对盐碱草原土壤石油污染的治理改良

　　大庆市拥有天然草原 69 万 hm²,草原构成了大庆市生态环境的主体.50 多年来,随着大庆石油开采和石油化工业的发展[1],城市建设、人口和牲畜数量的增加,盲目开垦草原,使草原面积锐减,特别是因落地原油、落地泥浆、井喷和含油污水对地面水环境和土壤造成不同程度的污染[2].油田重污染区土壤表层( 0 ~20 cm) 的含油量达 30% ~ 50%,被污染土壤中 石 油 总 烃、芳 烃 总 量 达 到 土 壤 临 界 值( 500 mg/kg) 的 2 ~ 20 倍,被污染的草原土壤约有16. 8 万 hm²,占全市草原面积的 24. 3%,油田开采面积的扩大对草原植被破坏日益加重,导致大庆油田生态环境不断恶化,土壤板结,盐碱化加重,也影响了当地人们的生存质量,影响了经济和社会的可持续发展,治理土壤污染[3]、加强油田植被建设、恢复草原生态已迫在眉睫.为此,在采油五厂作业区选取有代表性的草原,通过选用抗旱、耐盐碱的披碱草、老芒麦、星星草、野大麦、无芒雀麦和苜蓿等植物,实施生物措施、化学措施和农艺措施,对盐碱草原土壤石油污染进行了治理改良,现报道如下.

　　1 试验地自然概况

　　试验地设在黑龙江省大庆市红岗区采油五厂作业区内,地理位置为东经 124°78'、北纬 46°29'.试验区域属中温带大陆性季风气候.试验区域年平均降水量为 350 mm,年平均气温为 3. 5 ℃,年平均活动积温为 2 883 ℃,年平均日照时数为 2 810 h,无霜期一般在 150 d 左右.土壤为碳酸盐草甸土,盐土和碱土分布在草原内,呈斑状分布,植被少,有的是不毛之地( 约占总面积的 20%) .土壤 pH 值为 7. 81 ~10. 37.

　　2 材料与方法

　　2. 1 供试草种

　　牧草草种的选择不仅要考虑其对盐碱地土壤和区域气候的适应,同时要考虑牧草的生长速度、蒸腾量的大小和根系的发达程度.小区试验选用抗盐碱牧草野大麦( Hordeum spontaneum C. Koch. ) 、披碱草( Elymus dahuricus Turcz) 、无芒雀麦( Bromus inermisLayss. ) 、苜蓿 ( Medicago sativa Linn. ) 、老芒麦 ( Ely-mus sibiricus Linn. ) 、星 星 草 ( Puccinellia tenuifloraTurcz. Scribn. et Merr. ) 6 种牧草[4 -5].

　　2. 2 添加物

　　有机肥( 即发酵后的牛粪) ,由基点农户提供; 盐碱微生物制剂,购自北京名木成森生物技术有限公司; 微生物有机肥,购自大庆鲍斯生物科技有限公司;石膏粉,市购; 磷酸二铵( 含 N 18%、P 46%) ,购自肥料专营市场.

　　2. 3 试验设计

　　有机肥 + 盐碱微生物制剂( 处理 1) 、石膏粉 + 微生物有机肥( 处理 2) 、石膏粉 + 有机肥( 处理 3) 、微生物有机肥 + 磷酸二铵( 处理 4) 、盐碱微生物制剂 +磷酸二铵( 处理 1) ,外加对照( 单播植物作为生物治理措施) ,共 6 个处理,每个处理 6 个小区,3 次重复,随机区组排列,苜蓿播种量为 15 kg/hm2,野大麦、星星草播种量为 20 kg/hm²,披碱草、老芒麦和无芒雀麦播种量为 30 kg/hm².小区面积为8 m2( 2 m ×4 m) ,行距为 40 cm,5 行区,区组间设1 m 观察道.于 2010 年 7 月 21-23 日人工播种.

　　2. 4 测定项目

　　株高: 每次测产时随机选取 10 株测定株高,重复3 次.每米枝条数: 试验区随机选取 1 m 长测定枝条数量.

　　干草产量: 试验区全部刈割,测定风干重,2010年播种当年干草产量为一茬草干草产量,2011 年干草产量为两茬草干草产量之和.

