(微)塑料污染对土壤生态系统的影响:进展与思考

塑料已经成为现代社会不可或缺的产品而被广泛应用,塑料污染也成了一个全球性的环境污染问题。近年来,土壤塑料污染的问题也开始受到关注。本文针对近几年来国内外关于塑料污染对土壤生态系统的影响进行综述,主要包括以下几个方面:(1)微塑料对土壤物理化学性质的影响;(2)微塑料对土壤微生物群落的影响;(3)微塑料与土壤动物的相互作用。最后,本文对未来关于土壤微塑料研究的重点方向进行了展望。     

农田土壤中微塑料的赋存、迁移及生态效应研究进展

继海洋及淡水环境微塑料污染受到广泛关注后,土壤环境微塑料污染也逐渐受到重视,但基于农业生态系统视角关注土壤环境微塑料污染的研究仍相对匮乏。微塑料可通过多种途径进入农田土壤并持续累积,进而对农田土壤生态系统产生重要影响,甚至能够通过食物链威胁人类健康。本文基于CNKI中文数据库和Web of Science核心合集数据库,利用CiteSpace软件对土壤微塑料污染的研究结果和文献报道进行了分析,追踪对比了国内外研究的重点和热点。在此基础上,介绍了以农业生产活动为主的土壤微塑料来源,总结了国内外农田土壤中微塑料的丰度及分布特征,探讨了微塑料在农田土壤中的迁移行为及机制,同时从土壤理化性质以及土壤动物、植物、微生物等方面阐述了农田土壤中微塑料的生态效应。最后,提出了农田土壤微塑料污染研究中需要进一步解决的问题,并且对农田土壤微塑料污染未来的研究方向及重点进行了展望,以期为农田土壤微塑料的生态风险评估以及污染防控提供科学参考。     

土壤微塑料污染及生态效应研究进展

微塑料作为一种新型环境污染物,对土壤生态系统构成严重威胁。当前对微塑料的研究多集中于水域生态系统,而对土壤生态系统的影响研究较少。本文综述了土壤微塑料的分类及来源,分离、检测方法及存在问题,总结了土壤微塑料的污染和微塑料对污染物的吸附效应及机理,分析了其对土壤动物、微生物生态及碳、氮等物质循环的影响,最后针对微塑料的生态效应提出展望,为今后土壤微塑料的研究提供了新的思路。     

入侵植物对土壤酶活性及土壤微生物群落影响的研究进展

入侵植物给入侵地的生态系统造成了多重影响,其中入侵植物对土壤微生物群落及其代谢的影响日益受到生态学家的关注.本文综述了入侵植物对土壤酶活性及土壤微生物群落影响的研究进展.     

土壤动物在土壤污染修复中的应用

目前我国土壤污染问题非常严重,关于土壤植物、微生物、物理和化学修复技术的研究非常多,而关于动物修复的研究很少。在生态系统中,动植物、微生物与大自然是一个有机整体,在进行土壤污染修复的同时,也需要关注土壤动物在其中的作用。本文基于大量文献调研,探讨土壤动物尤其是蚯蚓在重金属和有机污染土壤修复中的应用,以期为高效解决土壤污染问题提供科学依据。     

农田土壤微塑料污染研究现状与问题思考

微塑料作为一类新型环境污染物,对海洋及陆地水域生态环境的污染问题受到全球的关注,然而农田土壤中微塑料的污染尚未引起广泛的关注.当前农田土壤微塑料污染形势不容乐观,对土壤生态安全和农产品安全构成威胁;因微塑料可在生物体内积累,并在食物链间传递、积聚,对人体健康存在潜在风险.对当前农田土壤微塑料污染现状、来源、迁移降解及对土壤生态系统的影响进行了总结和分析,指出当前农田土壤微塑料污染研究中出现的问题和不足.在此基础上,对农田土壤微塑料的污染研究进行了展望,并指出在农田微塑料污染研究中统一分析标准、系统分析农田微塑料的生态效应及健康风险;加强源头控制与风险管控措施相结合,为未来我国农田土壤微塑料污染研究和污染防治技术的创新提供参考与思路.     

