雜草種子的耐受性研究范文

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《環境科技雜志》2014年第三期

1材料與方法

1.1供試材料供試黃綿土采自延安寶塔區未受污染的農田土壤表層(0～20cm)，土樣采集后，在室內自然風干并磨碎過4mm尼龍篩，備用。土壤pH值為8.22，ω（有機質）為8.83g/kg。試驗用原油采自延安寶塔區延長油田姚店鎮張皮溝油井。供試雜草植物種子的選擇和采集。采油井場土壤是最易受石油污染的區域，土壤中石油烴的含量很高[3-4]，一般雜草很難生長。目前油田井場都實施清潔文明井場建設，其中包括清除井場雜草，但井場“三池”即雨水池。污油池和固廢池中的雜草一般不進行清除。我們通過對延安寶塔區延長油田的多個井場的實地調查發現，在井場“三池”。抽油管口周圍和油罐周圍，甚至緊貼抽油管和油罐的縫隙里(目視石油污染嚴重)總有一些雜草能夠較好的生長。根據調查結果，我們選擇生長速度快，有較大的生物量，且在石油污染土壤上生長較好的草木犀（Melilotusofficinalis）、灰灰菜（ChenopodiumalbumLinn.）、沙打旺（Astragalusadsurgens）、紫花苜蓿（Medicagosativa）、狗尾草（Setariaviridis）、皺果莧（Amaranthusviridis）和黃花蒿（Artemisiaannua）7種雜草植物作為研究對象，供試雜草植物種子采自未受污染的土壤上生長健壯的植株。

1.2試驗方法

1.2.1試驗設計設置石油質量分數為0，9，17，35g/kg4個土壤處理組，共7種受試雜草(見1.1)，每組重復4次，共112個處理。

1.2.2油污土壤制備以含水量換算的每kg清潔干土中拌入0，9，17，35g原油，充分攪拌，靜置7d，使土壤顆粒與石油充分接觸。

1.2.3種子萌發試驗方法稱取80g上述(1.2.2)土壤，平鋪于9mm培養皿中。仔細挑選顆粒飽滿，大小均勻，且無蟲蛀的種子。種子播種前在室溫下蒸餾水浸泡24h后分別整齊排列于培養皿中，每個培養皿中30粒，置于恒溫恒濕箱中25℃下培養，用滴管加水保持床面處于濕潤狀態。每天定時觀察，以有明顯的胚根破殼(露白)為發芽種子，記錄各處理種子發芽數，腐敗種子及時除去。當連續3d無新發芽種子出現即視為發芽過程結束，計算發芽率。

2結果與討論

2.1土壤石油濃度對不同雜草種子出芽的影響判斷一種植物是否適合修復石油污染土壤，首先要考察其種子在土壤石油污染脅迫下的萌發能力。如果種子對土壤石油污染不具有較強的耐受性，植物將不能正常的生根發芽，修復石油污染土壤也就無從談起。供試的7種雜草植物在不同土壤石油濃度下的種子發芽率見表1。從表1中可以看出，對照組各雜草種子的發芽率存在明顯差異，說明各供試雜草種子本身的質量存在差別。為了消除這種差別，比較各雜草種子對土壤石油污染的耐受性，以污染土壤中種子的發芽數比清潔土壤中種子的發芽數來計算石油污染條件下種子的相對發芽率。并計算了石油質量分數為9，17，35g/kg的3個土壤的平均相對發芽率。由相對發芽率數據可知，在不同土壤石油濃度下，各雜草植物種子的萌發能力排序并不相同:當土壤石油質量分數為9g/kg時，表現為草木犀>紫花苜蓿>狗尾草>沙打旺>黃花蒿>皺果莧>灰灰菜;土壤石油質量分數為17g/kg時，表現為狗尾草>沙打旺>紫花苜蓿>草木犀>灰灰菜>皺果莧>黃花蒿;土壤石油質量分數為35g/kg時，表現為狗尾草>沙打旺>草木犀>灰灰菜>紫花苜蓿>皺果莧>黃花蒿。其中狗尾草。紫花苜蓿。沙打旺和草木犀4種植物在石油質量分數為9和17g/kg的土壤中均排在前4位，相對發芽率都達到70%以上。灰灰菜、皺果莧和黃花蒿相對發芽率較低，除土壤石油質量分數為9g/kg時的皺果莧達到70.30%外，其他都低于70%。平均相對發芽率統計結果可知，石油污染脅迫下總體萌發能力排序為狗尾草>沙打旺>紫花苜蓿>草木犀>皺果莧>灰灰菜>黃花蒿。

