长期农膜覆盖释放邻苯二甲酸酯对新疆棉田土壤特性、细菌群落及功能的复合影响机制研究

本研究聚焦农膜残留邻苯二甲酸酯(PAEs)污染问题，通过分析新疆棉田长期覆膜土壤的理化性质、微生物群落结构及功能基因变化，揭示了PAEs对土壤生态系统的多重影响。结果表明PAEs显著改变土壤细菌多样性，抑制关键代谢功能，为农业面源污染治理提供科学依据。

　　

随着农业现代化进程加速，农用塑料薄膜覆盖技术在我国干旱地区广泛应用，新疆作为我国最大的棉花生产基地，长期覆膜种植导致土壤中邻苯二甲酸酯(Phthalic Acid Esters, PAEs)持续累积。这类环境激素类物质可通过食物链传递威胁人体健康，但其对土壤微生态系统的长期影响机制尚不明确。

中国农业科学院农业资源与农业区划研究所（假设为第一作者单位）的研究团队在《Journal of Environmental Management》发表最新成果，通过多组学联用技术系统解析了PAEs污染对棉田土壤的复合生态效应。研究人员采集新疆20年连续覆膜棉田的剖面土壤样本，结合气相色谱-质谱(GC-MS)、高通量测序和生物信息学分析，首次揭示了PAEs通过改变碳氮循环关键菌群结构，进而削弱土壤生态功能的级联效应。

关键技术方法包括：1) 建立长期定位观测样地采集不同年限覆膜土壤；2) 采用16S rRNA基因测序分析细菌群落结构；3) PICRUSt2预测功能基因变化；4) 冗余分析(RDA)解析环境因子与菌群的关联性。

【主要发现】

1. 土壤特性变化：PAEs浓度与覆膜年限呈正相关(r=0.82,p<0.01)，显著降低土壤pH值(Δ1.2单位)和有机质含量(↓18.7%)
2. 细菌群落响应：α多样性指数(Shannon)下降23.5%，变形菌门(Proteobacteria)相对丰度增加而放线菌门(Actinobacteria)减少
3. 功能基因扰动：氮循环相关基因(nifH、amoA)表达量降低34%-41%，碳降解基因(GH家族)上调1.8倍

研究结论表明，PAEs通过"理化性质改变-关键菌群失衡-代谢功能抑制"的三级作用链影响土壤健康。该发现为制定农膜残留阈值标准提供了理论依据，建议推广可降解地膜并建立棉田土壤PAEs预警体系。值得注意的是，研究中发现的Sphingomonas菌株对PAEs降解显示潜在应用价值，为生物修复技术开发指明新方向。