油菜素內(nèi)酯對(duì)土壤石油污染下刺槐幼苗生長(zhǎng)的影響

韓園園，韓 剛，李凱榮

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 水土保持研究所，陜西 楊陵712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院，陜西 楊陵712100；3.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊陵712100）

陜北黃土丘陵區(qū)是我國(guó)重要的石油開采基地，在我國(guó)能源建設(shè)中占據(jù)著重要地位并做出著巨大貢獻(xiàn)，然而在開發(fā)過程中不可避免地對(duì)周邊環(huán)境造成石油污染危害［1］。植物修復(fù)具有處理成本低、吸收污染物的生物量大、兼顧美化環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)［2］，因此成為治理環(huán)境污染的常見措施之一。刺槐是陜北常見造林樹種，但在土壤石油污染立地存在生長(zhǎng)不良甚至死亡問題，不利于植物修復(fù)［3］。所以提高刺槐在石油污染下的生長(zhǎng)，對(duì)陜北石油污染區(qū)的治理具有重要意義。

油菜素內(nèi)酯（BR）被稱為植物的第6大類激素，能加速根系生長(zhǎng)，促進(jìn)光合作用［4］，最突出的生理作用就是促進(jìn)植物生長(zhǎng)［5-6］和增加抗逆性，并且獲得非常容易，無毒廉價(jià)［7］，可廣泛用于生產(chǎn)實(shí)踐中。目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)BR的研究主要集中在干旱［8-9］、寒冷［10］、鹽堿［11］、重金屬［12-13］條件下對(duì)植物的影響，而對(duì)于石油污染下的植物影響卻鮮有研究。本研究用不同濃度的BR對(duì)刺槐進(jìn)行蘸根和葉面噴施后，用不同石油污染濃度的土壤進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。在測(cè)定生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)、根系發(fā)育、生物量累積等基礎(chǔ)上，分析BR對(duì)刺槐在石油污染脅迫下各指標(biāo)的影響，評(píng)價(jià)土壤石油污染下BR對(duì)刺槐的影響，以期為陜北石油污染立地的植被恢復(fù)和植物修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)和指導(dǎo)。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2013年在陜西楊陵西北農(nóng)林科技大學(xué)苗圃基地進(jìn)行。

1.1 試驗(yàn)材料與處理

盆栽試驗(yàn)用土來自陜北安塞縣化子坪鎮(zhèn)人為活動(dòng)稀少的荒草地0～20cm無污染土壤。石油污染物為當(dāng)?shù)赜途霎a(chǎn)的原油。油菜素內(nèi)酯選用成都新朝陽生物激素研究所生產(chǎn)的碩豐481乳劑，濃度0.007 5%。

根據(jù)對(duì)陜北當(dāng)?shù)赝寥赖膶?shí)際調(diào)查，其土壤石油濃度為10～20g·kg-1，所以設(shè)計(jì)3個(gè)土壤石油污染濃度水平：10、15、20g·kg-1（土壤干重）。具體配制方法為土壤風(fēng)干后，過4mm篩，按設(shè)計(jì)的石油污染水平添加原油，人工混合，先用少量土與石油混合，均勻后，再將拌好的土與剩余土混合；設(shè)計(jì)4個(gè)油菜素內(nèi)酯濃度處理：0、0.1、0.3、0.5mg·L-1。配制時(shí)先用少量溫水（50～60℃）稀釋激素乳劑，再用清水配成上述濃度，共12種處理。

選擇1年生、長(zhǎng)勢(shì)基本一致刺槐苗，購(gòu)自陜北安塞化子坪鎮(zhèn)苗圃。先用不同濃度油菜素內(nèi)酯溶液浸泡根部30min后，栽入不同土壤石油污染濃度的桶中，每種處理栽5桶。至苗木展葉期，葉面進(jìn)行對(duì)應(yīng)濃度油菜素內(nèi)酯噴施處理。至6月下旬置于可移動(dòng)式防雨棚內(nèi)進(jìn)行控水，采用稱重法［14］將土壤水分統(tǒng)一控制在土壤田間持水量75%的水平。

1.2 測(cè)定指標(biāo)與方法

于7月2日至10月2日每隔半月測(cè)定1次株高地徑，共測(cè)定7次。10月2日對(duì)各處理進(jìn)行清桶，對(duì)干物質(zhì)量、主根長(zhǎng)和一級(jí)側(cè)根和二級(jí)側(cè)根進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS17.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示測(cè)定結(jié)果，Duncan法進(jìn)行多重比較（p＜0.05）。使用Origin9.0軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 油菜素內(nèi)酯對(duì)土壤石油污染脅迫下刺槐苗高、徑生長(zhǎng)的影響

如圖1所示，在3個(gè)石油濃度下經(jīng)不同濃度BR處理后，其株高在整個(gè)測(cè)定期均高于對(duì)照；同一石油濃度水平經(jīng)不同BR處理的株高增長(zhǎng)幅度存在差異，0.3mg·L-1增長(zhǎng)最顯著。在生長(zhǎng)末期最后測(cè)定時(shí)，不同石油濃度下0.3mg·L-1的BR處理對(duì)株高的增長(zhǎng)效應(yīng)均是最佳的，株高最大提高了9.39%。

圖1 BR對(duì)土壤石油污染脅迫下刺槐苗株高的影響Fig.1 Effects of different concentrations of BR on the plant height under petroleum pollution

