土壤石油污染對2種草坪草種子萌發和生長的影響

王超 王美璇 張璐

摘? ? 要：為了篩選出對土壤石油污染的高抗草坪草品種，以早熟禾‘巴潤和高羊茅‘千年盛世為試驗材料，采用大慶油田地區的原油， 通過盆栽模擬試驗，研究了土壤石油污染對草坪草種子萌發和幼苗生長的影響。結果表明：2種草坪草種子萌發指標和生長指標隨著土壤中石油污染濃度的升高而降低。與早熟禾相比，高羊茅各指標的降低程度較大。早熟禾對土壤石油污染的抗性要好于高羊茅。

關鍵詞：石油污染;草坪草;種子萌發;生長

Abstract：The purpose of this study was to screen out turfgrass varieties with high resistance to soil oil pollution. The ‘Barun and 'Qiannianshengshi' were used as materials，the effects of soil oil pollution on the seed germination and seedling growth of turfgrass were studied by pot experiment using the crude oil from Daqing oilfield. The germination and growth indexes of two turfgrass seeds decreased with the increase of oil pollution concentration in soil. Compared with Poa pratensis L.， the indexes of Festuca arundinacea decreased greatly. The resistance of Poa pratensis L. to soil oil pollution was better than that of Festuca arundinacea.

Key words： oil pollution; turfgrass; seed germination; growth

石油工業的迅猛發展，為我國經濟建設和社會發展做出了巨大貢獻。石油開采、運輸和加工處理過程中，由于操作不當或者事故泄漏會造成土壤污染[1]。隨著石油污染程度的加重，如何經濟有效地治理和修復污染的土壤并控制其發展成為當今環保領域一大熱點問題。石油污染土壤修復的方式包括物理修復、化學修復和生物修復等，其中傳統的物理修復和化學修復方法成本較高，且易導致二次污染的發生[2]。植物修復技術以其處理成本低、無二次污染、自然美觀等特點[3]，已經成為石油污染土壤治理研究的熱點。能夠耐受石油污染的草本植物是土壤植物修復技術的首選[4]，學者們也相應開展了許多油污土壤修復實踐[5-7]。但采用園林草坪草對土壤進行修復的研究較少，將石油污染土壤與園林植物栽培結合起來，既能起到修復污染生態系統的作用，又能進行綠化美化。黑龍江大慶油田作為我國重要的原油產地，同樣面臨著土壤石油污染的問題。本研究以早熟禾‘巴潤和高羊茅‘千年盛世2種冷季型草坪草為試驗材料，采用大慶油田地區的原油，通過盆栽模擬試驗研究了土壤石油污染對草坪草種子萌發和幼苗生長的影響，以期篩選出對土壤石油污染的高抗草坪草品種，同時為土壤生態修復提供參考依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為冷季型草坪草早熟禾（Poa pratensis L. ）品種‘巴潤和高羊茅（Festuca arundinacea）品種‘千年盛世，種子均購于北京綠冠公司。

1.2 試驗方法

模擬試驗在東北農業大學園藝站進行。試驗所用原油采自大慶油田采油廠，試驗設土壤（干質量） 污染水平分別為0（CK），5，10，15，20，25 g·kg-1，每個處理重復3次。將園土和沙土按1∶1混合裝入直徑15 cm的盆子，每盆裝入基質2.5 kg （干質量），每盆播種100粒。

1.3 項目測定

發芽率（%）=（種子發芽總數/供試種子總數）× 100。發芽勢（%）=（發芽達到最高峰時的種子數/供試種子總數）×100。發芽指數GI=∑（Gt/Dt），Dt表示在試驗期內種子發芽數，Dt表示試驗期天數[9]。活力指數（VI）=GI×生長量。

株高：播種60 d后，用直尺測量供試植物葉片尖端到土壤表面的最大高度。鮮質量：播種后 60 d時收獲，洗去泥土，用電子天平測定單株鮮質量。

1.4 數據分析

試驗數據采用SPSS和Excel進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 不同土壤石油污染濃度對種子萌發的影響

