油菜素内酯对土壤石油污染下刺槐幼苗生长的影响

韩园园，韩 刚，李凯荣

（1.西北农林科技大学 水土保持研究所，陕西 杨陵712100；2.西北农林科技大学 林学院，陕西 杨陵712100；3.西北农林科技大学 资源环境学院，陕西 杨陵712100）

陕北黄土丘陵区是我国重要的石油开采基地，在我国能源建设中占据着重要地位并做出着巨大贡献，然而在开发过程中不可避免地对周边环境造成石油污染危害［1］。植物修复具有处理成本低、吸收污染物的生物量大、兼顾美化环境等优点［2］，因此成为治理环境污染的常见措施之一。刺槐是陕北常见造林树种，但在土壤石油污染立地存在生长不良甚至死亡问题，不利于植物修复［3］。所以提高刺槐在石油污染下的生长，对陕北石油污染区的治理具有重要意义。

油菜素内酯（BR）被称为植物的第6大类激素，能加速根系生长，促进光合作用［4］，最突出的生理作用就是促进植物生长［5-6］和增加抗逆性，并且获得非常容易，无毒廉价［7］，可广泛用于生产实践中。目前，国内外针对BR的研究主要集中在干旱［8-9］、寒冷［10］、盐碱［11］、重金属［12-13］条件下对植物的影响，而对于石油污染下的植物影响却鲜有研究。本研究用不同浓度的BR对刺槐进行蘸根和叶面喷施后，用不同石油污染浓度的土壤进行盆栽试验。在测定生长动态、根系发育、生物量累积等基础上，分析BR对刺槐在石油污染胁迫下各指标的影响，评价土壤石油污染下BR对刺槐的影响，以期为陕北石油污染立地的植被恢复和植物修复提供科学依据和指导。

1 材料与方法

试验于2013年在陕西杨陵西北农林科技大学苗圃基地进行。

1.1 试验材料与处理

盆栽试验用土来自陕北安塞县化子坪镇人为活动稀少的荒草地0～20cm无污染土壤。石油污染物为当地油井出产的原油。油菜素内酯选用成都新朝阳生物激素研究所生产的硕丰481乳剂，浓度0.007 5%。

根据对陕北当地土壤的实际调查，其土壤石油浓度为10～20g·kg-1，所以设计3个土壤石油污染浓度水平：10、15、20g·kg-1（土壤干重）。具体配制方法为土壤风干后，过4mm筛，按设计的石油污染水平添加原油，人工混合，先用少量土与石油混合，均匀后，再将拌好的土与剩余土混合；设计4个油菜素内酯浓度处理：0、0.1、0.3、0.5mg·L-1。配制时先用少量温水（50～60℃）稀释激素乳剂，再用清水配成上述浓度，共12种处理。

选择1年生、长势基本一致刺槐苗，购自陕北安塞化子坪镇苗圃。先用不同浓度油菜素内酯溶液浸泡根部30min后，栽入不同土壤石油污染浓度的桶中，每种处理栽5桶。至苗木展叶期，叶面进行对应浓度油菜素内酯喷施处理。至6月下旬置于可移动式防雨棚内进行控水，采用称重法［14］将土壤水分统一控制在土壤田间持水量75%的水平。

1.2 测定指标与方法

于7月2日至10月2日每隔半月测定1次株高地径，共测定7次。10月2日对各处理进行清桶，对干物质量、主根长和一级侧根和二级侧根进行统计。

1.3 数据处理

采用SPSS17.0软件对试验数据进行统计分析，用平均值±标准误表示测定结果，Duncan法进行多重比较（p＜0.05）。使用Origin9.0软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 油菜素内酯对土壤石油污染胁迫下刺槐苗高、径生长的影响

如图1所示，在3个石油浓度下经不同浓度BR处理后，其株高在整个测定期均高于对照；同一石油浓度水平经不同BR处理的株高增长幅度存在差异，0.3mg·L-1增长最显著。在生长末期最后测定时，不同石油浓度下0.3mg·L-1的BR处理对株高的增长效应均是最佳的，株高最大提高了9.39%。

图1 BR对土壤石油污染胁迫下刺槐苗株高的影响Fig.1 Effects of different concentrations of BR on the plant height under petroleum pollution

