北京市農(nóng)林科學(xué)院資環(huán)所揭示微塑料與鎘耦合可促進(jìn)玉米植株對鎘的累積：一項(xiàng)涉及土壤類型和代謝組學(xué)特征的研究

　　近日，北京市農(nóng)林科學(xué)院資環(huán)所微塑料創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在國際環(huán)境領(lǐng)域TOP期刊Journal of Hazardous Materials（IF=14.224，Q1）上發(fā)表了題為“Microplastics promoted cadmium accumulation in maize plants forbid improving active cadmium forbid amino acid synthesis ”的研究論文。

 

　　微塑料（MPs）和鎘（Cd）的復(fù)合污染會(huì)影響土壤生物區(qū)系的環(huán)境，并導(dǎo)致植物的生長發(fā)育及Cd的遷移轉(zhuǎn)化發(fā)生變化。聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）廣泛存在于農(nóng)田系統(tǒng)。然而，在不同的土壤類型下，PS/PP與Cd的復(fù)合污染對土壤環(huán)境的潛在風(fēng)險(xiǎn)及Cd的遷移轉(zhuǎn)化過程還知之甚少。因此，該文系統(tǒng)研究了不同土壤（紅壤、褐土）類型下PS/PP和Cd耦合對玉米（Zea mays L.）生長特性、Cd生物有效性、根際土壤代謝組學(xué)特征以及細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響。

 

　　研究結(jié)果表明，PS/PP-Cd對玉米生長的影響依賴于土壤類型。PS/PP-Cd的耦合促進(jìn)玉米植株對Cd的累積。在紅壤中存在大粒徑依賴效應(yīng)；在褐土中存在小粒徑依賴效應(yīng)。這種差異主要是因?yàn)榧t壤中大粒徑MPs顯著降低土壤pH，提高土壤EC值，從而提高活性Cd來促進(jìn)Cd的累積；褐土中小粒徑MPs通過提高根際土壤代謝物中氨基酸的合成和分泌，從而促進(jìn)根系對Cd的吸收；同時(shí)，微生物能夠通過影響與碳相關(guān)的功能細(xì)菌來提高Cd的生物有效性。本研究為MPs-Cd復(fù)合污染對土壤生態(tài)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的潛在影響提供了新的視角，未來應(yīng)深入研究復(fù)合污染條件下根際代謝物的變化及其對Cd活性影響機(jī)制。

 

　　資環(huán)所在站博士后趙萌和質(zhì)標(biāo)所徐笠副研究員為論文的共同第一作者，資環(huán)所鄒國元研究員和陳延華高級農(nóng)藝師為論文的共同通訊作者。該研究得到財(cái)政部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部：國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-02-23）、院科技創(chuàng)新能力建設(shè)專項(xiàng)（KJCX20220414、KJCX20210430）、新疆第三次科學(xué)考察項(xiàng)目（2022xjkk0901）的資助。

 

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　　https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.130788