微塑料诱导土壤线虫运动、觅食及食物选择行为紊乱的物种特异性响应机制研究

本研究针对微塑料(MP)对土壤线虫行为影响的认知空白，创新性地采用模块化土壤系统，对比分析了LDPE和PLA/PBAT两种MP对四种线虫运动、觅食及食物选择行为的影响。研究发现MP会显著抑制线虫运动能力，且对觅食行为的干扰呈现物种特异性，而土壤与琼脂平板实验结果的显著差异凸显了环境介质的关键作用。该研究为评估MP的土壤生态风险提供了重要行为毒理学依据。

　　

随着全球塑料污染日益严重，微塑料(Microplastics, MP)对土壤生态系统的威胁引起广泛关注。作为土壤食物网的关键环节，线虫通过调控微生物群落和养分循环维持生态系统功能，但其行为响应在MP胁迫下的变化规律尚不明确。现有研究多采用琼脂平板实验，忽略了土壤三维结构对线虫行为的根本影响，且缺乏不同功能类群线虫的比较研究。

中国科学院生态环境研究中心的研究团队在《Pedobiologia》发表创新性成果，通过模块化土壤系统模拟自然生境，首次系统评估了不可降解低密度聚乙烯(LDPE)和可降解PLA/PBAT两种MP对四种土壤线虫行为的影响。研究采用激光衍射粒径分析表征MP物理特性，结合扫描电镜观察形貌特征；通过模块化土壤装置设计运动、觅食和食物选择行为实验；利用磷脂脂肪酸(PLFA)分析追踪细菌消耗；平行开展琼脂平板食物选择实验进行对比。

运动行为分析显示，MP显著抑制线虫迁移能力且存在剂量效应。21.21μm的LDPE在50%添加量时使Acrobeloides buetschlii滞留率增加1.8倍(P=0.022)，而18.49μm的PLA/PBAT在5%浓度即产生抑制(P=0.006)。线虫体长与土壤粒径比(0.6-1.5)是影响运动敏感性的关键因素，如1099μm的Caenorhabditis elegans(^cp
1)比455μm的Cephalobus sp.(^cp
2)更易受MP阻碍。

觅食实验揭示物种特异性响应：A. buetschlii和C. elegans向食物模块迁移的比例分别从68%和71%降至50-58%(P<0.05)，而Cephalobus sp.和Diploscapter coronatus的觅食行为不受MP影响。PLFA分析发现D. coronatus在LDPE存在时对革兰氏阴性菌(Gram?)的摄食量显著增加，表明其可能通过调整食性适应MP胁迫。

食物选择行为呈现介质依赖性。琼脂实验中，除10mg ml^?1
低浓度组外，线虫普遍回避含MP食物(CI=-0.25~-0.73)；而土壤条件下CI值无显著差异，揭示三维基质可缓冲MP的负面效应。时间动态显示，A. buetschlii在24h对400mg ml^?1
PLA/PBAT的回避强度比3h增加3.2倍(P<0.05)，表明行为响应具有累积效应。

该研究突破性地证实：土壤介质中MP主要通过物理阻碍和生境改变影响线虫行为，而非直接毒性作用；不同生活史策略(^cp
1 vs ^cp
2)线虫对MP的敏感性差异反映生态风险评估需考虑功能多样性；琼脂实验可能高估MP的行为干扰风险。研究成果为建立土壤特异的MP生态安全阈值提供理论依据，对发展精准的环境风险评估方法具有重要指导价值。