如图2所示，刺槐苗在石油浓度为10g·kg-1和15g·kg-1时，不同浓度BR处理下的地径在整个测定期均是一直高于对照；石油浓度为20g·kg-1时，0.1和0.3mg·L-1的BR处理下的地径显著高于对照（p＜0.05），而0.5mg·L-1的BR处理下的地径增长不显著；同一石油浓度水平经不同BR处理的株高增长幅度存在差异，0.3mg·L-1增长最显著。在生长末期最后测定时，不同石油浓度下BR0.3mg·L-1处理对地径的增长效应均是最佳的，地径最大提高了19.15%。

图2 BR对土壤石油污染胁迫下刺槐苗地径的影响Fig.2 Effect of different concentrations of BR on ground diameter under petroleum pollution

2.2 油菜素内酯对土壤石油污染胁迫下刺槐苗生物量和根系生长的影响

如表1所示，刺槐苗在3个石油浓度下经不同浓度BR处理后，与对照相比，地上干物质量均显著增大（p＜0.05），较对照增加了60.37%～121.62%，同一石油污染浓度经不同BR处理后其地上干物质量基本持平（除15g·kg-1石油污染浓度）；主根长也都显著增大（p＜0.05）；一级和二级侧根数目有所增多，而且其长度也显著增大（p＜0.05）或有所增大（仅出现在石油浓度15g·kg-1时的0.1mg·L-1的BR处理），因此最终影响其根系干物质量也呈增加趋势（仅在石油浓度20g·kg-1下0.1mg·L-1的BR处理时增加不显著），增加了19.33%～158.63%，同一石油污染浓度经不同BR处理后其根系干物质量基本持平（除10g·kg-1石油污染浓度）。

3 结论与讨论

石油污染会使土壤含水率、pH值、硝态氮、速效磷、全钾和速效钾含量显著降低［3］，研究表明，植物的生长与环境的水分和环境因子有显著关系［15］，导致植物生长所需的水分和营养元素有所欠缺，从而影响其正常生长。山宝琴［16］等通过研究得出，刺槐的株高、干重与石油污染浓度呈负相关关系。有研究指出，BR能促进树木在逆境时的生长［17］。BR可以通过各种机制（XET、微管）使植物细胞壁松弛，扩大细胞体积来促进对水分和养分的吸收摄入，同时BR还可以通过促进光合作用来提高植物的核酸和蛋白质，从而促进植物生长［18］。本研究中，无BR时，石油浓度与刺槐苗的株高、地径、地上干重和根系干重呈负相关，污染浓度越大，刺槐生长所受影响越大。对土壤石油污染胁迫下（10、15、20g·kg-1）的刺槐苗施用不同浓度（0.1、0.3、0.5mg·L-1）的油菜素内酯后，BR促进植物对水分和养分的吸收，缓解了石油污染导致的水分和养分的不足，同时BR促进了细胞的分裂，通过提高光合作用使核酸和蛋白质含量提高，促进刺槐的生长，从而普遍使刺槐苗生长状况较不施油菜素内酯的对照得到有效的改善，表现在提高了苗木株高和地径，促进了苗木根系发育和生长，最终使刺槐苗干重显著增加，其中在3个石油浓度下均以0.3mg·L-1的BR处理表现最佳。苗木整体生长的改善增强了其在土壤石油污染胁迫下的生存能力及生长潜力，尤其是对根系的促进有利于根际土壤微生物的生长并进一步发挥对土壤中石油污染物的直接和间接降解作用。

表1 BR对石油污染胁迫下刺槐苗生物量和根系生长的影响Table 1 The growth response of using BR under petroleum pollution

综上所述，不同土壤石油污染浓度下，相比清水对照，不同浓度的油菜素内酯均能促进刺槐苗株高、地径生长，最大分别提高了9.39%和19.15%，根系干物质量积累提高19.33%～158.63%，地上干物质量积累提高了60.37%～121.62%，有效地缓解石油污染胁迫对刺槐苗生长的影响。综合10～20g·kg-1土壤石油污染浓度下，油菜素内酯对刺槐苗生长的促进效应，最佳的施用浓度为0.3mg·L-1。

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