2.2不同雜草植物種子發芽率與土壤石油濃度梯度的相關性由于植物種子的外殼結構能夠有效阻止有毒物質的進入，因而土壤污染對種子發芽的毒害作用在一定范圍內僅表現為部分抑制，有些情況也可能表現一定程度的促進作用[9]，只有在土壤受到嚴重污染時，植物種子發芽才會被完全抑制[10]。分析種子發芽率與土壤石油濃度梯度的關系有助于了解不同植物種子在土壤石油脅迫下的萌發特性，從而可為修復不同土壤石油污染程度時選擇不同植物進行修復提供依據。供試的7種雜草種子發芽率與土壤石油濃度之間的線性相關性關系見圖1。由圖1可知，各雜草種子的發芽率與土壤石油濃度總體呈負相關，在土壤石油質量分數達到9g/kg時各雜草種子發芽率開始受到抑制。各個植物的發芽率與土壤石油濃度之間的相關性程度有較大差異，也有高濃度發芽率低于低濃度發芽率的情況。其中草木犀、紫花苜蓿、皺果莧和黃花蒿的發芽率與土壤石油濃度相關性較好(R2分別為0.83，0.88，0.53，0.82)，灰灰菜、沙打旺、狗尾草與土壤石油濃度相關性較差(R2分別為0.30，0.18，0.23)。草木犀、皺果莧和黃花蒿在土壤石油質量濃度為0，9，17g/kg時發芽率逐漸下降，但受抑制的程度有所不同，下降幅度表現為黃花蒿>皺果莧>草木犀。石油質量分數達到17g/kg后，草木犀和黃花蒿下降幅度較小，皺果莧則略有上升。草木犀的研究結果與文獻報道[9]一致。紫花苜蓿、灰灰菜和沙打旺在土壤石油質量分數17g/kg時有所上升，之后小幅下降，但與對照相比，紫花苜蓿和沙打旺受石油污染的抑制程度遠小于灰灰菜。狗尾草發芽率隨土壤石油濃度變化趨勢與前3者一致，不同之處是土壤石油質量分數17g/kg時，發芽率上升到顯著高于對照。

2.3不同土壤石油濃度對各雜草種子出芽時間的影響不同土壤石油濃度下每天的雜草種子發芽率統計結果見圖2。由圖2可以看出，各雜草種子都在培養的第2天開始發芽，在第4天發芽率達到最終發芽率的60%左右，之后發芽率增加較慢。草木犀、灰灰菜、沙打旺和黃花蒿每天各土壤石油濃度的發芽率排序與最終發芽率的排序基本一致，說明這4種雜草發芽過程受到不同土壤石油濃度的抑制程度有明顯差異。皺果莧在培養第2天之后，對照發芽率都高于其他處理，其他處理的發芽率曲線交織在一起，說明土壤石油質量分數在9～35g/kg范圍內對其萌發過程的影響程度差異較小。紫花苜蓿在土壤石油質量分數0，9，17g/kg下的發芽率曲線交織在一起，當石油質量分數達到35g/kg時，每天發芽率增加幅度明顯減小，說明在石油質量分數在0～17g/kg的范圍石油污染物對紫花苜蓿種子萌發過程的影響程度差異不大，達到35g/kg以上時有明顯抑制作用。狗尾草在設置的4個石油濃度下的發芽率曲線交織在一起，說明在土壤石油質量分數在35g/kg以下對其發芽過程基本沒有影響。有研究表明，土壤石油濃度達到一定程度時，在一定程度上會推遲植物種子的出苗時間[11]。為了解石油污染物對雜草種子出芽時間的影響，我們統計了供試7種雜草在不同土壤石油濃度下的出芽時間，見表2。由表2可知，在本試驗條件下，土壤石油濃度并未對雜草種子發芽時間造成顯著影響。

3結論

（1）在本試驗條件下(培養前蒸餾水浸泡24h)，各雜草種子都在培養的第2天開始發芽，在第4天發芽率達到最終發芽率的60%左右，之后發芽率增加較慢。草木犀、灰灰菜、沙打旺和黃花蒿4種雜草發芽過程受到不同濃度土壤石油的抑制程度有明顯差異。在土壤石油質量分數9～35g/kg范圍內，皺果莧萌發過程受到不同濃度土壤石油的抑制程度有差異較小。在石油在土壤石油質量分數在0～17g/kg的范圍，石油污染物對紫花苜蓿種子萌發過程的影響程度差異不大，達到35g/kg以上時有明顯抑制作用。在土壤石油在土壤石油質量分數在35g/kg以下，對狗尾草的發芽過程基本沒有影響。（2）在土壤石油在土壤石油質量分數達到9g/kg時各雜草種子發芽率開始受到抑制。石油污染脅迫下總體萌發能力排序為狗尾草>沙打旺>紫花苜蓿>草木犀>皺果莧>灰灰菜>黃花蒿。其中狗尾草、紫花苜蓿、沙打旺和草木犀4種雜草植物在石油在土壤石油質量分數為9，17g/kg土壤中發芽率都達到對照的70%以上，對石油污染脅迫具有較強的耐受性。灰灰菜、皺果莧和黃花蒿相對發芽率較低，除土壤石油質量分數為9g/kg時的皺果莧達到70.30%外，其他都低于70%。（3）在本試驗條件下(培養前蒸餾水浸泡24h)，土壤石油質量濃度并未對雜草種子發芽時間造成顯著影響。

作者：祁迎春王建王宏任綿綿山寶琴同延安單位：延安大學石油工程與環境工程學院西北農林科技大學資源環境學院