绿洲过程增强塑料圈微生物多样性及网络稳定性的机制研究

《Applied Soil Ecology》：Oasis process increases the diversity and network stability of microorganisms in the plastisphere

本研究揭示了干旱区绿洲转化过程中微塑料污染对土壤塑料圈微生物群落的深远影响。通过分析不同种植年限棉田，发现微塑料丰度与种植年限呈正相关（最高达6046.67±1366.07 项/kg），且绿洲活动使塑料圈微生物群落更易受土壤环境和作物根系微生物输入影响，显著增加病原真菌积累（P<0.05）。研究为理解干旱区微塑料生态风险及农业安全保障提供了重要参考。

　　

Highlight

绿洲过程提升塑料圈微生物多样性及网络稳定性

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Experimental design

阿拉尔垦区位于塔克拉玛干沙漠北缘，海拔996-1012米，年均蒸发量2498毫米，年均降水量仅44.7毫米。该区域棉田主要通过人类耕作由沙漠转化而来，主要采用节水灌溉农业模式。2023年7月，我们选取了四块不同种植年限的棉田作为研究对象。

Changes in soil physical and chemical characteristics and characteristics of occurrence of microplastics under different cultivation durations

对不同种植年限下土壤理化因子特征的分析结果表明（表1），在荒漠草原转为绿洲农田的过程中，土壤理化因子如铵态氮（AN）、总磷（TP）、pH值、电导率（EC）、土壤有机碳（SOC）、土壤容重（BD）和土壤含水量（SWC）均随种植年限增加发生显著变化（P<0.05）。

土壤含水量随种植年限增加呈现先升后降趋势。在原始荒漠阶段，由于植被覆盖度低且土壤结构疏松，土壤含水量最低。随着耕作活动改善土壤结构并引入灌溉系统，土壤含水量显著提升。但长期耕作可能导致土壤板结，反而降低持水能力。

Oasis agricultural activities altered the microbial diversity and community structure of the plastisphere

本研究发现塑料圈微生物多样性随连续种植年限增加呈先增后降趋势，这与棉田常见的"连作障碍"模式相似。"连作障碍"表现为棉花种植初期土壤有机碳、氮等养分含量增加，土壤微生物群落具有更高的多样性。但随着连作年限延长，病原微生物富集及养分失衡导致多样性下降。

绿洲农业活动通过改变土壤微环境直接影响塑料圈微生物的组装过程。灌溉和施肥等管理措施显著改变了塑料圈微生物的碳源利用模式，使其与土壤微生物群落的异质性降低。有趣的是，塑料圈中病原真菌群落随种植年限显著增加（P<0.05），表明塑料圈可能成为绿洲棉田作物病原菌的新富集库。

Conclusion

我们的研究揭示绿洲活动向当地土壤生态系统输入了大量微塑料，且微塑料丰度随种植年限增加而上升。连续棉花种植影响了塑料圈微生物群落的多样性、组装过程、网络结构和生态功能。这些变化主要与土壤结构、养分含量和形态的改变以及源微生物的输入有关。