关键词：
芝麻菜(Eruca sativa Mill.)
微塑料污染
微塑料多样性
施肥
杂草管理
摘要：
微塑料作为一种新型环境污染物,在地球中几乎无处不在,且正在变得越来越多样化,进而受到了人们极大的关注。尽管许多研究已经证明微塑料对作物生长存在直接影响,但现有研究多集中在单一聚合物类型微塑料,尚未详细比较不同聚合物类型微塑料及微塑料多样性水平对农作物生长带来的差异影响。同时,农作物生长还受到常见田间管理措施(施肥、杂草)的影响,但微塑料污染背景下施肥与杂草及其交互作用对农作物生长的影响仍不清楚。因此,本研究以农田广泛种植的蔬菜作物——芝麻菜(Eruca sativa Mill.)为研究对象,采用温室盆栽控制实验,分别探究了不同聚合物类型微塑料对芝麻菜生长的影响及其差异,微塑料多样性水平对芝麻菜生长的影响,常见田间管理措施(施肥和杂草)对芝麻菜响应微塑料污染的调控作用。主要研究结果如下:
(1)与对照相比,在添加的12种微塑料中,只有聚丁烯-水杨酸共聚物(Polybutylene succinate,PBS),聚己内酯(Polycaprolactone,PCL)聚乳酸(Polylactic acid,PLA)会显著降低芝麻菜地上生物量(分别减少97.4%、99.7%和91.6%)、地下生物量(分别减少99.3%、99.7%和87.2%)和总生物量(98.3%、99.7%和91.2%),并且显著增加根质量分数(分别增加70.1%、69.6%和50.4%),而其他9种微塑料对芝麻菜地上生物量,地下生物量及总生物量均无显著影响。与对照相比,PBS,PCL和PLA还会显著降低芝麻菜叶片数(分别减少77.5%、84.1%和63.8%)、株高(分别减少83.3%、89.1%和68.8%)及比叶面积(分别减少77.9%、80.6%和77.6%)。PBS,PCL和PLA均会显著降低芝麻菜比根长(分别减少35.2%、31.5%和33.5%),显著增加芝麻菜平均根直径(分别增长19.8%、25.8%和15.2%)。
(2)与对照相比,当微塑料多样性水平为1时,两者在芝麻菜生物量之间无显著差异。微塑料多样性水平为3或6时,芝麻菜的地上生物量、地下生物量及总生物量会显著下降。当微塑料多样性水平为3时,地上生物量、地下生物量及总生物量分别下降54.4%、68.0%和52.3%;而微塑料多样性水平为6时,地上生物量、地下生物量及总生物量下降趋势加剧,分别下降75.4%、70.1%和73.0%。此外,我们发现在微塑料多样性水平为1和3时,芝麻菜根质量分数无明显变化,但在微塑料多样性水平为6时根质量分数会显著增加124.8%。与对照相比,微塑料多样性为1,3和6时均会显著降低芝麻菜叶片数(分别减少14.8%、33.7%和38.6%),但芝麻菜株高和比叶面积只有在微塑料多样性水平为3和6时才会显著下降(株高:-61.4%和-73.7%;比叶面积:-26.8%和-50.1%)。微塑料多样性水平为1、3和6时会显著增加平均根直径(分别增加10.1%、20.2%和28.5%),当微塑料多样性水平为6时,芝麻菜比根长会显著下降43.4%。
(3)与对照相比,PBS和PCL会显著降低芝麻菜地上生物量(分别降低82.7%和94.1%)和叶片数量(分别降低56.5%和71.4%)。与此同时,PBS会显著降低芝麻菜比根长(40.3%),但对根质量分数没有显著影响。施肥显著增加了芝麻菜的地上生物量(81.9%),但杂草竞争会显著降低芝麻菜地上生物量(53.1%)。值得注意的是,PBS、PCL与施肥对芝麻菜的生长有显著的交互作用,施肥可以缓解PBS、PCL对芝麻菜地上生物量和叶片数负面作用。同时,PBS、PCL与杂草竞争对芝麻菜的生长同样存在显著的交互作用,即杂草竞争可以加剧PBS、PCL对芝麻菜地上生物量和叶片数的负面作用。此外,我们观察到PBS,施肥和杂草竞争对芝麻菜地上生物量存在显著的三因素交互作用。具体来说,当芝麻菜单独生长时(即无杂草竞争),施肥会减缓PBS对芝麻菜地上生物量的负面影响,即相对不施肥条件下(-97.7%)施肥条件下PBS会使芝麻菜地上部生物量下降71.6%,但在杂草竞争下,施肥所起到的缓解作用被削弱了,即当芝麻菜与杂草存在竞争时,施肥条件下PBS会使芝麻菜地上生物量下降78.3%。
综上所述,本研究分别通过探究不同聚合物类型微塑料,微塑料多样性不同水平,微塑料、施肥和杂草竞争及其交互作用下对芝麻菜生长的影响,明晰不同聚合物类型微塑料影响下芝麻菜生长的差异规律,及其常见田间管理措施下芝麻菜生长响应微塑料污染的调控作用。
欢迎来到三峡大学图书馆！
详细信息
