土壤石油污染对2种草坪草种子萌发和生长的影响

王超 王美璇 张璐

摘    要：为了筛选出对土壤石油污染的高抗草坪草品种，以早熟禾‘巴润和高羊茅‘千年盛世为试验材料，采用大庆油田地区的原油， 通过盆栽模拟试验，研究了土壤石油污染对草坪草种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：2种草坪草种子萌发指标和生长指标随着土壤中石油污染浓度的升高而降低。与早熟禾相比，高羊茅各指标的降低程度较大。早熟禾对土壤石油污染的抗性要好于高羊茅。

关键词：石油污染;草坪草;种子萌发;生长

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

石油工业的迅猛发展，为我国经济建设和社会发展做出了巨大贡献。石油开采、运输和加工处理过程中，由于操作不当或者事故泄漏会造成土壤污染[1]。随着石油污染程度的加重，如何经济有效地治理和修复污染的土壤并控制其发展成为当今环保领域一大热点问题。石油污染土壤修复的方式包括物理修复、化学修复和生物修复等，其中传统的物理修复和化学修复方法成本较高，且易导致二次污染的发生[2]。植物修复技术以其处理成本低、无二次污染、自然美观等特点[3]，已经成为石油污染土壤治理研究的热点。能够耐受石油污染的草本植物是土壤植物修复技术的首选[4]，学者们也相应开展了许多油污土壤修复实践[5-7]。但采用园林草坪草对土壤进行修复的研究较少，将石油污染土壤与园林植物栽培结合起来，既能起到修复污染生态系统的作用，又能进行绿化美化。黑龙江大庆油田作为我国重要的原油产地，同样面临着土壤石油污染的问题。本研究以早熟禾‘巴润和高羊茅‘千年盛世2种冷季型草坪草为试验材料，采用大庆油田地区的原油，通过盆栽模拟试验研究了土壤石油污染对草坪草种子萌发和幼苗生长的影响，以期筛选出对土壤石油污染的高抗草坪草品种，同时为土壤生态修复提供参考依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料为冷季型草坪草早熟禾（Poa pratensis L. ）品种‘巴润和高羊茅（Festuca arundinacea）品种‘千年盛世，种子均购于北京绿冠公司。

1.2 试验方法

模拟试验在东北农业大学园艺站进行。试验所用原油采自大庆油田采油厂，试验设土壤（干质量） 污染水平分别为0（CK），5，10，15，20，25 g·kg-1，每个处理重复3次。将园土和沙土按1∶1混合装入直径15 cm的盆子，每盆装入基质2.5 kg （干质量），每盆播种100粒。

1.3 项目测定

发芽率（%）=（种子发芽总数/供试种子总数）× 100。发芽势（%）=（发芽达到最高峰时的种子数/供试种子总数）×100。发芽指数GI=∑（Gt/Dt），Dt表示在试验期内种子发芽数，Dt表示试验期天数[9]。活力指数（VI）=GI×生长量。

株高：播种60 d后，用直尺测量供试植物叶片尖端到土壤表面的最大高度。鲜质量：播种后 60 d时收获，洗去泥土，用电子天平测定单株鲜质量。

1.4 数据分析

试验数据采用SPSS和Excel进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同土壤石油污染浓度对种子萌发的影响

2.1.1 不同土壤石油污染濃度下的种子发芽率 由表1可知，2种草坪草种子的萌发率均随土壤石油浓度的增加而降低，且发芽率差异显著。在没有石油污染的土壤中高羊茅和早熟禾的萌发率为81.00%和79.33%，当土壤石油污染为25 g·kg-1时，高羊茅和早熟禾的萌发率为53.33%和56.67%，分别下降34.16%和28.56%。从种子萌发率的降幅推测，早熟禾对石油污染的抗性高于高羊茅。

2.1.2 不同土壤石油污染浓度下的种子发芽势 由表2可知，2种草坪草种子的发芽势均随土壤石油浓度的增加而降低，且发芽势差异显著。在试验浓度范围内，高羊茅的发芽势由70.00%下降至43.33%，降幅为38.10%，早熟禾的发芽势由67.33%下降至46.00%，降幅为31.67%，说明早熟禾的发芽势受石油污染的影响小于高羊茅。

2.1.3 不同土壤石油污染浓度下的种子发芽指数  由表3可知，随着土壤石油污染浓度的增加，2种草坪草种子发芽速度持续下降。高羊茅和早熟禾的种子发芽指数分别下降26.96%和22.34%，二者差异显著。

2.1.4 不同土壤石油污染浓度下的种子活力指数 由表4可知，在石油污染胁迫下种子的活力水平受到限制，且随着胁迫程度增加，种子活力水平持续下降，高羊茅和早熟禾的种子活力指数分别下降45.21%和40.24%，二者差异显著。

2.2 不同土壤石油污染浓度对草坪草生长的影响

2.2.1 不同土壤石油污染浓度下的植物株高 从表5可以看出，在对照处理下，高羊茅和早熟禾株高分别为12.30 cm 和11.80 cm，高羊茅比早熟禾的株高略高一些。随着土壤石油污染浓度的增加，2种草坪草的株高降低，当土壤石油污染浓度由0增加至15 g·kg-1时，2种草坪草株高下降较迅速，当土壤石油污染浓度达到20 g·kg-1及以上时，株高下降较为平缓，当土壤石油污染浓度为25 g·kg-1时，高羊茅和早熟禾的株高分别降低61.78%和51.69%，二者差异显著。

