東北地理所在微塑料對長白山不同海拔土壤生態系統多功能性影響方面取得進展
微塑料污染已延伸至偏遠山地生態系統，但其對土壤生態系統功能潛在影響的研究仍較為有限。鑒于此，中國科學院東北地理與農業生態研究所濕地生物與環境研究團隊在長白山針闊混交林（MF）、岳樺林（BF）和苔原帶（AT）三個典型海拔帶開展原位實驗，系統揭示了聚乙烯（PE）微塑料對土壤養分循環、微生物多樣性及碳代謝功能基因的影響，并定量解析了其對土壤生態系統多功能性的驅動機制。
圖1 長白山試驗點地理位置及植被類型
結果表明，PE微塑料對長白山不同海拔帶土壤養分的影響存在顯著差異，但均導致土壤pH值升高。在低海拔地區（MF），微塑料顯著提升了土壤溶解有機質（DOM）的腐殖化程度和細菌群落的α多樣性，而對中、高海拔（BF和AT）區域的類似效應較弱。此外，微塑料促進了中、低海拔（BF和MF）區域土壤中碳水化合物活性酶（CAZy）功能基因的富集，表明其對微塑料對不同海拔土壤碳代謝途徑存在差異化調控。
圖2 不同海拔帶土壤碳水化合物活性酶（CAZy）基因
研究發現，微塑料對不同海拔帶土壤生態系統多功能性具有差異性影響。進一步分析表明，土壤細菌多樣性、pH值、有機碳、DOM化學多樣性及年平均溫度等因子共同構成土壤生態系統多功能性的核心驅動網絡。
圖3 不同海拔帶土壤生態系統多功能性
圖4 微塑料對不同海拔帶土壤生態系統多功能性的影響路徑與關鍵驅動因子
研究揭示了微塑料對山地垂直帶土壤生態系統功能的梯度效應，為評估微塑料污染的山地生態風險提供了原始數據。然而，本研究忽略了土壤真菌、古菌、酶活性、土壤物理屬性及地上植被等變量，可能低估微塑料調控微生物網絡復雜性及生態功能的潛在效應。此外，單季樣品采集和分析難以反映長期生態過程及季節波動。因此，未來需開展長期定位監測，結合動態追蹤與多季節采樣，構建多維生態系統評估體系，以精準預測高海拔山地土壤微塑料污染的生態風險。
相關論文發表于生態環境領域國際權威SCI期刊Journal of Hazardous Materials（IF：12.2）。研究工作主要由濕地生物與環境學科組博士研究生張之鈺、王文鋒研究員和武海濤研究員等共同完成。該研究得到了吉林省科技發展計劃項目（20230101348JC）、國家自然科學基金（42430511）和中國科學院東北地理與農業生態研究所青年科學家小組項目（2023QNXZ05）等項目的共同資助。
論文信息：Zhang,Z.Y.,Gao,J.,Guan,E.,Yao,X.C.,Wang,W.F.*,Zhang,Z.S.,Wu,H.T.*. Effects of polyethylene microplastics on soil microbial assembly and ecosystem multifunctionality in the remote mountain: Altitude matters. Journal of Hazardous Materials 493 (2025) 138327.
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