【科研进展】 林雁冰教授团队在微塑料对土壤-植物体系生态效应方面取得新进展

近日，西北农林科技大学生命科学学院林雁冰教授团队在环境科学领域国际顶尖刊物《Environment International》发表题为“Effect of conventional and biodegradable microplastics on the soil-soybean system: A perspective on rhizosphere microbial community and soil element cycling”的研究论文，从根际微生物群落和土壤元素循环角度揭示了传统微塑料和可生物降解微塑料对土壤-植物体系不同的生态效应。

可生物降解塑料被视为减少传统不可降解塑料污染的替代品而广受关注。由于土壤湿度、温度或其他环境条件的限制，可生物降解塑料在自然环境中很难在预期时间内完全降解。在相同时间下，可生物降解塑料反而比传统塑料产生更多的微塑料，对土壤生态系统构成潜在威胁。目前，一些研究已发现，与传统微塑料相比，可生物降解微塑料对植物有更大的负面影响。鉴于可生物降解微塑料具有较高的生物可利用性，它们可能会显著改变根际微生物群落的组成，干扰根际土壤元素循环，影响植物生长。但有关微塑料对此方面的影响及其潜在的生态效应尚未被阐明。

据此，研究团队以大豆为模式作物，通过室内微控盆栽试验模拟农田土壤微塑料污染现状，重点探究了传统不可降解的低密度聚乙烯（LDPE）微塑料、可生物降解的聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）和聚乳酸（PLA）微塑料对大豆根际微生物群落及碳氮磷硫循环的影响，同时对土壤理化及植物生长进行评估，以此为基础揭示传统和可生物降解微塑料对土壤-植物体系潜在的生态效应。研究结果表明，可生物降解微塑料（Bio-MPs）比传统微塑料（Con-MPs）更不利于大豆生长，其降低了大豆叶绿素含量及地上生物量。此外，可生物降解微塑料提高了土壤可溶性有机碳含量，但显著减少土壤硝态氮含量。可生物降解微塑料主要促进了富营养微生物，抑制了寡营养微生物，并显著增加碳氮磷硫循环相关功能基因丰度。传统微塑料则倾向于富集寡营养微生物，并降低碳氮磷硫循环相关功能基因丰度。相关性进一步分析表明，具备不同降解性质的微塑料选择性地影响细菌群落的组成和功能，最终导致土壤养分（如硝态氮）可用性的变化。值得注意的是，RDA分析进一步表明硝态氮是大豆生长的主要限制因子。

该研究强调了微塑料暴露导致的根际微生物群落的改变和养分失衡的风险，为揭示微塑料对土壤-植物体系潜在的生态效应提供了新的证据和见解。考虑到微塑料在土壤中的持久性，有必要密切监测长期的微塑料暴露对土壤微生物及元素循环的影响。

生命科学学院林雁冰教授为论文通讯作者，博士研究生宋天骄为论文第一作者。该研究得到了国家自然科学基金（42377031）、陕西省重点研发计划（2022NY-055、2019NY-187）的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.envint.2024.108781

编辑：黄海瀛

终审：王   存