微塑料改變鎘在不同土壤植物系統中的積累方式

近日，中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所研究員李兆君團隊在國際環境領域著名學術期刊《危險材料雜志》（Journal of Hazardous Materials）上發表了研究論文。該項工作的目標是對紅壤和潮土的小白菜在微塑料和鎘污染下進行全面的微生物組學和代謝組學分析，以了解其鎘積累過程中關鍵微生物和代謝物的調控作用，同時揭示其毒性效應。 

微塑料（MPs）和鎘（Cd）是土壤中普遍存在的污染物，了解它們對不同土壤-植物系統的綜合影響具有重要意義。聚乙烯（PE）是農田土壤中常見的微塑料類型之一，主要來源于地膜的使用，而聚乳酸（PLA）是可生物降解微塑料的代表。

聚乙烯和聚乳酸可以作為土壤中鎘遷移的載體，改變鎘在植物體內的積累。然而，不同劑量的聚乙烯和聚乳酸對植物在土壤中特別是不同土壤類型中鎘積累的影響尚不清楚。該研究結合微生物組學和代謝組學的方法系統研究了不同劑量的聚乙烯和聚乳酸（0.1%，1%）在不同類型鎘污染的土壤（紅壤和潮土）中對小白菜生長特性，根際土壤細菌群落、代謝特征以及鎘生物有效性的影響。 

研究結果表明，微塑料對不同土壤中小白菜鎘積累的影響不同。在紅壤中，高劑量的微塑料降低了鎘在小白菜體內的積累，而所有微塑料均降低了潮土中鎘的生物積累。這種差異主要是由于高劑量的微塑料顯著增加了紅壤中的可溶性有機碳和pH值，進而抑制了植物根系對鎘的吸收。

相反，微塑料降低了潮土的硝態氮和有效磷含量，并減弱了鎘的遷移。此外，高劑量的聚乳酸對植物生長有害，表現為地上部和根的長度縮短，葉綠素含量下降。

微塑料和鎘的復合污染改變了土壤細菌群落的組成和相互作用，其中特定的類群與鎘積累和土壤性質的改變密切相關。可降解的聚乳酸顯著改變了土壤養分循環（碳、氮、磷）、土壤細菌群落組成，尤其是高劑量的聚乳酸。綜上所述，微塑料和鎘復合污染可通過改變土壤化學性質、土壤細菌群落和關鍵代謝途徑來調節植物生長和鎘積累。 

該研究有助于理解微塑料在不同土壤-植物系統中對鎘遷移和轉運的影響。基于土壤—植物間復雜的相互作用，研究微塑料介導下植物吸收鎘的機制是未來研究的必要內容。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.134768