石油烴脅迫對土壤中微生物數量的影響

李常猛

（遼寧努魯兒虎山國家級自然保護區管理局，遼寧122000）

石油是主要包括飽和烴、芳香烴類化合物、瀝青質、樹脂類等上千種化學性質不同的物質組成的復雜混合物[1]。石油對環境的污染主要為：破壞土壤結構，阻礙根的呼吸與吸收，影響土壤通透性，損害植物根部，最終導致植物死亡；石油中某些污染物會被植物吸收，從而進入食物鏈，對人類的身體健康造成危害[2][3]。本文研究選用三種根系發達抗性強的灌木植物連翹、大花水椏木、紫穗槐在模擬石油污染土壤中種植，探討木本植物石油烴脅迫下微生物數量的變化，為石油污染土壤的修復標準提供參考和理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料來源

連翹 （Forsythia suspense）、 大花水椏木(Hydrangea paniculata)、紫穗槐(Amorpha fruticosa)均為一年生扦插繁殖的幼苗，購于沈陽農業大學植物園苗圃。原油采至遼河油田大民屯采油場。原油基本理化性質見表1。

表1 原油基本理化性質Table1 Basicphysicalandchemicialpropertiesofcrudeofoil

1.2 盆栽實驗設計

采用野外盆栽試驗，于沈陽農業大學植物園內進行。所用土壤為農田土表土20 cm，風干，過2 mm篩子。用三氯甲烷溶解原油添加到土壤中，攪拌均勻，配制成不同油污水平的土壤：處理1（C1）、處理2（C2）、處理 3（C3），各處理的石油投加量為 3g/kg土、6g/kg土、12g/kg土，并以不加石油的土壤為對照（CK）。盆的規格為直徑30 cm×25 cm，每盆盛土6 kg，各處理培養60天后定期取樣測定。

1.3 測定方法

土壤微生物數量的變化采用稀釋平板法[4]。細菌使用牛肉膏蛋白凍培養基，真菌使用馬鈴薯培養基，放線菌使用淀粉瓊脂培養基(高氏1號)。

1.4 數據分析

采用SPSS11.5統計軟件進行數據統計。

2 結果與分析

對絕大多數有機污染物來說，微生物降解是最重要的降解過程之一，微生物特別是根際微生物在有機污染土壤的修復過程中扮演著重要的角色。根際環境具有較高水平的微生物活性、多樣性與生物量，這對于提高土壤外源污染物的降解速率具有重要作用，根際微生物具有降解多種有機污染物的能力已為人熟知[5]。一方面，根際環境中存在豐富的微生物多樣性，具有多種多樣的土壤外來污染物的降解菌[6]；另一方面，植物根系分泌諸如糖類、有機酸、酶、氨基酸等有機物可占其光合產物的10%～20%，這些根系分泌物可以促進根際土壤中的微生物生長，與非根際土壤相比，根際土壤中微生物數量可提高2～4個數量級，植物根系分泌物的有機物可以作為污染物降解菌生長和長期存活的C源和N源[7]。因而探明植物修復過程中根際微生物動態變化特征具有重要的現實意義。

本實驗中選用3種灌木植物進行室外盆栽，由于這3種植物的根系都非常發達，所以盆中土壤都可看作是根際土壤。

由表2可以看出，在無污染的對照土壤中細菌基本處于（6-7）×106個/g土左右。在栽種60天時，連翹、大花水椏木和紫穗槐在低濃度石油污染水平C1下的土壤中細菌數均顯著高于對照土壤中細菌數 (p＜0.01)，分別比對照增加了17.53%、21.03%和9.75%；中等濃度石油污染水平C2下的土壤中細菌數和C1水平土壤中的細菌數無顯著差異；高濃度石油污染水平C3下，連翹和大花水椏木土壤中的細菌數和其他石油濃度處理土壤中的細菌數量無顯著差異，紫穗槐土壤中的細菌數和對照無顯著差異，和C1、C2處理下土壤的細菌數差異顯著 (p＜0.01)；在120天時除了紫穗槐在高濃度石油污染水平C3下的土壤中細菌數和對照無顯著差異外，其余不同石油濃度處理間的土壤細菌數差異均顯著(p＜0.01)。3種樹種在中等濃度石油污染水平C2下細菌數達到峰值，分別為11.99×106個/g土、12.11×106個/g土和10.96×106個/g土。在120天時土壤中的細菌數量總體上要高于60天時，可能因為在120天時是8月份夏季，水分和溫度條件好，微生物生長情況要好于其他時間。在種植160天時；3種植物在中等濃度石油污染水平C2下細菌數仍然高于其他處理，分別為 9.18×106個/g土、9.65×106個/g 土和9.11×106個/g土，但比120天時有所下降；連翹在C1和C3兩個處理土壤中細菌數和對照有顯著差異(p＜0.01)，大花水椏木和紫穗槐C1、C3和CK之間無顯著差異。

表2 不同處理土壤中細菌數量的變化Table 2 Change of bacterial quantity in different soils單位:106個/g土

