有机废物堆肥过程中产生的大气微塑料：基于现场的评估及其对人类暴露的影响

《Environmental Pollution and Management》：Atmospheric microplastic emissions from organic waste composting: Field-based assessment and exposure implications

土壤有机碳动态及管理协同效应研究：通过整合834组全球实验数据，构建微生物坏死体碳（MNC）数据库，揭示矿物肥与有机肥协同可提升MNC储量达42.2%，贡献率9.1%-46.9%，验证了长期管理对微生物群落功能及碳固存效率的显著影响。

　　

彭王|刘骥|刘颖|莫立东|胡俊熙|齐志明|何勇|蒋倩静

浙江大学生物系统工程系，中国杭州310058

摘要

农田中土壤有机碳（SOC）的形成和固存受到微生物残体（microbial necromass）的显著调控，这一过程受到农业管理的强烈影响。然而，从农业生态学的角度出发，管理如何影响微生物残体碳（MNC）及其对SOC储量的贡献仍不够明确。为了解决这一问题，我们收集了来自全球77项研究的834对实验数据，考虑了气候因素以及土壤物理和化学性质的影响，并构建了一个微生物残体碳数据库，以揭示农田管理实践对微生物残体和SOC的影响。研究发现，管理实践主要通过改变土壤养分可用性和物理化学条件来调节微生物群落组成及其代谢效率，从而促进MNC的形成和积累，其对SOC的贡献率为9.1%-42.2%。在同时施用矿物肥料和有机肥的情况下，MNC和SOC的增加量最大，分别达到0.55 Mg C ha^-1和1.39 Mg C ha^-1。这种协同作用可能是由于矿物肥料提供了易于利用的氮，促进了微生物对有机肥提供的有机物的利用。这种管理方式下的总MNC和SOC储量为3.78 Mg C ha^-1和4.91 Mg C ha^-1。随着管理时间的延长，新形成的SOC中来自微生物残体的碳比例增加，这表明持续的营养输入有助于形成高效的微生物群落，能够将有机物质转化为稳定的残体。此外，长期施用矿物肥料和有机肥显著提高了微生物残体对新固存SOC的贡献（分别达到46.9%和54.5%），突显了持续管理的关键作用。本研究强调了MNC在驱动农田SOC固存中的关键作用，并加深了我们对不同管理策略如何调节微生物驱动的碳途径的理解，强调了通过综合措施优化微生物群落功能对于提高土壤碳固存能力的重要性。

部分内容摘录

引言

据估计，农田中的全球土壤有机碳（SOC）储量为0.3-0.5 Mg C ha^?1 yr^?1，在调节生态系统功能和服务方面起着关键作用。然而，集约化耕作、土壤扰动、侵蚀以及过量使用矿物肥料等农业活动增加了环境污染和SOC流失的风险（Tilman等人，2002年）。这凸显了农业生态管理的迫切需求。

文献收集与数据整理

我们从中国国家知识基础设施（CNKI）和Web of Science（WOS）数据库中收集数据。数据采集工作于2024年6月进行，我们根据研究主题设置了关键词及其组合规则（表S1），并根据文献纳入和排除标准筛选结果。最终选取了77项符合研究主题的研究来构建微生物残体和SOC数据库。

农田管理实践对MNC组分的影响

所有农田管理实践都促进了土壤中MNC组分的增加（图1a、b、c）。在五种单一管理实践（MF、MA、ST、CO和CT）中，CO和MA实践对MNC的增加效果最为显著，分别达到了27.4%和26.7%（图1c）。值得注意的是，组合管理实践产生了协同效应，使得MNC的增加幅度大于单一实践。综合管理实践使土壤中的MNC含量显著增加了42.2%（图1）。

农田管理影响微生物残体的积累及其对SOC的贡献

各种管理实践下MNC的增加是由不同但相互关联的生物机制驱动的。这些机制主要包括：（i）改变有机物质输入的数量和质量，从而选择性地刺激不同的微生物功能群；（ii）改变土壤的物理化学环境，影响微生物群落组成和酶活性；（iii）通过施用有机肥等直接添加微生物生物量和前体物质。

结论

元分析揭示了农田管理实践影响MNC组分和SOC储量的关键模式，量化了不同管理方式下MNC对SOC的贡献。总体而言，MF、MA、ST和CO等管理实践以及CT加速了微生物衍生碳的形成，从而增强了农田土壤的碳固存潜力。这些实践的效果受到基本生物机制的调控，包括……

作者贡献声明

何勇：撰写——审稿与编辑、验证、监督、数据分析、概念构建。蒋倩静：撰写——审稿与编辑、监督、资源协调、项目管理、资金筹集、概念构建。胡俊熙：撰写——审稿与编辑、方法论设计、概念构建。齐志明：撰写——审稿与编辑、方法论设计、数据分析、概念构建。刘颖：撰写——审稿与编辑、方法论设计、实验研究、数据分析、概念构建。

未引用的参考文献

Li等人，2019年；Samson等人，2020年；Veloso等人，2020年。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了中国国家重点研发计划（项目编号：2024YFD2301100）、国家自然科学基金（项目编号：32271980）以及浙江省重点先锋研究项目（项目编号：2022C02014）的支持。