李 炎，徐 敏，許 瑤，田冬梅，伍 鈞

（四川農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院，成都 611130）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源需求不斷增長(zhǎng)，使得以頁(yè)巖氣為代表的新型非常規(guī)能源在能源結(jié)構(gòu)中的地位不斷攀升。頁(yè)巖氣是一種蘊(yùn)藏豐富、擁有有利開(kāi)采基礎(chǔ)條件、分布范圍廣、運(yùn)輸方便的新能源[1]。目前，國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣主要采用水力壓裂的方法，即在高壓條件下將壓裂液（水和化學(xué)試劑組成的混合液）和固體顆粒支撐劑泵入地層深處的巖石，壓裂頁(yè)巖層，形成縫隙，使頁(yè)巖氣流暢地從巖石裂縫中釋放[2]。壓裂完成后，壓裂液與頁(yè)巖中的水混合作為返排液返回地面，壓裂返排液含有壓裂液中各種化學(xué)添加劑，如殺菌劑、破膠劑、黏土穩(wěn)定劑、表面活性劑等化學(xué)物質(zhì)[3]，同時(shí)還含有壓裂液在返排過(guò)程中從地層帶出的懸浮有機(jī)物、油脂、鹽分、重金屬、酚類(lèi)、酮類(lèi)以及放射性物質(zhì)等多種污染物[4-6]，具有高化學(xué)需氧量、高礦化度、處理難度大的特點(diǎn)[7]，因而是目前最具有挑戰(zhàn)性的工業(yè)污水之一[8]。中國(guó)頁(yè)巖氣資源豐富，前景可觀，但目前國(guó)內(nèi)環(huán)境管理中尚未要求公開(kāi)壓裂液成分，供應(yīng)商均以商業(yè)機(jī)密為由，對(duì)壓裂液成分保密[9]，因此一旦壓裂返排液泄漏，將對(duì)周?chē)w及土壤造成未知嚴(yán)重程度的影響，若返排液進(jìn)入農(nóng)田，不僅會(huì)影響農(nóng)作物生長(zhǎng)，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，還可能引發(fā)食品安全問(wèn)題，危及人類(lèi)健康安全。

我國(guó)頁(yè)巖氣勘查開(kāi)發(fā)處在起步階段，關(guān)于頁(yè)巖氣壓裂返排液對(duì)土壤及植物的影響研究鮮有報(bào)道，而且小麥?zhǔn)俏覈?guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要糧食作物及試驗(yàn)常用高等植物之一，常被用于監(jiān)測(cè)土壤污染程度，從生態(tài)學(xué)角度衡量土壤健康狀況，評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量。因此本文通過(guò)小麥盆栽試驗(yàn)，探究不同濃度壓裂返排液于小麥不同生育期進(jìn)入土壤后，對(duì)小麥生長(zhǎng)發(fā)育及生理生化特性的影響，旨在探究壓裂返排液泄漏對(duì)常見(jiàn)農(nóng)作物產(chǎn)生的影響，對(duì)保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，以及頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展都具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試驗(yàn)土壤

土壤采自四川省大邑縣，土壤類(lèi)型為紫色土。采集0～20 cm 耕層土壤帶回實(shí)驗(yàn)室，一部分土壤經(jīng)自然風(fēng)干，挑除植物根系、石塊等雜質(zhì)后，研磨過(guò)20 目及100 目篩，用于測(cè)定土壤基本理化性質(zhì)，另一部分經(jīng)自然風(fēng)干后過(guò)2 mm 篩，用作盆栽試驗(yàn)。土壤為粉砂質(zhì)黏壤土，pH 7.28，有機(jī)質(zhì)19.92 g·kg-1，全氮0.78 g·kg-1，堿解氮98.03 mg·kg-1，速效磷 7.32 mg·kg-1，速效鉀181.89 mg·kg-1，陽(yáng)離子交換量 8.20 cmol·kg-1。