蚯蚓修复污染土壤的作用与机理研究进展

蚯蚓是土壤生态系统中最大的动物区系,在维持土壤理化结构、提高土壤肥力、促进有机质降解及营养矿化循环、改善微生物群落等方面有重要生态作用.此外,蚯蚓可以抵御高浓度土壤污染,对无机物和有机物污染均有良好的修复效果,利用其修复污染土壤具有环境友好、高效、低成本等优势.蚯蚓对土壤污染物的吸收积累、转化降解作用较为复杂且与多种生物、非生物因素相关.本文综述了蚯蚓修复土壤污染的潜能、影响因素及机理,同时展望蚯蚓修复的应用前景.     

喀斯特典型生态系统土壤有机碳积累特征与稳定机制

土壤有机碳是衡量生态系统稳定性、土壤健康与肥力水平的重要指标。喀斯特峰丛洼地土壤具有土被不连续、土层浅薄、高钙、微碱性等特点,造成其有机碳分布、积累与稳定机制有别于其它岩性发育的土壤。基于此,我们在过去10年研究中,建立了基于探地雷达技术的喀斯特非连续性土壤及其有机碳分布的研究方法,研究了土壤微生物总量及其群落、碳氮循环相关功能微生物群落对喀斯特生态系统退化的响应,探讨了喀斯特土壤丛枝菌根真菌群落分布特征及其对岩性、坡位等立地条件的响应,明确了外源有机碳和无机碳(碳酸钙)输入对喀斯特土壤有机碳矿化和积累的影响,从团聚体稳定性、有机碳矿化、激发效应、微生物生物量碳周转角度明确了土壤有机碳的稳定性以黑色石灰土棕色石灰土红壤,初步阐明了喀斯特土壤有机碳的稳定性机制,并研发了土壤垂直漏失阻控技术、桑枝原位快速腐熟技术等喀斯特区土壤改良的关键技术。其结果对于揭示喀斯特生态系统土壤有机碳积累与稳定机制、评估喀斯特区土壤固碳的效应与潜力、提升喀斯特生态系统的可持续性有重要科学意义。     

不同价态锑对蚓触圈细菌群落多样性和结构的影响

为研究锑（Antimony，Sb）污染土壤经蚯蚓扰动及消化前后蚓触圈（肠道、蚓穴）的细菌群落多样性和结构差异，本试验将蚯蚓暴露在Sb（Ⅲ）和Sb（Ⅴ）单一和复合处理中，结果发现：蚯蚓肠道、穴壁土、对照土3种基质的微生物多样性存在显著差异，随着培养时间和锑含量的增加，蚓触圈基质的Chao1指数、Shannon指数、Pielou指数显著降低；蚓触圈呈现出独特的微生物群落结构，在高含量复合处理的穴壁土中，Comamonas_testosteroni、Sphingobacterium_faecium、Sphingobacterium_multivorum 的相对丰度高于其他菌种，结合相关性分析，表明以上 3 个菌种在介导 Sb（Ⅲ）的转化中可能发挥着积极作用；冗余分析表明，穴壁土的丰富菌门Bacteroidetes与土壤中的Sb（Ⅲ）含量呈正相关关系，Proteobacteria与土壤中Sb（Ⅲ）含量、Sb（Ⅴ）含量、群落覆盖度呈正相关关系。研究表明，蚓触圈是一个微生物介导下锑形态转化的潜在热区。     

蚯蚓的生物学特性及其对土壤环境质量的指示和改造作用

蚯蚓以其特有的生物学特性,在自然和农田生态系统中发挥着重要作用。研究发现蚯蚓能指示土壤肥力、土壤环境的污染和土壤的水分状况;同时蚯蚓能促进微生物与其它土壤动物活动,促进有机残落物的机械破碎与消化分解,提高土壤的肥力水平。     

土壤微塑料和农药污染及其对土壤动物毒性效应的研究进展

微塑料和农药可能会在土壤中长期共存,塑料制品的种类和结构差异导致其对化学污染物有不同的亲和力和吸附行为。因此,微塑料可作为农药的载体,与农药形成复合污染,对生物体产生联合毒性效应,进而对食物链乃至人类产生健康危害。本文归纳了微塑料和农药对土壤环境的影响,阐述微塑料吸附农药的机理与研究现状,分析了微塑料和农药对土壤动物的联合毒性效应,指出当前研究存在的问题并对未来研究方向进行展望,为未来研究微塑料与农药在土壤中的环境行为提供重要参考。     

