微塑料深度影響土壤生態系統養分循環與功能穩定

近日，中國農業科學院棉花研究所鄉村振興科技創新團隊與國內高校合作，系統分析了土壤胞外酶活性對生物和非生物降解微塑料的響應特征及其影響因素。相關研究成果發表在《環境科學與技術》（Environmental Science & Technology）上。

土壤胞外酶是反映土壤質量的一種關鍵指標，它主要由微生物和植物根系分泌，調控著碳水化合物水解、氮轉化、磷獲取和氧化分解等生物地球化學過程。土壤胞外酶主要分為碳獲取酶、氮獲取酶、磷獲取酶、氧化酶，這些酶通過催化不同的生物地球化學反應，共同維持土壤生態系統的養分循環與功能穩定。

微塑料已廣泛存在于土壤、大氣等多種環境介質中，通過直接和間接機制影響土壤結構、團聚體穩定性、肥力和pH等關鍵屬性，進而改變土壤微生物的微環境及其生化過程，最終影響土壤胞外酶活性。盡管已有研究關注微塑料物理特性對土壤胞外酶活性的影響，但針對可生物降解與不可生物降解微塑料的差異化效應研究仍較缺乏。

該研究的目的在于通過整合全球已有的研究數據，量化生物降解微塑料和非生物降解微塑料對土壤胞外酶活性的影響，揭示關鍵調控因素，為微塑料的生態風險評估和可持續管理提供依據。

該研究利用72篇已發表文章的453組試驗數據，綜合分析了微塑料對土壤胞外酶的影響。總體結論是，微塑料增加了土壤氮獲取酶、磷獲取酶和氧化酶活性，而抑制了碳獲取酶活性。而可生物降解微塑料的促進效應強于非生物降解微塑料。

此外，微塑料顆粒大小是影響土壤碳、氮獲取酶活性的主要因素。土壤初始有機碳含量和試驗持續時間分別是影響土壤磷獲取酶和氧化酶活性的主要因素。

研究結果為深入理解微塑料對土壤功能造成的生態風險提供了科學依據，也為制定陸地生態系統的污染防控與土壤可持續管理策略提供了理論支撐。

鄭州大學農學院青年教師李彤為論文第一作者，中棉所研究員馬雄風和西北農林科技大學在讀博士李國瑞為共同通訊作者。該研究得到了中國博士后科學基金、河南省農業良種聯合攻關等項目的資助。

相關論文信息：https://doi.org/10.1021/acs.est.4c12099