1.1.2 試驗(yàn)壓裂返排液

壓裂返排液取自四川省某頁(yè)巖氣開(kāi)采井場(chǎng)。返排液成分見(jiàn)表1。

表1 返排液基本成分Table 1 Basic ingredients of fracturing fluid

1.1.3 試驗(yàn)小麥

以冬小麥為供試植物，品種為蜀麥691。

1.2 試驗(yàn)方法

盆栽試驗(yàn)于塑料遮雨大棚內(nèi)進(jìn)行，以口徑25 cm、高30 cm 的塑料桶為培養(yǎng)容器，每桶裝土6.5 kg。以溶液的形式于小麥3 個(gè)生育期（播種期、分蘗期、抽穗期）一次性向土壤中添加壓裂返排液，使之與土壤完全混勻，其中播種期指添加返排液7 d后播種，分蘗期及抽穗期為使返排液與土壤完全混勻，使用小木棍在盆中土壤上插出多個(gè)均勻分散的小洞后再倒入返排液。試驗(yàn)共設(shè)7個(gè)處理，每處理3個(gè)重復(fù)，壓裂返排液施入濃度按照返排液占土比：0、50、100、150、200、300、350 g·kg-1，分別用 CK、F50、F100、F150、F200、F300、F350 表示。每盆種植15 粒籽粒飽滿(mǎn)的小麥種子，待小麥五葉期進(jìn)行勻苗，每盆5 株。根據(jù)生長(zhǎng)需要進(jìn)行水肥管理，保持田間持水量為60%左右。

1.3 樣品采集與測(cè)定

光合參數(shù)測(cè)定：在小麥灌漿后期，采用Li-6400型光合測(cè)定儀，在晴天上午9：00—11：00 測(cè)定每盆5片均勻一致的未枯萎旗葉的凈光合速率、胞間二氧化碳濃度、蒸騰速度。

生理指標(biāo)測(cè)定：在小麥灌漿后期，采集新鮮小麥根部及旗葉葉片，測(cè)定小麥生理指標(biāo)。過(guò)氧化物酶（POD）活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法，超氧化物歧化酶（SOD）活性測(cè)定采用核黃素-氮藍(lán)四唑顯色法，可溶性糖含量采用蒽酮比色法，具體方法步驟參照《植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》[10]。

小麥成熟期每盆單獨(dú)收獲，測(cè)定株高及產(chǎn)量。分別收集植株地上部及根，于鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)105 ℃殺青30 min，然后于80 ℃烘至恒質(zhì)量，即得地上部生物量及根干質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

由Excel 2013和SPSS 22.0軟件完成數(shù)據(jù)分析，采用單因素方差分析方法和LSD 法進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，用Origin 9.0軟件完成制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥生長(zhǎng)

實(shí)際種植情況顯示，返排液于小麥不同生育期施入土壤對(duì)小麥生長(zhǎng)影響各不相同。播種期F350處理小麥種子無(wú)法發(fā)芽生長(zhǎng)；分蘗期F300 和F350 處理小麥無(wú)法生長(zhǎng)而死亡；抽穗期F200～F350處理小麥葉片逐漸變黃枯萎，旗葉于灌漿期全部枯萎，最終導(dǎo)致植株死亡。

小麥不同生育期施入返排液對(duì)小麥株高及生物量的影響如表2所示。小麥3個(gè)生育期隨返排液施入量升高，地上部生物量、根干質(zhì)量、株高及產(chǎn)量總體呈下降趨勢(shì)。播種期F200、F300 處理地上部生物量顯著低于 CK（P＜0.05），F(xiàn)100～F300 處理根干質(zhì)量顯著低于 CK（P＜0.05），F(xiàn)50～F300 處理株高顯著低于CK（P＜0.05），F(xiàn)200、F300 處理籽粒產(chǎn)量顯著低于CK（P＜0.05）。分蘗期F150、F200 處理地上部生物量顯著低于CK（P＜0.05），F(xiàn)50～F200 處理根干質(zhì)量、株高和籽粒產(chǎn)量均顯著低于CK（P＜0.05）。抽穗期F200～F350處理地上部生物量顯著低于CK（P＜0.05），F(xiàn)150～F350處理株高顯著低于CK（P＜0.05），F(xiàn)100～F350 處理籽粒產(chǎn)量顯著低于CK（P＜0.05），各返排液處理根干質(zhì)量與CK 差異均不顯著（P＞0.05）。分蘗期F50、F100處理小麥產(chǎn)量顯著低于CK，但與播種期F100、F150處理產(chǎn)量相近且與CK 相比下降并不明顯，而分蘗期F150 處理小麥產(chǎn)量下降較為明顯，與CK 相比下降了51.11%，表明分蘗期施入返排液濃度≥150 g·kg-1時(shí)對(duì)小麥產(chǎn)量影響相對(duì)較為明顯。小麥3 個(gè)不同生育期施入返排液后，地上部生物量及根干質(zhì)量受影響的程度表現(xiàn)為分蘗期＞播種期＞抽穗期，株高表現(xiàn)為播種期＞分蘗期＞抽穗期，籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)為抽穗期＞分蘗期＞播種期。