2.1.1 不同土壤石油污染濃度下的種子發芽率 由表1可知，2種草坪草種子的萌發率均隨土壤石油濃度的增加而降低，且發芽率差異顯著。在沒有石油污染的土壤中高羊茅和早熟禾的萌發率為81.00%和79.33%，當土壤石油污染為25 g·kg-1時，高羊茅和早熟禾的萌發率為53.33%和56.67%，分別下降34.16%和28.56%。從種子萌發率的降幅推測，早熟禾對石油污染的抗性高于高羊茅。

2.1.2 不同土壤石油污染濃度下的種子發芽勢 由表2可知，2種草坪草種子的發芽勢均隨土壤石油濃度的增加而降低，且發芽勢差異顯著。在試驗濃度范圍內，高羊茅的發芽勢由70.00%下降至43.33%，降幅為38.10%，早熟禾的發芽勢由67.33%下降至46.00%，降幅為31.67%，說明早熟禾的發芽勢受石油污染的影響小于高羊茅。

2.1.3 不同土壤石油污染濃度下的種子發芽指數? 由表3可知，隨著土壤石油污染濃度的增加，2種草坪草種子發芽速度持續下降。高羊茅和早熟禾的種子發芽指數分別下降26.96%和22.34%，二者差異顯著。

2.1.4 不同土壤石油污染濃度下的種子活力指數 由表4可知，在石油污染脅迫下種子的活力水平受到限制，且隨著脅迫程度增加，種子活力水平持續下降，高羊茅和早熟禾的種子活力指數分別下降45.21%和40.24%，二者差異顯著。

2.2 不同土壤石油污染濃度對草坪草生長的影響

2.2.1 不同土壤石油污染濃度下的植物株高 從表5可以看出，在對照處理下，高羊茅和早熟禾株高分別為12.30 cm 和11.80 cm，高羊茅比早熟禾的株高略高一些。隨著土壤石油污染濃度的增加，2種草坪草的株高降低，當土壤石油污染濃度由0增加至15 g·kg-1時，2種草坪草株高下降較迅速，當土壤石油污染濃度達到20 g·kg-1及以上時，株高下降較為平緩，當土壤石油污染濃度為25 g·kg-1時，高羊茅和早熟禾的株高分別降低61.78%和51.69%，二者差異顯著。

2.2.2 不同土壤污染下的單株鮮質量 從表6可以看出，在未受污染的土壤中，高羊茅和早熟禾單株的鮮質量分別為0.48 g和0.43 g。而在石油污染的土壤中，2種草坪草的單株鮮質量均比對照低，且隨土壤石油污染濃度的增加單株鮮質量降低，當土壤石油污染濃度為25 g·kg-1時，高羊茅和早熟禾的鮮質量分別為0.36 g和0.33 g，二者差異顯著。

3 結論與討論

以高等植物種子發芽抑制率進行土壤污染生態毒理效應研究， 是從生態毒理學角度衡量土壤環境質量和土壤污染的重要方法[8]。最佳的石油土壤修復植物應該具有較強的發芽率，其發芽率不受或者受環境影響較小[9]。肖易等[10]研究了8種植物的耐受性，結果表明發芽率、株高和鮮質量受污染物濃度的影響較小的植物，適合在華北油田石油污染土壤上種植，而其它受影響較大的植物則不適合。該研究中隨著土壤污染程度的加重，高羊茅種子發芽率和發芽勢降低程度大于早熟禾，說明早熟禾種子受土壤石油污染的影響較小。發芽指數和活力指數是衡量種子發芽能力的重要指標[11]，能夠反映種子的發芽速度和種子活力水平[12]。在低濃度的石油污染脅迫下，高羊茅的發芽指數大于早熟禾，當石油污染濃度為10 g·kg-1及以上時，高羊茅的發芽指數便小于早熟禾。在各濃度石油污染處理下，高羊茅種子的活力指數均大于早熟禾，但是在試驗濃度范圍內，高羊茅種子的活力指數下降幅度大于早熟禾，說明高羊茅受石油污染的影響大于早熟禾。

