石油烃胁迫对土壤中微生物数量的影响

李常猛

（辽宁努鲁儿虎山国家级自然保护区管理局，辽宁122000）

石油是主要包括饱和烃、芳香烃类化合物、沥青质、树脂类等上千种化学性质不同的物质组成的复杂混合物[1]。石油对环境的污染主要为：破坏土壤结构，阻碍根的呼吸与吸收，影响土壤通透性，损害植物根部，最终导致植物死亡；石油中某些污染物会被植物吸收，从而进入食物链，对人类的身体健康造成危害[2][3]。本文研究选用三种根系发达抗性强的灌木植物连翘、大花水桠木、紫穗槐在模拟石油污染土壤中种植，探讨木本植物石油烃胁迫下微生物数量的变化，为石油污染土壤的修复标准提供参考和理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料来源

连翘 （Forsythia suspense）、 大花水桠木(Hydrangea paniculata)、紫穗槐(Amorpha fruticosa)均为一年生扦插繁殖的幼苗，购于沈阳农业大学植物园苗圃。原油采至辽河油田大民屯采油场。原油基本理化性质见表1。

表1 原油基本理化性质Table1 Basicphysicalandchemicialpropertiesofcrudeofoil

1.2 盆栽实验设计

采用野外盆栽试验，于沈阳农业大学植物园内进行。所用土壤为农田土表土20 cm，风干，过2 mm筛子。用三氯甲烷溶解原油添加到土壤中，搅拌均匀，配制成不同油污水平的土壤：处理1（C1）、处理2（C2）、处理 3（C3），各处理的石油投加量为 3g/kg土、6g/kg土、12g/kg土，并以不加石油的土壤为对照（CK）。盆的规格为直径30 cm×25 cm，每盆盛土6 kg，各处理培养60天后定期取样测定。

1.3 测定方法

土壤微生物数量的变化采用稀释平板法[4]。细菌使用牛肉膏蛋白冻培养基，真菌使用马铃薯培养基，放线菌使用淀粉琼脂培养基(高氏1号)。

1.4 数据分析

采用SPSS11.5统计软件进行数据统计。

2 结果与分析

对绝大多数有机污染物来说，微生物降解是最重要的降解过程之一，微生物特别是根际微生物在有机污染土壤的修复过程中扮演着重要的角色。根际环境具有较高水平的微生物活性、多样性与生物量，这对于提高土壤外源污染物的降解速率具有重要作用，根际微生物具有降解多种有机污染物的能力已为人熟知[5]。一方面，根际环境中存在丰富的微生物多样性，具有多种多样的土壤外来污染物的降解菌[6]；另一方面，植物根系分泌诸如糖类、有机酸、酶、氨基酸等有机物可占其光合产物的10%～20%，这些根系分泌物可以促进根际土壤中的微生物生长，与非根际土壤相比，根际土壤中微生物数量可提高2～4个数量级，植物根系分泌物的有机物可以作为污染物降解菌生长和长期存活的C源和N源[7]。因而探明植物修复过程中根际微生物动态变化特征具有重要的现实意义。

本实验中选用3种灌木植物进行室外盆栽，由于这3种植物的根系都非常发达，所以盆中土壤都可看作是根际土壤。

由表2可以看出，在无污染的对照土壤中细菌基本处于（6-7）×106个/g土左右。在栽种60天时，连翘、大花水桠木和紫穗槐在低浓度石油污染水平C1下的土壤中细菌数均显著高于对照土壤中细菌数 (p＜0.01)，分别比对照增加了17.53%、21.03%和9.75%；中等浓度石油污染水平C2下的土壤中细菌数和C1水平土壤中的细菌数无显著差异；高浓度石油污染水平C3下，连翘和大花水桠木土壤中的细菌数和其他石油浓度处理土壤中的细菌数量无显著差异，紫穗槐土壤中的细菌数和对照无显著差异，和C1、C2处理下土壤的细菌数差异显著 (p＜0.01)；在120天时除了紫穗槐在高浓度石油污染水平C3下的土壤中细菌数和对照无显著差异外，其余不同石油浓度处理间的土壤细菌数差异均显著(p＜0.01)。3种树种在中等浓度石油污染水平C2下细菌数达到峰值，分别为11.99×106个/g土、12.11×106个/g土和10.96×106个/g土。在120天时土壤中的细菌数量总体上要高于60天时，可能因为在120天时是8月份夏季，水分和温度条件好，微生物生长情况要好于其他时间。在种植160天时；3种植物在中等浓度石油污染水平C2下细菌数仍然高于其他处理，分别为 9.18×106个/g土、9.65×106个/g 土和9.11×106个/g土，但比120天时有所下降；连翘在C1和C3两个处理土壤中细菌数和对照有显著差异(p＜0.01)，大花水桠木和紫穗槐C1、C3和CK之间无显著差异。

表2 不同处理土壤中细菌数量的变化Table 2 Change of bacterial quantity in different soils单位:106个/g土

