杂草种子的耐受性研究范文

《环境科技杂志》2014年第三期

1材料与方法

1.1供试材料供试黄绵土采自延安宝塔区未受污染的农田土壤表层(0～20cm)，土样采集后，在室内自然风干并磨碎过4mm尼龙筛，备用。土壤pH值为8.22，ω（有机质）为8.83g/kg。试验用原油采自延安宝塔区延长油田姚店镇张皮沟油井。供试杂草植物种子的选择和采集。采油井场土壤是最易受石油污染的区域，土壤中石油烃的含量很高[3-4]，一般杂草很难生长。目前油田井场都实施清洁文明井场建设，其中包括清除井场杂草，但井场“三池”即雨水池。污油池和固废池中的杂草一般不进行清除。我们通过对延安宝塔区延长油田的多个井场的实地调查发现，在井场“三池”。抽油管口周围和油罐周围，甚至紧贴抽油管和油罐的缝隙里(目视石油污染严重)总有一些杂草能够较好的生长。根据调查结果，我们选择生长速度快，有较大的生物量，且在石油污染土壤上生长较好的草木犀（Melilotusofficinalis）、灰灰菜（ChenopodiumalbumLinn.）、沙打旺（Astragalusadsurgens）、紫花苜蓿（Medicagosativa）、狗尾草（Setariaviridis）、皱果苋（Amaranthusviridis）和黄花蒿（Artemisiaannua）7种杂草植物作为研究对象，供试杂草植物种子采自未受污染的土壤上生长健壮的植株。

1.2试验方法

1.2.1试验设计设置石油质量分数为0，9，17，35g/kg4个土壤处理组，共7种受试杂草(见1.1)，每组重复4次，共112个处理。

1.2.2油污土壤制备以含水量换算的每kg清洁干土中拌入0，9，17，35g原油，充分搅拌，静置7d，使土壤颗粒与石油充分接触。

1.2.3种子萌发试验方法称取80g上述(1.2.2)土壤，平铺于9mm培养皿中。仔细挑选颗粒饱满，大小均匀，且无虫蛀的种子。种子播种前在室温下蒸馏水浸泡24h后分别整齐排列于培养皿中，每个培养皿中30粒，置于恒温恒湿箱中25℃下培养，用滴管加水保持床面处于湿润状态。每天定时观察，以有明显的胚根破壳(露白)为发芽种子，记录各处理种子发芽数，腐败种子及时除去。当连续3d无新发芽种子出现即视为发芽过程结束，计算发芽率。

2结果与讨论

2.1土壤石油浓度对不同杂草种子出芽的影响判断一种植物是否适合修复石油污染土壤，首先要考察其种子在土壤石油污染胁迫下的萌发能力。如果种子对土壤石油污染不具有较强的耐受性，植物将不能正常的生根发芽，修复石油污染土壤也就无从谈起。供试的7种杂草植物在不同土壤石油浓度下的种子发芽率见表1。从表1中可以看出，对照组各杂草种子的发芽率存在明显差异，说明各供试杂草种子本身的质量存在差别。为了消除这种差别，比较各杂草种子对土壤石油污染的耐受性，以污染土壤中种子的发芽数比清洁土壤中种子的发芽数来计算石油污染条件下种子的相对发芽率。并计算了石油质量分数为9，17，35g/kg的3个土壤的平均相对发芽率。由相对发芽率数据可知，在不同土壤石油浓度下，各杂草植物种子的萌发能力排序并不相同:当土壤石油质量分数为9g/kg时，表现为草木犀>紫花苜蓿>狗尾草>沙打旺>黄花蒿>皱果苋>灰灰菜;土壤石油质量分数为17g/kg时，表现为狗尾草>沙打旺>紫花苜蓿>草木犀>灰灰菜>皱果苋>黄花蒿;土壤石油质量分数为35g/kg时，表现为狗尾草>沙打旺>草木犀>灰灰菜>紫花苜蓿>皱果苋>黄花蒿。其中狗尾草。紫花苜蓿。沙打旺和草木犀4种植物在石油质量分数为9和17g/kg的土壤中均排在前4位，相对发芽率都达到70%以上。灰灰菜、皱果苋和黄花蒿相对发芽率较低，除土壤石油质量分数为9g/kg时的皱果苋达到70.30%外，其他都低于70%。平均相对发芽率统计结果可知，石油污染胁迫下总体萌发能力排序为狗尾草>沙打旺>紫花苜蓿>草木犀>皱果苋>灰灰菜>黄花蒿。

