| 微塑料输入对热带农田土壤N2O排放及氮转化过程的影响 |
| 摘要点击 1581 全文点击 310 投稿时间：2023-10-24 修订日期：2024-01-17 |
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| 中文关键词 微塑料（MPs） 土壤性质 氮转化 氧化亚氮（N2O）排放 功能基因 |
| 英文关键词 microplastics（MPs） soil properties nitrogen transformation N2O emissions functional genes |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 王晓彤 | 海南大学生态与环境学院, 海口 570228
中国热带农业科学院环境与植物保护研究所, 农业农村部热区农业绿色低碳重点实验室, 海口 571101 | tongtong1997224@163.com | | 冷有锋 | 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所, 农业农村部热区农业绿色低碳重点实验室, 海口 571101 | | | 王俊姣 | 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所, 农业农村部热区农业绿色低碳重点实验室, 海口 571101
海南大学热带农林学院, 海口 570228 | | | 黄小敏 | 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所, 农业农村部热区农业绿色低碳重点实验室, 海口 571101
华中农业大学资源与环境学院, 武汉 430070 | | | 付亚军 | 海南大学生态与环境学院, 海口 570228
中国热带农业科学院环境与植物保护研究所, 农业农村部热区农业绿色低碳重点实验室, 海口 571101 | | | 范长华 | 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所, 农业农村部热区农业绿色低碳重点实验室, 海口 571101
海南儋州热带农业生态系统国家野外科学观测研究站, 儋州 571737 | fch19890110@126.com | | 高文龙 | 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所, 农业农村部热区农业绿色低碳重点实验室, 海口 571101
海南儋州热带农业生态系统国家野外科学观测研究站, 儋州 571737 | | | 张文 | 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所, 农业农村部热区农业绿色低碳重点实验室, 海口 571101
海南儋州热带农业生态系统国家野外科学观测研究站, 儋州 571737 | | | 宁梓妤 | 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所, 农业农村部热区农业绿色低碳重点实验室, 海口 571101
海南儋州热带农业生态系统国家野外科学观测研究站, 儋州 571737 | | | 陈淼 | 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所, 农业农村部热区农业绿色低碳重点实验室, 海口 571101
海南儋州热带农业生态系统国家野外科学观测研究站, 儋州 571737 | cataseppiael@163.com |
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| 中文摘要 |
| 农田土壤微塑料污染引发的土壤生态与环境问题已备受关注．为探究不同类型微塑料输入对热带典型农田土壤性质、N2O排放及氮转化过程的影响,以海南典型辣椒-玉米轮作土壤为研究对象,通过室内恒温培养试验,设置空白对照（CK）、添加5%聚乙烯（PE）微塑料和添加5%聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯微塑料（PBAT）这3个处理．结果表明,两种微塑料的添加均增加了土壤pH,提高土壤有机碳（SOC）和溶解性有机碳（DOC）含量,其中PBAT较PE影响更大；PE和PBAT处理分别增加66.07%和119.65%的铵态氮（NH4+-N）含量,降低8.56%和29.68%的硝态氮（NO3--N）含量．PBAT处理显著增加土壤N2O累计排放量（P < 0.05）,增幅为254.92%,而PE处理较CK无显著差异．此外,PE和PBAT处理均增加土壤净氮矿化速率（NMR）和降低土壤净硝化速率（NNR）,且PBAT较PE影响更明显．PBAT处理可提高ureC基因丰度,而PE处理对其影响不显著．微塑料的输入均降低了硝化微生物功能基因丰度（AOA-amoA、AOB-amoA和nxrA）,且PBAT处理较PE影响更为显著．PBAT处理显著增加了nirK、nirS、nosZ和Fungal nirK基因丰度（P < 0.05）；而PE处理对其无明显影响．相关分析表明,N2O排放量与NH4+-N排放强度、pH、DOC、SOC和nirS基因丰度呈显著正相关关系．结果表明,与不可降解微塑料相比,可生物降解微塑料更强烈地改变热带农田土壤性质,并通过促进反硝化作用加剧土壤N2O的排放． |
| 英文摘要 |
| A widespread concern had been there regarding soil ecological and environmental problems caused by microplastic pollution in agricultural soils. A controlled laboratory incubation experiment was performed to examine the effects of different types of microplastics on soil properties, N2O emissions, and nitrogen （N） transformations in tropical arable soils from a pepper-corn cropping system in Hainan Province. Three treatments were done： soil without microplastics （CK） and soil amended with 5% of polyethylene （PE） or with 5% of polybutylene adipate co-terephthalate （PBAT）. The results showed that both types of microplastic addition increased soil pH, soil organic carbon （SOC）, and dissolved organic carbon （DOC） contents, with stronger treatment effects observed for PBAT than those for the PE treatment. In addition, the PE and PBAT treatments increased soil ammonium nitrogen （NH4+-N） contents by 66.07% and 119.65% and decreased nitrate nitrogen （NO3--N） contents by 8.56% and 29.68%, respectively. Compared to those in the CK treatment, the addition of PBAT significantly increased soil N2O emissions by 254.92% （P < 0.05）, whereas that of PE produced no significant effects. Furthermore, both the PE and PBAT treatments increased soil net nitrogen mineralization rate （NMR） and decreased soil net nitrification rate （NNR）, with more obvious treatment effects observed in PBAT than in the PE treatment. PBAT addition increased the abundance of ureC, while PE had no significant effects. Microplastic addition reduced the abundance of nitrifying gene abundances （AOA-amoA, AOB-amoA, and nxrA）, with more obvious treatment effects found in the PBAT treatment. Further, PBAT addition significantly increased the gene abundances of nirK, nirS, nosZ, and fungal nirK （P < 0.05）, whereas the addition of PE had no significant effect on those gene abundances. Soil N2O emissions had positive relationships with NH4+-N intensity, pH, DOC, SOC, and nirS abundance. In conclusion, biodegradable microplastics addition produced stronger influences on soil properties and N transformations than the non-biodegradable one in tropical arable soils and aggravated soil N2O emissions mainly by promoting denitrification. |
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