堿蓬修復(fù)黃河三角洲原油污染土壤試驗(yàn)研究

于一雷 ，馬牧源 *，徐衛(wèi)剛 ，郭嘉 ，李勝男

1. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院濕地研究所，北京 100091；2. 濕地生態(tài)功能與恢復(fù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100091

世界上很多重要濕地都分布有油田，如美國(guó)路易斯安娜油田、黑海油田、中國(guó)勝利、大慶、遼河和大港油田都位于濕地內(nèi)。然而，石油開發(fā)過(guò)程中的落地油、漏油和溢油以及鉆井泥漿和洗井廢水排放等嚴(yán)重威脅著濕地生態(tài)系統(tǒng)安全（程國(guó)玲等，2007）。石油污染物會(huì)堵塞土壤孔隙，引起板結(jié)，改變土壤有機(jī)質(zhì)與氮磷的比值（陸秀君等，2003），影響植物根系生理活動(dòng)、抑制植物生長(zhǎng)；與此同時(shí)，大多數(shù)石油污染物具有致癌、致畸和致突變作用（Jia et al.，2017；劉五星等，2006），進(jìn)入土壤的石油污染物還會(huì)通過(guò)滲透作用污染淺層地下水（劉五星等，2006）。

黃河三角洲是中國(guó)最具代表性的濱海濕地之一，也是中國(guó)第二大油田——?jiǎng)倮吞锏漠a(chǎn)油區(qū)，石油污染已成為本區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)退化的重要影響因子（于君寶等，2012）。其中，孤東和勝坨油田等附近土壤（石油類含量大于500 mg·kg-1）（劉慶生等，2003；劉五星等，2007；王久瑞等，2002）和水體的石油污染較重（劉峰等，2012）。因此，開展植物對(duì)石油污染降解作用及過(guò)程的研究，對(duì)石油污染問(wèn)題的解決以及濕地生態(tài)功能恢復(fù)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 供試植物、原油、試劑和土壤

原油取自孤東油田，其組成為：飽和烴含量482 g·kg-1，芳香烴含量 27.8 g·kg-1，膠質(zhì) 12.5 g·kg-1和瀝青質(zhì)11.4 g·kg-1。試驗(yàn)分析過(guò)程中的三氯甲烷、二氯甲烷和正己烷均為分析純級(jí)，層析所用的試劑主要為硅膠和氧化鋁（100～200目）。

土壤采自黃河三角洲背景值土壤（未受到石油污染），其基本理化性質(zhì)為：pH7.60，全鹽 5.74 g·kg-1，銨態(tài)氮含量 1.09 mg·kg-1，硝態(tài)氮含量 7.86 mg·kg-1，總有機(jī)質(zhì)含量 4.14 mg·kg-1。土壤過(guò) 100目篩子后風(fēng)干備用。供試堿蓬（Suaeda salsa）種子采自黃河三角洲。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

研究表明，上世紀(jì) 80—90年代黃河三角洲孤東油田土壤中石油污染的背景值為67.22 mg·kg-1，土壤中石油烴平均值為235.56 mg·kg-1（王景華等，1989；趙善倫等，1995）；2001年時(shí)孤東和勝坨油田附近土壤石油烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于500 mg·kg-1，其中孤東油田土壤中石油烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高值為 700 mg·kg-1（劉慶生等，2003）；2006年以來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)油井周圍100 m范圍內(nèi)土壤石油烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)大多數(shù)高于500 mg·kg-1，溢油區(qū)油泥石油烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)6320 mg·kg-1，油區(qū)土壤均遭受不同程度的石油污染，區(qū)域內(nèi)受石油污染的土壤面積占總面積的24%（何慶成等，2006；王傳遠(yuǎn)等，2009）。

植物對(duì)土壤中石油烴的降解作用受石油烴濃度影響較大，高濃度石油明顯抑制植物生長(zhǎng)及微生物活性，研究表明，當(dāng)土壤中石油烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40 g·kg-1左右時(shí)，其生物降解率接近最低（Almeida et al.，2013）。因此，基于黃河三角洲實(shí)際污染水平和前人研究結(jié)果，本研究設(shè)置3個(gè)石油污染水平，分別為2、4和6 g·kg-1，分別代表為低、中和高污染水平。盆栽用的花盆盆口直徑和高度均為20 cm，每個(gè)花盆中裝入4 kg風(fēng)干土壤。首先將石油烴溶解至石油醚（沸點(diǎn)范圍為30～60 ℃）中，再與土壤充分混合均勻，裝入花盆，然后靜置 2 d，期間多次攪拌，以使石油醚充分揮發(fā)。已有研究表明，將其置于室內(nèi)通風(fēng)櫥中或在室外攪拌靜置，均可使石油醚完全揮發(fā)（魯莽等，2009；于君寶等，2012），排除石油醚的干擾作用。