表2 小麥3個(gè)生育期施入返排液對(duì)小麥株高、生物量及產(chǎn)量的影響Table 2 Effects of fracturing fluid on wheat plant height，biomass and yield during three growth stages of wheat

2.2 光合參數(shù)

由圖1 可知，小麥各生育期施入返排液，旗葉凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度及胞間二氧化碳濃度均于F50 處理達(dá)到最大值并顯著高于CK（P＜0.05），且隨著返排液濃度增加呈下降趨勢(shì)。

播種期施入返排液，各返排液處理旗葉凈光合速率均顯著高于CK（P＜0.05）；F50、F100 處理旗葉蒸騰速率顯著高于 CK（P＜0.05），F(xiàn)150～F300 處理顯著低于CK（P＜0.05）；F50～F200 處理旗葉氣孔導(dǎo)度顯著高于 CK（P＜0.05），F(xiàn)300 處理顯著低于 CK（P＜0.05）；F50～F200 處理旗葉胞間二氧化碳濃度顯著高于CK（P＜0.05），F(xiàn)300處理與CK無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

分蘗期施入返排液，F(xiàn)50、F100 處理旗葉凈光合速率均顯著高于CK（P＜0.05），F(xiàn)150、F200 處理顯著低于 CK（P＜0.05）；F50 處理旗葉蒸騰速率顯著高于CK（P＜0.05），F(xiàn)150、F200 處理顯著低于CK（P＜0.05）；F50、F100 處理旗葉氣孔導(dǎo)度顯著高于CK（P＜0.05），F(xiàn)150、F200處理顯著低于CK（P＜0.05）；F50～F200處理旗葉胞間二氧化碳濃度顯著高于CK（P＜0.05）。

抽穗期施入返排液，F(xiàn)50 處理旗葉凈光合速率顯著高于CK（P＜0.05），F(xiàn)100、F150 處理顯著低于CK（P＜0.05）；F50 處理旗葉蒸騰速率顯著高于CK（P＜0.05），F(xiàn)100、F150處理顯著低于CK（P＜0.05）；F50～F150處理旗葉氣孔導(dǎo)度與CK 無(wú)顯著差異（P＞0.05）；F50～F150 處理旗葉胞間二氧化碳濃度與CK 無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

2.3 旗葉及根部生理特性

2.3.1 過(guò)氧化物酶

由圖2 可知，播種期隨施入返排液濃度增加，旗葉POD 活性呈下降趨勢(shì)，F(xiàn)100～F300處理酶活性顯著低于CK（P＜0.05）；根部POD 活性呈先升高后降低趨勢(shì)，F(xiàn)100～F300 處理酶活性顯著高于 CK（P＜0.05），F(xiàn)50 處理與CK 無(wú)顯著差異（P＞0.05）。分蘗期隨施入返排液濃度增加，旗葉POD 活性呈先升高后降低趨勢(shì)，F(xiàn)50、F100處理旗葉POD活性與CK無(wú)顯著差異（P＞0.05），F(xiàn)150 處理酶活性達(dá)到最大值且顯著高于CK（P＜0.05），是 CK 處理的 1.15 倍，F(xiàn)200 處理酶活性顯著低于 CK（P＜0.05）；根部POD 活性呈升高趨勢(shì)，F(xiàn)50處理酶活性與CK無(wú)顯著差異（P＞0.05），F(xiàn)100～F200 處理酶活性顯著高于 CK（P＜0.05）。抽穗期施入返排液，旗葉酶活性于F50 處理顯著高于CK（P＜0.05），F(xiàn)100、F150 處理顯著低于CK（P＜0.05）；根部POD 活性隨著返排液濃度增加呈下降趨勢(shì)，F(xiàn)100 處理與 CK 無(wú)顯著差異（P＞0.05），F(xiàn)150～F350 處理顯著低于CK（P＜0.05）。

