微塑料如何影响稻田土壤与水体界面间附生生物膜中的微生物群落：一项微宇宙研究 董玉飞、 韩从英、 潘帅、 林新丽、 陈凌远、 张银龙、 卢海英

《Agriculture》：How Microplastics Influence the Microbial Communities of Periphytic Biofilm Between the Paddy Soil and Water Interface: A Microcosm Study Yufei Dong, Congying Han, Shuai Pan, Xinli Lin, Lingyuan Chen, Yinlong Zhang and Haiying Lu

　　

摘要

微塑料（MPs）是一种新兴的污染物，会影响水稻生态系统中的土壤与微生物之间的相互作用。附生生物膜（PBs）是由多种微生物组成的复杂群落，广泛存在于水稻生态系统的土壤-水界面上，在养分循环和污染物迁移过程中发挥着重要作用。然而，微塑料是否会影响附生生物膜的群落组成目前尚不清楚。本研究通过高通量测序（16S/18S rRNA）技术，探讨了三种微塑料（聚丙烯腈，PAN；聚乙烯，PE；聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET）对附生生物膜群落特征的影响。结果表明，所有微塑料的添加都显著增加了附生生物膜的生物量和叶绿素a含量，其中聚丙烯腈的增幅最大（分别增加了331.9%和128.6%）。然而，所有微塑料对细菌和真核生物群落的α多样性均无显著影响（p > 0.05）。在附生生物膜的组成方面，聚丙烯腈和聚对苯二甲酸乙二醇酯增加了蓝细菌、变形菌门和全动物门的相对丰度；聚乙烯增加了蓝细菌、拟杆菌门和裂殖菌门的相对丰度；而所有微塑料都降低了绿弯菌门、放线菌门和担子菌门的相对丰度。此外，聚对苯二甲酸乙二醇酯降低了天然聚合物降解的功能潜力（纤维素酶活性、木质素酶活性、木聚糖酶活性、脲酶活性），以及氮固定和硝酸盐氨化作用；而聚乙烯则提高了塑料降解、硝酸盐还原和反硝化作用的潜力。共现网络分析显示，聚乙烯网络的连通性较高但模块性较低，而聚丙烯腈网络的模块性较高。本研究加深了我们对高浓度微塑料环境下土壤中微塑料与微生物相互作用的理解，并表明附生生物膜的群落特征可能作为土壤微塑料污染的潜在生物指示指标。