供試植物為堿蓬，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)（表1），以未種植堿蓬的石油污染土壤作為對(duì)照處理，用于研究無(wú)植物作用下石油自然衰減特征。首先，精選堿蓬種子，每盆稱取0.7 g，采用1%高錳酸鉀溶液消毒半小時(shí)，然后用蒸餾水沖洗干凈后播種（于君寶等，2012；Zhang et al.，2010）。在黃河三角洲東營(yíng)市鹽生植物園室外布置盆栽試驗(yàn)，2015年5月進(jìn)行盆栽播種，出苗后10 d（幼苗相對(duì)茁壯之時(shí)）開始間苗和定苗，每盆保持 45棵。根據(jù)堿蓬不同生育期進(jìn)行定量澆水，相同時(shí)期所有處理保持澆水量一致。每月測(cè)定堿蓬株高，采用直徑為1 cm的微型半圓鑿?fù)零@采集根際附近土壤樣品，用于理化性質(zhì)和微生物種類分析。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 The design of experiment

1.3 分析方法

土壤石油烴測(cè)定：稱取風(fēng)干土壤樣品10 g，置于50 mL離心管中，加入30 mL三氯甲烷，加蓋密封。搖動(dòng)5 min，放置過(guò)夜。次日，置于55 ℃水浴中熱浸，同時(shí)進(jìn)行超聲萃取，歷時(shí)1 h，然后將離心管放入離心機(jī)進(jìn)行高速分離（4500 r·min-1，離心5 min），過(guò)濾，收集上清液。重復(fù)熱浸超聲萃取2次，過(guò)無(wú)水硫酸鈉，冷卻干燥。依據(jù)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（SY/T5119—2008巖石中可溶有機(jī)物及原油族組分分析）（中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)，2008），利用層析技術(shù)對(duì)石油中烷烴、芳香烴和極性物質(zhì)進(jìn)行分離。通過(guò)正己烷連續(xù)潤(rùn)洗硅膠-氧化鋁層析柱，將萃取后的石油過(guò)層析柱，其中極性物質(zhì)被氧化鋁吸附。層析柱用30 mL正己烷反復(fù)淋洗，然后收集淋洗出的烷烴組分，再用 30 mL（體積比為65:35）二氯甲烷與正己烷的混合試劑反復(fù)淋洗，收集芳烴組分，最后用30 mL三氯甲烷反復(fù)淋洗并收集極性物質(zhì)，過(guò)無(wú)水硫酸鈉，冷卻干燥。采用稱重法測(cè)定石油類污染物總量及各族組成含量。

微生物樣品分析：現(xiàn)場(chǎng)采集土壤新鮮樣品，立刻用液氮冷凍保存，然后用干冰保存樣品送往實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行DNA提取，基于Miseq平臺(tái)測(cè)序得到的PE reads，根據(jù) overlap關(guān)系進(jìn)行拼接，同時(shí)對(duì)序列質(zhì)量進(jìn)行質(zhì)控和過(guò)濾，區(qū)分樣品后進(jìn)行 OTU聚類分析和物種分類學(xué)分析?；?OTU分析物種多樣性指數(shù)以及對(duì)測(cè)序深度的檢測(cè)；基于分類學(xué)信息，可以在各個(gè)分類水平上進(jìn)行群落結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)分析和可視化分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 堿蓬株高變化

