蚯蚓缓解不同微塑料条件下干旱对秸秆微生物降解的负面效应

本研究针对半干旱农业生态系统中微塑料污染与干旱胁迫对土壤功能（如秸秆分解）的威胁，通过微宇宙实验探讨了蚯蚓如何通过调控土壤理化性质及微生物群落缓解上述压力。结果表明，微塑料（PLA/LDPE）分别提升秸秆降解11%和29%，而干旱抑制30%；蚯蚓通过增加碳氮供给和微生物多样性逆转干旱效应，提升降解率22%，为全球变化下生态功能维护提供新思路。

　　

全球塑料污染在过去70年累计超过60亿吨，其中微塑料（MPs, <5 mm）通过碎片化进入陆地生态系统的量远超水体，尤其在黄土高原等半干旱农业区，农膜使用加剧了这一危机。同时，气候变化导致干旱频发，进一步威胁土壤微生物驱动的秸秆分解功能——这一过程贡献了该区域农业生态系统90%的有机质转化。尽管可降解塑料（如聚乳酸PLA）被视为环保替代品，但其降解可能释放更多有毒添加剂，与常规不可降解塑料（如低密度聚乙烯LDPE）共同通过“塑料圈”效应改变微生物栖息环境。蚯蚓作为“生态系统工程师”，能否通过优化微生物群落缓解这些压力，成为亟待解答的科学问题。

中国的研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表研究，通过控制实验分析MPs类型（无添加/PLA/LDPE）、干旱（常态/干旱）和蚯蚓（有/无）对秸秆微生物分解的影响。实验采用黄土高原农田土壤，测定分解速率（k值）、微生物多样性（α-diversity）及生物量等指标，结合结构方程模型解析驱动机制。

响应结果

• 微塑料促进分解：PLA与LDPE分别提升分解率11%和29%，通过增加溶解碳和真菌多样性实现，但LDPE的毒性抑制细菌活性。
• 干旱抑制效应：水分限制降低分解30%，但蚯蚓通过提升土壤碳氮可利用性和微生物生物量逆转22%的损失。
• 蚯蚓的调控作用：其排泄物优化C/N比，激活休眠微生物（“睡美人悖论”），且肠道破碎MPs增加碳释放。

讨论与意义
研究颠覆了“MPs必然抑制分解”的假设，揭示其类型依赖性：PLA作为碳源刺激微生物，而LDPE通过物理效应间接促进。蚯蚓的“减灾”能力凸显其在气候智能农业中的价值——通过增强微生物群落复杂性（如提升Chao1指数）缓冲环境压力。然而，田间验证、MPs长期效应及蚯蚓-MPs互作的分子机制仍需探索。该成果为黄土高原秸秆还田与生态修复提供理论支撑，强调大型分解者在全球变化下的生态服务功能。