微塑料污染对水稻生长、稻田土壤特性及温室气体排放的全球性影响：机制解析与生态风险评估

这篇综述通过全球40项研究的荟萃分析，系统揭示了微塑料（MPs）通过诱导活性氧（ROS）、抑制光合作用降低水稻生物量（茎32.29%、根18.62%），并通过改变土壤微生物群落降低总氮（TN）、有效磷（AP）等养分含量，同时刺激硝化作用增加N2O排放。研究特别指出传统MPs对有机碳（TOC）的负面影响强于可降解MPs，而大粒径MPs（>100μm）显著升高N2O排放但降低TOC，为稻田生态风险管控提供了关键依据。

　　

Highlight

微塑料污染抑制水稻生长但未影响谷物产量

MP暴露显著降低水稻生物量并抑制植株生长，主要归因于氧化应激增强和光合作用受损。这一结论得到以下观察支持：水稻生物量与抗氧化酶活性呈负相关，而与光合参数呈正相关。MPs可造成根系机械损伤并降低根细胞活力，从而触发活性氧（ROS）爆发和膜脂过氧化，最终抑制细胞分裂和伸长。此外，MPs通过物理阻塞气孔或破坏叶绿体超微结构，降低叶绿素a（28.39%）、叶绿素b（23.66%）含量和光合速率（25.84%）。值得注意的是，尽管营养生长期生物量显著下降，但谷物产量未受显著影响，可能由于水稻通过代偿机制（如增强养分再分配）维持生殖生长。

Conclusions

本研究表明，MPs可通过诱导ROS和抑制光合作用降低水稻茎根生物量；通过富集特定微生物种群或改变土壤养分循环，降低土壤总氮（TN）、总磷（TP）、硝态氮（NO₃^?-N）、有效磷（AP）、铵态氮（NH₄⁺-N）和有机碳（TOC）。此外，MPs似乎刺激了稻田土壤中的氮矿化、硝化和亚硝酸盐还原过程，从而增加N₂O排放。MPs显著提高稻田土壤细菌ACE指数，提示其通过降低均匀度、扩增优势菌种来影响微生物群落的机制。