　　土壤石油含量: 取0 ~30 cm 土壤混合样,以三氯甲烷作为提取剂,采用超声 - 紫外法测定土壤中石油类物质含量.土壤 pH 值: 使用精密 pH 计直接测量 pH 值.

　　2. 5 数据的统计分析

　　试验数据采用 SAS9. 0 软件进行方差分析.

　　3 结果与分析

　　3. 1 不同处理米间枝条数的变化( 见表 1)

　　

　　不同草种处理以野大麦枝条数( 209. 72 个/m²)为最高,比星星草、苜蓿、老芒麦、无芒雀麦和披碱草分别多 133. 39,123. 55,109. 28,94. 28,90. 50 个/m²,即增加 174. 75% ~75. 91%,差异极显着( P <0. 01) .

　　不同处理以处理 2 枝条数为最高,分别比对照、处理5,4,1,3 增加 60. 06 ( P < 0. 05) 、53. 39 ( P < 0. 05) 、34. 06、32. 67、23. 83 个 / m².

　　3. 2 不同处理植株高度的变化( 见表 2)

　　

　　从表 2 可见,不同牧草品种间以野大麦株高( 78. 52 cm) 为最高,其次为老芒麦( 75. 36 cm) ,披碱草、无芒雀麦、苜蓿、星星草株高分别为 74. 92 cm、74. 89 cm、56. 99 cm、28. 93 cm,野大麦、老芒麦、披碱草和无芒雀麦个品种间差异不显着( P <0. 05) ,这 4个品种与苜蓿、星星草相比差异显着( P < 0. 05) ,苜蓿与星星草相比差异显着( P <0. 05) ; 不同土壤处理间以处理 1 ( 有机肥 + 盐碱微生物制剂) 的株高( 75. 16 cm) 为最高,比对照( 48. 98 cm) 高 26. 18 cm,增高53.45%; 其次为处理 5( 盐碱微生物制剂 + 磷酸二铵) ( 75.12 m) 和处理 2( 石膏粉 + 微生物有机肥)( 73.37 cm) ,分别比对照( 48. 98 cm) 高 26. 14 cm、24. 39 cm,增高 53. 37% 、49. 80% ; 处理 4( 微生物有机肥 +磷酸二铵) 和处理 3( 石膏粉 + 有机肥) 株高分别为58.82 cm、58. 15 cm,比对照( 48. 98 cm) 高 9. 84,9. 17 cm,增高 20. 10% 、18. 72% ,处理 1,2,5 与处理 3,4相比差异不显着( P <0.05) 、与对照相比差异显着( P <0. 05) ,处理 3,4 与对照相比差异不显着( P <0. 05) .

　　3. 3 不同处理产草( 干草) 量变化( 见表 3)

　　

　　从产草量测定结果可以看出,不同牧草品种间产草量 最 高 者 为 披 碱 草,每 公 顷 平 均 产 干 草3 715. 3 kg,比苜蓿、野大麦、无芒雀麦、老芒麦和星星草分别增产 441. 8,1 194. 6,1 565. 1,1 745. 5,2 499. 8 kg,即分别增产 13. 50% 、47. 39% 、72. 80% 、88. 61% 、205. 66% ,披碱草与星星草相比增产表现差异极显着( P <0. 01) ,披碱草与无芒雀麦和老芒麦相比增产表现差异显着( P <0. 05) .其次为苜蓿,每公顷平均产干草 3 273. 5 kg,比野大麦、无芒雀麦、老芒麦和星星草分别增产 29. 87%、52. 24%、66. 18%、169. 31% ,与星星草相比差异极显着( P < 0. 01) .以处理 5( 盐碱微生物制剂 + 磷酸二铵) 平均产干草( 3 586. 8 kg) 最高,比处理 4,2,1,3 和对照分别增产干草378. 7,1 283. 2,1 374. 9,1 476. 9,2 162. 0 kg,即分别 增 产 11. 81%、55. 70%、62. 16%、70. 00%、151. 75% ,与处理 1,3 相比差异显着( P < 0. 05) ,与对照相比差异极显着( P <0. 01) .其次为处理 4( 微生物有机肥 + 磷酸二铵) 平均产干草 3 208. 1 kg,比其他处理增产 39. 27% ~125. 16%,与对照相比增产表现差异显着( P < 0. 05) .其余处理间差异不显着( P > 0. 05) .各 处 理 均 比 对 照 表 现 增 产,增 产48. 08% ~ 151. 75% .

