作者：Jianhong Ji, Yingying Zhong, Mouliang Xiao, Xianting Wang, Zhi’e Hu, Mianjin Zhan, Jina Ding, Zhenke Zhu, Tida Ge
发表时间：16 Jul 2024
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本研究采用盆栽试验，分析了聚乙烯（PE）微塑料和镉（Cd）对小麦根际土壤功能微生物群落的影响。结果表明高剂量Cd显著增加小麦生物量；同时添加微塑料和Cd降低了小麦非根际土壤细菌α多样性。添加微塑料降低参与固氮的变形杆菌相对丰度，而参与氮循环的变形杆菌和放线菌相对丰度随着Cd浓度的增加而增加。FAPROTAX分析表明，Cd浓度的增加促进了根际土壤中参与硝化/反硝化和硝酸盐/亚硝酸盐呼吸的功能细菌群落的丰度。FunGuild分析表明，微塑料和Cd的协同作用增加了腐生真菌的丰度，表明其降解功能增强。
微塑料和重金属污染对土壤功能和粮食安全构成严重威胁，单一污染对于土壤养分循环和作物生长的影响已被广泛研究。然而，两者对作物根际土壤微生物群落的协同效应及其对土壤养分循环的影响尚不清楚。
本研究选取小麦表层土壤，开展室内盆栽模拟实验研究，分析聚乙烯(PE)微塑料（1% w/w）和镉（Cd；1.5和5 mg kg-1）交互作用对小麦根际土壤功能微生物群落的影响。结果表明，在高剂量Cd处理下，小麦生物量增加了142.44%。添加微塑料和Cd后，小麦非根际土壤细菌α多样性降低了37.34%~37.83%。添加微塑料使参与固氮的变形杆菌相对丰度降低了19.93%，而参与氮循环的变形杆菌和放线菌相对丰度随着Cd浓度的增加而增加，其增幅为27.96%~37.37%和51.14%~55.04%。FAPROTAX分析表明，Cd浓度的增加促进了根际土壤中参与硝化/反硝化和硝酸盐/亚硝酸盐呼吸的功能细菌群落的丰度。FunGuild分析表明，PE-微塑料和Cd的协同作用增加了腐生真菌的丰度，表明其降解功能增强。研究结果为研究微塑料和重金属污染下农业土壤微生物和功能微生物群落变化提供了新的认识。
微塑料和镉污染通过改变与养分循环有关的土壤功能微生物群落而增加小麦生物量。单独的Cd添加或与PE微塑料复合添加对土壤微生物的多样性和活性有较大的影响，尤其是在非根际土壤中；然而，根际土壤中功能微生物类群的丰度变化不大，这可能是与强烈的根-土互作相关，这促进了塑性圈生物地球化学的复杂性。Cd降低了非根际土壤中与氮、磷循环有关的酶活性；然而，微塑料逆转了镉对酶活性的负面影响，特别是在高镉污染的土壤中。这些发现表明，微塑料可能通过重塑微生物群落功能来减少镉对养分循环的负面影响。
作者及团队介绍
季剑虹（第一作者），宁波大学2021级硕士研究生，研究方向农田土壤提质增效。
王先挺（通讯作者），宁波市鄞州农业技术推广站站长。
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期刊简介
Soil Ecology Letters(SEL) 由高等教育出版社与中国科学院城市环境研究所共同主办，SpringerNature海外发行。报道领域包括：土壤生物多样性、土壤互营和食物网、土壤微生物组、土壤—植物相互作用、土壤生物地球化学循环、土壤生物修复和恢复、土壤多功能性、土壤生物对环境变化的响应和适应、土壤生态过程的突破性技术、新理论和模型。栏目包括但不限于：letter to editor, perspective, review, rapid report, research article, commentary, SEL digest。
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