不同石油污染水平下盆栽堿蓬的平均株高變化見(jiàn)圖1。由圖可知，在3種石油污染水平下，盆栽堿蓬均萌發(fā)、存活且保持生長(zhǎng)。

圖1 堿蓬株高變化Fig. 1 The variation of Suaeda plant height

低污染水平（C1）處理6月堿蓬株高最低值為2.3 cm，10月最高值為60.0 cm，低污染水平處理的3個(gè)重復(fù)每盆株高生長(zhǎng)趨勢(shì)類似，但是8月后第一個(gè)重復(fù)（P2C1-1）平均株高高于另外兩個(gè)重復(fù)。中污染水平（C2）處理6月堿蓬株高最低值為2.3 cm，10月最高值為15.0 cm。高污染水平（C3）處理 6月堿蓬株高最低值為 2.1 cm，最高值為 12.0 cm。中、高污染水平處理中各自的3個(gè)重復(fù)的株高變化趨勢(shì)基本一致。低污染水平條件下堿蓬株高數(shù)據(jù)的變異系數(shù)為 96%，明顯高于中和高污染水平（50%和53%），且后兩者數(shù)值接近，低污染水平條件下變異系數(shù)高的原因在于第一個(gè)重復(fù)盆內(nèi)有幾株堿蓬株高明顯高于其他堿蓬。6月份3種污染水平條件下株高無(wú)顯著差異（P=0.329，0.103，0.423；n=3），7—10月低污染水平條件下的每盆株高均顯著高于中（P=0.013，0.002，0.044，0.006；n=3）、高污染水平（P=0.001，0.001，0.035，0.004；n=3），其中，除7月份中污染水平的株高顯著高于高污染水平株高外（P=0.008；n=3），其他月份均無(wú)顯著差異。結(jié)果說(shuō)明，堿蓬對(duì)石油污染土壤具有耐受或是降解能力，生長(zhǎng)初期不同濃度石油對(duì)堿蓬株高影響不顯著，生長(zhǎng)后期中高濃度石油對(duì)堿蓬株高影響作用明顯。

2.2 堿蓬生物量及主根系長(zhǎng)度

盆栽堿蓬的生物量（干重）能反映其在不同石油污染水平條件下的最終生長(zhǎng)狀態(tài)。植物對(duì)污染物的降解作用主要集中在根系附近，生物量和主根長(zhǎng)度均能反映堿蓬對(duì)石油污染的降解能力。不同石油污染水平處理?xiàng)l件下堿蓬干重和主根長(zhǎng)度對(duì)比見(jiàn)圖2。

圖2 3種石油濃度處理的堿蓬生物量及主根長(zhǎng)度Fig. 2 The biomass and main root length of Suaeda under three crude oil concentration treatments

低污染水平條件下堿蓬的生物量變化范圍為16.79～166.00 g·pot-1，重復(fù) 1（P2C1-1）的生物量遠(yuǎn)高于其他兩個(gè)重復(fù)是最明顯的特點(diǎn)。這與圖1中株高的變化是一致的。中污染水平條件下生物量范圍為1.53～5.86 g·pot-1，高污染水平條件下生物量范圍為1.61～2.55 g·pot-1。低、中和高污染水平條件下3個(gè)重復(fù)生物量變異系數(shù)分別為111、56和23，進(jìn)一步說(shuō)明低污染水平條件下生物量較大差異。低污染水平堿蓬生物量顯著高于中和高污染水平的（P=0.030；n=3），且后兩者之間無(wú)顯著差異（P=0.958；n=3）。這表明中、高污染水平顯著抑制了堿蓬生物量的增加。低濃度條件下重復(fù)1的主根系長(zhǎng)度最大，達(dá)到13.9 cm，最低值為2.2 cm。3種污染水平處理的主根系長(zhǎng)度平均值之間均無(wú)顯著差異（P=0.130；n=3）。除去最高值之外，說(shuō)明堿蓬根系能起到降解作用的平均深度在3.3 cm左右。石油污染水平升高明顯抑制了生物量的增加，但是對(duì)根系沒(méi)有起到明顯影響作用，主要表現(xiàn)為對(duì)堿蓬地上部分的影響。

圖3 不同處理中總石油烴濃度時(shí)間變化Fig. 3 The temporal variation of crude oil concentration in different treatments

2.3 石油烴濃度變化

2.3.1 總石油烴

為研究堿蓬對(duì)石油污染的降解效果，以無(wú)堿蓬種植（P0）的不同石油污染處理作為對(duì)照，分別設(shè)置3個(gè)對(duì)照處理。石油烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)-時(shí)間變化見(jiàn)圖3。

圖4 不同處理中飽和烴和芳香烴濃度時(shí)間變化Fig. 4 The temporal variation of saturated hydrocarbon and aromatic hydrocarbon under different treatments