2.2不同杂草植物种子发芽率与土壤石油浓度梯度的相关性由于植物种子的外壳结构能够有效阻止有毒物质的进入，因而土壤污染对种子发芽的毒害作用在一定范围内仅表现为部分抑制，有些情况也可能表现一定程度的促进作用[9]，只有在土壤受到严重污染时，植物种子发芽才会被完全抑制[10]。分析种子发芽率与土壤石油浓度梯度的关系有助于了解不同植物种子在土壤石油胁迫下的萌发特性，从而可为修复不同土壤石油污染程度时选择不同植物进行修复提供依据。供试的7种杂草种子发芽率与土壤石油浓度之间的线性相关性关系见图1。由图1可知，各杂草种子的发芽率与土壤石油浓度总体呈负相关，在土壤石油质量分数达到9g/kg时各杂草种子发芽率开始受到抑制。各个植物的发芽率与土壤石油浓度之间的相关性程度有较大差异，也有高浓度发芽率低于低浓度发芽率的情况。其中草木犀、紫花苜蓿、皱果苋和黄花蒿的发芽率与土壤石油浓度相关性较好(R2分别为0.83，0.88，0.53，0.82)，灰灰菜、沙打旺、狗尾草与土壤石油浓度相关性较差(R2分别为0.30，0.18，0.23)。草木犀、皱果苋和黄花蒿在土壤石油质量浓度为0，9，17g/kg时发芽率逐渐下降，但受抑制的程度有所不同，下降幅度表现为黄花蒿>皱果苋>草木犀。石油质量分数达到17g/kg后，草木犀和黄花蒿下降幅度较小，皱果苋则略有上升。草木犀的研究结果与文献报道[9]一致。紫花苜蓿、灰灰菜和沙打旺在土壤石油质量分数17g/kg时有所上升，之后小幅下降，但与对照相比，紫花苜蓿和沙打旺受石油污染的抑制程度远小于灰灰菜。狗尾草发芽率随土壤石油浓度变化趋势与前3者一致，不同之处是土壤石油质量分数17g/kg时，发芽率上升到显著高于对照。

2.3不同土壤石油浓度对各杂草种子出芽时间的影响不同土壤石油浓度下每天的杂草种子发芽率统计结果见图2。由图2可以看出，各杂草种子都在培养的第2天开始发芽，在第4天发芽率达到最终发芽率的60%左右，之后发芽率增加较慢。草木犀、灰灰菜、沙打旺和黄花蒿每天各土壤石油浓度的发芽率排序与最终发芽率的排序基本一致，说明这4种杂草发芽过程受到不同土壤石油浓度的抑制程度有明显差异。皱果苋在培养第2天之后，对照发芽率都高于其他处理，其他处理的发芽率曲线交织在一起，说明土壤石油质量分数在9～35g/kg范围内对其萌发过程的影响程度差异较小。紫花苜蓿在土壤石油质量分数0，9，17g/kg下的发芽率曲线交织在一起，当石油质量分数达到35g/kg时，每天发芽率增加幅度明显减小，说明在石油质量分数在0～17g/kg的范围石油污染物对紫花苜蓿种子萌发过程的影响程度差异不大，达到35g/kg以上时有明显抑制作用。狗尾草在设置的4个石油浓度下的发芽率曲线交织在一起，说明在土壤石油质量分数在35g/kg以下对其发芽过程基本没有影响。有研究表明，土壤石油浓度达到一定程度时，在一定程度上会推迟植物种子的出苗时间[11]。为了解石油污染物对杂草种子出芽时间的影响，我们统计了供试7种杂草在不同土壤石油浓度下的出芽时间，见表2。由表2可知，在本试验条件下，土壤石油浓度并未对杂草种子发芽时间造成显著影响。

3结论

（1）在本试验条件下(培养前蒸馏水浸泡24h)，各杂草种子都在培养的第2天开始发芽，在第4天发芽率达到最终发芽率的60%左右，之后发芽率增加较慢。草木犀、灰灰菜、沙打旺和黄花蒿4种杂草发芽过程受到不同浓度土壤石油的抑制程度有明显差异。在土壤石油质量分数9～35g/kg范围内，皱果苋萌发过程受到不同浓度土壤石油的抑制程度有差异较小。在石油在土壤石油质量分数在0～17g/kg的范围，石油污染物对紫花苜蓿种子萌发过程的影响程度差异不大，达到35g/kg以上时有明显抑制作用。在土壤石油在土壤石油质量分数在35g/kg以下，对狗尾草的发芽过程基本没有影响。（2）在土壤石油在土壤石油质量分数达到9g/kg时各杂草种子发芽率开始受到抑制。石油污染胁迫下总体萌发能力排序为狗尾草>沙打旺>紫花苜蓿>草木犀>皱果苋>灰灰菜>黄花蒿。其中狗尾草、紫花苜蓿、沙打旺和草木犀4种杂草植物在石油在土壤石油质量分数为9，17g/kg土壤中发芽率都达到对照的70%以上，对石油污染胁迫具有较强的耐受性。灰灰菜、皱果苋和黄花蒿相对发芽率较低，除土壤石油质量分数为9g/kg时的皱果苋达到70.30%外，其他都低于70%。（3）在本试验条件下(培养前蒸馏水浸泡24h)，土壤石油质量浓度并未对杂草种子发芽时间造成显著影响。

作者：祁迎春王建王宏任绵绵山宝琴同延安单位：延安大学石油工程与环境工程学院西北农林科技大学资源环境学院