微塑料对土壤团聚体稳定性及有机碳矿化的影响

作者：李淑洁; 左振江; 郝旺林; 邓磊; 许明祥^*

来源：西北农林科技大学学报(自然科学版), 2023, 51(06): 91-100.

DOI：10.13207/j.cnki.jnwafu.2023.06.011

• 微塑料残留
• 土壤有机质
• 团聚体
• 有机碳矿化

【目的】研究微塑料对农田土壤团聚体稳定性和有机碳矿化的影响，为农膜高残留农地土壤结构的稳定性和农业生态风险评价提供理论依据。【方法】在陕西省延安市安塞县采集低有机质水平的农田土壤(CK),通过添加有机肥后得到高有机质水平土壤(S),在以上2种有机质水平土壤中分别添加不同含量(0.06,0.64,1.92,3.20,6.40 g/kg)、粒径分别为25μm和1 mm的聚乙烯微塑料(PE-MPs),以不添加微塑料的CK和S作为对照，制成土壤团聚体后进行室内培养，测定水稳性团聚体含量、平均重量直径、微生物量碳含量及有机碳矿化速率，并构建结构方程模型量化微塑料粒径、含量及土壤有机质水平对土壤团聚体稳定性的影响。【结果】(1)与对照组CK相比，在低有机质水平的土壤中添加0.06 g/kg粒径25μm PE-MPs后1～5个月，水稳性团聚体含量明显增加，增幅最大可达24.98%;添加粒径1 mm PE-MPs,培养1个月后土壤水稳性团聚体含量增加，培养3～5个月后土壤水稳性团聚体含量降低。与对照组S相比，在高有机质水平土壤中添加粒径25μm PE-MPs培养1～5个月后，水稳性团聚体含量总体无显著变化；添加粒径1 mm PE-MPs培养1～5个月后，水稳性团聚体含量总体有所提高。(2)添加25μm PE-MPs,可使高、低有机质水平土壤团聚体的有机碳矿化速率最大分别提高15.84%和38.64%,添加1 mm PE-MPs会导致团聚体土壤有机碳矿化速率降低，最大降幅达33.17%。(3)构建的结构方程模型显示，微塑料粒径、含量及土壤有机质水平会通过影响有机碳矿化速率和土壤微生物碳含量，进而间接影响粒径≥0.25 mm水稳性团聚体含量(WR0.25),以上三者对WR0.25的总效应系数分别为0.065,-0.055和0.310。【结论】PE-MPs会降低低有机质贫瘠土壤的团聚体稳定性，增加土壤结构退化的风险；但可增强高有机质水平土壤的团聚体稳定性。

• 单位
  黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室; 西北农林科技大学; 生命科学学院; 中国科学院水利部水土保持研究所