由圖3可知，堿蓬處理中石油質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于對(duì)照處理，且表現(xiàn)為下降趨勢(shì)。在8—10月，總石油烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低幅度較大，這與堿蓬的快速生長(zhǎng)變化是一致的。與對(duì)照處理相比，堿蓬均能顯著降低土壤中石油總質(zhì)量分?jǐn)?shù)（P=0.001；n=3）。對(duì)照處理中總石油烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低可能是由于自然揮發(fā)或是土壤中微生物的降解作用所導(dǎo)致?？鄢龑?duì)照處理中自然降解的石油烴含量后，計(jì)算得到殘留在低、中和高污染水平處理土壤中總石油烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.95、1.28和2.00 g·kg-1。進(jìn)一步計(jì)算得出低、中和高污染水平處理下，堿蓬對(duì)總石油烴的降解率分別為47.5%、32.0%和33.30%。由此可知，在低污染水平條件下堿蓬對(duì)石油烴的降解效果最好，且中污染水平和高污染水平效果較為接近。

2.3.2 飽和烴、芳香烴、瀝青質(zhì)和膠質(zhì)

飽和烴、芳香烴、瀝青質(zhì)和膠質(zhì)為石油的主要組成部分。不同處理中石油組成分項(xiàng)的變化見(jiàn)圖 4和圖5。

圖5 不同處理中瀝青質(zhì)和膠質(zhì)濃度時(shí)間變化Fig. 5 The temporal variation of asphaltene and colloid concentration under different treatments

由圖4可知，石油中各組分大小順序?yàn)椋猴柡蜔N＞瀝青質(zhì)＞芳香烴＞膠質(zhì)。對(duì)照處理中石油各組分均表現(xiàn)為降低趨勢(shì)，這是由于自然揮發(fā)或土壤中微生物的降解作用所致。隨著堿蓬的生長(zhǎng)，降解作用明顯，飽和烴和芳香烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均明顯降低。堿蓬處理中，低和中污染水平下飽和烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)均表現(xiàn)為9月明顯降低，10—11月時(shí)變化較為緩慢；高污染水平下 10月飽和烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯降低。低污染水平條件下飽和烴降至0.78 g·kg-1，堿蓬對(duì)飽和烴的降解率為29.50%；中污染水平下飽和烴下降至1.87 g·kg-1，降解率為22.73%；高污染水平下飽和烴下降至2.04 g·kg-1，降解率為28.22%。芳香烴在總石油烴構(gòu)成中的占比不是很大，但芳香烴卻屬于最難降解的部分。與對(duì)照處理相比，3種處理中芳香烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)均降低，尤其是在中污染水平條件下7—9月急劇降低。低、中和高污染水平處理下，堿蓬對(duì)芳香烴的降解率分別為 38.61%、47.54%和30.89%。

圖5所示為瀝青質(zhì)和膠質(zhì)的時(shí)間變化特征。堿蓬處理中，3種石油污染水平下瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均明顯下降，對(duì)照處理中低污染水平時(shí)瀝青質(zhì)變化不大，而在中和高污染水平下瀝青質(zhì)均明顯降低，尤其是高污染水平處理。膠質(zhì)方面，3種污染水平條件下膠質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最終都降低至檢測(cè)限，其中高污染水平石油處理的膠質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本上都在檢測(cè)限以下。高污染水平處理下膠質(zhì)的自然降解速率非常快。瀝青質(zhì)和膠質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 8—9月時(shí)出現(xiàn)明顯降低。低、中和高污染水平下堿蓬對(duì)瀝青的降解率分別為32.39%、51.96%和51.00%，這表明堿蓬對(duì)難降解的瀝青質(zhì)有較好的降解效果。

3 討論

3.1 堿蓬生理特征與石油降解過(guò)程

綜合堿蓬株高（圖1）和總石油烴（圖3）變化特征得出，5—7月時(shí)為堿蓬萌芽及緩慢生長(zhǎng)期，8—9月為快速生長(zhǎng)期，10月以后株高穩(wěn)定，對(duì)應(yīng)的土壤中總石油烴含量水平變化為緩慢降低、快速降低和緩慢降低 3個(gè)階段，可以明顯看出在堿蓬在快速生長(zhǎng)期對(duì)石油烴的降解速率較快。于君寶等（2012）研究表明，石油對(duì)堿蓬幼苗株高和葉片數(shù)的影響顯著，石油污染水平越高抑制作用越明顯。其研究結(jié)果可解釋本研究中前期的緩慢增長(zhǎng)，以及后期相對(duì)減弱的抑制作用。幼苗期后堿蓬可通過(guò)增加抗氧化酶、增加葉綠素含量等提高對(duì)石油逆境的抵御能力（高乃媛等，2013）。與堿蓬同屬于藜科（Chenopodiaceae）的鹽生植物海蓬子（Salicornia europaea）對(duì)鹽堿土壤中的原油污染具有較高的降解率，且優(yōu)于單獨(dú)的銅綠假單胞菌降解處理（Ebadi et al.，2018）。另外，也有研究開展重石油污染濃度（高達(dá)47.1 g·kg-1）的植物降解試驗(yàn)，結(jié)果表明植物均顯示出高生存率和活力，但并未顯著提高總石油烴降解效果（Pérez-Hernández et al.，2016）。