2.3.2 超氧化物歧化酶

由圖3 可知，播種期隨施入返排液濃度增加，旗葉SOD 活性呈下降趨勢(shì)，F(xiàn)50～F300 處理酶活性顯著低于CK（P＜0.05）；根部SOD 活性呈先升高后降低趨勢(shì)，與CK 相比，F(xiàn)100、F150 處理酶活性顯著升高（P＜0.05），F(xiàn)200、F300處理酶活性顯著下降（P＜0.05）。分蘗期隨施入返排液濃度增加，旗葉SOD 活性呈下降趨勢(shì)，F(xiàn)200 處理酶活性顯著低于CK（P＜0.05）；根部SOD 活性呈升高趨勢(shì)，F(xiàn)150、F200 處理酶活性顯著高于CK（P＜0.05）。抽穗期隨施入返排液濃度增加，旗葉SOD 活性顯著下降，各返排液處理間SOD 酶活性無(wú)顯著差異（P＞0.05），但均顯著低于CK（P＜0.05）；根部酶活性呈下降趨勢(shì)，F(xiàn)350 處理SOD 活性顯著低于CK（P＜0.05），其余各返排液處理與 CK 無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

圖1 小麥3個(gè)生育期施入返排液對(duì)旗葉光合參數(shù)的影響Figure 1 Effect of fracturing fluid on flag photosynthetic parameters in three growth stages of wheat

2.3.3 可溶性糖

由圖4 可知，播種期及分蘗期隨施入返排液濃度增加，旗葉及根部可溶性糖含量均顯著低于CK（P＜0.05），且呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢(shì)，播種期、分蘗期旗葉及根部可溶性糖分別于F200、F150 處理含量達(dá)到最低值。抽穗期隨施入返排液濃度增加，旗葉可溶性糖含量呈下降趨勢(shì)，各返排液處理均顯著低于CK（P＜0.05）；根部可溶性糖含量呈先下降后升高的趨勢(shì)，F(xiàn)50處理與CK無(wú)顯著差異（P＞0.05），F(xiàn)100～F350 處理顯著低于CK（P＜0.05），根部可溶性糖含量于F200處理達(dá)到最低值。

3 討論

從表1 可以看出，返排液中含有大量的鹽分離子及有機(jī)化合物，雖然含有重金屬元素，但其含量較低，均未超過(guò)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）第一類(lèi)污染物最高允許排放濃度，因此主要針對(duì)返排液中的鹽分離子及有機(jī)化合物進(jìn)行討論。

光合特性作為反映光合作用強(qiáng)弱的重要指標(biāo)，包括凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度、葉綠素含量、蒸騰速率等[11]。小麥葉片凈光合速率反映了小麥光合產(chǎn)物的生產(chǎn)情況，適宜的光合速率更利于植株相關(guān)生命活動(dòng)的進(jìn)行，是小麥獲得高產(chǎn)的重要因素之一。本試驗(yàn)中，各生育期施入返排液，旗葉光合參數(shù)均在F50處理達(dá)到最大值，可能是因?yàn)榉蹬乓褐械母啕}及有機(jī)污染物引起小麥內(nèi)源激素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化，以此來(lái)減輕逆境造成的傷害[12]，是其通過(guò)自身調(diào)節(jié)適應(yīng)不良環(huán)境的一種表現(xiàn)。在逆境脅迫下，植物必須通過(guò)增加植物的凈光合作用積累物質(zhì)，促進(jìn)能量轉(zhuǎn)化從而修復(fù)受損的組織、保持細(xì)胞膜的完整性[13-14]。前人研究認(rèn)為植物光合機(jī)構(gòu)的發(fā)育與功能維持都有脫落酸、生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的參與調(diào)控，提高內(nèi)源激素含量可阻止光合蛋白復(fù)合體的降解[15]，進(jìn)而使葉綠體增大、基粒增多，提高了葉片葉綠素含量[16]。同時(shí)，返排液中含有大量水溶性鹽分離子，返排液的施入提高了土壤水溶性鹽分含量，而低鹽脅迫可以在一定程度上增加小麥葉片凈光合速率[13，17]。

