微塑料已成为全球性普遍关注的新兴污染物。农田土壤是地膜源微塑料的重要环境储存库。微塑料长期残留不但破坏土壤结构完整性，还会改变土壤微生态及养分物质循环，严重危害农田生态系统健康，但东北黑土微生物群落对地膜源微塑料残留的扰动响应尚不清晰。为此，东北地理所的科研人员基于室内微宇宙模拟培养实验体系，将高、中、低三种剂量的传统（聚乙烯）和生物可降解微塑料添加到农田黑土中，在培养15、30、60和90天采集土壤样品，开展了细菌16S高通量测序及微塑料材料表征研究。

　　结果发现，两种微塑料残留时间是影响黑土细菌群落分布的主导因素，说明微塑料在土壤环境中的持续累积将对土壤微生物及农业生产安全产生潜在威胁。微塑料添加浓度和类型也显著改变黑土细菌多样性和群落结构。当微塑料浓度超过一定阈值（1%）时，土壤细菌多样性随培养时间的延长显著下降，且生物可降解微塑料对细菌群落结构的影响更大（图1）。两种微塑料持续残留通过增加慢生根瘤菌、微小杆菌和硝化螺菌属的丰度促进了黑土潜在固氮和亚硝酸盐氧化作用。生物可降解微塑料添加有助于作物有益细菌的增长，而传统微塑料持续残留富集作物潜在致病菌。进一步构建微生物分子生态网络发现，生物可降解微塑料可为细菌群落提供更多碳源等养分（图2），从而减缓了物种之间的竞争互作关系。在两种微塑料添加的土壤中均发现硝化螺菌属为微生物网络关键物种，进一步表明微塑料残留对土壤氮循环产生深刻影响（图3）。该研究揭示出传统地膜源微塑料污染对黑土农田带来的潜在生态风险，并为生物可降解地膜替代应用提供微生物学理论支撑。

　　相关研究成果近日以题为“Succession of soil bacterial communities and network patterns in response to conventional and biodegradable microplastics: a microcosmic study in Mollisol”在国际期刊Journal of Hazardous materials上发表。农田分子生态学科组胡晓婧副研究员为第一作者，王光华研究员为通讯作者。该研究得到中国科学院战略性先导科技专项（XDA28020201）的资助。 

　　图1. 传统（PE）与生物可降解（BD）微塑料残留对东北黑土细菌多样性、群落结果和物种周转的影响 

　　图2. 传统（a, b）与生物可降解（c, d）微塑培养前后扫描电镜和能谱分析 

　　图3. 传统（PE）与生物可降解（BD）微塑料残留改变东北黑土细菌网络的关键物种 

　　论文信息： 

　　Hu X, Gu H, Wang Y, Liu J, Yu Z, Li Y, Jin J, Liu X, Dai Q, Wang G. Succession of soil bacterial communities and network patterns in response to conventional and biodegradable microplastics: a microcosmic study in Mollisol. Journal of Hazardous Materials. 2022. 129218. doi: 10.1016/j.jhazmat.2022.129218. 

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389422010081