由表2还可以看出，3种植物土壤中细菌的数量随土壤中投加石油量的增加先上升后下降，峰值出现在中等石油污染水平C2时，在高浓度石油污染水平下又有所下降，这可能由于高浓度的石油烃胁迫对植物根系和根际微生物都有一定的抑制作用。土壤细菌的数量在不同树种间也有一定差异，在栽种60天时，连翘各处理间的细菌数总体上大于大花水桠木和紫穗槐，在120天和160天时，大花水桠木在C1和C2两个污染水平下土壤的细菌数总体上要大于连翘和紫穗槐。

土壤中真菌数量的变化见表3。在无污染的对照土壤中真菌基本处于1.1×104个/g土左右，变化不明显。在60天时3种植物在C1和C2两个污染水平下的真菌数量明显高于C3污染水平和对照下的土壤真菌数量，连翘和大花水桠木在低浓度石油污染水平C1下达到峰值，分别为2.56×104个/g土和2.31×104个/g土，紫穗槐在中等浓度石油污染水平C2下达到峰值，真菌数量为2.52×104个/g土；在120天时，连翘C1、C2和C3三个污染水平土壤真菌数量之间无显著差异，但都显著高于对照土壤中的真菌数，大花水桠木在C2石油污染水平土壤中的真菌数显著高于C3污染水平和对照土壤 (p＜0.01)，紫穗槐在C1和C2两个污染水平下的真菌数量明显高于C3污染水平和对照下的土壤真菌数量。连翘、大花水桠木和紫穗槐在120天时真菌数量的峰值均出现在中等浓度石油污染水平C2土壤中，分别为对照土壤真菌数的2.60倍、2.69倍和2.86倍。120天时土壤中的真菌数量总体上要高于60天时，这与细菌数量的变化趋势相似；160天时土壤中的真菌数量比120天时有所减少，3种植物各浓度石油污染处理土壤中的真菌数无显著差异，但数量仍显著高于对照土壤。

表3 不同处理土壤中真菌数量的变化Table 3 Change of Fungi quantity in different soils单位:104个/g土

总体来说，在C1和C2两个石油浓度处理土壤间真菌数量无显著差异，但都高于C3处理和对照土壤中的真菌数量。3种植物中，连翘在各浓度石油处理土壤中的真菌数总体上高于大花水桠木和紫穗槐。

如表4所示，在石油烃污染胁迫下，土壤中放线菌数量随着时间增加逐渐增多，但数量变化不明显，总体在（9-10）×105个/g土之间，树种之间差异也不明显。10%。由此可见，土壤中投加石油污染物之后，会刺激降解石油的微生物增长，导致污染土壤中的微生物数量高于未污染土壤。这与本试验的结果基本一致。

表4 不同处理土壤中放线菌数量的变化Table 4 Change of Actinomycetes quantity in different soils单位:105个/g土

在生物修复过程中，土壤中的微生物数量呈现上升趋势。土壤中细菌数量的变化规律为：中等浓度石油污染土壤中最高，高浓度石油污染土壤中最低；种植连翘和大花水桠木的污染土壤中细菌数量高于紫穗槐；在种植120天时细菌数量最高。土壤中真菌的变化规律和细菌基本一致。石油污染土壤中的放线菌数量要高于无污染土壤中的数量，但随着投加石油量的增加放线菌数量变化不明显。

总体来说，3种植物对高浓度石油污染较为敏感，生长和生理均受到严重抑制，因此均不适宜在石油污染较严重的地区栽培。连翘和大花水桠木在

3 讨论

试验结果表明，石油烃污染土壤中的微生物数量高于无污染的对照土壤中的微生物数量，这可能与污染物的存在有关。据Atlas报道[8]，降解烃类的微生物在土壤和水环境中到处可见，但在一般情况下，降解烃的微生物只占微生物群落总数的1%，而当有石油污染存在时，降解者的比例可增加到中低浓度石油污染情况下的生长和生理情况要好于紫穗槐，可以考虑在污染较轻的地区栽培。3种植物对石油污染均有一定的降解能力，连翘的降解效果最好。

参考文献：

［l］张从,夏立江污染土壤生物修复技术[M].北京:环境科学出版社,2000.

［2］丁克强,孙铁珩,李培军.石油污染土壤的生物修复技术.生态学杂志［J］.2000,19(2):50-55.

［3］李凯峰,温青,夏淑梅.2002.石油污染土壤的生物处理技术［J］.应用科技.29(10):62-64.

［4］严昶升主编.土壤肥力研究方法［M］.农业出版社.1988

［5］周启星,宋玉芳.污染土壤修复原理与方法［M］..北京:科学出版社,2004.

［6］祝鹏飞,宁平.有机污染土壤的植物修复［J］.云南环境科学,2004,23(增刊1):7-9.

［7］刘芷宇.土壤—根系微区养分环境的研究概况［J］.土壤学进展,1980,8(3):1-11.

［8］Atlas,R.M.1981.Micorbial degradation of petroleum hydrocarbons:an environmental perspective .Microbial Rev.,(45):180-189.