【摘 要】
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随着西北干旱半干旱地区农膜使用年限的增加,土壤中微塑料含量逐渐增多。为了探明微塑料对农田土壤团聚体稳定性的影响,本研究采集农田土壤,分别添加粒径25μm聚乙烯微塑料（PE-MPs）和1 mm PE-MPs,以不同浓度比例添加(0.06 g·kg-1、0.6 g·kg-1、1.92 g·kg-1、3.20 g·kg-1、6.40 g·kg-1)压制成土壤团聚体后进行室内培养,测定了团聚体稳定性、团聚
【基金项目】
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国家自然科学基金基金（编号:42177345）；
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随着西北干旱半干旱地区农膜使用年限的增加,土壤中微塑料含量逐渐增多。为了探明微塑料对农田土壤团聚体稳定性的影响,本研究采集农田土壤,分别添加粒径25μm聚乙烯微塑料（PE-MPs）和1 mm PE-MPs,以不同浓度比例添加(0.06 g·kg-1、0.6 g·kg-1、1.92 g·kg-1、3.20 g·kg-1、6.40 g·kg-1)压制成土壤团聚体后进行室内培养,测定了团聚体稳定性、团聚体有机碳矿化速率及土壤微生物量碳的变化特征,并构建结构方程模型量化各因素对土壤团聚体的影响,以期为农田土壤微塑料管理和土壤保育提供依据。主要结论如下:1.微塑料能提高土壤团聚体中微生物量,颗粒较大的1 mm微塑料的效应更明显。在高有机质水平的土壤中添加25μm PE-MPs,在添加量为0～6.4 g·kg-1范围内,土壤微生物量碳含量可提高24.40%～93.50%。;而在高有机质水平土壤中添加1 mm PE-MPs,土壤微生物量碳含量可提高29.76%～109.89%。在低有机质水平土壤中添加1mm PE-MPs,在添加量为0～6.4g·kg-1范围内,土壤微生物量碳含量可提高24.87%～72.29%。2.较小粒级的微塑料会促进土壤有机碳矿化速率,而较大粒级微塑料会抑制土壤有机碳矿化速率。粒径较小的微塑料显著提升土壤团聚体有机碳矿化速率,25μm PE～MPs对低、高有机质水平下的土壤团聚体有机碳矿化速率提升幅度分别达5.30%～38.63%和7.92%～15.84%。粒径较大的微塑料显著降低土壤团聚体有机碳矿化速率,1 mm PE-MPs对低、高有机质水平下的土壤团聚体有机碳矿化速率降低幅度分别达1.51%～31.06%和22.77%～33.16%。3.微塑料对土壤团聚体稳定性的影响与土壤有机质水平、微塑料粒级和微塑料浓度有关。微塑料会降低有机质含量低的贫瘠土壤团聚体稳定性,增加土壤结构退化的风险。但微塑料可增强高有机质含量土壤的团聚体稳定性,且较大粒级的微塑料有更明显的增强效应。随着室内培养时间增加,添加微塑料会使土壤团聚体稳定性增强。与25μm PE-MPs相比,添加1 mm PE-MPs对团聚体水稳性的提升效应更为明显。在低、高有机质水平的土壤中添加1 mm PE-MPs,对水稳性团聚体平均质量直径（WMWD）的提升幅度分别为1.22%～78.15%和2.72～34.05。在低、高有机质水平的土壤中添加25μm PE-MPs时,对力稳性团聚体平均质量直径（DMWD）的提升幅度分别为14.16%～59.60%和9.24%～46.31%,添加1 mm PE-MPs时对DMWD提升幅度分别为33.44%～65.66%和31.45%～49.23%。添加微塑料后土壤团聚体水稳性与微塑料粒径大小有关。在低、高有机质水平的土壤中添加25μm PE-MPs时,室内培养6个月后,土壤水稳性团聚体总量(WR0.25)降低幅度分别达4.17%～13.36%和0.16%～21.06%;添加1 mm PE-MPs对WR0.25提升幅度达到了3.88%～19.05%。添加微塑料后土壤团聚体水稳性与土壤有机质水平有关。同样添加1 mm PE-MPs时,室内培养6个月后,低有机质水平下WMWD降低幅度达4.39%～28.08%;而在高有机质水平下,WMWD提升幅度达5.73%～61.15%。4.微塑料通过影响土壤微生物量碳含量和土壤有机碳矿化速率而间接影响团聚体稳定性。微塑料粒径会通过影响土壤有机碳矿化速率和土壤微生物量碳含量而间接影响水稳性团聚体含量,其间接效应系数为-0.55和0.13;土壤有机质水平除直接影响水稳性团聚体含量外会分别通过影响土壤有机碳矿化速率和土壤微生物量碳而间接影响水稳性团聚体含量,其间接效应系数分别为0.65和0.44。
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