城市绿地微塑料污染对 土壤微生物多样性的短期影响

Abstract

微塑料作为一类新兴环境污染物，在全球土壤生态系统中日益积累，已成为威胁土壤健康和生态安全的重要风险因子。城市绿地作为城市生态系统的重要组成部分，承担着净化环境、调节微气候、维持生物多样性等关键生态功能，同时也是各类人为活动释放的微塑料的重要“汇”。然而，当前关于城市绿地土壤微塑料污染对微生物群落影响的短期效应研究仍较为匮乏。本研究通过为期30天的温室微宇宙培养实验，设置对照组（无微塑料添加）、低浓度处理组（0.5% w/w聚乙烯微塑料）和高浓度处理组（2% w/w聚乙烯微塑料），利用16S rRNA高通量测序技术，系统探究了聚乙烯微塑料短期暴露对城市绿地土壤细菌多样性和群落结构的影响。结果表明，微塑料处理对土壤基本理化性质（pH、有机质含量）未造成显著影响，但显著改变了土壤细菌群落的α多样性和β多样性。与对照组相比，高浓度处理组的Shannon指数显著降低（p<0.05），Chao1指数亦呈现下降趋势。主坐标分析（PCoA）显示，处理组与对照组的细菌群落结构明显分离，表明微塑料添加诱导了群落的定向演替。在门水平上，变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度随微塑料浓度升高而显著上升，而酸杆菌门（Acidobacteria）的相对丰度则相应下降；在属水平上，部分潜在降解菌（如芽孢杆菌属 Bacillus）的相对丰度有所增加。以上结果表明，即便在30天的短期暴露下，聚乙烯微塑料仍能对城市绿地土壤细菌群落产生显著扰动，改变群落多样性并重塑其结构组成。本研究为理解城市绿地土壤微塑料污染的早期生态效应提供了实验证据，并为城市土壤微塑料污染的环境风险评估与监测管理提供了科学参考。