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聚乙烯地膜碎片尺寸与浓度对土壤细菌功能的影响
1
作者
赵泽瑛
王鹏洋
+7 位作者
熊晓斌
郭嘉铖
杨昌浪
刘鹏
王宁
陶宏艳
王弋博
熊友才
《农业工程学报》
北大核心
2025年第18期122-131,共10页
聚乙烯地膜碎片对土壤生态系统的影响已引起广泛关注,但其作用于土壤细菌群落结构及代谢功能的内在机制尚不明确。为系统揭示农田中难以回收的地膜碎片对土壤细菌代谢功能的影响,该研究设置了3种地膜碎片尺寸:小碎片(0.4 cm×0.4 cm...
聚乙烯地膜碎片对土壤生态系统的影响已引起广泛关注,但其作用于土壤细菌群落结构及代谢功能的内在机制尚不明确。为系统揭示农田中难以回收的地膜碎片对土壤细菌代谢功能的影响,该研究设置了3种地膜碎片尺寸:小碎片(0.4 cm×0.4 cm)、中碎片(4.0 cm×4.0 cm)和大碎片(10.0 cm×10.0 cm)以及2个浓度:低浓度(1 350 kg/hm^(2))和高浓度(2 750 kg/hm^(2))。以不添加地膜碎片为对照(CK),开展了为期3 a(2019—2021)的田间孵育试验,探究地膜碎片对地膜源污染物(微塑料和塑化剂)形成、细菌群落结构和功能的影响。结果表明:1)小碎片显著增加了微塑料丰度和塑化剂浓度(P<0.05)。2)不同碎片尺寸和浓度处理未改变细菌群落优势菌组成,但有益细菌丰度随碎片尺寸和浓度升高显著下降。此外,地膜碎片污染土壤中碳循环、污染物降解和氮循环相关功能表达下降,而病原体相关代谢表达上升。3)相关性分析显示,微塑料丰度(P=0.034)和塑化剂浓度(P=0.047)均与碳循环表达呈显著负相关。随机森林与主成分分析表明细菌功能多样性、土壤酶活、pH、全氮是驱动细菌功能变化的关键机制因素,而地膜源污染物对功能变化的直接驱动作用有限。综上,聚乙烯地膜碎片通过加剧污染物释放及调控土壤微环境和微生物多样性,削弱了土壤细菌生态功能。研究结果为地膜残留污染的生态风险评价和农田管理提供了数据支撑与理论参考。
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关键词
农田
土壤
细菌
聚乙烯地膜碎片
地膜源污染物
群落结构
代谢功能
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职称材料
题名
聚乙烯地膜碎片尺寸与浓度对土壤细菌功能的影响
1
作者
赵泽瑛
王鹏洋
熊晓斌
郭嘉铖
杨昌浪
刘鹏
王宁
陶宏艳
王弋博
熊友才
机构
兰州大学生态学院草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室
甘肃农垦亚盛种业集团甘肃中垦玉种业有限公司
天水师范学院
甘肃
省农业固体废弃物资源化利用重点实验室
出处
《农业工程学报》
北大核心
2025年第18期122-131,共10页
基金
国家自然科学基金青年科学基金项目(32401418)
国家重点研发计划项目(2024YFC3713904)
+1 种基金
中央高校基本科研业务费(lzujbky-2024-jdzx11)
甘肃省自然科学基金优秀博士生项目(24JRRA494)。
文摘
聚乙烯地膜碎片对土壤生态系统的影响已引起广泛关注,但其作用于土壤细菌群落结构及代谢功能的内在机制尚不明确。为系统揭示农田中难以回收的地膜碎片对土壤细菌代谢功能的影响,该研究设置了3种地膜碎片尺寸:小碎片(0.4 cm×0.4 cm)、中碎片(4.0 cm×4.0 cm)和大碎片(10.0 cm×10.0 cm)以及2个浓度:低浓度(1 350 kg/hm^(2))和高浓度(2 750 kg/hm^(2))。以不添加地膜碎片为对照(CK),开展了为期3 a(2019—2021)的田间孵育试验,探究地膜碎片对地膜源污染物(微塑料和塑化剂)形成、细菌群落结构和功能的影响。结果表明:1)小碎片显著增加了微塑料丰度和塑化剂浓度(P<0.05)。2)不同碎片尺寸和浓度处理未改变细菌群落优势菌组成,但有益细菌丰度随碎片尺寸和浓度升高显著下降。此外,地膜碎片污染土壤中碳循环、污染物降解和氮循环相关功能表达下降,而病原体相关代谢表达上升。3)相关性分析显示,微塑料丰度(P=0.034)和塑化剂浓度(P=0.047)均与碳循环表达呈显著负相关。随机森林与主成分分析表明细菌功能多样性、土壤酶活、pH、全氮是驱动细菌功能变化的关键机制因素,而地膜源污染物对功能变化的直接驱动作用有限。综上,聚乙烯地膜碎片通过加剧污染物释放及调控土壤微环境和微生物多样性,削弱了土壤细菌生态功能。研究结果为地膜残留污染的生态风险评价和农田管理提供了数据支撑与理论参考。
关键词
农田
土壤
细菌
聚乙烯地膜碎片
地膜源污染物
群落结构
代谢功能
Keywords
farmland
soils
bacteria
polyethylene plastic debris
plastic film-sourced pollutants
community structure
metabolic function
分类号
S154.1 [农业科学—土壤学]
Q939.96 [生物学—微生物学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
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1
聚乙烯地膜碎片尺寸与浓度对土壤细菌功能的影响
赵泽瑛
王鹏洋
熊晓斌
郭嘉铖
杨昌浪
刘鹏
王宁
陶宏艳
王弋博
熊友才
《农业工程学报》
北大核心
2025
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