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研究揭示微塑料調(diào)控土壤有機(jī)碳的微生物機(jī)制
2025年12月17日 10:21:41
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點(diǎn)擊量：4512
研究發(fā)現(xiàn)，兩種微塑料均顯著改變了土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，但其作用路徑和效應(yīng)有所不同。
近日，中國科學(xué)院華南植物園研究員簡曙光團(tuán)隊(duì)研究揭示了微塑料通過叢枝菌根真菌和球囊霉素調(diào)控土壤碳儲(chǔ)存的機(jī)制。團(tuán)隊(duì)通過盆栽實(shí)驗(yàn)，評(píng)估了傳統(tǒng)與生物可降解兩類微塑料，對珊瑚常見植物草海桐生長的土壤微生物殘?bào)w碳(MNC)、球囊霉素相關(guān)土壤蛋白(GRSP)，以及叢枝菌根真菌(AMF)和細(xì)菌群落的影響。
微塑料(直徑小于5毫米的塑料顆粒)污染已成為全球性環(huán)境問題。以往研究多關(guān)注其對水生生物和人體健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)，然而，隨著農(nóng)用地膜、有機(jī)肥、污泥施用以及大氣沉降等途徑，大量微塑料進(jìn)入陸地土壤系統(tǒng)，其對土壤健康及關(guān)鍵生態(tài)功能的影響亟待厘清。
土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫，其微小的變化都可能對全球碳循環(huán)與氣候變化產(chǎn)生顯著影響。其中，來源于微生物細(xì)胞殘?bào)w的“微生物殘?bào)w碳”(MNC)，以及由叢枝菌根真菌分泌的“球囊霉素相關(guān)土壤蛋白”(GRSP)，是構(gòu)成穩(wěn)定土壤碳庫的重要組分。簡曙光團(tuán)隊(duì)的研究，揭示了微塑料如何影響這一隱秘而關(guān)鍵的碳儲(chǔ)存過程。
研究團(tuán)隊(duì)以熱帶濱海常見植物草海桐為模型，通過盆栽控制實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)比較了傳統(tǒng)微塑料(聚丙烯)與生物可降解微塑料(聚乳酸)對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，兩種微塑料均顯著改變了土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，但其作用路徑和效應(yīng)有所不同：
叢枝菌根真菌(AMF)能與絕大多數(shù)陸地植物根系形成互利共生體，幫助植物吸收養(yǎng)分，其分泌的GRSP是土壤重要的有機(jī)膠結(jié)劑和碳儲(chǔ)存載體。研究表明，微塑料，尤其是傳統(tǒng)微塑料，降低了AMF根系的侵染率，破壞了這種古老的共生關(guān)系。GRSP的含量在微塑料影響下發(fā)生變化。更為關(guān)鍵的是，微生物殘?bào)w碳(MNC)的積累受到了抑制。這意味著，微塑料可能阻礙了土壤通過微生物途徑將有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定碳庫的過程。
綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，團(tuán)隊(duì)勾勒出微塑料影響土壤碳儲(chǔ)存的一條可能路徑：微塑料進(jìn)入土壤后，直接或間接(通過改變土壤理化性質(zhì))地對AMF等關(guān)鍵功能微生物產(chǎn)生毒性或造成物理隔斷，擾亂了其正常的生理活動(dòng)和共生功能。這導(dǎo)致GRSP的產(chǎn)量和特性改變，同時(shí)影響了整個(gè)微生物群落的活性與平衡，最終削弱了土壤通過微生物殘?bào)w途徑封存碳的能力。
這一機(jī)制揭示了一個(gè)嚴(yán)峻的事實(shí)：微塑料污染不僅是一個(gè)物理污染問題，更是一個(gè)能夠擾動(dòng)地下生態(tài)過程、進(jìn)而可能削弱土壤固碳能力的生物地球化學(xué)問題。土壤碳庫的穩(wěn)定對于應(yīng)對氣候變化至關(guān)重要。微塑料對土壤碳儲(chǔ)存過程的潛在干擾，意味著其可能間接影響到全球的碳平衡，這一關(guān)聯(lián)值得在更大尺度和更長周期內(nèi)進(jìn)行深入研究。
相關(guān)成果Arbuscular mycorrhizal fungi and glomalin mediate the effects of microplastics on soil carbon storage于近日發(fā)表于《危險(xiǎn)材料雜志》(Journal of Hazardous Materials)。
參考來源： 華南植物園
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