微塑料类型依赖性效应：聚乙烯与聚乳酸对马尾松幼苗生长及镉胁迫响应的差异化影响

本研究针对微塑料(MPs)与重金属镉(Cd)复合污染对树木生长的协同效应这一环境难题，通过三因素盆栽实验（MPs类型：PE/PLA；剂量：0%/1%/10%；Cd：5 mg kg?1）系统评估了马尾松(Pinus massoniana)幼苗的生理生化响应。发现高剂量MPs（10%）单独或与Cd共暴露会显著抑制生物量（PE+Cd降低34.3%，PLA+Cd降低51.5%）和光合速率（PE+Cd抑制68.4%），且PLA+Cd组合引发更强的氧化应激（POD活性提升360.2%），为森林生态风险评估提供了关键数据支撑。

　　

随着全球塑料产量突破4亿吨且回收率不足9%，微塑料(MPs)污染已成为威胁生态系统健康的重要环境问题。这些直径小于5毫米的颗粒通过大气沉降、农业活动等途径进入土壤，与重金属形成复合污染，尤其对先锋树种马尾松(Pinus massoniana)这类具有重要生态经济价值的物种构成潜在威胁。然而，传统MPs（如聚乙烯PE）与可降解MPs（如聚乳酸PLA）对树木的毒性差异及其与重金属的交互机制尚不明确。

贵州大学的研究团队通过为期120天的三因素盆栽实验，首次系统比较了PE与PLA在两种浓度（1%和10% w/w）下单用及与镉(Cd)联用对马尾松幼苗的影响。研究采用标准化盆栽体系，通过测量生物量、光合参数（A_sat、g_s）、抗氧化酶活性（SOD、POD）、非结构性碳水化合物(NSC)及器官Cd浓度等指标，结合随机森林分析揭示了关键驱动因子。

3.1. 生长
高剂量MPs（10%）显著抑制生物量（PE降低48.6%，PLA降低28.4%），而PLA+Cd组合的抑制效应更强（51.5% vs PE+Cd的34.3%）。PE主要影响株高，PLA则显著降低基径，但比叶面积无显著变化。

3.2. 气体交换
10% MPs使光合速率(A_sat)下降59.4%（PE）至52.8%（PLA+Cd），且PE+Cd对水分利用效率(WUE_i)的抑制更显著，表明非气孔限制主导光合响应。

3.3-4. 生理生化响应
PE单独或与Cd联用均显著提升脯氨酸(Pro)浓度（最高400%）和抗氧化酶活性（POD增加593.1%），而PLA单独仅升高Pro和POD。10% MPs使针叶NSC降低26.8-37.2%，反映碳分配失衡。

3.6. Cd吸收
MPs显著降低针叶Cd积累（PE降70.3%，PLA降74.6%），但10% PLA+Cd反使根部Cd浓度升高14.8%，提示PLA可能改变Cd的生物有效性。

3.7. 驱动因素
随机森林显示PE处理下Pro（5.06%）和可溶性糖（4.74%）是生物量主要预测因子，而PLA处理中叶绿素b（7.5%）和NSC（4.7%）更具决定性，证实MPs类型差异导致胁迫响应通路分化。

这项发表于《Trees, Forests and People》的研究创新性揭示：① PLA虽被视作环保替代品，但其高剂量与Cd协同毒性超过PE；② MPs类型通过调节SOC（土壤有机碳）含量（PLA使SOC达80.39 mg g^-1）差异化影响Cd生物有效性；③ 抗氧化防御与碳代谢失衡是生长抑制的核心机制。该成果为森林管理提供了重要警示：可降解MPs在特定条件下可能加剧生态风险，未来需针对不同功能型树种开展长期野外监测。