2.2.2 不同土壤污染下的单株鲜质量 从表6可以看出，在未受污染的土壤中，高羊茅和早熟禾單株的鲜质量分别为0.48 g和0.43 g。而在石油污染的土壤中，2种草坪草的单株鲜质量均比对照低，且随土壤石油污染浓度的增加单株鲜质量降低，当土壤石油污染浓度为25 g·kg-1时，高羊茅和早熟禾的鲜质量分别为0.36 g和0.33 g，二者差异显著。

3 结论与讨论

以高等植物种子发芽抑制率进行土壤污染生态毒理效应研究， 是从生态毒理学角度衡量土壤环境质量和土壤污染的重要方法[8]。最佳的石油土壤修复植物应该具有较强的发芽率，其发芽率不受或者受环境影响较小[9]。肖易等[10]研究了8种植物的耐受性，结果表明发芽率、株高和鲜质量受污染物浓度的影响较小的植物，适合在华北油田石油污染土壤上种植，而其它受影响较大的植物则不适合。该研究中随着土壤污染程度的加重，高羊茅种子发芽率和发芽势降低程度大于早熟禾，说明早熟禾种子受土壤石油污染的影响较小。发芽指数和活力指数是衡量种子发芽能力的重要指标[11]，能够反映种子的发芽速度和种子活力水平[12]。在低浓度的石油污染胁迫下，高羊茅的发芽指数大于早熟禾，当石油污染浓度为10 g·kg-1及以上时，高羊茅的发芽指数便小于早熟禾。在各浓度石油污染处理下，高羊茅种子的活力指数均大于早熟禾，但是在试验浓度范围内，高羊茅种子的活力指数下降幅度大于早熟禾，说明高羊茅受石油污染的影响大于早熟禾。

在污染环境下，具有强大的根系，能够在污染物浓度较高时旺盛生长，生物量越大的植物，越能够吸收或富集污染物，具有更大的净化能力[13]。生物量是修复石油污染速度的指示指标[14-16]。赵丽君等[16]研究表明苜蓿的单株生物量在一定石油污染浓度范围内并未受到抑制，对石油污染土壤具有一定的耐受能力，具有修复石油污染土壤的潜力。该研究中，虽然高羊茅的单株鲜质量较大，但与早熟禾相比，高羊茅的株高和单株鲜质量降低程度较大，说明高羊茅受胁迫影响较大。

该研究结果表明，2种草坪草种子萌发指标和生长指标随着土壤中石油污染浓度的升高而降低。与早熟禾相比，高羊茅的各指标的降低程度较大，说明早熟禾对土壤石油污染的抗性要好于高羊茅。该研究可为大庆油田土壤污染的修复提供一定程度的参考依据，丰富油田的绿化景观。

参考文献：

[1]张丽辉，刘爽，赵骥民.土壤石油污染对2种藜科植物种子发芽率的影响[J].安徽农业科学，2007，35（34）：10995-10996.

[2]彭昆国，杨丽珍，荣亮，等.土壤石油污染对植物种子萌发和幼苗生长的响应[J].环境污染与防治，2012，34（7）：19-23.

[3]宋曦，王金成，井明博，等. 紫花苜蓿对陇东黄土高原油污土壤场地生态修复的综合响应[J].草业科学， 2019， 36（7）： 1754-1764.

[4]赵丽君，张凤杰，曲艳平，等.石油污染胁迫对苜蓿种子萌发的影响[J].天津农业科学， 2017，23（9）：82-85.

[5]马艺文，齐 月，李俊生，等.石油污染胁迫下碱蓬（Suaeda glauca）和翅碱蓬（Suaeda salsa）萌发生长的响应特征[J].应用与环境生物学报， 2019，25（2）： 313-320.

[6]徐艳，史高琦，王曙光，等. 紫花苜蓿对石油污染土壤的修复响应[J].环境科学与技术，2018，41（S2）：25-28.

[7]祁迎春，王建，王宏，等.陕北 7 种杂草种子对石油污染的耐受性研究[J].环境科技，2014，27（3）：5-9，14.

[8]彭胜巍.石油污染土壤的花卉植物修复研究[D].天津：南开大学，2009.

[9]鞠世杰，刘昊，郑剑，等.石油污染对植物种子发芽和早期生长的影响[J].北方农业学报，2016，44（6）：59-62

[10]肖易，李先梅，金涛，等.土壤石油污染对几种牧草植物发芽的影响[J].长江大学学报（自然科学版），2014，11（11）：60-62，67.

[11]孙景宽， 张文辉， 张洁明，等.种子萌发期4种植物对干旱胁迫的响应及其抗旱性评价研究[J].西北植物学报， 2006，26（9）：1811-1818.

[12]张聃， 曹昀，郑林.湿地松种子萌发对模拟水分胁迫的响应[J].水土保持研究， 2011，18（1）： 188-191.

[13]刘亭亭，季鸣童，张志华.石油污染土壤的生态修复[J].广东化工，2010（12）：103-104.

[14]李帅国，张凤杰，刘璐，等石油污染对披碱草种子萌发和幼苗生长的影响[J].天津农业科学，2018，24（8）：82-84.

[15]刘继朝，张燕平，邹树增.土壤石油污染对植物种子萌发和幼苗生长的影响[J].水土保持通报，2009，29（3）：123-126.

[16]赵丽君，张凤杰，曲艳平，等.石油污染胁迫对苜蓿种子萌发的影响[J].天津农业科学，2017，23（9）：82-85.