根系在降解過(guò)程中起主要作用，根系本身及其附近微生物的協(xié)同促進(jìn)作用使得根際附近的石油烴降解效率高（魯莽等，2009）。本研究中除一個(gè)重復(fù)的主根系長(zhǎng)達(dá)13.9 cm之外，平均根系長(zhǎng)度為3.3 cm，說(shuō)明該長(zhǎng)度為堿蓬降解的主要深度范圍。有研究發(fā)現(xiàn)，在石油烷烴降解過(guò)程中，烷烴在堿蓬中的分布特征表現(xiàn)為根＞莖＞葉，且初期根系的富集能力較強(qiáng)，后期有所降低（高乃媛等，2013）。堿蓬生長(zhǎng)進(jìn)入花果期后，其根系生長(zhǎng)變慢，吸收作用減弱，相應(yīng)地，降解能力也減弱（王蓓等，2007）。許崇彥等（2007）研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照相比，堿蓬對(duì)鹽堿土壤中石油烴的降解率為 21%～37%。本研究結(jié)果低石油污染水平下的降解率為47.5%，中水平下為32.0%，高水平下為33.30%。對(duì)比發(fā)現(xiàn)兩者降解效率比較接近。海蓬子與銅綠假單胞菌接合措施顯著提高了降解率，其中對(duì)長(zhǎng)鏈烷烴（C20以上）的降解強(qiáng)度最大（Ebadi et al.，2018），雖然植物和菌種類型不一致，但其結(jié)果與本研究中堿蓬對(duì)烷烴降解作用較大的結(jié)果一致（圖4～圖5）。

3.2 根際微生物

由圖6(a)可知，在低、中原油污染水平下，堿蓬處理的香農(nóng)指數(shù)略高于對(duì)照處理，但是均并未達(dá)到顯著水平（低：P=0.918，n=3；中：P=0.584，n=3）；高污染水平下堿蓬處理的香農(nóng)指數(shù)低于對(duì)照處理，差異未達(dá)到顯著水平（P=0.209；n=3）。王梅等（2010）研究表明，低石油污染有可能刺激了細(xì)菌數(shù)量的增加，隨著濃度升高，微生物多樣性會(huì)降低。本研究中，石油污染水平的變化對(duì)優(yōu)勢(shì)種群的影響較小。低、中污染水平處理中細(xì)菌多樣性的增加，在于堿蓬根系附近的輸氧作用以及根系分泌物養(yǎng)分作用的影響；高污染水平處理的環(huán)境脅迫作用導(dǎo)致堿蓬根系附近細(xì)菌多樣性降低。這也說(shuō)明堿蓬對(duì)原油的降解作用可能與微生物共同起作用。

圖6 不同處理土壤中微生物Shannon指數(shù)和微生物相對(duì)豐度Fig. 6 Microbial Shannon index and relative abundance of microorganisms in soils under different treatments

由圖6(b)中可知，所有處理中Proteobacteria（蛋白菌，屬于變形菌）相對(duì)豐度均較高，豐度為30%～40%；Chloroflexi（綠彎菌）豐度為20%左右，Actinobacteria（放線菌）為15%左右，Acidobacteria（酸桿菌）豐度為 15%左右。堿蓬處理并未顯著提高土壤微生物豐度。低污染條件下：與對(duì)照相比，Proteobacteria相對(duì)有所降低、Chloroflexi（綠彎菌）變化不明顯、Sacchairbacteria升高、Actinobacteria略微升高。中污染條件下各細(xì)菌相對(duì)豐度變化不大。高污染條件下：Acidobacteria豐度降低、Sacchairbacteria豐度升高、Actinobacteria豐度降低。高污染條件下堿蓬處理中 Mycobacterium、C1-B045顯著低于對(duì)照，而Desulfuromonas則高于對(duì)照。