圖2 小麥3個(gè)生育期施入返排液對(duì)旗葉及根部POD活性的影響Figure 2 Effects of fracturing fluid on the activity of flag leaves and root POD enzymes in three growth stages of wheat

圖3 小麥3個(gè)生育期施入返排液對(duì)旗葉及根部SOD活性的影響Figure 3 Effects of fracturing fluid on the activity of SOD enzyme in three growth stages of wheat

圖4 小麥3個(gè)生育期施入返排液對(duì)旗葉及根部可溶性糖含量的影響Figure 4 Effect of fracturing fluid on the content of soluble sugar in flag leaves and roots in three growth stages of wheat

在植物光合作用研究中，葉片凈光合速率在逆境脅迫下降低的原因可分為兩種，即氣孔和非氣孔限制因素[18]。植物進(jìn)行光合作用時(shí)，當(dāng)葉片胞間二氧化碳濃度及氣孔導(dǎo)度同時(shí)下降時(shí)，氣孔因素是凈光合速率降低的主要原因；當(dāng)葉片凈光合速率下降但細(xì)胞間二氧化碳濃度卻升高時(shí)，通常非氣孔因素是植物光合作用受到限制的主要原因[19]。本試驗(yàn)中各生育期隨施入返排液濃度增加，旗葉凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、胞間二氧化碳濃度均呈下降趨勢(shì)，但胞間二氧化碳濃度下降趨勢(shì)相對(duì)較小，可能是非氣孔因素的影響，如葉片葉綠素含量、相關(guān)代謝酶活性等[20]。

在逆境脅迫下，植物細(xì)胞內(nèi)平衡被打破，導(dǎo)致植物體內(nèi)自由基含量升高，便會(huì)誘發(fā)膜脂不飽和脂肪酸發(fā)生連鎖的過(guò)氧化反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)及光合能力破壞、細(xì)胞功能失常，機(jī)體出現(xiàn)各種自由基綜合癥[21]，為了防止自由基對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生損傷，植物細(xì)胞內(nèi)會(huì)產(chǎn)生清除自由基的物質(zhì)。SOD 是植物體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)的第一道防線(xiàn)，主要負(fù)責(zé)催化O2-的反應(yīng)生成H2O2，減少脂質(zhì)發(fā)生氧化，使膜系統(tǒng)遭受傷害的程度降低[22]。SOD 可催化O2-生成H2O2，但H2O2過(guò)多的積累不僅會(huì)對(duì)細(xì)胞造成傷害，甚至?xí)ㄟ^(guò)Harber-weiss 反應(yīng)生成更具破壞性的OH-[23]，而POD 在逆境脅迫下，可以利用H2O2催化大量過(guò)氧化物氧化分解，是反映組織老化程度的一種生理指標(biāo)[24]。旗葉作為小麥生育后期最重要的葉片，其葉片的光合能力對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的提高有重要影響。根系是植物與土壤直接接觸的重要功能器官，是植物與土壤中離子交換的重要結(jié)構(gòu)，因此研究小麥旗葉及根系抗氧化酶活性具有重要意義。

