制备不同浓度的石油污染土壤，以棉花（Gossypium spp.）为供试植物，采用室内盆栽培养方法，分别以栽种棉花的有植物组和未栽种棉花的无植物组为对象，研究了棉花在不同浓度石油污染土壤中的生长情况和逆境生理，同时考察了石油污染对土壤生物学特性的影响。结果表明：石油污染浓度1000mg/kg的土壤中，棉花的生长状况最优，植株高度、根系数量、根系质量和根系活力均达到最高，棉花叶片的质膜相对透性和丙二醛含量降至最低，表明低污染浓度条件下细胞膜的损伤程度和膜脂过氧化水平都较低。经过90天的植物修复后，土壤多酚氧化酶和碱性磷酸酶的活性与石油污染浓度呈极显著正相关，表明石油污染物浓度的增加可以激活芳香烃中酚类物质的转化和磷的矿化作用，这2种酶可以作为土壤石油污染程度的敏感指示物；脱氢酶在石油污染浓度2000mg/kg的土壤中活性最高；转化酶、脲酶及FDA水解酶在石油污染浓度1000mg/kg的土壤中活性最高，表明在低浓度的石油污染土壤中碳素和氮素的转化较为活跃，微生物的总体活性较高。有植物组相对无植物组而言，土壤多酚氧化酶、脱氢酶、转化酶、脲酶和FDA水解酶的活性有所增加，碱性磷酸酶的活性有所降低；土壤酶活性在有植物组和无植物组中的差异较为明显，相同污染浓度下大部分差异达显著或极显著水平；有植物组土壤酶总体活性高于无植物组。1000mg/kg污染浓度的土壤，其石油降解率最高，真菌数量、全氮、全磷含量也达到最高。FDA水解酶活性、转化酶活性和土壤真菌数量分别与石油降解率呈正相关。高浓度的石油污染对植株和土壤具有较强的毒性效应。棉花可以在一定程度上提高石油污染土壤的养分含量和微生物水平，促进污染物的降解，适宜作为低浓度石油污染土壤的修复植物。