所（园）在聚乙烯微塑料对土壤氮素循环影响研究方面取得重要进展
近日，所（园）在聚乙烯微塑料对土壤氮素循环的影响研究上取得了显著进展。相关研究成果发表在环境科学与生态学领域top期刊“Journal of Hazardous Materials”（中科院1区，影响因子13.6），题目为“Polyethylene microplastics and soil nitrogen dynamics: Unraveling the links between functional genes, microbial communities, and transformation processes”。
作为一种新型污染物，微塑料由于其对土壤生态系统的潜在威胁而受到广泛关注。尽管先前的研究已经探讨了微塑料对土壤氮含量的影响，但物理化学和微生物学层面的深层机制仍然不明确。为揭示这一问题，通过布置微宇宙培养试验，向土壤中添加不同比例聚乙烯微塑料，旨在深入了解微塑料对土壤中不同形态氮素含量、物理化学性质、氮循环功能基因、微生物群落结构及总氮转化速率的影响。
研究结果显示，聚乙烯微塑料的添加虽然未显著改变土壤总氮和可溶性总氮含量，但导致可溶性有机氮显著降低，而铵态氮、硝态氮及微生物生物量氮显著增加。此外，微塑料的添加还导致土壤pH值、容重和孔隙度降低，而土壤碳含量、水稳性团聚体比例和氧化还原电位升高。值得注意的是，微塑料处理使得土壤微生物群落结构发生显著变化，微生物多样性增加。此外，微塑料添加显著影响了土壤氮循环功能基因丰度，随着微塑料添加率的增加，氮固定和反硝化基因的相对丰度减少，而有机氮降解和合成基因增加。另一个重要发现是，较高的微塑料添加率使得土壤微生物群落网络结构更加复杂，这暗示着微塑料增强了微生物间的相互作用，从而促进了土壤氮的转化过程。本研究表明，微塑料对土壤的物理化学性质产生了显著影响，这些变化进一步影响了土壤中的氮循环功能基因和微生物群落，最终导致氮含量的变化。
该研究揭示了微塑料对土壤氮素循环及微生物群落的深刻影响。随着微塑料的增加，土壤氮的转化过程得到增强，并伴随着功能微生物群落的变化。深入理解这些变化对于解决微塑料对土壤生态系统的影响至关重要，这将直接影响到植物生长、土壤肥力和温室气体的排放。此项研究通过阐明微塑料的影响机制为制定环境管理策略提供了科学依据，这包括采取缓解措施和开发生物修复技术以减少微塑料对土壤健康的影响。
图1 微塑料添加对氮素循环过程及相关功能基因丰度的影响
图2 微塑料添加对土壤微生物群落网络结构的影响
景观生态组周之栋博士为该论文第一作者，华建峰研究员为该论文通讯作者。该研究得到江苏省自然科学基金青年基金（BK20210167）的资助。
