微塑料(PE/PP/PET)粒径与浓度对辣椒(Capsicum annuum L.)种子萌发及幼苗生长的差异化胁迫机制研究

为解决微塑料(MPs)污染对农作物生长的潜在威胁，研究人员系统探究了聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)三种常见微塑料在不同粒径(25 μm/300 μm)和浓度(50-1000 mg·L-1)下对辣椒种子萌发率(GP)、根长(RL)、抗氧化酶(SOD/CAT/POD)活性及丙二醛(MDA)含量的影响。研究发现PET-MPs的抑制作用最强，且大粒径(300 μm) MPs引发的氧化应激反应(IBRv2=7.68)显著高于小粒径(25 μm)，为评估农田微塑料生态风险提供了重要数据支撑。

　　

随着全球塑料产量70年间激增3.65亿吨，约79%的塑料废弃物最终进入自然环境并降解为0.1-5 mm的微塑料(MPs)。农田土壤已成为MPs的长期汇集地，其浓度最高可达410,000 particles·kg^-1。作为中国种植面积最大的蔬菜作物，辣椒年产量达6400万吨，但其生长过程正面临MPs污染的潜在威胁。现有研究关于MPs对作物影响的结论存在矛盾，特别是对辣椒(Capsicum annuum L.)这一富含维生素C和抗氧化物质的重要经济作物的毒性机制尚不明确。

河北清风农业科技有限公司的研究团队通过控制实验，系统研究了PE、PP和PET三种MPs在两种粒径(25 μm/300 μm)和四种浓度(50/250/500/1000 mg·L^-1)下对辣椒种子萌发和幼苗生长的多重影响。研究发现PET-MPs对辣椒的毒性最强，其抑制效果呈现显著的粒径依赖性，相关成果发表在《Environmental Technology》上。

研究采用标准发芽实验测定发芽率(GP)等6项指标，通过扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)表征MPs形貌特征，利用酶联免疫法检测超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性，并创新性采用综合生物标志物响应指数(IBRv2)量化氧化应激程度。

3.1 微塑料对辣椒种子萌发的影响
PET-MPs在50 mg·L^-1浓度下即可造成13.33%的发芽抑制率，显著高于PE和PP。有趣的是，250 mg·L^-1的小粒径PE反而促进发芽率提升5.66%，显示低浓度PE可能具有刺激效应。

3.2 幼苗生长响应
PET-MPs使辣椒根重降低44.69%，根长缩短70.41%，其破坏作用显著强于其他MPs。大粒径PP在250 mg·L^-1时根重抑制率达27%，证实物理阻塞效应随粒径增大而增强。

3.3 抗氧化系统变化
小粒径PET处理组过氧化物酶(POD)活性提升55.72%，而大粒径PE使SOD活性降低66.84%。IBRv2分析显示300 μm MPs的氧化应激值(7.68)是25 μm MPs(4.02)的1.9倍，揭示粒径是毒性关键因素。

3.4 活性物质含量
可溶性蛋白在250 mg·L^-1 PET处理下增加43.83%，表明植物通过渗透调节抵抗MPs胁迫。但500 mg·L^-1 PE使可溶性糖降低35.29%，反映碳代谢受阻。

该研究首次阐明MPs对辣椒的毒性呈现"类型-粒径-浓度"三重依赖性：化学组成方面，PET因含锑系添加剂毒性最强；物理特性上，大粒径MPs通过机械阻塞加剧氧化损伤；浓度效应表现为低浓度PE的刺激作用与高浓度PET的抑制效应并存。研究创新性地采用IBRv2指数量化MPs胁迫程度，为建立农田微塑料生态风险评估体系提供了方法论基础。值得注意的是，短期暴露实验中观察到的抗氧化系统激活机制，可能为选育抗MPs污染作物品种提供分子靶点。未来需在田间条件下验证这些发现，并探究MPs在整个生长周期对辣椒品质的影响。