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中國熱科院在可生物降解微塑料對土壤微生物多樣性

2023年03月09日 來源:中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院

  中國熱科院環(huán)植所農(nóng)業(yè)環(huán)境研究團隊在可生物降解微塑料對熱帶農(nóng)田土壤微生物多樣性及可溶性有機物(DOM)化學多樣性影響上取得重要進展,首次報道了可生物降解微塑料(PBAT)對熱帶磚紅壤微生物豐度和結(jié)構(gòu)及DOM分子化學組成的影響,并初步分析了微生物與DOM轉(zhuǎn)化的內(nèi)在聯(lián)系。該研究結(jié)果對評估可生物降解塑料影響農(nóng)田土壤碳生物地球化學循環(huán)過程具有重要意義。
  海南省作為全國第一個實施全域禁塑的省份,已于2020年12月1日正式全面禁止一次性不可降解塑料制品,隨之生物可降解塑料逐漸替代傳統(tǒng)不可降解塑料,并被廣泛應(yīng)用于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。但可生物降解微塑料對土壤微生物及DOM的影響尚不明確。
  本研究以全生物降解地膜常用基料PBAT為研究對象,通過定量qPCR、高分辨質(zhì)譜(FT-ICRMS)等技術(shù)從分子尺度揭示了不同濃度PBAT對磚紅壤微生物(細菌和真菌)豐度和結(jié)構(gòu)及DOM化學多樣性的影響。并基于微生物和高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù),通過共生網(wǎng)絡(luò)、Mental等統(tǒng)計學分析手段探討了磚紅壤中PBAT微塑料降解過程微生物參與DOM產(chǎn)生和降解的內(nèi)在聯(lián)系,初步揭示關(guān)鍵微生物驅(qū)動DOM化學多樣性的變化。研究發(fā)現(xiàn),PBAT微塑料對磚紅壤微生物豐度和DOM化學組成的影響具有濃度依賴性,與PBAT濃度呈非線性關(guān)系的關(guān)鍵真菌和細菌(如Chloroflexi、Actinobacteria、Chytridiomycota、Rozellomycota)對DOM的化學多樣性變化具有關(guān)鍵作用。5%PBAT(w/w)處理土壤DOM中CHO類化合物相對含量高于10%PBAT處理土壤。共生網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果表明細菌與DOM分子形成了比真菌更為復(fù)雜的關(guān)系,細菌在DOM的轉(zhuǎn)化中起著關(guān)鍵作用。
  相關(guān)研究結(jié)果以“MolecularinsightsintoeffectsofPBATmicroplasticsonlatosolmicrobialdiversityandDOMchemodiversity”為題發(fā)表于《JournalofHazardousMaterials》。中國熱科院環(huán)植所劉鈺欽博士和張文助理研究員為論文共同第一作者,陳淼副研究員為論文通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、海南省重大科技計劃、海南省自然科學基金等項目的資助及海南儋州熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部熱區(qū)綠色低碳重點實驗室等平臺的支持。

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