土壤石油污染对玉米幼苗生理指标的影响

赵华美　于广聪　贲定丹　吕清扬　张凤杰

摘 要：以玉米为材料，研究不同浓度土壤石油污染对玉米生长和生理指标的影响，从而初步了解玉米对石油污染土壤的耐受机制。研究结果表明：随着石油污染浓度的增加，玉米的生长受到明显抑制，其株高、叶片数和地上干物质较对照明显降低。叶片中可溶性糖、叶绿素和粗纤维含量均随着石油污染浓度的提高呈明显下降的趋势。

关键词：土壤石油污染；玉米幼苗；生理指标

中图分类号：S513 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.08.005

地处辽东半岛的大连市是我国的重要能源基地，石油工业是该地区的支柱产业，因原油冶炼、加工、运输过程中的泄漏、排放和发生事故等原因，导致油品直接进入土壤，造成了严重的土壤石油类污染[1]，进而对土壤环境质量和农作物品质造成严重影响。土壤石油污染对农作物的生长发育会产生不同程度的负面影响，成为辽南沿海地区不可忽视的土壤污染问题。

有关油污土壤对作物的临界毒害浓度目前尚没有定论，吕志萍等[2]的研究结果显示， 石油含量在15 g·kg-1会导致玉米生长发育期滞后，出现贪青现象；土壤石油含量为3.1 g·kg-1时玉米减产10%。关于石油污染对黄绵土和潮土上小麦、玉米、苜蓿和高粱等农作物的影响已有报道[3-5]，而在辽宁南部地区棕壤上就石油污染对植物生长和土壤酶活性方面影响的研究还鲜见报道。笔者选取辽宁南部地区主要农作物玉米为研究对象，通过盆栽模拟试验，研究不同石油污染处理对玉米苗期生长的影响，以及油污土壤上的土壤酶活性变化，以期为监测评价该区土壤石油污染的环境影响及其生物修复提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验土壤采自大连金州新区某地未受污染的表层土壤，土壤质地为砂质壤土，pH值为7.09，有机质为3.87 g·kg-1。试验用原油采自辽河油田某生产油井。供试植物为玉米（丹玉406）。

1.2 试验方法

按土壤中石油浓度分别为2.5，5.0，7.5，10.0，

12.5 g·kg-1，设有空白对照组，每组有3个平行样。称取一定量的石油溶于石油醚，加入5.5 kg土壤并混合均匀，通风处放置约48 h，使其中的石油醚挥发后，装入陶土盆中，盆内土壤厚度约10～12 cm。将玉米种子在0.1%的次氯酸钠溶液中浸泡消毒15 min，每塑料盘中均匀撒播30粒种子，播深1 cm左右。2012年5月初播种，5月下旬间苗，于6月20日采摘完全展开叶片，每个处理采摘5个叶片，采摘后立即在105 ℃烘箱中杀青10 min，65 ℃烘干至恒质量，待粉碎研磨进行可溶性糖、粗纤维及叶绿素含量的测定。同时对玉米的株高、叶片数、地上干物质量进行统计。

1.3 测定项目及方法

可溶性糖含量的测定采用蒽酮法，叶绿素含量测定采用丙酮法，粗纤维含量测定采用硫酸提取重量法[6]。株高用直尺测量，干物质量用称量法测定。

1.4 数据分析

应用Excel 2000软件对所得数据进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 石油污染对玉米生长的影响

随着土壤中石油污染浓度的增大，玉米的株高、叶片数和地上干物质质量都有不同程度地降低。当石油质量分数为12.5 g·kg-1时，三者分别比对照降低了45.5%，53.6%，49.0%（表1）。分析表明，不同土壤中石油污染浓度对玉米株高、叶片数和地上干物质量的影响达到极显著水平（P<0.01）。石油中含有很多高分子化合物，易粘着在植物根系上形成一层粘膜，降低根系的呼吸作用强度和阻碍根系对养分的吸收，严重时会引起根系的腐烂，某些石油烃组分也可以被植物直接吸收而造成植物的直接伤害[4]。同时石油类物质一旦进入土壤，会吸附在土壤表面，破坏土壤团聚体，加速分散土粒，降低土壤的通透性，引起土壤的表面性质改变，影响土壤中养分和水分的运动，进而阻碍植物的生长[7]。本研究中石油污染土壤上种植的玉米，其株高降低，叶片数减少和地上部干物质量显著下降，生长受到明显的阻碍，可能的原因之一是原油污染导致玉米幼苗养分失衡和生理性脱水[8]。

