雜草種子的耐受性研究范文

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《環(huán)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(qū)未受污染的農(nóng)田土壤表層(0～20cm)，土樣采集后，在室內(nèi)自然風(fēng)干并磨碎過4mm尼龍篩，備用。土壤pH值為8.22，ω（有機(jī)質(zhì)）為8.83g/kg。試驗(yàn)用原油采自延安寶塔區(qū)延長油田姚店鎮(zhèn)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(qū)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(shí)施清潔文明井場建設(shè)，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(jìn)行清除。我們通過對延安寶塔區(qū)延長油田的多個(gè)井場的實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，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(yán)重)總有一些雜草能夠較好的生長。根據(jù)調(diào)查結(jié)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(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)設(shè)置石油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0，9，17，35g/kg4個(gè)土壤處理組，共7種受試雜草(見1.1)，每組重復(fù)4次，共112個(gè)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?jǐn)嚢?，靜置7d，使土壤顆粒與石油充分接觸。

1.2.3種子萌發(fā)試驗(yàn)方法稱取80g上述(1.2.2)土壤，平鋪于9mm培養(yǎng)皿中。仔細(xì)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(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿中30粒，置于恒溫恒濕箱中25℃下培養(yǎng)，用滴管加水保持床面處于濕潤狀態(tài)。每天定時(shí)觀察，以有明顯的胚根破殼(露白)為發(fā)芽種子，記錄各處理種子發(fā)芽數(shù)，腐敗種子及時(shí)除去。當(dāng)連續(xù)3d無新發(fā)芽種子出現(xiàn)即視為發(fā)芽過程結(jié)束，計(jì)算發(fā)芽率。

2結(jié)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(fù)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(fā)能力。如果種子對土壤石油污染不具有較強(qiáng)的耐受性，植物將不能正常的生根發(fā)芽，修復(fù)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(fā)芽率見表1。從表1中可以看出，對照組各雜草種子的發(fā)芽率存在明顯差異，說明各供試雜草種子本身的質(zhì)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(fā)芽數(shù)比清潔土壤中種子的發(fā)芽數(shù)來計(jì)算石油污染條件下種子的相對發(fā)芽率。并計(jì)算了石油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9，17，35g/kg的3個(gè)土壤的平均相對發(fā)芽率。由相對發(fā)芽率數(shù)據(jù)可知，在不同土壤石油濃度下，各雜草植物種子的萌發(fā)能力排序并不相同:當(dāng)土壤石油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9g/kg時(shí)，表現(xiàn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為17g/kg時(shí)，表現(xiàn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為35g/kg時(shí)，表現(xiàn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為9和17g/kg的土壤中均排在前4位，相對發(fā)芽率都達(dá)到70%以上?；一也?、皺果莧和黃花蒿相對發(fā)芽率較低，除土壤石油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9g/kg時(shí)的皺果莧達(dá)到70.30%外，其他都低于70%。平均相對發(fā)芽率統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，石油污染脅迫下總體萌發(fā)能力排序?yàn)楣肺膊?gt;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(fā)芽率與土壤石油濃度梯度的相關(guān)性由于植物種子的外殼結(jié)構(gòu)能夠有效阻止有毒物質(zhì)的進(jìn)入，因而土壤污染對種子發(fā)芽的毒害作用在一定范圍內(nèi)僅表現(xiàn)為部分抑制，有些情況也可能表現(xiàn)一定程度的促進(jìn)作用[9]，只有在土壤受到嚴(yán)重污染時(shí)，植物種子發(fā)芽才會被完全抑制[10]。分析種子發(fā)芽率與土壤石油濃度梯度的關(guān)系有助于了解不同植物種子在土壤石油脅迫下的萌發(fā)特性，從而可為修復(fù)不同土壤石油污染程度時(shí)選擇不同植物進(jìn)行修復(fù)提供依據(jù)。供試的7種雜草種子發(fā)芽率與土壤石油濃度之間的線性相關(guān)性關(guān)系見圖1。由圖1可知，各雜草種子的發(fā)芽率與土壤石油濃度總體呈負(fù)相關(guān)，在土壤石油質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到9g/kg時(shí)各雜草種子發(fā)芽率開始受到抑制。各個(gè)植物的發(fā)芽率與土壤石油濃度之間的相關(guān)性程度有較大差異，也有高濃度發(fā)芽率低于低濃度發(fā)芽率的情況。其中草木犀、紫花苜蓿、皺果莧和黃花蒿的發(fā)芽率與土壤石油濃度相關(guān)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(guān)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(zhì)量濃度為0，9，17g/kg時(shí)發(fā)芽率逐漸下降，但受抑制的程度有所不同，下降幅度表現(xiàn)為黃花蒿>皺果莧>草木犀。石油質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)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(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道[9]一致。紫花苜蓿、灰灰菜和沙打旺在土壤石油質(zhì)量分?jǐn)?shù)17g/kg時(shí)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(yuǎn)小于灰灰菜。狗尾草發(fā)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(zhì)量分?jǐn)?shù)17g/kg時(shí)，發(fā)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(shí)間的影響不同土壤石油濃度下每天的雜草種子發(fā)芽率統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖2。由圖2可以看出，各雜草種子都在培養(yǎng)的第2天開始發(fā)芽，在第4天發(fā)芽率達(dá)到最終發(fā)芽率的60%左右，之后發(fā)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(fā)芽率排序與最終發(fā)芽率的排序基本一致，說明這4種雜草發(fā)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(yǎng)第2天之后，對照發(fā)芽率都高于其他處理，其他處理的發(fā)芽率曲線交織在一起，說明土壤石油質(zhì)量分?jǐn)?shù)在9～35g/kg范圍內(nèi)對其萌發(fā)過程的影響程度差異較小。紫花苜蓿在土壤石油質(zhì)量分?jǐn)?shù)0，9，17g/kg下的發(fā)芽率曲線交織在一起，當(dāng)石油質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到35g/kg時(shí)，每天發(fā)芽率增加幅度明顯減小，說明在石油質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0～17g/kg的范圍石油污染物對紫花苜蓿種子萌發(fā)過程的影響程度差異不大，達(dá)到35g/kg以上時(shí)有明顯抑制作用。狗尾草在設(shè)置的4個(gè)石油濃度下的發(fā)芽率曲線交織在一起，說明在土壤石油質(zhì)量分?jǐn)?shù)在35g/kg以下對其發(fā)芽過程基本沒有影響。有研究表明，土壤石油濃度達(dá)到一定程度時(shí)，在一定程度上會推遲植物種子的出苗時(shí)間[11]。為了解石油污染物對雜草種子出芽時(shí)間的影響，我們統(tǒng)計(jì)了供試7種雜草在不同土壤石油濃度下的出芽時(shí)間，見表2。由表2可知，在本試驗(yàn)條件下，土壤石油濃度并未對雜草種子發(fā)芽時(shí)間造成顯著影響。

