東北地理所在微塑料對(duì)植物群落結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)力影響方面取得進(jìn)展
可生物降解塑料雖然被視為替代傳統(tǒng)塑料以緩解土壤塑料污染的綠色替代品，但由于它們可能比傳統(tǒng)塑料更快地分解成微塑料，從而對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)，特別是植物生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成額外的威脅。不僅如此，微塑料被認(rèn)為會(huì)破壞植物-土壤生物的相互作用，進(jìn)一步導(dǎo)致植物生長(zhǎng)受到影響。然而，現(xiàn)有研究多集中在個(gè)體植物層面，關(guān)于微塑料對(duì)植物群落多樣性和生產(chǎn)力方面的潛在影響仍鮮有報(bào)道。因此，微塑料對(duì)植物群落造成的生態(tài)后果存在著極大的不確定性。
基于以上研究空白，中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所生物入侵生態(tài)學(xué)研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)包含多種微塑料、多個(gè)本地植物群落的溫室盆栽實(shí)驗(yàn)（圖1）。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖1所示：對(duì)由5種草地植物組成的本地群落分別進(jìn)行 11 微塑料（5可降解微塑料，5不可生物降解微塑料，1對(duì)照）和土壤滅菌（滅菌vs.不滅菌）的全因子處理。
圖1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖
貝葉斯統(tǒng)計(jì)模型結(jié)果表明，微塑料對(duì)植物群落生產(chǎn)力和多樣性具有不同的影響（表1）。具體而言，土壤生物群能夠減輕可生物降解微塑料對(duì)植物群落地上生物量的不利影響（表1，圖2）。然而，在土壤生物群的介導(dǎo)下，無(wú)論微塑料是否具有可生物降解性，微塑料的存在就會(huì)顯著降低植物群落多樣性，而這種影響主要是由 PCL、EVA 和 PVC 引起（表1，圖3）。進(jìn)一步分析表明，在全模型中排除PBS，無(wú)論是在活體土壤還是滅菌土壤中，可生物降解微塑料和不可生物降解微塑料均不會(huì)對(duì)群落地上生物量和多樣性產(chǎn)生顯著影響。
表1 微塑料類型和土壤滅菌處理對(duì)植物群落地上生物量和多樣性的影響
圖2不同微塑料類型對(duì)植物群落地上生物量（預(yù)測(cè)值）的影響差異
圖3不同微塑料類型對(duì)植物群落生物多樣性的影響差異
基于以上，我們的多物種實(shí)驗(yàn)表明，雖然可生物降解微塑料通常被認(rèn)為更具環(huán)境友好性，但它們對(duì)植物群落生長(zhǎng)和多樣性的危害并不一定低于不可生物降解微塑料。某些生物可降解微塑料，如PBS，仍然會(huì)對(duì)植物群落結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)力造成重大生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，研究結(jié)果也表明土壤中存在的生物群能夠緩解某些可生物降解微塑料對(duì)植物群落的不利影響。
該研究成果于近期發(fā)表在英國(guó)生態(tài)學(xué)會(huì)旗艦期刊Journal of Applied Ecology上，中科院東北地理所助理研究員付巖梅為論文第一作者，姜明研究員和劉艷杰研究員為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金（32201341）、中國(guó)科學(xué)院人才項(xiàng)目（Y9B7041001，2021VBB0004）的資助。
論文信息：
Yanmei Fu,Ayub M.O.Oduor,Ming Jiang*,Yanjie Liu* (2024) Soil biota modulate the effects of microplastics on biomass and diversity of plant communities. Journal of Applied Ecology. doi: 10.1111/1365-2664.14777.
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