不同微塑料賦存環(huán)境對(duì)小麥萌發(fā)與幼苗生長影響研究

張 彥,竇 明,鄒 磊,李 平,梁志杰,李桂秋 (1.鄭州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院,河南 鄭州 0001；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所,河南 新鄉(xiāng) 3002；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水環(huán)境因子風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室,河南 新鄉(xiāng)3002；.鄭州大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院,河南 鄭州 0001；.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,陸地水循環(huán)及地表過程院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100101；6.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院新鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)水土環(huán)境野外科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站,河南 新鄉(xiāng) 3002)

微塑料作為一種全球公認(rèn)的新型環(huán)境污染物,廣泛地存在于土壤生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)、陸地水生環(huán)境系統(tǒng)以及海洋環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)中,一般指直徑小于 5mm的塑料纖維、顆粒、碎片和薄膜等[1].由于塑料制品具有輕便、成本低、耐用和可塑性強(qiáng)等特點(diǎn)被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,據(jù)統(tǒng)計(jì)2019年我國塑料制品產(chǎn)量達(dá)到了8184萬t,其中農(nóng)田地膜使用量約為140.4萬t;而塑料制品使用后進(jìn)入生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中,在環(huán)境因素的作用下破碎成顆粒形成大量的微塑料[2].微塑料給生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),同時(shí)也間接增加了人類健康的風(fēng)險(xiǎn).

目前,微塑料的研究主要集中在海洋環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)和陸地水生環(huán)境系統(tǒng)中,如微塑料在海洋[3-5]、海岸[6-9]、河流[10-13]、河口[14]以及湖泊[15-17]水體或沉積物的賦存特征,以及微塑料在海洋水體中的遷移規(guī)律方面[18-19],而針對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中微塑料環(huán)境行為及其影響機(jī)制研究相對(duì)較少.相關(guān)研究表明土壤生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)是微塑料的主要儲(chǔ)存地[20-21],其主要來源途徑有農(nóng)用塑料地膜殘留、污泥利用、有機(jī)肥施用、地表徑流、再生水灌溉、大氣沉降以及塑料垃圾填埋等[22-25],進(jìn)入土壤生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中的微塑料不僅能夠影響土壤的理化性質(zhì)和功能,還對(duì)土壤中的動(dòng)植物生長、微生物多樣性及群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)面作用[26-28].對(duì)于微塑料影響植物生長方面目前研究涉及到的主要有小麥(Triticum aestivum L.)、大豆(Glycine max)、洋蔥(Allium cepa)、水芹(Lepidium sativum)和黑麥草(Lolium perenne L.)等,如廖苑辰等[29]研究表明高濃度聚苯乙烯熒光微球(Fluorescent polystyrene microspheres, PS-MPs)抑制小麥根莖生長的作用顯著,連加攀等[30]研究表明低中濃度的微塑料(＜500mg/L)對(duì)小麥種子發(fā)芽率有抑制作用,李瑞杰等[31]研究發(fā)現(xiàn)亞微米級(jí)聚苯乙烯(Polystyrene PS)塑料微球能被小麥吸收進(jìn)入根部外皮層質(zhì)外體空間和維管組織,Qi等[32]發(fā)現(xiàn)地膜類型對(duì)小麥生長影響較大且淀粉基生物降解塑料(Starch-based biodegradable plastic)地膜對(duì)小麥生長的負(fù)面影響強(qiáng)于低密度聚乙烯(Low-density polyethylene);吳佳妮等[33]發(fā)現(xiàn)聚苯乙烯納米塑料(Polystyrene Nanoplastics, PSNPS)對(duì)大豆根莖苗長呈現(xiàn)“低濃度促進(jìn),中高濃度抑制”的現(xiàn)象;Giorgetti等[34]發(fā)現(xiàn)聚苯乙烯納米塑料能夠內(nèi)化于洋蔥根分生區(qū)細(xì)胞,Bosker等[35]發(fā)現(xiàn)不同粒徑的微塑料對(duì)水芹的發(fā)芽率均顯著降低且隨著粒徑的增加影響的負(fù)面作用也增加,Boots等[36]研究了不同類型的微塑料對(duì)土壤中蚯蚓與黑麥草生長的影響作用并評(píng)價(jià)了微塑料在土壤中的生物物理響應(yīng).

