微塑料对三种北方农作物生长与生理生态特征的影响

来源 :沈阳大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xinran200391127
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农田微塑料污染对作物的生理生态、产量及品质存在显著影响。但不同功能类型的作物对不同微塑料的响应尚不清楚。鉴于此,本研究选取我国农业三大主要作物玉米(Zea mays L.)(单子叶植物、地上结实)、大豆(Glycine max(Linn.)Merr.)(双子叶植物、地上结实)和花生(Arachis hypogaea L.)(双子叶植物、地下结实)为试验材料,设置对照(无添加)、添加0.4%聚丙烯微塑料(polypropylene microplastics)和添加0.4%聚酯纤维微塑料(polyester fibres microplastics)进行大田原位试验。探究不同微塑料添加对三种农作物生长、生理生态、产量品质及土壤理化性质的影响,为评估我国农田土壤微塑料污染对作物品质的影响程度提供数据支撑,也为未来选育优良品种提供理论依据。主要结果如下:(1)聚丙烯微塑料和聚酯纤维微塑料添加显著降低大豆和花生的土壤容重,大豆的降幅分别为8.04%和8.85%,花生降幅分别为14.11%和12.62%;聚丙烯微塑料添加显著降低玉米、大豆和花生的土壤p H,降幅分别为3.00%、3.14%和1.72%,相反,聚酯纤维微塑料添加则显著增大玉米和花生的土壤p H,增幅分别为2.09%和2.97%。(2)不同类型作物的生长指标对聚丙烯微塑料和聚酯纤维微塑料添加的响应不同。聚丙烯微塑料和聚酯纤维微塑料添加下,玉米的叶面积比值先升高(开花期)后降低(结实期),而大豆的叶面积比值先降低(开花期)后升高(结实期),此外,玉米和花生苗期的地上生物量、总生物量以及花生苗期的地下生物量均显著增加。聚丙烯微塑料添加显著增大玉米和大豆结实期的株高,增幅分别为3.06%和3.14%,却显著降低花生结实期的株高,降幅为14.26%。聚丙烯微塑料添加下,三种作物的地上生物量、花生的地下生物量以及玉米和花生的总生物量均显著降低(成熟期),此外,玉米、大豆以及花生的相对生长速率均显著降低,降幅分别为2.82%、13.23%、16.00%。聚酯纤维微塑料添加显著降低大豆成熟期的地上生物量、总生物量和相对生长速率,降幅分别为13.89%、14.05%和11.52%。(3)不同类型作物的生理生化指标对聚丙烯微塑料和聚酯纤维微塑料添加的响应不同。聚丙烯微塑料添加下,玉米的净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)、大豆的叶绿素含量和气孔导度(Gs)以及花生的Fv/Fm、Tr和Gs均显著降低。而聚酯纤维微塑料添加显著降低大豆的Pn、Gs和Tr,降幅分别为18.74%、9.08%和17.51,却显著增大大豆的胞间CO2浓度(Ci)以及花生的叶绿素含量,增幅分别为5.91%和7.30%。(4)不同类型作物的籽粒品质对聚丙烯微塑料和聚酯纤维微塑料添加的响应不同。聚丙烯微塑料和聚酯纤维微塑料添加均显著降低玉米的可溶性糖含量,降幅分别为30.14%和26.92%,此外,大豆的百粒重、淀粉含量及氮含量也显著降低,但聚丙烯微塑料和聚酯纤维微塑料的添加却显著增加大豆籽粒的可溶性糖含量,增幅分别为25.82%和24.14%。此外,聚丙烯微塑料添加显著抑制花生百粒重和可溶性糖含量的积累,降幅分别为11.98%和25.51%。微塑料类型和作物类型对作物的生长与生理生态特征存在显著的交互作用,且不同类型作物对不同类型微塑料的响应不同,聚丙烯微塑料和聚酯纤维微塑料添加对三种作物的生长和产量均有抑制作用,对花生的影响尤为明显。
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