在污染環境下，具有強大的根系，能夠在污染物濃度較高時旺盛生長，生物量越大的植物，越能夠吸收或富集污染物，具有更大的凈化能力[13]。生物量是修復石油污染速度的指示指標[14-16]。趙麗君等[16]研究表明苜蓿的單株生物量在一定石油污染濃度范圍內并未受到抑制，對石油污染土壤具有一定的耐受能力，具有修復石油污染土壤的潛力。該研究中，雖然高羊茅的單株鮮質量較大，但與早熟禾相比，高羊茅的株高和單株鮮質量降低程度較大，說明高羊茅受脅迫影響較大。

該研究結果表明，2種草坪草種子萌發指標和生長指標隨著土壤中石油污染濃度的升高而降低。與早熟禾相比，高羊茅的各指標的降低程度較大，說明早熟禾對土壤石油污染的抗性要好于高羊茅。該研究可為大慶油田土壤污染的修復提供一定程度的參考依據，豐富油田的綠化景觀。

參考文獻：

[1]張麗輝，劉爽，趙驥民.土壤石油污染對2種藜科植物種子發芽率的影響[J].安徽農業科學，2007，35（34）：10995-10996.

[2]彭昆國，楊麗珍，榮亮，等.土壤石油污染對植物種子萌發和幼苗生長的響應[J].環境污染與防治，2012，34（7）：19-23.

[3]宋曦，王金成，井明博，等. 紫花苜蓿對隴東黃土高原油污土壤場地生態修復的綜合響應[J].草業科學， 2019， 36（7）： 1754-1764.

[4]趙麗君，張鳳杰，曲艷平，等.石油污染脅迫對苜蓿種子萌發的影響[J].天津農業科學， 2017，23（9）：82-85.

[5]馬藝文，齊 月，李俊生，等.石油污染脅迫下堿蓬（Suaeda glauca）和翅堿蓬（Suaeda salsa）萌發生長的響應特征[J].應用與環境生物學報， 2019，25（2）： 313-320.

[6]徐艷，史高琦，王曙光，等. 紫花苜蓿對石油污染土壤的修復響應[J].環境科學與技術，2018，41（S2）：25-28.

[7]祁迎春，王建，王宏，等.陜北 7 種雜草種子對石油污染的耐受性研究[J].環境科技，2014，27（3）：5-9，14.

[8]彭勝巍.石油污染土壤的花卉植物修復研究[D].天津：南開大學，2009.

[9]鞠世杰，劉昊，鄭劍，等.石油污染對植物種子發芽和早期生長的影響[J].北方農業學報，2016，44（6）：59-62

[10]肖易，李先梅，金濤，等.土壤石油污染對幾種牧草植物發芽的影響[J].長江大學學報（自然科學版），2014，11（11）：60-62，67.

[11]孫景寬， 張文輝， 張潔明，等.種子萌發期4種植物對干旱脅迫的響應及其抗旱性評價研究[J].西北植物學報， 2006，26（9）：1811-1818.

[12]張聃， 曹昀，鄭林.濕地松種子萌發對模擬水分脅迫的響應[J].水土保持研究， 2011，18（1）： 188-191.

[13]劉亭亭，季鳴童，張志華.石油污染土壤的生態修復[J].廣東化工，2010（12）：103-104.

[14]李帥國，張鳳杰，劉璐，等石油污染對披堿草種子萌發和幼苗生長的影響[J].天津農業科學，2018，24（8）：82-84.

[15]劉繼朝，張燕平，鄒樹增.土壤石油污染對植物種子萌發和幼苗生長的影響[J].水土保持通報，2009，29（3）：123-126.

[16]趙麗君，張鳳杰，曲艷平，等.石油污染脅迫對苜蓿種子萌發的影響[J].天津農業科學，2017，23（9）：82-85.