微塑料對(duì)植物生長的影響研究目前尚處于起步階段,因此,本文以小麥(Triticum aestivum L.)作為供試作物,設(shè)定不同微塑料類型、粒徑和質(zhì)量濃度在自然環(huán)境下通過盆栽試驗(yàn)揭示了不同微塑料賦存環(huán)境下對(duì)小麥種子發(fā)芽率、生長特征和生長趨勢(shì)的影響作用,以期為微塑料對(duì)植物生長的影響機(jī)理及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評(píng)估提供的數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試土壤與處理 試驗(yàn)土壤于2020年8月采自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院新鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)水土環(huán)境野外科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站周邊未使用農(nóng)用塑料地膜和再生水灌溉的農(nóng)田耕作層土壤(0～20cm),土壤質(zhì)地為砂壤土.土壤經(jīng)過自然風(fēng)干后篩選出肉眼可見的動(dòng)植物殘?jiān)?、塑料碎片以及石塊等,之后用5mm篩網(wǎng)將土壤過篩備用,并取回部分土樣帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定供試土壤的基本理化性質(zhì)及微塑料豐度,其中土壤微塑料提取采用密度懸浮法,具體情況如表1所示.

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)及微塑料豐度Table 1 Basic physical and chemical properties of tested soil and abundance of microplastics

1.1.2 供試種子與處理 試驗(yàn)小麥(Triticum aestivum L.)種子選用百農(nóng)4199(豫審麥2017003),購自新鄉(xiāng)市某市場(chǎng),百農(nóng)4199是國內(nèi)首個(gè)高光效和半冬性中早熟小麥品種,適合河南省早中茬地種植.試驗(yàn)前選擇籽粒飽滿和狀態(tài)健康的小麥種子,利用辛硫磷進(jìn)行拌種,使辛硫磷和小麥種子表層充分混合備用.

1.1.3 微塑料的選取與處理 微塑料選用聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)和聚乳酸生物可降解塑料(PLA)3種微塑料類型,購自東莞市鑫利塑膠原料有限公司,3種微塑料類型分別制作成粒徑為150μm、1000μm 和 4000μm 左右的粉或顆粒備用.不同微塑料表面特征掃描電鏡圖見圖1所示.

圖1 不同微塑料表面特征掃描電鏡Fig.1 Scanning electron micrograph of different microplastic surface characteristics

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及過程

試驗(yàn)在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院新鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)水土環(huán)境野外科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站進(jìn)行,根據(jù)已有農(nóng)田土壤微塑料含量及粒徑大小調(diào)查研究[32,37-38],分別置3種微塑料類型(PP、HDPE 和 PLA)、粒徑(150μm、1000μm和 4000μm)和質(zhì)量濃度(0.1g/kg、0.5g/kg和 1g/kg),并設(shè)置不添加微塑料的對(duì)照組(CK),共計(jì)28種處理方式,每個(gè)處理方式重復(fù) 3次.每種處理下利用供試土壤5kg,按比例將不同微塑料添加到土壤中充分均勻混合,置于塑料花盆(外口直徑 26.5cm、內(nèi)口直徑23cm、高17.6cm和底部直徑15.7cm)中.將拌種后的小麥種子于2020年10月25日播種在處理好的花盆中,每盆播種 25粒小麥種子,播種后 7d內(nèi)記錄每天小麥種子的發(fā)芽個(gè)數(shù);并于2020年10月30日、11月2日、11月5日、11月10日、11月16日、11月23日和11月30日利用厘米尺測(cè)量小麥幼苗生長的苗高,每盆測(cè)量固定的10株小麥幼苗,每個(gè)處理下的苗高為測(cè)量30株小麥幼苗苗高的平均值;另外,在整個(gè)小麥苗期生長試驗(yàn)過程中未施用肥料.

