可生物降解塑料的潜力：促进豌豆植物生长的微生物机制

来自 实验室仪器网

与传统塑料不同，土壤中的可生物降解塑料似乎可以滋养微生物并促进豌豆根的生长，为使农业更具可持续性提供了线索。

发表在《农业科学与工程前沿》上的一项新研究比较了传统微塑料和可生物降解微塑料对豌豆生长和土壤健康的影响。研究表明，可生物降解塑料，特别是聚己二酸酯/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT），持续增强微生物活性和营养循环，而传统塑料产生的结果好坏参半。

生物降解物显示出一致的益处

农业土壤中的微塑料主要来自地膜的分解。研究表明，聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）等传统材料会损害土壤结构、破坏养分动态并降低微生物多样性。这些影响导致植物生长发育迟缓并损害生态系统健康。

PBAT和聚己内酯（PCL）等可生物降解塑料替代品旨在减少对环境的破坏。然而，人们仍然担心它们在土壤中降解时可能会限制微生物多样性和酶活性。很少有研究在关键的植物生长阶段检查它们的长期影响或将它们与传统塑料直接进行比较。

为了弥补这一研究差距，科学家们从食用豆田中收集土壤，并用四种不同类型的微塑料（PP、PE、PCL和PBAT）处理，浓度为0%、0.1%和1重量%。然后，他们在PVC罐中准备了九种不同的处理方法，包括对照。

豌豆种子发芽后移栽盆中，温度和湿度受控，标准施肥。在幼苗（15天后）、开花（27天后）和成熟（41天后）三个阶段对植物进行采样。研究人员使用标准方法分析了枝条、根和土壤中的微生物生物量碳、氮、磷和DNA浓度，例如氯仿熏蒸-硫酸钾提取来评估C和N生物量。

PBAT支持根系和微生物

研究结果表明，与所有其他处理相比，PBAT处理的土壤在成熟时具有更高的根系生物量，表明这种可生物降解材料支持微生物过程和养分可用性，有利于根系发育。

传统塑料产生的结果不太可预测。例如，1%PP在苗期增加了地上部生物量，而0.1%的PP在开花期提高了地上部生物量。成熟时，PP和PE均促进地上部生长，但根系增益仅出现在最高剂量处理中。

他们还发现，最初的微塑料水平为土壤微生物提供了额外的不稳定碳，促进有机物分解并支持植物生长。然而，一旦这些碳源耗尽，豌豆就开始与微生物竞争有限的氮，这限制了生长。

作者指出，这些剂量依赖性和材料特异性效应可能反映了塑料物理和化学性质的差异，这些特性与土壤和微生物群落的相互作用不同。

土壤化学基本保持稳定

土壤溶解有机碳在开花和成熟时保持稳定，可能是因为微塑料与土壤颗粒结合，减缓有机质分解。仅在用0.1%PP处理的土壤中，磷含量在幼苗期略有下降，这可能表明这些条件下的吸附能力降低。

在所有处理中，芽与根的生物量比发生了变化，与PBAT相比，传统塑料往往有利于芽生长而不是根系生长，从而促进更平衡的生长。

可持续农业的下一步

这项研究提供了对不同微塑料如何影响植物土壤系统的更细致入微的了解。在测试的材料中，PBAT对土壤健康的损害最小，并且由于其可生物降解的特性和对养分循环的积极影响，最适合支持根系发育。

然而，需要进行长期的田间试验，以充分评估传统微塑料和可生物降解微塑料在农业环境中的生态风险和益处。

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