植物體內(nèi)保護(hù)系統(tǒng)酶活性是由多種綜合因素決定的，在逆境脅迫下，低濃度污染物對(duì)保護(hù)系統(tǒng)酶活性有刺激作用，污染物的毒害作用小于植物的適應(yīng)性，植物保護(hù)系統(tǒng)酶活性增強(qiáng)，可以及時(shí)清除活性氧，保護(hù)細(xì)胞膜不受損傷。當(dāng)污染物超出一定濃度時(shí)，植物的適應(yīng)性就小于污染物的毒害作用，活性氧清除系統(tǒng)代謝紊亂，細(xì)胞膜受損，表現(xiàn)出抑制和毒害作用[25]。本試驗(yàn)中播種期隨著返排液施入濃度增加，旗葉POD、SOD 活性均呈下降趨勢(shì)；根部POD、SOD 活性均呈先升高后降低趨勢(shì)，于F150 處理達(dá)到最大值。分蘗期隨著返排液施入濃度增加，旗葉POD 活性呈先升高后降低趨勢(shì)，于F150 處理達(dá)到最大值，SOD 活性呈下降趨勢(shì)；根部POD、SOD 活性均呈上升趨勢(shì)。抽穗期隨著返排液施入濃度增加，旗葉POD 活性呈先升高后降低趨勢(shì)，于F50處理達(dá)到最大值；根部POD、SOD 活性均呈下降趨勢(shì)，研究結(jié)果與高芳等[26]的研究結(jié)果一致。

可溶性糖是支配植物生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)的重要物質(zhì)，因此其含量可以體現(xiàn)植物營(yíng)養(yǎng)狀況，同時(shí)在逆境條件下植物體內(nèi)的可溶性糖也是重要的保護(hù)性物質(zhì)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，是體現(xiàn)植株抗逆性強(qiáng)弱的重要指標(biāo)[27]。在逆境脅迫下，可溶性糖作為調(diào)節(jié)保護(hù)物質(zhì)，含量會(huì)有所上升，但孟自力等[22]研究發(fā)現(xiàn)高濃度鎘脅迫處理下植物可溶性糖含量降低且顯著低于CK，牛明功等[23]研究發(fā)現(xiàn)灌漿期漬澇脅迫下植物可溶性糖含量減少。本試驗(yàn)中小麥3 個(gè)生育期施入返排液，旗葉及根部可溶性糖含量均顯著下降，此結(jié)果與前人研究結(jié)果一致，可能是因?yàn)榉蹬乓旱氖┤胩岣吡送寥利}分含量，在鹽分脅迫下植物體內(nèi)的可溶性糖主要作為參與篩管向根部運(yùn)輸、參與滲透調(diào)節(jié)和合成其他有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的能量來(lái)源[28]。同時(shí)根據(jù)返排液的高COD可以看出返排液中含有大量有機(jī)化合物，有相關(guān)研究表明，有機(jī)污染物會(huì)導(dǎo)致植物可溶性糖含量降低[29]。

高等植物是生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分。高等植物可正常生長(zhǎng)在一個(gè)穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)中，反之，一個(gè)不穩(wěn)定或受到外來(lái)污染的生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)高等植物的生長(zhǎng)可帶來(lái)不利的負(fù)面影響，常會(huì)體現(xiàn)在植物形態(tài)上。本試驗(yàn)中，小麥3 個(gè)生育期隨施入返排液濃度增加，株高、生物量及產(chǎn)量總體呈下降趨勢(shì)。小麥根系生長(zhǎng)主要在出苗后到起身期前即分蘗期、越冬期及返青期，其中分蘗期是影響小麥分蘗數(shù)的重要時(shí)期，故分蘗期施入返排液對(duì)小麥根部生長(zhǎng)影響最大。抽穗期后小麥的生長(zhǎng)發(fā)育主要是生殖生長(zhǎng)而不再是莖、葉等器官的生長(zhǎng)發(fā)育，因此株高及生物量在抽穗期后基本不會(huì)再發(fā)生變化[30]，故抽穗期施入返排液對(duì)小麥株高及生物量影響最小。3 個(gè)時(shí)期施入返排液對(duì)小麥產(chǎn)量的影響程度與對(duì)旗葉凈光合速率的影響程度相一致，表現(xiàn)為抽穗期＞分蘗期＞播種期，可能是因?yàn)橥寥缹?duì)污染物有一定的緩沖及凈化作用，早期返排液的施入對(duì)小麥的影響較小，而小麥生育中后期由于根系逐漸衰亡，其吸收、運(yùn)輸能力下降，逆境更加重了根系吸收的困難，不僅影響根系對(duì)N素的吸收，同時(shí)還影響N素在植株體內(nèi)的運(yùn)輸和分配，導(dǎo)致功能葉片光合速率下降，影響功能葉片正常的光合作用和干物質(zhì)的積累、運(yùn)輸和分配，最終導(dǎo)致產(chǎn)量下降[31]。同時(shí)有相關(guān)研究表明，在小麥不同生育期進(jìn)行微咸水灌溉，其中抽穗期鹽分脅迫會(huì)影響小麥穗數(shù)，進(jìn)而影響小麥產(chǎn)量[17]。