1.3 測(cè)定指標(biāo)方法

為了分析不同微塑料對(duì)小麥萌發(fā)的影響作用,根據(jù)試驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)依據(jù)以下相關(guān)公式計(jì)算小麥發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、平均發(fā)芽時(shí)間以及發(fā)芽抑制率等[30,39-40]指標(biāo),具體如下:

式中:Gt為小麥發(fā)芽開始后第td內(nèi)的發(fā)芽個(gè)數(shù),Dt為對(duì)應(yīng)的發(fā)芽時(shí)間,S為一定時(shí)期內(nèi)的幼苗長度,F為小麥種子在第Xd的新發(fā)芽個(gè)數(shù),X是發(fā)芽天數(shù).

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2013和SPSS21.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和方差分析,試驗(yàn)結(jié)果采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差(Mean±SD)表示,其中方差分析選取 95%置信水平,應(yīng)用Duncan檢驗(yàn)法對(duì)不同處理間的差異性進(jìn)行多重比較分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 微塑料對(duì)小麥種子發(fā)芽率的影響

小麥發(fā)芽率是表明小麥種子在微塑料暴露條件下其萌發(fā)能力大小的主要指標(biāo),不同微塑料對(duì)小麥種子平均發(fā)芽率和平均發(fā)芽抑制率的情況如圖2和圖 3所示.小麥種子平均發(fā)芽率和平均發(fā)芽抑制率在不同微塑料類型、粒徑和質(zhì)量濃度處理間得差異性不顯著(P＜0.05),而不同微塑料類型、粒徑和質(zhì)量濃度下小麥種子平均發(fā)芽率均低于對(duì)照組小麥種子平均發(fā)芽率,說明在整體上在微塑料暴露下一定程度上降低了小麥種子平均發(fā)芽水平.不同微塑料類型對(duì)小麥種子平均發(fā)芽抑制率呈現(xiàn)出HDPE＞PLA＞PP,說明 HDPE 對(duì)小麥發(fā)芽的抑制作用最大,PP對(duì)小麥發(fā)芽的抑制作用最小;對(duì)于微塑料粒徑和質(zhì)量濃度,當(dāng)粒徑為中粒徑(1000μm)時(shí)小麥種子平均發(fā)芽率最小為82.67%,平均發(fā)芽抑制率最大為 5.65%,而粒徑為低粒徑(150μm)和高粒徑(4000μm)時(shí)小麥種子平均發(fā)芽率具有增大的趨勢(shì),且平均發(fā)芽抑制率有所下降,其中當(dāng)粒徑為高粒徑(4000μm)時(shí)平均發(fā)芽抑制率最小為 0.20%;當(dāng)質(zhì)量濃度為中濃度(0.5g/kg)時(shí)小麥種子平均發(fā)芽率最小為83.36%,平均發(fā)芽抑制率最大為4.55%,而當(dāng)質(zhì)量濃度為低濃度(0.1g/kg)和高濃度(1g/kg)時(shí)小麥種子平均發(fā)芽率有所增加且平均發(fā)芽抑制率有所下降;因此當(dāng)微塑料為中粒徑(1000μm)和中濃度(0.5g/kg)時(shí)對(duì)小麥種子發(fā)芽的抑制作用最大,而低或高粒徑和質(zhì)量濃度時(shí)對(duì)小麥種子發(fā)芽的抑制作用有所減弱.

圖2 不同微塑料下小麥種子平均發(fā)芽率Fig.2 The average germination rates of wheat seed under different microplastics

圖3 不同微塑料下小麥種子平均發(fā)芽抑制率Fig.3 The germination inhibition rates of wheat seed under different microplastics