　　3. 4 不同处理土壤石油含量和 pH 值变化( 见表 4)

　　

　　6 种牧草均有降解石油的作用,其中以披碱草较好,降解率平均为 96. 60%; 其次为野大麦和星星草,降解率平均分别为 85. 95%、85. 93%; 其余降解率为66. 56% ~ 72. 95% .磷酸二铵 + 微生物有机肥处理土壤石油降解率在 70. 78% ~ 96. 60%,以披碱草降解率( 96. 60%) 为最高,其次为野大麦( 88. 48%) ,其他降解率在 85. 34% ~70. 78% 之间.石膏 + 微生物有机肥处理土壤石油降解率在 58. 70% ~89. 30% 之间.在该项处理中星星草降解率较高( 89. 30%) ,披碱草次之 ( 85. 19%) ,其余降解率在 83. 42% ~58. 70% 之间.距离油井越近土壤石油含量较高,距达土壤临界值( 500 mg/kg) 相差就越大.处理后的土壤 pH 值均有降低,平均降低土壤 pH 值为 0. 18 ~0. 57,其中以苜蓿和披碱草处理土壤 pH 值分别降低0. 57 和 0. 56,好于其他处理.

　　4 结论

　　1) 本试验结果表明,采用生物措施( 披碱草、苜蓿、无芒雀麦草、星星草、野大麦、老芒麦等植物种)和化学方法( 生化改良剂、微生物有机肥、化肥、石膏粉) 与农艺技术措施( 机械耕翻、耙、松土、灌水等处理) 相结合的综合治理技术,治理石油污染草原获得显着 效 果,土 壤 石 油 含 量 平 均 降 解 66. 56% ~90. 90% ,其中以披碱草较好,降解率平均为90. 90% ;其次为野大麦和星星草,平均降解率分别为85. 95%、85. 93% .

　　2) 从不同处理土壤 pH 值测定结果可见,处理后的土壤 pH 值均有下降,土壤 pH 值平均降低 0. 18 ~0. 57,其中苜蓿和披碱草处理土壤 pH 值分别降低0. 57和 0. 56,好于其他处理.

　　3) 从产草量测定结果可以看出,不同牧草品种间产草量最高者为披碱草,每公顷平均产干草3 715. 3 kg; 其 次 为 苜 蓿,每 公 顷 平 均 产 干 草3 273. 5 kg.不同处理间以处理 5( 盐碱微生物制剂 +磷酸二铵,平均产干草 3 586. 8 kg) 为最高,其次为处理 4 ( 微 生 物 有 机 肥 + 磷 酸 二 铵,平 均 产 干 草3 208. 1 kg) .综合不同品种和不同处理间的产草量,初步得出披碱草 + 处理 5( 盐碱微生物制剂 + 磷酸二铵) 和苜蓿 + 处理 4( 微生物有机肥 + 磷酸二铵) 2 个治理组合较好,产草量分别为 6 462. 9 kg/hm2和5 666. 5 kg / hm².

　　参考文献:

　　[1] 刘晓艳,史鹏飞,孙德智,等. 大庆土壤石油类污染物迁移模拟[J]. 中国石油大学学报,2006( 2) : 120 -124.

　　[2] 刘五星,骆永明,滕应,等. 我国部分油田土壤及油泥的石油污染初步研究[J]. 土壤,2007( 2) : 247 -251.

　　[3] 孙景欣. 植物对大庆地区油污土壤降解能力的研究[D]. 大庆:大庆石油学院,2008.

　　[4] 柴凤久,刘泽东,尤海洋,等. 松嫩盐碱草原禾本科牧草引种试验[J]. 黑龙江畜牧兽医,2011( 03 上) : 91 -93.

　　[5] 柴凤久,刘泽东,尤海洋,等. 松嫩盐碱草原豆科牧草引种试验[J]. 黑龙江畜牧兽医,2011( 10 上) : 83 -85.