论文部分内容阅读
陕北黄土丘陵采油区土壤石油污染严重，植物修复是土壤石油污染治理的一种重要技术。本研究以当地3种优良灌木紫穗槐（Amorpha fruticosa）、沙棘（Hippophaerhamnoides）和柠条（Caragana korshinskii）为研究对象，采用盆栽试验和室内分析的方法，研究了不同石油污染物含量下（0、5、10、15和20g·kg-1，原油·干土-1）紫穗槐、沙棘及柠条幼树的生长动态，分析了水分状况、渗透调节物质及抗氧化保护系统等的动态变化。取得了以下主要结论：（1）石油含量为5g·kg-1时，三种灌木的生长均未受到显著影响，在10～20g·kg-1石油含量下，柠条生长受到的抑制作用大于紫穗槐和沙棘。利用隶属函数法对三种灌木的生长指标进行综合评价，得出三种灌木抗石油污染能力的强弱依次为：紫穗槐﹥沙棘﹥柠条。（2）在土壤水分保持充足的条件下，紫穗槐和沙棘的叶水势、叶片相对含水量、PV曲线水分参数：饱和含水时的渗透势（ψssat）、膨压为0时的渗透势（ψstlp）、膨压为0时相对含水量（RWCtlp）和相对渗透水含量（ROWCtlp）等水分生理指标随着石油含量的增加均出现降低趋势。（3）在石油污染条件下，紫穗槐脯氨酸和可溶性糖出现大量积累；沙棘可溶性糖含量积累显著；柠条在生长前期可溶性糖和可溶性蛋白含量较高，但至生长后期，两物质含量显著降低。三种灌木均表现出一定的渗透调节能力，但由于随着石油污染加重，石油污染物严重阻碍根系吸水，从而导致三种灌木持续发生生理干旱。（4）在5~15g·kg-1石油含量范围内，紫穗槐超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽还原酶（GR）活性，抗坏血酸（ASA）和谷胱甘肽（GSH）含量均维持在对照或高于对照的水平，SOD与CAT之间，APX、GR、AsA与GSH之间均表现出良好的协同作用，过氧化氢（H2O2）基本没有积累；当石油含量达到20g·kg-1时，生长末期AsA含量显著降低，协同作用减弱，导致H2O2含量显著增加，影响紫穗槐的正常生长。因此15g kg-1应是紫穗槐耐受土壤石油污染的阈值。在较低石油含量（5和10g kg-1）下，沙棘抗氧化酶SOD、CAT、APX、GR活性及抗氧化剂AsA与GSH含量在整个生长周期内均维持在对照或高于对照的水平，SOD与CAT，APX、GR、AsA与GSH表现出良好的协同作用，H2O2积累不显著；而在高含量（15和20g·kg-1）处理下，SOD和CAT变化不一致，GR活性显著降低，两种协同作用均遭到破坏，导致H2O2含量显著增加，植物生长受到影响。故10g·kg-1的石油含量应是沙棘耐受石油污染的阈值。在较低石油含量（5和10g·kg-1）下，柠条SOD和CAT酶活性在生长前期均能保持稳定甚至有所升高，协同作用较强，整个生长周期内10g·kg-1含量下ASA的强非酶促作用以及生长后期GR的强酶促反应，使得在整个生长期内低含量石油污染未造成柠条H2O2的显著积累；在较高石油含量（15和20g·kg-1）下的生长前期和中期APX和GR活性基本保持稳定甚至显著升高，AsA与GSH含量均显著增加，APX、GR、AsA与GSH表现出突出的协同作用，同时AsA与GSH的非酶促作用也相应增强，尽管如此仍超出了柠条的清除能力，导致H2O2积累，尤其在生长后期，由于GR活性和GSH含量降低，四者的协同作用及其它清除途径又被削弱，H2O2积累增多，柠条生长受到严重抑制。故10g·kg-1的石油含量应是柠条耐受石油污染的阈值。