由表2還可以看出，3種植物土壤中細菌的數量隨土壤中投加石油量的增加先上升后下降，峰值出現在中等石油污染水平C2時，在高濃度石油污染水平下又有所下降，這可能由于高濃度的石油烴脅迫對植物根系和根際微生物都有一定的抑制作用。土壤細菌的數量在不同樹種間也有一定差異，在栽種60天時，連翹各處理間的細菌數總體上大于大花水椏木和紫穗槐，在120天和160天時，大花水椏木在C1和C2兩個污染水平下土壤的細菌數總體上要大于連翹和紫穗槐。

土壤中真菌數量的變化見表3。在無污染的對照土壤中真菌基本處于1.1×104個/g土左右，變化不明顯。在60天時3種植物在C1和C2兩個污染水平下的真菌數量明顯高于C3污染水平和對照下的土壤真菌數量，連翹和大花水椏木在低濃度石油污染水平C1下達到峰值，分別為2.56×104個/g土和2.31×104個/g土，紫穗槐在中等濃度石油污染水平C2下達到峰值，真菌數量為2.52×104個/g土；在120天時，連翹C1、C2和C3三個污染水平土壤真菌數量之間無顯著差異，但都顯著高于對照土壤中的真菌數，大花水椏木在C2石油污染水平土壤中的真菌數顯著高于C3污染水平和對照土壤 (p＜0.01)，紫穗槐在C1和C2兩個污染水平下的真菌數量明顯高于C3污染水平和對照下的土壤真菌數量。連翹、大花水椏木和紫穗槐在120天時真菌數量的峰值均出現在中等濃度石油污染水平C2土壤中，分別為對照土壤真菌數的2.60倍、2.69倍和2.86倍。120天時土壤中的真菌數量總體上要高于60天時，這與細菌數量的變化趨勢相似；160天時土壤中的真菌數量比120天時有所減少，3種植物各濃度石油污染處理土壤中的真菌數無顯著差異，但數量仍顯著高于對照土壤。

表3 不同處理土壤中真菌數量的變化Table 3 Change of Fungi quantity in different soils單位:104個/g土

總體來說，在C1和C2兩個石油濃度處理土壤間真菌數量無顯著差異，但都高于C3處理和對照土壤中的真菌數量。3種植物中，連翹在各濃度石油處理土壤中的真菌數總體上高于大花水椏木和紫穗槐。

如表4所示，在石油烴污染脅迫下，土壤中放線菌數量隨著時間增加逐漸增多，但數量變化不明顯，總體在（9-10）×105個/g土之間，樹種之間差異也不明顯。10%。由此可見，土壤中投加石油污染物之后，會刺激降解石油的微生物增長，導致污染土壤中的微生物數量高于未污染土壤。這與本試驗的結果基本一致。

表4 不同處理土壤中放線菌數量的變化Table 4 Change of Actinomycetes quantity in different soils單位:105個/g土

在生物修復過程中，土壤中的微生物數量呈現上升趨勢。土壤中細菌數量的變化規律為：中等濃度石油污染土壤中最高，高濃度石油污染土壤中最低；種植連翹和大花水椏木的污染土壤中細菌數量高于紫穗槐；在種植120天時細菌數量最高。土壤中真菌的變化規律和細菌基本一致。石油污染土壤中的放線菌數量要高于無污染土壤中的數量，但隨著投加石油量的增加放線菌數量變化不明顯。

總體來說，3種植物對高濃度石油污染較為敏感，生長和生理均受到嚴重抑制，因此均不適宜在石油污染較嚴重的地區栽培。連翹和大花水椏木在

3 討論

試驗結果表明，石油烴污染土壤中的微生物數量高于無污染的對照土壤中的微生物數量，這可能與污染物的存在有關。據Atlas報道[8]，降解烴類的微生物在土壤和水環境中到處可見，但在一般情況下，降解烴的微生物只占微生物群落總數的1%，而當有石油污染存在時，降解者的比例可增加到中低濃度石油污染情況下的生長和生理情況要好于紫穗槐，可以考慮在污染較輕的地區栽培。3種植物對石油污染均有一定的降解能力，連翹的降解效果最好。

參考文獻：

［l］張從,夏立江污染土壤生物修復技術[M].北京:環境科學出版社,2000.

［2］丁克強,孫鐵珩,李培軍.石油污染土壤的生物修復技術.生態學雜志［J］.2000,19(2):50-55.

［3］李凱峰,溫青,夏淑梅.2002.石油污染土壤的生物處理技術［J］.應用科技.29(10):62-64.

［4］嚴昶升主編.土壤肥力研究方法［M］.農業出版社.1988

［5］周啟星,宋玉芳.污染土壤修復原理與方法［M］..北京:科學出版社,2004.

［6］祝鵬飛,寧平.有機污染土壤的植物修復［J］.云南環境科學,2004,23(增刊1):7-9.

［7］劉芷宇.土壤—根系微區養分環境的研究概況［J］.土壤學進展,1980,8(3):1-11.

［8］Atlas,R.M.1981.Micorbial degradation of petroleum hydrocarbons:an environmental perspective .Microbial Rev.,(45):180-189.