铅锌银尾矿污染区土壤微生物区系及主要生理类群研究

通过现场采样及室内培养分析,研究了浙江省天台铅锌银尾矿污染区土壤微生物区系组成及主要生理类群。结果表明,尾矿污染区土壤几种重金属含量比非矿区土壤有明显的增加。尾矿区土壤微生物区系组成和各生理类群发生了明显变化,土壤细菌、真菌、放线菌以及各生理类群数量均显著降低,且三大微生物以及各生理类群对尾矿污染的敏感性大小分别表现为放线菌>细菌>真菌,自生固氮菌>氨化细菌>硝化细菌>反硝化细菌>纤维分解菌。可见,土壤中微生物区系组成及参与物质转化的生理类群种类、数量及变动在一定程度上可反映该尾矿污染区生境的重金属污染特征及其生态功能的演变规律。     

地膜对农业生产的影响及其污染控制

地膜覆盖具有显著的农业生产效益,可以增温保墒,防虫抑草,扩大作物种植适宜区,从而提高农作物产量和品质,因此在世界范围内尤其是在干旱半干旱地区农田中得到广泛应用。然而,塑料地膜降解速率极其缓慢,加上中国地膜回收工作的开展较为落后,导致大量的塑料碎片残留在农田中,从而造成土壤环境的残膜及微塑料污染。本文基于文献资料、调研和统计数据,就地膜对中国农业生产的影响及其污染防控进行了分析。残膜及微塑料污染会改变土壤理化性质,限制土壤水分和养分运移,并对土壤动植物的生长、发育和繁殖产生危害,改变土壤微生物的丰度和群落结构,损害土壤健康,长此以往会造成作物产量和品质下降,甚至威胁到粮食安全。微塑料存在被植物吸收的可能性,从而通过食物链进入人体,对人体健康产生威胁。此外,微塑料巨大的比表面积使其极容易通过吸附作用成为其他污染物（重金属、农药和抗生素等）的载体,增加污染物的转移富集风险,从而造成土壤生态环境复合污染。中国地膜生产、使用相关标准正在逐步完善,但同发达国家和地区相比仍有一定的差距。中国尚未形成完善可持续的地膜回收体系,农田土壤中的微塑料污染研究仍不够充分,同时针对残膜及微塑料污染防控的政策和法规也有待于进一步完善。因此应进一步借鉴发达国家和地区的经验,结合中国实际情况,因地制宜制定地膜生产、回收相关标准以及残膜和微塑料污染防治的政策法规。     

土壤中微塑料污染现状及其热点趋势可视化分析

为深入了解土壤中微塑料污染相关的研究信息和发展趋势，利用VOSviewer和CiteSpace整理了CNKI和Web of Science^TM数据库中2000—2022-05在土壤微塑料污染领域已发表的研究成果，从发文数量、发文期刊、作者及所属机构、国家/地区、关键词和共被引信息进行分析。结果表明:1)探索初期土壤中微塑料污染相关文献的发表量略有波动，研究热度在2018年之后持续增长；中国科学院、西北农林科技大学和瓦格宁根大学研究中心这3所研究机构在该领域发文量排名前3。2)农田土壤是最具代表性的一类土壤类型，沙漠、湿地和高山中的微塑料污染已经受到国内外学者的高度关注。3)研究方向包括微塑料进入陆地土壤的方式及其在土壤中的丰度分布特征、土壤样本中微塑料检测技术的选择与优化、微塑料作为载体吸附运输土壤中的重金属和溶解有机物并经食物链传递对生物可能带来的有害影响等。4)从研究热点上看，土壤中微塑料污染领域的研究对象逐渐从农田土壤扩展到多种类型及偏远地区的土壤中，微塑料在各类土壤中的运输与尺寸选择机制及其适用的检测手段取得进一步发展，对土壤中不同粒径大小的微塑料的分析方法发展成为更细分的研究方案，对土壤中微塑料的风险评估以及从细胞、分子和基因等微观角度分析微塑料由土壤进入动植物不同组织和人体器官后的潜在风险成为该领域新的研究热点。本研究计量分析结果可为土壤中微塑料污染现状的深入研究提供参考。     