不同微塑料類型、粒徑和質(zhì)量濃度對(duì)小麥種子發(fā)芽率影響的顯著性結(jié)果如表 2所示.在相同的微塑料粒徑和質(zhì)量濃度條件下不同微塑料類型間小麥種子發(fā)芽率具有一定的差異,但差異性不顯著(P＞0.05),且不同微塑料類型間小麥種子發(fā)芽率變化趨勢(shì)不明顯.在相同的微塑料類型和質(zhì)量濃度條件下不同微塑料粒徑間小麥種子發(fā)芽率具有一定的差異,其中在PP和質(zhì)量濃度為低濃度(0.1g/kg)時(shí)小麥種子發(fā)芽率具有顯著差異性(P＜0.05),其余情況的差異性不顯著(P＞0.05);在PP和質(zhì)量濃度條件下不同微塑料粒徑間小麥種子發(fā)芽率變化趨勢(shì)不明顯,在HDPE和質(zhì)量濃度條件下微塑料粒徑為中粒徑(1000μm)時(shí)的小麥種子發(fā)芽率最低,在PLA和質(zhì)量濃度條件下不同微塑料粒徑間小麥種子發(fā)芽率基本上呈現(xiàn) 150μm＜1000μm＜4000μm.在相同的微塑料粒徑和粒徑條件下不同微塑料質(zhì)量濃度間小麥種子發(fā)芽率具有一定的差異,但差異性不顯著(P＞0.05),且不同微塑料質(zhì)量濃度類型間小麥種子發(fā)芽率變化趨勢(shì)不明顯.微塑料為 PP且粒徑和質(zhì)量濃度均為低粒徑(150μm)和低濃度(0.1g/kg)或中粒徑(1000μm)和中濃度(0.5g/kg)時(shí)小麥種子發(fā)芽抑制率最大為11.54%,粒徑和質(zhì)量濃度分別為高粒徑(4000μm)和低濃度(0.1g/kg)時(shí)對(duì)小麥種子發(fā)芽具有一定的促進(jìn)作用,發(fā)芽抑制率為-5.43%;微塑料為 HDPE且粒徑和質(zhì)量濃度分別為中粒徑(1000μm)和低濃度(0.1g/kg)時(shí)小麥種子發(fā)芽抑制率最大為 17.57%,粒徑和質(zhì)量濃度分別為高粒徑(4000μm)和中濃度(0.5g/kg)時(shí)對(duì)小麥種子發(fā)芽具有一定的促進(jìn)作用,發(fā)芽抑制率為-1.14%;微塑料為 PLA且粒徑和質(zhì)量濃度分別為低粒徑(150μm)和中濃度(0.5g/kg)時(shí)小麥種子發(fā)芽抑制率最大為11.54%,粒徑和質(zhì)量濃度分別為高粒徑(4000μm)和低濃度(0.1g/kg)時(shí)對(duì)小麥種子發(fā)芽具有一定的促進(jìn)作用,發(fā)芽抑制率為-1.14%.綜上可知,微塑料粒徑對(duì)小麥種子發(fā)芽率的影響作用較大,而微塑料類型和質(zhì)量濃度次之.

表2 不同微塑料對(duì)小麥種子發(fā)芽率的影響Table 2 Effects of different microplastics on the germination rates of wheat seeds

2.2 微塑料對(duì)小麥種子生長特征的影響

為分析微塑料對(duì)小麥種子生長特征,以發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和平均發(fā)芽時(shí)間指標(biāo)表征微塑料對(duì)小麥種子生長特征的影響作用,具體情況如表3和圖 4所示.對(duì)于微塑料 PP,與對(duì)照組相比不同粒徑和質(zhì)量濃度間小麥種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和平均發(fā)芽時(shí)間的差異性不顯著(P＞0.05),而活力指數(shù)具有顯著的差異性(P＜0.05).對(duì)于微塑料 HDPE,與對(duì)照組相比在不同粒徑條件下不同質(zhì)量濃度間的發(fā)芽勢(shì)均具有顯著的差異性(P＜0.05),而發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和平均發(fā)芽時(shí)間在低和中粒徑(150μm和1000μm)下不同質(zhì)量濃度間具有顯著的差異性(P＜0.05);與對(duì)照組相比在中濃度(0.5g/kg)條件下不同粒徑間的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和平均發(fā)芽時(shí)間均具有顯著的差異性(P＜0.05).對(duì)于微塑料 PLA,與對(duì)照組相比在低和高粒徑(150μm和4000μm)下不同質(zhì)量濃度間的發(fā)芽勢(shì)和平均發(fā)芽時(shí)間具有顯著的差異性(P＜0.05),而發(fā)芽指數(shù)在低粒徑(150μm)下不同質(zhì)量濃度間具有顯著的差異性(P＜0.05);與對(duì)照組相比低和中濃度(0.1g/kg和0.5g/kg)下不同粒徑間的發(fā)芽勢(shì)和平均發(fā)芽時(shí)間具有顯著的差異性(P＜0.05),而發(fā)芽指數(shù)在中濃度(0.5g/kg)下不同粒徑間具有顯著的差異性(P＜0.05);與對(duì)照組相比不同粒徑和質(zhì)量濃度間小麥種子的活力指數(shù)均具有顯著的差異性(P＜0.05).總體來說,微塑料HDPE和PLA對(duì)小麥種子生長特征的影響作用比微塑料 PP的影響作用大,而不同微塑料類型、粒徑和質(zhì)量濃度對(duì)小麥種子活力指數(shù)的影響最顯著.

