有机改良剂与塑料降解微生物菌剂联用驱动塑料污染土壤功能微生物群落的重构

为解决塑料污染对土壤生态功能的破坏问题，研究人员开展了一项创新性研究，通过有机-矿物载体（含蚯蚓粪、生物炭和尿素）接种特化微生物菌剂（Bacillus subtilis RBM2和Pseudomonas putida REBP7），系统评估了其对LDPE、LLDPE和农用膜污染土壤的修复效果。研究发现该策略能显著提升功能菌株定殖能力，激活烷烃降解关键酶（如alkane 1-monooxygenase），并重塑微生物群落功能。该研究为农业土壤塑料污染治理提供了兼具生态兼容性与循环经济价值的生物技术方案。

　　

塑料污染已成为威胁全球土壤健康的隐形杀手。农用地膜等塑料制品在紫外线辐射和微生物作用下逐渐破碎为微塑料，不仅改变土壤物理结构，更通过干扰微生物群落影响养分循环。据统计，欧洲农田土壤中微塑料浓度已达0.01%水平，而传统物理化学处理方法存在二次污染风险。在此背景下，西班牙阿尔梅里亚大学BIO-175研究组创新性地提出"载体-菌剂"协同策略，通过有机改良剂搭载塑料降解功能菌株，在《Environmental Technology》发表的研究中系统验证了该方案对土壤生态功能的修复潜力。

研究团队采用宏条形码技术（16S rRNA V3-V4区测序）、qPCR定量和功能预测（PICRUSt2）等关键技术，结合传统酶活性检测（脱氢酶DHE、过氧化氢酶CAT等），在4L中宇宙培养体系（2.8 kg人工土壤）中评估了三种塑料（LDPE、LLDPE、风化农膜）在0.036%污染浓度下，接种菌剂60天后的生态效应。

3.1 功能菌株的土壤定殖动态
通过选择性培养基计数和gyrB/16S rRNA基因qPCR证实，B. subtilis RBM2在所有接种处理中均保持10⁵ CFU/g以上的存活量，而P. putida REBP7在LLDPE污染土壤中表现出特殊适应性。值得注意的是，非接种组的LLDPE污染使土著Pseudomonas spp.数量骤降4个数量级，暗示该塑料类型对特定菌群的抑制作用。

3.2 微生物群落结构与功能重塑
宏条形码分析显示，LDPE和LLDPE使Paracoccus相对丰度提升2倍（达6.5%），而接种处理使Bacillus在LDPE组增至3.2%。功能预测揭示关键酶alkane 1-monooxygenase在接种-塑料共存组显著上调，该酶参与烷烃末端氧化，是塑料降解的限速步骤。随机森林分析进一步识别出Nitrospira等菌属与塑料降解功能模块的关联性。

3.3 土壤理化-生物指标响应
因子分析表明，接种组主要关联DHE活性（反映微生物呼吸强度）和pH升高，而非接种组与CbE（羧酸酯酶）等解毒酶活性相关。特别发现LLDPE对土壤参数的扰动最显著，而接种处理能缓冲这种效应，证实菌剂具有生态稳定作用。

该研究首次系统论证了有机载体搭载微生物菌剂对塑料污染土壤的多维度修复机制：在载体提供的微生态位中，功能菌株不仅成功定殖，还通过"代谢激活-群落重构"双途径重建土壤功能。其中生物炭的多孔结构协同蚯蚓粪的养分缓释特性，为菌群创造了理想生存环境。这一符合循环经济理念的方案，为农业面源塑料污染治理提供了可规模化的生物技术工具，未来需在田间试验中验证其长期稳定性。研究同时指出，LLDPE相较于LDPE对土著菌群的抑制效应更显著，这对塑料产品的生态风险评估具有重要启示意义。