华南地区壮伟环毛蚓（Amynthas robustus）和皮质远盲蚓（Amynthas corticis）对土壤酶活性和微生物学特征的影响

【目的】研究华南地区两种常见蚯蚓对水稻土和菜园土的土壤酶活性和微生物学特征的影响。【方法】选取两种生态类型蚯蚓：壮伟环毛蚓（Amynthas robustus）和皮质远盲蚓（Amynthas corticis）,接种到水稻土和菜园土中。通过分析蚯蚓对土壤过氧化氢酶、脲酶、转化酶、酸性和碱性磷酸酶以及土壤基础呼吸、微生物量碳、微生物代谢熵等微生物特征的影响,探讨其对不同土壤的生物学性状的作用。【结果】皮质远盲蚓可以显著提高水稻土基础呼吸,增强过氧化氢酶和脲酶活性,并降低酸性磷酸酶活性（P＜0.05）;两种蚯蚓均可增加菜园土脲酶活性,同时壮伟环毛蚓能够促进转化酶活性提高,而皮质远盲蚓则有利于过氧化氢酶活性增强（P＜0.05）。多元数据分析结果显示皮质远盲蚓和壮伟环毛蚓均能够显著提高两种土壤的生物学综合性状（P＜0.05）;且皮质远盲蚓对菜园土生物质量的优化作用高于壮伟环毛蚓。【结论】蚯蚓活动有助于土壤生物学质量的提高,因此其能够作为有效生物资源应用于可持续土壤管理体系。但是,蚯蚓对土壤生物学性状的改变与蚯蚓自身生态类型和土壤特征密切相关。在未来工作中,根据不同土壤特征进行蚓种筛选和适宜有机物添加十分必要。     

固碳微生物分子生态学研究

 减缓大气“温室效应”是目前最重要且亟待解决的环境问题之一。自养微生物具有极强的环境适应性和不容忽视的固碳潜力，研究微生物固定CO2的分子生态机理对于缓解全球气候变暖具有重要科学意义。目前发现的5条主要生物固碳途径中，卡尔文循环是自养生物固定CO2的主要途径，其中核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（RubisCO）是卡尔文循环中的关键酶，因此RubisCO及其编码基因被许多学者用于不同生态环境中固碳微生物群落结构和多样性的研究。以前的研究主要集中在水生生态系统，揭示了不同水生生态系统中固碳微生物的群落特点及其对不同生境的响应规律。近几年，随着陆地生态系统固碳微生物分子生态学研究的深入，国外学者发现土壤中存在大量的固碳自养微生物，它们在土壤中所起的具体作用和贡献有待进一步研究和验证。至今，国内针对土壤固碳微生物分子生态学的研究还未见报道。论文对固定CO2的微生物种类、固定机理以及近年来关于微生物固定CO2的分子生态学的研究进行了分析和总结，讨论了固碳微生物分子生态学研究存在的主要问题和今后的发展方向，旨在为中国固碳微生物分子生态学研究提供参考。     

土壤中微塑料和重金属的复合污染：原理及过程

土壤中的微塑料能够与重金属污染物结合形成复合污染,从而改变单一污染物的环境行为和毒性效应,对土壤生态系统造成严重危害。目前人们对微塑料和重金属的复合毒性效应及其形成原理、污染过程的了解还十分有限,本文综述了土壤环境中微塑料和重金属的复合环境行为,讨论了微塑料对重金属的吸附解吸原理和过程,梳理了土壤环境中微塑料和重金属的迁移和转化,总结了有关二者复合毒性效应的最新研究进展,最后对未来相关工作提出展望,以期为微塑料和重金属的复合毒性研究提供参考。     

蚯蚓粪作为土壤重金属污染修复剂的潜力分析

随着工农业的发展,重金属对土壤和农作物的污染问题越来越突出,对土壤重金属的修复研究也越来越重要。蚯蚓作为土壤环境中最常见的无脊椎动物在生活过程中的摄食、做穴、移动、排便等行为都会对土壤重金属产生影响。通过对蚯蚓粪作为土壤重金属污染修复剂的潜力进行总结、分析,对蚯蚓粪修复土壤重金属污染的研究方向提出了建议与展望。