在勝利油田灘涂區(qū)，韓平等（2009）篩選出對(duì)石油烴降解率大于90%的γ-變形菌，它能降解大部分C12～C26的石油烷烴。在勝利油田采油井附近的砂質(zhì)壤土中也發(fā)現(xiàn)變形菌為其優(yōu)勢(shì)菌群（Liao et al.，2015；Gao et al.，2015），與本研究結(jié)果一致。有研究發(fā)現(xiàn)，α-變形菌綱紅螺菌是石油污染土壤中的優(yōu)勢(shì)菌，且在好氧環(huán)境下是降解多環(huán)芳烴的優(yōu)勢(shì)菌（Zhang et al.，2012）。土壤環(huán)境的差異，造成能降解石油污染的土著菌群明顯不同，在尼日利亞三角洲污染場(chǎng)地中發(fā)現(xiàn)，除變形菌外還有8種降解細(xì)菌屬（Chikere et al.，2017）；從阿爾及利亞瓦格拉市砂質(zhì)土壤中分離出鏈霉菌屬，發(fā)現(xiàn)7 d內(nèi)其對(duì)石油的去除率達(dá)到98%，其中對(duì)正構(gòu)烷烴（C6～C30）、芳族和多環(huán)芳烴的降解率高，同時(shí)此菌株還能促進(jìn)植物生長(zhǎng)（Baoune et al.，2017）；在尼日利亞污染超過(guò) 10年的原油井周邊篩選出的根際真菌與大黍（Panicum maximum Jacq.）對(duì)總石油烴的協(xié)同降解率達(dá)到40%（Asemoloye et al.，2017）。也有研究表明，盆栽條件下微生物增強(qiáng)根際的處理與非根際和對(duì)照相比，土壤脫氫酶活性增加，且明顯提高了對(duì)總石油烴、芳香烴的降解效果（Dhote et al.，2017）。

3.3 石油降解的指數(shù)擬合

運(yùn)用一級(jí)衰減方程N(yùn)ocentini et al.（2000）來(lái)描述土壤中總石油烴含量的降解速率，基于Origin分析軟件，扣除對(duì)照處理的石油烴自然衰減含量后，對(duì)堿蓬在3種污染水平條件下的石油降解過(guò)程進(jìn)行非線性指數(shù)回歸模擬，結(jié)果見(jiàn)圖7。

3種濃度下堿蓬對(duì)總石油烴降解的擬合曲線的R2分別為0.99、0.97和0.70，降解速率常數(shù)K分別為0.19、0.12和0.11。3個(gè)曲線擬合結(jié)果均較好，其中低污染水平下的擬合效果最好，降解速率常數(shù)最高。由此表明，高污染條件下，石油烴對(duì)堿蓬的脅迫作用強(qiáng)，而低污染條件下脅迫作用較弱，因此堿蓬及根際微生物對(duì)石油的協(xié)同降解效果較好（許崇彥等，2007；Liste et al.，2000）。

4 結(jié)論

圖7 石油烴降解的非線性指數(shù)回歸擬合Fig. 7 Nonlinear index regression fitting of crude oil degradation

室外盆栽條件下堿蓬在原油污染水平為 2～6 g·kg-1的土壤中均能萌發(fā)、存活和生長(zhǎng)，且低水平時(shí)株高、生物量及主根系長(zhǎng)度高于其他水平處理。5—7月時(shí)為堿蓬緩慢生長(zhǎng)期，8—9月為快速生長(zhǎng)期，10月以后株高穩(wěn)定。同時(shí)，土壤中原油含量水平變化分為緩慢降低、快速降低和緩慢降低3個(gè)階段，與生長(zhǎng)期具有一致性。堿蓬在快速生長(zhǎng)期對(duì)原油的降解速率高，其中堿蓬根際為主要降解作用發(fā)生區(qū)。

低、中和高污染水平處理下堿蓬對(duì)石油烴的降解率分別為38.61%、47.54%和30.89%，其中對(duì)原油中飽和烴的降解作用較大。試驗(yàn)處理中變形菌的豐度最高，其次為綠彎菌、放線菌和酸桿菌，均為降解石油烴菌群。高污染水平石油烴對(duì)堿蓬的脅迫作用強(qiáng)，而低水平脅迫作用較弱，同時(shí)堿蓬及根際微生物對(duì)石油的協(xié)同降解效率高。堿蓬處理并未顯著提高土壤中微生物的豐度，但是堿蓬與微生物可能起到協(xié)同降解作用，具體機(jī)理需要進(jìn)一步研究。