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为探究陆生粮食作物与微塑料（MPs）的相互作用，研究人员以两个马铃薯品种为材料，研究聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）微塑料对其生长、生理生化及产量的影响。发现 PS MPs 毒性最强，且浓度越高影响越大，为 MPs 污染对作物的危害提供科学依据。
微塑料（MPs）作为一种新兴污染物，正日益威胁地球生态系统。在土壤环境中，MPs 的积累可能通过食物链影响植物生长及人类健康。然而，目前关于 MPs 对马铃薯（Solanum tuberosum L.）这类重要粮食作物的影响研究尚属空白。马铃薯作为全球第四大粮食作物，其地下块茎直接接触土壤，可能更易受 MPs 污染影响。因此，揭示 MPs 与马铃薯的相互作用机制，对评估土壤 MPs 污染的农业风险至关重要。
巴基斯坦锡亚尔科特政府女子大学的研究人员开展了相关研究，探究聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）和聚丙烯（PP）三种微塑料（粒径 5 μm，浓度 0%、1%、5%）对两个马铃薯品种（Harmes WA-4 和 Astrix AL-4）的生长、生理生化指标及产量的影响。研究发现，PS MPs 对马铃薯的毒性最强，且高浓度（5%）MPs 的负面影响显著加剧，该成果发表在《Current Plant Biology》。
研究主要采用以下技术方法：
- 扫描电子显微镜（SEM）：观察 MPs 在马铃薯根、茎、叶及块茎组织中的吸收与分布。
- 生理生化检测：包括种子发芽率、株高、根长、叶面积、生物量等形态指标测定；叶绿素、类胡萝卜素等光合色素分析；DPPH 自由基清除活性、维生素 C、糖含量及蛋白质含量等抗氧化与代谢指标检测；原子吸收光谱法测定块茎中 Na、Mg、Zn、Cu 等营养元素含量。
- 统计分析：通过双因素方差分析（ANOVA）评估 MPs 类型与浓度对各指标的影响，采用 R Studio 进行数据可视化与相关性分析。
研究结果
3.1 微塑料的吸收与分布
SEM 观察显示，两种马铃薯品种均能吸收 PE、PS、PP 微塑料，其在根、茎、叶的木质部导管、皮层组织及叶片叶肉细胞中均有分布，块茎中也检测到 MPs 颗粒，表明 MPs 可通过根系吸收并在植物体内转运。
3.2 对形态学特征的影响
- 种子发芽率：随 MPs 浓度升高，发芽率显著下降，5% PS MPs 处理使发芽率降低超 24%，品种 Astrix AL-4 对 MPs 耐受性更强。
- 营养生长：PS 和 PP MPs 显著抑制株高、根长及叶面积，5% PS 处理使株高减少近 40%，根长减少超 36%，生物量（鲜重、干重）亦呈浓度依赖性降低。
- 产量指标：块茎数量与重量均受 MPs 抑制，5% PS 处理使块茎数量减少 33.33%，重量降低超 40%。
3.3 对光合色素的影响
MPs 处理导致叶绿素 a、b 及总叶绿素含量显著下降，5% PP 和 PS 处理影响最严重，叶绿素 a 含量减少超 60%。类胡萝卜素含量亦随 MPs 浓度升高而降低，5% PP 处理使类胡萝卜素减少 66.43%，表明 MPs 通过破坏光合系统抑制植物生长。
3.4 对营养元素的影响
块茎中 Na、Mg、Zn、Cu、Ni、Mn 等元素含量均随 MPs 浓度升高而降低，PS MPs 的抑制作用最强。5% PS 处理使 Mg 含量减少 28.47%-36.79%，显示 MPs 可能通过干扰离子吸收或转运影响植物营养代谢。
3.5 对抗氧化与代谢指标的影响
- 抗氧化活性：DPPH 自由基清除活性随 MPs 浓度升高而增强，5% PS 处理使活性提高 45.34%，表明植物通过增强抗氧化系统应对 MPs 诱导的氧化应激。
- 代谢产物：还原糖、非还原糖及总糖含量均显著下降，5% PS 处理使还原糖减少 41.55%；蛋白质含量亦降低，5% PS 处理使蛋白质减少超 47%。维生素 C 含量则随 MPs 浓度升高而增加，5% PS 处理时达最高值，进一步证实氧化应激的存在。
结论与讨论
本研究首次系统揭示了土壤微塑料对马铃薯的多重毒性效应，证实 PS MPs 的毒性最强，其危害呈浓度依赖性，且与干扰植物光合系统、营养吸收及诱导氧化应激密切相关。研究还发现马铃薯品种间存在耐受性差异，Astrix AL-4 因抗氧化能力较强表现出更好的适应性。这些结果为评估土壤 MPs 污染对粮食作物的风险提供了关键数据，警示 MPs 可能通过影响主食作物威胁全球粮食安全与人类健康。未来需进一步研究 MPs 与土壤微生物的互作机制，以及长期污染对生态系统的累积效应，为制定 MPs 污染防控策略提供科学依据。
