关键词：
聚乙烯
聚(己二酸-共对苯二甲酸丁二醇酯)
碳同位素
激发效应
微生物群落
摘要：
塑料制品的广泛使用和环境持久性导致了土壤环境中微塑料（MPs,microplastics）的大量积聚。它们对水生和土壤环境的影响已经得到全世界的广泛关注。为应对MPs污染对生态环境和人体健康的威胁,绿色可降解塑料制品应运而生,但不同类型MPs对土壤性质,特别是有机碳（SOC,soil organic car-bon）动态变化方面在很大程度上仍然是未知的。探明该问题可为综合评估MPs对土壤环境的影响具有重要的参考价值,对后续绿色、可持续塑料制品的使用和管理具有一定的指导意义。
利用常年种植C4植物的土壤和以石油为原料的MPs之间δ13C值的巨大差异,可以解析两种碳源相互作用及其对土壤呼吸的贡献。本研究依托稳定碳同位素分析技术,结合室内土壤培养实验和碱液吸收法等,首先,评估了聚乙烯（PE,Polyethylene）对有机质含量较低（0.62%）土壤呼吸、δ13C及与碳循环紧密相关的酶（β-葡萄糖苷酶、漆酶）活性的影响。其次,将和PE有相似机械性能的聚（己二酸-共对苯二甲酸丁二醇酯）(PBAT,Poly（butyleneadipate-co-terephthalate）)引入实验体系,结合PE和PBAT的形态变化特征,系统考察不同类型MPs对土壤酶活性（β-葡萄糖苷酶、漆酶、过氧化氢酶）、微生物群落及p H的影响,进一步对比PE和可降解微塑料PBAT对有机质较高（1.52%）土壤SOC动态变化的影响。主要结论包括:
（1）PE的添加会提高较低有机质土壤中的土壤碳排放。随着PE添加量的增加,土壤呼吸速率和累积碳排放量呈增长趋势,但当添加量高于0.5%时,PE对土壤呼吸速率的影响无显著差别。培养143天以后,各处理组的δ13CSOC向土壤（-18.82‰）靠近,说明在土壤中PE有一定程度的降解。在较低有机质土壤中添加PE会对土壤碳相关酶活性造成影响。相比于无PE添加的对照组,β-葡萄糖苷酶活性增加,与土壤碳排放一致,其活性在PE添加量超过0.5%以后便不再增加。但整个实验过程对漆酶活性没有显著影响。
（2）不同含量PBAT的添加均显著提高了高有机质土壤的碳周转,改变了土壤微生物和土壤物化性质。其中,PBAT添加量为1%时,对土壤呼吸的促进作用最强烈,而PBAT添加量为10%时,土壤DOC含量最高。PE添加对土壤碳排放影响不大,这可能是因为该土壤有机质（SOM,soil organic matter）含量较高,基础呼吸速率处于较高水平,PE的影响相对而言很小。
（3）通过稳定碳同位素分析发现,0.1%PBAT对土壤呼吸产生了负激发效应,1%和10%PBAT诱导土壤的正激发效应,其强度随着添加量的增加而增强,说明低含量PBAT抑制了土壤碳的释放,而高含量PBAT则显著促进了SOM的分解,不利于土壤碳储存。
（4）PBAT的添加也显著改变了土壤微生物群落组成,降低了微生物多样性,增加了易存活于高碳环境、可降解复杂有机物的特定菌群的相对丰度。例如Proteobacteria、Actinobacteria、Firmicutes,它们大多属于r策略细菌。这可能是由于PBAT的易降解性导致的,且进一步促进了土壤酶活性的改变。相较无PBAT添加的对照组,β-葡萄糖苷酶活性增加,过氧化氢酶活性降低,漆酶活性变化不大。与之相比,PE的添加未对高有机质土壤微生物群落产生较大影响。
（5）PBAT显著改变了土壤p H。0.1%PBAT和1%PBAT增加土壤p H,但10%PBAT降低了土壤p H,使土壤发生酸化。PE的添加则对土壤p H没有影响。在低有机质土壤和PBAT添加土壤中都观察到了MPs结构的改变,而在高有机质土壤中,PE结构未发生变化。
总之,与PE相比,PBAT的可降解性减轻了其在环境中的持久累积,但其对土壤SOC库和微生物群落均产生了负面影响,从温室效应的角度考虑,PBAT在土壤环境中的富集不利于碳储存,会加速气候变暖速率。因此,制定合理的PBAT使用方案具有重要的现实意义。
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