如圖2所示，刺槐苗在石油濃度為10g·kg-1和15g·kg-1時(shí)，不同濃度BR處理下的地徑在整個(gè)測(cè)定期均是一直高于對(duì)照；石油濃度為20g·kg-1時(shí)，0.1和0.3mg·L-1的BR處理下的地徑顯著高于對(duì)照（p＜0.05），而0.5mg·L-1的BR處理下的地徑增長(zhǎng)不顯著；同一石油濃度水平經(jīng)不同BR處理的株高增長(zhǎng)幅度存在差異，0.3mg·L-1增長(zhǎng)最顯著。在生長(zhǎng)末期最后測(cè)定時(shí)，不同石油濃度下BR0.3mg·L-1處理對(duì)地徑的增長(zhǎng)效應(yīng)均是最佳的，地徑最大提高了19.15%。

圖2 BR對(duì)土壤石油污染脅迫下刺槐苗地徑的影響Fig.2 Effect of different concentrations of BR on ground diameter under petroleum pollution

2.2 油菜素內(nèi)酯對(duì)土壤石油污染脅迫下刺槐苗生物量和根系生長(zhǎng)的影響

如表1所示，刺槐苗在3個(gè)石油濃度下經(jīng)不同濃度BR處理后，與對(duì)照相比，地上干物質(zhì)量均顯著增大（p＜0.05），較對(duì)照增加了60.37%～121.62%，同一石油污染濃度經(jīng)不同BR處理后其地上干物質(zhì)量基本持平（除15g·kg-1石油污染濃度）；主根長(zhǎng)也都顯著增大（p＜0.05）；一級(jí)和二級(jí)側(cè)根數(shù)目有所增多，而且其長(zhǎng)度也顯著增大（p＜0.05）或有所增大（僅出現(xiàn)在石油濃度15g·kg-1時(shí)的0.1mg·L-1的BR處理），因此最終影響其根系干物質(zhì)量也呈增加趨勢(shì)（僅在石油濃度20g·kg-1下0.1mg·L-1的BR處理時(shí)增加不顯著），增加了19.33%～158.63%，同一石油污染濃度經(jīng)不同BR處理后其根系干物質(zhì)量基本持平（除10g·kg-1石油污染濃度）。

3 結(jié)論與討論

石油污染會(huì)使土壤含水率、pH值、硝態(tài)氮、速效磷、全鉀和速效鉀含量顯著降低［3］，研究表明，植物的生長(zhǎng)與環(huán)境的水分和環(huán)境因子有顯著關(guān)系［15］，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)所需的水分和營(yíng)養(yǎng)元素有所欠缺，從而影響其正常生長(zhǎng)。山寶琴［16］等通過研究得出，刺槐的株高、干重與石油污染濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。有研究指出，BR能促進(jìn)樹木在逆境時(shí)的生長(zhǎng)［17］。BR可以通過各種機(jī)制（XET、微管）使植物細(xì)胞壁松弛，擴(kuò)大細(xì)胞體積來促進(jìn)對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收攝入，同時(shí)BR還可以通過促進(jìn)光合作用來提高植物的核酸和蛋白質(zhì)，從而促進(jìn)植物生長(zhǎng)［18］。本研究中，無BR時(shí)，石油濃度與刺槐苗的株高、地徑、地上干重和根系干重呈負(fù)相關(guān)，污染濃度越大，刺槐生長(zhǎng)所受影響越大。對(duì)土壤石油污染脅迫下（10、15、20g·kg-1）的刺槐苗施用不同濃度（0.1、0.3、0.5mg·L-1）的油菜素內(nèi)酯后，BR促進(jìn)植物對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收，緩解了石油污染導(dǎo)致的水分和養(yǎng)分的不足，同時(shí)BR促進(jìn)了細(xì)胞的分裂，通過提高光合作用使核酸和蛋白質(zhì)含量提高，促進(jìn)刺槐的生長(zhǎng)，從而普遍使刺槐苗生長(zhǎng)狀況較不施油菜素內(nèi)酯的對(duì)照得到有效的改善，表現(xiàn)在提高了苗木株高和地徑，促進(jìn)了苗木根系發(fā)育和生長(zhǎng)，最終使刺槐苗干重顯著增加，其中在3個(gè)石油濃度下均以0.3mg·L-1的BR處理表現(xiàn)最佳。苗木整體生長(zhǎng)的改善增強(qiáng)了其在土壤石油污染脅迫下的生存能力及生長(zhǎng)潛力，尤其是對(duì)根系的促進(jìn)有利于根際土壤微生物的生長(zhǎng)并進(jìn)一步發(fā)揮對(duì)土壤中石油污染物的直接和間接降解作用。

表1 BR對(duì)石油污染脅迫下刺槐苗生物量和根系生長(zhǎng)的影響Table 1 The growth response of using BR under petroleum pollution

綜上所述，不同土壤石油污染濃度下，相比清水對(duì)照，不同濃度的油菜素內(nèi)酯均能促進(jìn)刺槐苗株高、地徑生長(zhǎng)，最大分別提高了9.39%和19.15%，根系干物質(zhì)量積累提高19.33%～158.63%，地上干物質(zhì)量積累提高了60.37%～121.62%，有效地緩解石油污染脅迫對(duì)刺槐苗生長(zhǎng)的影響。綜合10～20g·kg-1土壤石油污染濃度下，油菜素內(nèi)酯對(duì)刺槐苗生長(zhǎng)的促進(jìn)效應(yīng)，最佳的施用濃度為0.3mg·L-1。

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