2026, 63(2):536-547.
DOI: 10.11766/trxb202406040221
摘要:
微塑料(Microplastic,MP)体积小、可降解性低,被认为是陆地生态系统中潜在的持久性有机污染物,引起了全球广泛关注。微塑料进入陆地生态系统中,通过改变土壤物理、化学和生物学性质影响土壤氮素循环过程,进而影响土壤氧化亚氮(N2O)排放,但其影响过程和机制尚不清楚。为探究不同温度下微塑料污染对农田土壤N2O排放的影响机制,采集华南地区农田土壤进行室内培养试验,在三个温度(10℃、20℃和30℃)下设置五个处理,分别为(1)不添加微塑料(CK);(2)添加质量浓度为0.1%、粒径为74 μm的微塑料(Nlp-0.1%);(3)添加质量浓度为0.5%、粒径为74 μm的微塑料(Nlp-0.5%);(4)添加质量浓度为0.1%、粒径为25 μm的微塑料(Nsp-0.1%);(5)添加质量浓度为0.5%、粒径为25 μm的微塑料(Nsp-0.5%),测定土壤N2O浓度以及无机氮和微生物功能基因。结果表明:温度升高显著增加了农田土壤N2O排放量(P<0.001),30℃下土壤N2O的累积排放量分别为10℃和20℃下的43.3倍和6.3倍;此外,随着温度升高,土壤硝态氮(NO- 3-N)含量逐渐增加,氨氧化细菌调控基因(AOB amoA)、全程氨氧化菌调控基因(Comammox,com2)、亚硝酸盐还原酶调控基因(nirS和nirK)、N2O还原酶调控基因(nosZ)丰度在20℃最高、30℃最低。不同粒径的微塑料添加对土壤N2O排放量和相关氮循环功能基因的影响差异较大。与CK处理相比,Nlp处理在10℃、20℃下显著增加了土壤N2O排放量的37.5%、838.7%(P<0.001)。Nsp处理显著降低土壤中com2和nirK功能基因丰度,显著提高nirS功能基因丰度(P<0.001)。相关性分析与随机森林分析结果表明,土壤N2O排放与温度和NO- 3-N含量存在显著正相关关系,与氨氧化古菌调控基因(AOA amoA)、nirK、nirS和nosZ功能基因丰度存在显著负相关关系(P<0.05),且nosZ功能基因和温度是影响土壤N2O排放的主要因素。本研究结果可为微塑料富集对农田土壤N2O的排放机理探究以及风险评估提供科学依据。