可降解与常规微塑料胁迫下肉桂土和石灰结壳黑土中细菌生活史权衡的生态响应机制

为探究不同类型微塑料（MPs）对土壤细菌群落的生态影响，研究人员系统分析了两种可降解（PBS、PLA）和四种常规（PE、PP、PVC、PS）MPs在肉桂土与石灰结壳黑土中对细菌多样性、功能谱、生活史策略（r/K选择）及共现网络的扰动效应。研究发现PBS MPs显著降低细菌多样性并促进r-策略菌（富营养型）增殖，削弱群落稳定性，可能威胁土壤碳循环功能。该研究为MPs生态风险评估提供了理论依据。

　　

微塑料（Microplastics, MPs）已成为全球性环境污染物，其粒径小于5毫米，在土壤中累积量高达数百万吨。传统塑料如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等难以降解，而可降解塑料如聚丁二酸丁二醇酯（PBS）虽被视为环保替代品，但其降解过程中可能产生更多MPs碎片。土壤作为MPs的重要汇，其微生物群落对生态功能维持至关重要，但不同类型MPs对不同土壤中细菌生活史策略的影响机制尚不明确。

为解答这一问题，山东的研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表研究，通过高通量测序（16S rRNA）、共现网络分析和功能预测（PICRUSt2）等技术，对比了PBS、PLA与四种常规MPs对肉桂土（CS）和石灰结壳黑土（LCBS）中细菌群落的扰动效应。研究选取中国山东淄博的两种典型土壤，通过室内控制实验模拟MPs暴露条件，结合rrn（核糖体RNA操纵子）拷贝数分析细菌的r/K策略分异。

研究结果

1. MPs和土壤类型对细菌多样性及组成的影响
PBS MPs在两种土壤中均导致细菌Shannon多样性指数显著下降，且对群落结构的改变最为显著。肉桂土的细菌多样性对MPs更敏感，而石灰结壳黑土中MPs的影响较弱。PE和PP MPs在两种土壤中均未显著改变优势菌门（如变形菌门Proteobacteria）的相对丰度。

2. 细菌生活史策略与抗性的权衡
通过rrn拷贝数分析发现，PBS MPs显著增加高拷贝数菌（r-策略菌/富营养型copiotrophs，如γ-变形菌Gammaproteobacteria）的比例，降低低拷贝数菌（K-策略菌/寡营养型oligotrophs，如酸杆菌门Acidobacteria）的丰富度。这种转变导致细菌群落抗性（resistance）降低，而其他MPs（如PVC）则通过促进K-策略菌增强抗性。

3. 共现网络稳定性的破坏
共现网络分析显示，MPs（尤其是PBS）显著降低细菌网络的模块性和节点连接度。富营养型和寡营养型菌群的子网络稳定性均受损，表明MPs可能通过破坏种间互作（如资源竞争）威胁群落功能。

结论与意义
该研究首次系统揭示了MPs通过驱动细菌生活史策略的r/K权衡影响土壤生态功能的机制。PBS MPs因其促进富营养型菌增殖、降低网络稳定性的特性，可能加剧土壤碳循环紊乱，进而威胁碳汇功能。研究为可降解塑料的环境风险提供了新证据，强调未来MPs管理需结合土壤类型特异性评估。