肖易，李先梅，金濤，周建利，田應(yīng)兵

（長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434023）

土壤的石油污染已經(jīng)成為世界各國(guó)目前普遍關(guān)注的環(huán)境問題。據(jù)我國(guó)北方油田石油污染狀況的調(diào)研結(jié)果，華北油田采油井周邊土壤石油污染嚴(yán)重，含油量在48～77g／kg［1］。石油烴在表層土壤中的積累會(huì)導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)的改變和土壤通透性能的惡化，并對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)和發(fā)育造成很大的負(fù)面影響［2］。土壤受污染后除了直接影響植物生長(zhǎng)外，還會(huì)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(fù)與治理受到廣泛的關(guān)注［4－5］。近年來植物修復(fù)以其投資少、操作簡(jiǎn)便、效果好、不破壞場(chǎng)地結(jié)構(gòu)、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(diǎn)而成為人們普遍接受的去除土壤石油污染物的首選技術(shù)［6－8］。

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

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)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(nóng)業(yè)科學(xué)研究院。

1.2 試驗(yàn)方法

根據(jù)華北油田采油區(qū)土壤原油污染實(shí)際情況并結(jié)合前人的研究成果，設(shè)計(jì)6個(gè)石油污染水平，分別為0、10、20、30、40、60g／kg。試驗(yàn)前對(duì)供試土壤進(jìn)行風(fēng)干、磨碎、過5mm篩及混勻處理。每個(gè)塑料盆裝入供試土壤300g，按上述設(shè)計(jì)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(shí)不使用任何有機(jī)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(gè)處理重復(fù)3次，室內(nèi)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(shí)觀察記載，直到連續(xù)3d沒有新芽長(zhǎng)出，發(fā)芽過程結(jié)束，統(tǒng)計(jì)種子數(shù)并計(jì)算發(fā)芽率，30d時(shí)測(cè)量各盆的植株高度及生物量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。各試驗(yàn)結(jié)果均以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)偏差 （SD）表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 石油污染物濃度對(duì)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(cè)定結(jié)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(dá)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(duì)照組的發(fā)芽率為100%，各處理的發(fā)芽率與對(duì)照組的發(fā)芽率的比值即為相對(duì)發(fā)芽率。在10～60g／kg的污染水平范圍內(nèi)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(duì)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(jié)果表明，試驗(yàn)設(shè)計(jì)的所有污染水平對(duì)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(gè)相對(duì)較高并且較穩(wěn)定的狀態(tài)，對(duì)石油污染反應(yīng)不敏感，在石油污染土壤上具有較強(qiáng)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(duì)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(cè)定結(jié)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(zhǎng)發(fā)育也受到不同的影響。經(jīng)過對(duì)各供試植物株高統(tǒng)計(jì)后進(jìn)行方差分析，結(jié)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(shì)。與對(duì)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(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生促進(jìn)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(dāng)污染物濃度在10g／kg時(shí)，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(shí)，株高降低顯著。上述結(jié)果表明，不同石油污染濃度對(duì)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(duì)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(duì)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(jié)果見表3。由表3可知，污染物濃度不同，對(duì)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?yàn)槟鞲缬衩撞?＞ 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(shí)，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(nèi)，鮮重下降不顯著。而當(dāng)污染濃度在30～60g／kg范圍時(shí)，所有供試植物的鮮重均明顯降低。與對(duì)照組相比，在10～60g／kg的污染濃度范圍內(nèi)，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(duì)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(zhǎng)。

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(jié)

在石油污染土壤上進(jìn)行植物修復(fù)，理想的植物種類應(yīng)能適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境，植物種子應(yīng)具有較強(qiáng)的生命力，其發(fā)芽率應(yīng)不受石油污染物的影響或影響較小，同時(shí)還應(yīng)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(jié)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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