表3 不同微塑料對(duì)小麥種子生長特征的影響Table 3 Effects of different microplastics on the growth characteristics of wheat seeds

由圖4可知,與對(duì)照組相比不同微塑料類型、粒徑和質(zhì)量濃度均對(duì)小麥種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和平均發(fā)芽時(shí)間指標(biāo)具有抑制作用.當(dāng)粒徑為中粒徑(1000μm)時(shí),微塑料PP和HDPE對(duì)小麥種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和平均發(fā)芽時(shí)間等的抑制作用最強(qiáng),而PLA的抑制作用最弱,且當(dāng)粒徑為低粒徑或高粒徑時(shí)其抑制作用呈現(xiàn)為相反的狀態(tài);當(dāng)質(zhì)量濃度為中濃度(0.5g/kg)時(shí),微塑料HDPE和PLA對(duì)小麥種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和平均發(fā)芽時(shí)間等的抑制作用最強(qiáng),而 PP的抑制作用最弱,且當(dāng)質(zhì)量濃度為低濃度(0.1g/kg)或高濃度(1g/kg)時(shí)其抑制作用呈現(xiàn)為相反的狀態(tài).總之,當(dāng)微塑料為中粒徑(1000μm)或中濃度(0.5g/kg)時(shí)微塑料對(duì)小麥種子生長特征指標(biāo)的影響作用最為顯著.

圖4 不同微塑料對(duì)小麥種子生長影響的總覽Fig.4 An overview of the effects of different microplastics on wheat seed growth

2.3 微塑料對(duì)小麥幼苗生長趨勢(shì)分析

不同微塑料對(duì)小麥幼苗不同階段生長速率的影響作用如表4所示,對(duì)于第一階段(10月25日～11月 2日)與對(duì)照組相比微塑料 PP為低粒徑(150μm)和HDPE為中粒徑(1000μm)時(shí)小麥幼苗的生長速率在不同質(zhì)量濃度間具有顯著的差異性(P＜0.05),而在微塑料PP、HDPE和PLA的質(zhì)量濃度分別為低濃度(0.1g/kg)、中濃度(0.5g/kg)和高濃度(1g/kg)時(shí)小麥幼苗的生長速率在不同粒徑間具有顯著的差異性(P＜0.05).對(duì)于第二階段(11月3日～11月6日),與對(duì)照組相比微塑料不同粒徑和質(zhì)量濃度間小麥幼苗的生長速率基本上均呈現(xiàn)顯著差異性(P＜0.05).對(duì)于第三階段(11月17日～11月30日),與對(duì)照組比較微塑料HDPE和PLA在不同粒徑條件下小麥幼苗的生長速率在不同質(zhì)量濃度間具有顯著的差異性(P＜0.05),微塑料PP和HDPE在質(zhì)量濃度為低濃度(0.1g/kg)和高濃度(1g/kg)而微塑料PLA在不同質(zhì)量濃度下時(shí)小麥幼苗的生長速率在不同粒徑間具有顯著的差異性(P＜0.05).整體上在不同階段小麥幼苗的生長速率呈現(xiàn)逐步減小趨勢(shì),同時(shí)不同微塑料之間小麥幼苗的平均生長速率呈現(xiàn)出 CK＞PP＞HDPE＞PLA.

