酚氧化酶活性。這是由于高濃度PAHs對植物及土壤微生物產(chǎn)生毒害所致，但對低中濃度來說，效果不明顯。丁克強(qiáng)等［8］在黑麥草對菲污染土壤修復(fù)研究發(fā)現(xiàn)，低劑量菲處理的植物對酶活性的作用最大，而中、高劑量處理的可能由于菲的抑制作用，土壤的多酚氧化酶活性減少；并且黑麥草對土壤多酚氧化酶的產(chǎn)生有促進(jìn)作用，這種作用與植物生長時(shí)間、土壤中菲含量和毒性有關(guān)，表現(xiàn)為隨時(shí)間而變化。本研究結(jié)果與之一致。

2.4不同處理下土壤中過氧化氫酶活性的變化

過氧化氫酶是在生物呼吸和有機(jī)物的生物化學(xué)氧化反應(yīng)過程中形成的，對土壤有機(jī)質(zhì)分解和轉(zhuǎn)化起著重要作用，同時(shí)它能促進(jìn)H2O2分解，有利于防止H2O2對生物體的毒害作用，因此也常被用作PAHs引起的氧化脅迫生物標(biāo)志物［30］。通過探討不同種植模式對土壤中過氧化氫酶活性的影響，可以比較全面地了解多環(huán)芳烴對土壤酶活性的影響及過氧化氫酶在多環(huán)芳烴降解過程中所起的作用。

如圖3，對于無植物種植土壤中過氧化氫酶活性變化情況類似于多酚氧化酶，說明植物種植與否對于兩種酶的活性是一個(gè)關(guān)鍵因素。第一茬植物種植后土壤中過氧化氫酶在H、S、X、T單作，T+H、T+S、T+X間作這7個(gè)處理中的活性變化幅度較小，且處理間差異不顯著（P＞0.05），但活性是無植物種植土壤的1.33～1.45倍，說明植物的種植增強(qiáng)了土壤中過氧化氫酶的活性，但過氧化氫酶對外加PAHs較多酚氧化酶更為敏感。馬恒亮等［31］研究認(rèn)為在35 d小麥/苜蓿套作期間，過氧化氫酶活性達(dá)到極值所需時(shí)間短，其對污染物相對敏感，過氧化氫酶可作為關(guān)鍵酶，用于評價(jià)土壤PAHs污染狀況。第二茬植物種植后土壤中過氧化氫酶活性間作與單作處理間出現(xiàn)明顯差別，間作過氧化氫酶活性均值是單作的1.14倍。這說明兩茬植物種植后，植物與微生物等作用改善了土壤環(huán)境，并且間作優(yōu)于單作，在低濃度污染水平下過氧化氫酶活性提高。

3　結(jié)論

（1）在試驗(yàn)濃度（0～350 mg·kg-1）范圍內(nèi)，甜菜、黑麥草、蘇丹草、香根草能夠在PAHs污染土壤中正常生長，污染水平、栽培模式差異對植物生長有一定影響，在土壤污染條件下，甜菜與牧草間作更有利于其生長。

（2）甜菜與3種牧草間作時(shí)的去除率高于單獨(dú)種植，強(qiáng)化效應(yīng)明顯。兩茬植物種植后，土壤中PAHs總?cè)コ矢哂跓o植物種植的土壤，植物促進(jìn)了PAHs降解。植物根系發(fā)達(dá)、根系分泌物豐富更有利于PAHs去除。

圖3　不同處理土壤中過氧化氫酶活性變化Figure 3 Changes of cata1ase activities under different P1anting Patterns

（3）同等條件下，土壤中污染物解率順序?yàn)榉疲緹奢欤拒牛颈讲ⅲ踑］芘，并且苯并［a］芘的降解率顯著低于其他3種污染物。

（4）土壤酶活性對PAHs污染的響應(yīng)受物種影響差異不顯著，但間作酶活性明顯高于單作處理。植物增強(qiáng)了土壤中多酚氧化酶和過氧化氫酶的活性，間接提高了土壤中生物活性，從而促進(jìn)了土壤中PAHs的降解。

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Phytoremediation of polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs）-contaminated soil by intercropped beet-grasses

WANG Jiao-jiao，HU Shi-bin*，WEI Li-qiong，CHAI Qin-qin，LIU Jin-bo，WANG Jia-ying，YANG Wen-xiao （Co11ege of Natura1 Resources and Environment，Northwest A&F University，Yang1ing 712100，China）

Abstract：A Pot exPeriment was conducted to investigate remova1 mechanisms and remediation efficiencies of Po1ycyc1ic aromatic hydrocarbons（PAHs）under beet and grass intercroPPing systems in a greenhouse. RePresentative PAHs，Phenanthrene，f1uoranthene，Pyrene and benzo（a）Pyrene，were used，and four P1ant sPecies，cash croPs（beet）and gramineae（ryegrass，sudangrass and vetiver grass）se1ected. The exPeriment 1asted 180 days and two harvests were Performed. P1ants grew norma1 at initia1 concentrations of Phenanthrene（101.23±6.63）mg·kg-1，f1uoranthene（99.79±4.21）mg·kg-1，Pyrene（105.41±4.59）mg·kg-1and benzo（a）Pyrene（50.12±7.75）mg·kg-1. The efficiencies of PAHs remova1 were greater in treatments with P1ants than in no-P1ant contro1，and higher in beet-grass intercroPPing than in sing1e croPPing. The reduction of PAHs was 84.85%，84.11%，and 79.96%for beet-ryegrass，beet-vetiver grass and beet-sudangrass，resPective1y. Beet P1ants grew even better when intercroPPed with other P1ants in contaminated soi1. Soi1 Po1yPheno1 oxidase and cata1ase activities were enhanced by growing P1ants，with 4.37%～43.07%higher activities in intercroPPing system than in sing1e-croPPing system. Cata1ase was re1ative1y more sensitive than Po1yPheno1 oxidase to soi1 Po11ution，which may serve as an indicator to eva1uate the risk of Po1ycyc1ic aromatic hydrocarbon contaminated soi1. Therefore，the Present resu1ts suggest that grasses and beet intercroPPing is a feasib1e technique for Phytoremediating PAHs contaminated soi1s.

Keywords：Po1ycyc1ic aromatic hydrocarbons；Phytoremediation；intercroPPing；soi1

中圖分類號：X53

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1672-2043（2016）06-1090-07 doi∶10.11654/jaes.2016.06.010

收稿日期：2015-11-25

基金項(xiàng)目：國家“863“項(xiàng)目（2012AA101404-4）

作者簡介：王嬌嬌（1990—），女，河北滄州人，碩士研究生，主要從事污染土壤植物修復(fù)研究。E-mai1：1224008792@qq.com

*通信作者：呼世斌E-mai1：hushibin2003@nwsuaf.edu.cn