2.2 石油污染对玉米苗期叶片中可溶性糖、叶绿素和粗纤维含量的影响

不同的土壤石油污染浓度处理下玉米叶片中可溶性糖含量、叶绿素含量和粗纤维含量差异显著，三者含量随着土壤中石油浓度的增加也都有不同程度的下降。

当土壤中石油浓度分别2.5，5.0，7.5，10.0，

12.5 g·kg-1时，可溶性糖含量分别比对照下降了16.0%，11.0%，2.2%，20.0%，28.2%。可溶性糖的含量高低在一定程度上反映出环境污染胁迫对植物营养生长的影响。在研究的原油污染浓度范围内，玉米叶片中可溶性糖含量都比对照有所降低。在石油浓度低于7.5 g·kg-1范围内，随着石油浓度的升高，可溶性糖含量略有增大；土壤中石油浓度高于7.5 g·kg-1，叶片中可溶性糖含量明显随污染负荷的增大而下降。

叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，其含量的变化直接影响着植物的光合作用，是植物生长的重要生理参数，可用于指示植物逆境条件下的受迫害程度。从表2的数据可以明显看出，玉米叶片中叶绿素含量随着石油浓度的增大而明显下降，说明不同浓度的石油污染削弱了叶片中叶绿素的合成，从而降低了叶片中叶绿素含量。

纤维素是植物碳代谢的主要累积产物，是植物生长代谢重要的生理参数之一。从表2的数据同样可以看出，不同石油浓度的处理之间，粗纤维含量差异极显著。随着石油污染浓度的增大，粗纤维含量迅速降低，说明石油污染降低了叶片中粗纤维代谢，从而降低了粗纤维含量。

3 结 论

不同程度的石油污染对玉米的苗期生长有很大影响，植株的株高、叶片数和地上部分干物质量、叶片中可溶性糖、叶绿素和粗纤维含量随着土壤中石油含量的增加呈现明显降低的趋势。统计结果表明，玉米的生长性状受石油含量的影响极显著，玉米的生长因土壤石油污染而受到抑制作用。

参考文献：

[1] 籍国东，孙铁珩，常士俊，等.辽河油田超稠油废水潜流湿地处理系统研究[J].中国环境科学，2001，21（1）：85-88.

[2] 吕志萍，程龙飞.石油污染土壤中石油含量对玉米的影响[J].油气田环境保护，2001，11（1）：36-37.

[3] 许端平，王波.土壤中石油烃类污染物对高粱玉米生长的影响研究[J].矿业快报，2006，452（12）：28-30.

[4] 李小利，刘国彬，许明祥.土壤石油污染对植物苗期生长和土壤呼吸的影响[J].水土保持学报，2007，21（3）：95-97，128.

[5] 岳冰冰，李鑫，任芳菲，等.石油污染对紫花苜蓿部分生理指标的影响[J].草业科学，2011，28（2）：236-240.

[6] 王晶英，敖红，张杰.植物生理生化实验技术与原理[M].哈尔滨：东北林业大学出版社，2003.

[7] Ogboghodo I A，Iruaga E K，Osemwota I O，et al.An assessment of the effects of crude oil pollution on soil properties，germination and growth of maize （Zea mays） using two crude types-forcados light and escravos light[J].Environmental Monitoring and Assessment，2004（96）：143-152.

[8] Ekundayo E O，Emede T O，Osayande D I.Effects of crude oil spillage on growth and yield of maize （Zea mays L.）in soils of midwestern Nigeria[J].Plant Foods for Human Nutrition，2001（56）：313-324.