微塑料深度影响土壤生态系统养分循环与功能稳定

近日，中国农业科学院棉花研究所乡村振兴科技创新团队与国内高校合作，系统分析了土壤胞外酶活性对生物和非生物降解微塑料的响应特征及其影响因素。相关研究成果发表在《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）上。

土壤胞外酶是反映土壤质量的一种关键指标，它主要由微生物和植物根系分泌，调控着碳水化合物水解、氮转化、磷获取和氧化分解等生物地球化学过程。土壤胞外酶主要分为碳获取酶、氮获取酶、磷获取酶、氧化酶，这些酶通过催化不同的生物地球化学反应，共同维持土壤生态系统的养分循环与功能稳定。

微塑料已广泛存在于土壤、大气等多种环境介质中，通过直接和间接机制影响土壤结构、团聚体稳定性、肥力和pH等关键属性，进而改变土壤微生物的微环境及其生化过程，最终影响土壤胞外酶活性。尽管已有研究关注微塑料物理特性对土壤胞外酶活性的影响，但针对可生物降解与不可生物降解微塑料的差异化效应研究仍较缺乏。

该研究的目的在于通过整合全球已有的研究数据，量化生物降解微塑料和非生物降解微塑料对土壤胞外酶活性的影响，揭示关键调控因素，为微塑料的生态风险评估和可持续管理提供依据。

该研究利用72篇已发表文章的453组试验数据，综合分析了微塑料对土壤胞外酶的影响。总体结论是，微塑料增加了土壤氮获取酶、磷获取酶和氧化酶活性，而抑制了碳获取酶活性。而可生物降解微塑料的促进效应强于非生物降解微塑料。

此外，微塑料颗粒大小是影响土壤碳、氮获取酶活性的主要因素。土壤初始有机碳含量和试验持续时间分别是影响土壤磷获取酶和氧化酶活性的主要因素。

研究结果为深入理解微塑料对土壤功能造成的生态风险提供了科学依据，也为制定陆地生态系统的污染防控与土壤可持续管理策略提供了理论支撑。

郑州大学农学院青年教师李彤为论文第一作者，中棉所研究员马雄风和西北农林科技大学在读博士李国瑞为共同通讯作者。该研究得到了中国博士后科学基金、河南省农业良种联合攻关等项目的资助。

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acs.est.4c12099