3結(jié)論

（1）在本試驗(yàn)條件下(培養(yǎng)前蒸餾水浸泡24h)，各雜草種子都在培養(yǎng)的第2天開始發(fā)芽，在第4天發(fā)芽率達(dá)到最終發(fā)芽率的60%左右，之后發(fā)芽率增加較慢。草木犀、灰灰菜、沙打旺和黃花蒿4種雜草發(fā)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(zhì)量分?jǐn)?shù)9～35g/kg范圍內(nèi)，皺果莧萌發(fā)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(zhì)量分?jǐn)?shù)在0～17g/kg的范圍，石油污染物對紫花苜蓿種子萌發(fā)過程的影響程度差異不大，達(dá)到35g/kg以上時(shí)有明顯抑制作用。在土壤石油在土壤石油質(zhì)量分?jǐn)?shù)在35g/kg以下，對狗尾草的發(fā)芽過程基本沒有影響。（2）在土壤石油在土壤石油質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到9g/kg時(shí)各雜草種子發(fā)芽率開始受到抑制。石油污染脅迫下總體萌發(fā)能力排序?yàn)楣肺膊?gt;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(zhì)量分?jǐn)?shù)為9，17g/kg土壤中發(fā)芽率都達(dá)到對照的70%以上，對石油污染脅迫具有較強(qiáng)的耐受性?；一也恕櫣{和黃花蒿相對發(fā)芽率較低，除土壤石油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9g/kg時(shí)的皺果莧達(dá)到70.30%外，其他都低于70%。（3）在本試驗(yàn)條件下(培養(yǎng)前蒸餾水浸泡24h)，土壤石油質(zhì)量濃度并未對雜草種子發(fā)芽時(shí)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(xué)石油工程與環(huán)境工程學(xué)院西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院