干旱通过降低微生物多样性缓解微塑料对土壤温室气体排放的影响

本研究揭示了干旱条件下微塑料（MPs）对土壤温室气体（GHG）排放的调控机制，发现可降解聚丁二酸丁二醇酯（PBS） MPs比传统聚乙烯（PE） MPs更易促进N2O排放，但干旱显著抑制总体GHG通量。通过分析C/N/P/S循环功能基因和微生物群落，阐明了MPs与干旱互作通过改变土壤NH4+-N、pH等关键参数驱动碳降解（Carbon degradation）和甲烷代谢（Methane metabolism）通路，为可持续土壤管理提供新见解。

　　

Highlight

干旱缓解了MPs-土壤系统中温室气体排放

温室气体（GHGs）是气候系统和生态系统健康调控的关键要素，理解其排放影响因素至关重要。本研究发现微塑料（MPs）驱动的GHG排放增加带来显著环境挑战。MPs化学特性和降解速率对气体排放的影响与近期研究一致：可降解PBS MPs比传统PE MPs产生更高CO₂和N₂O，但干旱条件通过降低微生物活性显著抑制总体GHG通量。

关键发现

• PBS MPs使N₂O排放量提升137%，而干旱使其降低62%

• 甲烷（CH₄）排放与MPs类型显著相关，PE MPs组比PBS高3.2倍

• 土壤溶解性有机碳（DOC）和电导率是预测GHG排放的最佳指标

微生物群落响应

高通量测序显示：

• PBS MPs在干旱下造成更严重的细菌多样性丧失（Shannon指数下降28%）

• 优势菌群从放线菌门（Actinobacteria）转向变形菌门（Proteobacteria）

• 碳降解（carbon degradation）和磷循环（phosphorus cycling）功能基因丰度变化与GHG排放显著相关

Conclusion

本研究首次揭示MPs与干旱互作通过三重机制影响GHG排放：

1）直接改变土壤物理化学性质（如NH₄⁺-N和pH）

2）重塑微生物群落结构

3）调控关键代谢通路（甲烷代谢和氮转化）

为评估气候变化背景下可降解塑料的生态风险提供了理论框架。