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研究揭示微塑料调控土壤有机碳的微生物机制
2025年12月17日 10:21:41
来源：化工仪器网 作者：杨 点击量：4677
研究发现，两种微塑料均显著改变了土壤微生物群落结构，但其作用路径和效应有所不同。
近日，中国科学院华南植物园研究员简曙光团队研究揭示了微塑料通过丛枝菌根真菌和球囊霉素调控土壤碳储存的机制。团队通过盆栽实验，评估了传统与生物可降解两类微塑料，对珊瑚常见植物草海桐生长的土壤微生物残体碳(MNC)、球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)，以及丛枝菌根真菌(AMF)和细菌群落的影响。
微塑料(直径小于5毫米的塑料颗粒)污染已成为全球性环境问题。以往研究多关注其对水生生物和人体健康的潜在风险，然而，随着农用地膜、有机肥、污泥施用以及大气沉降等途径，大量微塑料进入陆地土壤系统，其对土壤健康及关键生态功能的影响亟待厘清。
土壤是陆地生态系统最大的碳库，其微小的变化都可能对全球碳循环与气候变化产生显著影响。其中，来源于微生物细胞残体的“微生物残体碳”(MNC)，以及由丛枝菌根真菌分泌的“球囊霉素相关土壤蛋白”(GRSP)，是构成稳定土壤碳库的重要组分。简曙光团队的研究，揭示了微塑料如何影响这一隐秘而关键的碳储存过程。
研究团队以热带滨海常见植物草海桐为模型，通过盆栽控制实验，系统比较了传统微塑料(聚丙烯)与生物可降解微塑料(聚乳酸)对土壤生态系统的影响。研究发现，两种微塑料均显著改变了土壤微生物群落结构，但其作用路径和效应有所不同：
丛枝菌根真菌(AMF)能与绝大多数陆地植物根系形成互利共生体，帮助植物吸收养分，其分泌的GRSP是土壤重要的有机胶结剂和碳储存载体。研究表明，微塑料，尤其是传统微塑料，降低了AMF根系的侵染率，破坏了这种古老的共生关系。GRSP的含量在微塑料影响下发生变化。更为关键的是，微生物残体碳(MNC)的积累受到了抑制。这意味着，微塑料可能阻碍了土壤通过微生物途径将有机质转化为稳定碳库的过程。
综合实验结果，团队勾勒出微塑料影响土壤碳储存的一条可能路径：微塑料进入土壤后，直接或间接(通过改变土壤理化性质)地对AMF等关键功能微生物产生毒性或造成物理隔断，扰乱了其正常的生理活动和共生功能。这导致GRSP的产量和特性改变，同时影响了整个微生物群落的活性与平衡，最终削弱了土壤通过微生物残体途径封存碳的能力。
这一机制揭示了一个严峻的事实：微塑料污染不仅是一个物理污染问题，更是一个能够扰动地下生态过程、进而可能削弱土壤固碳能力的生物地球化学问题。土壤碳库的稳定对于应对气候变化至关重要。微塑料对土壤碳储存过程的潜在干扰，意味着其可能间接影响到全球的碳平衡，这一关联值得在更大尺度和更长周期内进行深入研究。
相关成果Arbuscular mycorrhizal fungi and glomalin mediate the effects of microplastics on soil carbon storage于近日发表于《危险材料杂志》(Journal of Hazardous Materials)。
参考来源： 华南植物园
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