雖然小麥產(chǎn)量很大程度上由小麥光合作用決定，但小麥的根系活力及生長(zhǎng)情況同樣對(duì)小麥產(chǎn)量有不可忽視的影響。F50 處理旗葉光合速率相較于CK 有所增加，根部保護(hù)酶活性無(wú)明顯變化，但可溶性糖含量顯著降低，可溶性糖作為植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其含量的下降會(huì)影響植物根系對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，進(jìn)而影響小麥產(chǎn)量。此外，小麥有效穗數(shù)、穗粒數(shù)等均會(huì)對(duì)小麥產(chǎn)量造成影響，雖然F50處理小麥產(chǎn)量與CK相比數(shù)值上有所下降，但并無(wú)顯著變化，這是小麥光合作用、體內(nèi)抗氧化酶活性、可溶性糖含量變化及生長(zhǎng)情況共同作用的結(jié)果。

相關(guān)研究表明，土壤中水溶態(tài)和酸溶態(tài)有機(jī)污染物是生物有效態(tài)，其與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān)[32]。施肥、耕作、灌溉與排水等條件可影響土壤微生物活性、改變土壤通氣性、影響土壤理化性狀，進(jìn)而在一定程度上改變土壤中有機(jī)污染物的降解速率[33]。同時(shí)土壤不同程度鹽分脅迫及不同種類(lèi)鹽分脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)及生理情況均有不同影響。壓裂返排液是一種成分復(fù)雜的污染物，本研究主要針對(duì)返排液中的無(wú)機(jī)成分對(duì)小麥這一主要糧食作物的生理及生長(zhǎng)影響，并未檢測(cè)返排液中具體的有機(jī)物質(zhì)及返排液進(jìn)入土壤后對(duì)土壤性質(zhì)的影響，因此對(duì)返排液中的有機(jī)成分及返排液對(duì)土壤物理及化學(xué)性質(zhì)的影響還有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

（1）高含量的有機(jī)物及鹽分離子是壓裂返排液中的主要污染物。

（2）各生育期低濃度返排液進(jìn)入土壤后植物通過(guò)自身調(diào)節(jié)刺激小麥光合作用強(qiáng)度及保護(hù)酶活性，播種期、分蘗期、抽穗期返排液進(jìn)入土壤的濃度分別＜200、150、100 g·kg-1時(shí)，小麥生長(zhǎng)發(fā)育、光合作用及體內(nèi)保護(hù)酶活性不會(huì)受到明顯影響；當(dāng)返排液濃度分別≥200、150、100 g·kg-1時(shí)，返排液通過(guò)誘導(dǎo)小麥氧化應(yīng)激反應(yīng)進(jìn)而影響光合作用及植物生長(zhǎng)；當(dāng)返排液濃度分別≥350、300、200 g·kg-1時(shí)，小麥無(wú)法正常生長(zhǎng)，最終導(dǎo)致死亡。

（3）返排液于小麥不同生育期進(jìn)入土壤對(duì)小麥生長(zhǎng)發(fā)育、光合作用及生理特性均有不同程度影響，由于土壤對(duì)污染物的緩沖及凈化作用，返排液于抽穗期進(jìn)入土壤對(duì)小麥影響最大。