聚乙烯与聚丙烯微塑料对马尾松和木荷生长模式的抑制效应：浓度依赖性及物种特异性响应 中文标题

本研究针对微塑料（MPs）污染对木本植物的生态毒性机制不清的问题，通过系统分析聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）MPs在不同浓度梯度（0%-10%）下对亚热带重要树种马尾松（Pinus massoniana）和木荷（Schima superba）幼苗生长特性、比叶面积（SLA）及生物量分配的影响，发现MPs抑制效应呈浓度依赖性且存在物种差异，SLA升高揭示植物通过形态可塑性补偿碳同化损失，为森林生态系统MPs污染风险评估提供理论依据。

　　

随着全球塑料年产量的持续攀升，回收率却不足10%，大量塑料废弃物在环境中经过物理化学降解形成直径小于5毫米的微塑料（Microplastics, MPs）。这些持久性污染物通过大气沉降、农膜使用等途径进入森林生态系统，对树木生长和森林生产力构成潜在威胁。尽管已有研究主要集中在草本植物上，但木本植物作为森林生态系统的主体，其对MPs的响应机制及种间差异仍属未知领域。特别是在中国南方广泛分布的马尾松（Pinus massoniana）和木荷（Schima superba）作为重要生态和经济树种，其混合林经营中的人工施肥和林下覆膜等措施加剧了MPs积累，可能削弱森林碳汇功能并危及生态系统稳定性。

为阐明MPs对木本植物的生态毒性效应，贵州大学森林资源与环境研究所的研究团队在《Phyton-International Journal of Experimental Botany》上发表了一项系统性研究。该工作通过120天的盆栽实验，探究了土壤中最丰富的两种MPs——聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）在0%、1%、5%和10%浓度梯度下对马尾松和木荷幼苗生长特性、比叶面积（Specific Leaf Area, SLA）及生物量分配的影响。

研究采用四因子实验设计，主要技术方法包括：使用粒径45-50μm的未处理MPs颗粒；采集贵州马尾松林土壤（pH 4.54）进行盆栽控制实验；定期测量幼苗高度和基径；通过扫描法测定SLA；分离器官烘干称重计算生物量分配指标；运用SPSS 26.0进行三因素方差分析（ANOVA）和Duncan事后检验；通过R语言"ggcorrplot"包绘制指标相关性热图。

研究结果揭示：

3.1. MPs对幼苗高度和基径的影响

MPs抑制效应呈浓度和物种依赖性。马尾松在5%和10%浓度下苗高显著降低（降幅24.46%-43.15%），基径减少21.02%-29.03%；木荷在1%浓度下呈现非显著促进作用，但在10%浓度下苗高和基径分别降低14.17%-18.10%和21.16%-24.30%。两种MPs类型（PE/PP）间无显著差异。

3.2. MPs对幼苗SLA的影响

SLA随MPs浓度升高而增加。马尾松在5%-10%浓度下SLA显著增加14.62%-25.95%；木荷在相同浓度范围增幅达20.69%-25.11%，表明植物通过扩大叶面积增强光捕获能力以补偿碳同化损失。

3.3. MPs对幼苗生物量及其分配的影响

总生物量均显著降低：马尾松在5%-10%浓度下减少45.21%-52.69%；木荷减少33.29%-54.10%。物种间根系投资策略差异显著：马尾松根冠比在10%PP处理下大幅降低48.43%，而木荷通过维持较高根冠比（平均比马尾松高65.26%）和阶段性资源分配（5%浓度生物量高于10%）部分缓解毒性压力。器官生物量分配显示马尾松根生物量比例下降18.49%-41.44%，叶生物量比例上升；木荷叶生物量在10%PP下增加29.51%。

3.4. 相关性分析

生物量与苗高、根冠比呈显著正相关，与SLA呈负相关，证实形态调整无法完全抵消MPs引起的生理损伤。

研究结论强调MPs生态毒性主要受浓度驱动而非类型影响，树种响应差异与其资源分配策略和形态可塑性密切相关。马尾松表现为叶可塑性主导的适应策略（SLA升高25%），而木荷则通过根系投资和动态资源再平衡缓解毒性。该研究首次系统揭示本土常见树种对MPs污染的生长响应机制，为污染区域造林树种选择（优先选用耐受性强的木荷）、人工林可持续管理和森林生态系统毒理学风险评估提供理论基础。未来研究需关注多年暴露的累积效应、MPs物理与化学作用的机制解析，以及菌根在MPs解毒中的调节作用，从而提升对塑料增殖背景下森林生态系统韧性的预测能力。