表4 不同微塑料對(duì)不同階段小麥幼苗生長速率的影響Table 4 Effects of different microplastics on growth rate of wheat seedlings at different stages

續(xù)表4

根據(jù)圖5不同微塑料下小麥幼苗生長趨勢(shì)可知,與對(duì)照組相比在不同微塑料類型下小麥幼苗生長的變化趨勢(shì)從11月5日開始呈現(xiàn)明顯的變化趨勢(shì),且均比對(duì)照組小麥幼苗生長趨勢(shì)低,說明不同微塑料類型對(duì)小麥幼苗生長均有抑制作用,抑制作用的強(qiáng)弱關(guān)系表現(xiàn)為 PLA＞HDPE＞PP.針對(duì)不同的微塑料粒徑和質(zhì)量濃度,微塑料PP從11月16日開始小麥幼苗生長出現(xiàn)明顯的變化趨勢(shì),且在低粒徑和低濃度時(shí)小麥幼苗受到的抑制作用相對(duì)較小;微塑料HDPE和PLA在不同粒徑或質(zhì)量濃度條件下小麥幼苗生長趨勢(shì)變化不明顯.因此,微塑料類型對(duì)小麥幼苗生長的影響作用要比微塑料粒徑和質(zhì)量濃度的影響作用大.

圖5 不同微塑料下小麥幼苗生長趨勢(shì)Fig.5 Growth trends of wheat seedlings under different microplastics

3 討論

微塑料具有體積相對(duì)較小、吸附能力強(qiáng)、持久性和環(huán)境危害性等特征[38],其進(jìn)入土壤后會(huì)對(duì)植物生長產(chǎn)生了不利影響[41],但目前僅有較少學(xué)者通過室內(nèi)培養(yǎng)的方式進(jìn)行微塑料影響植物生長試驗(yàn)研究,本研究是利用盆栽試驗(yàn)在自然環(huán)境條件下進(jìn)行,研究結(jié)果更貼近農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況,研究表明微塑料對(duì)小麥種子平均發(fā)芽抑制率的影響呈現(xiàn)出HDPE＞PLA＞PP,而對(duì)小麥幼苗生長的抑制作用呈現(xiàn)出 PLA＞HDPE＞PP,可見微塑料 PLA隨著小麥幼苗的生長其抑制作用有所增加,這可能是由于微塑料PLA作為一種生物可降解的聚乳酸,隨著時(shí)間的增加其在土壤中被降解增大了對(duì)小麥幼苗生長的影響作用,而微塑料聚丙烯PP在土壤中的穩(wěn)定性較好;微塑料為中粒徑或中濃度時(shí)微塑料對(duì)小麥種子生長特征指標(biāo)的影響作用最為顯著,而低或高粒徑和濃度下的影響作用有所減弱,這可能是由于微塑料本身的特性或微塑料團(tuán)聚后降低了小麥對(duì)微塑料的可接觸性引起的.

微塑料進(jìn)入土壤中在環(huán)境作用下將被逐漸分解,形成不同粒徑的微塑料顆粒,進(jìn)而改變了土壤的理化性質(zhì),如微塑料可為土壤水分運(yùn)移通道而增加土壤水分的蒸發(fā)率,微塑料能與土壤團(tuán)粒緊密結(jié)合進(jìn)而影響土壤的容重、持水能力以及水穩(wěn)性團(tuán)聚體的粒徑分級(jí),微塑料會(huì)加強(qiáng)土壤的吸附性和反應(yīng)性而改變土壤 pH、鹽堿、有機(jī)質(zhì)、營養(yǎng)元素和離子狀態(tài)等,因此微塑料在影響土壤水分循環(huán)和土壤養(yǎng)分的運(yùn)移的同時(shí)間接地對(duì)植物的生長產(chǎn)生不利影響.微塑料能為土壤微生物提供一定的吸附位點(diǎn),其表面的細(xì)菌積累將具有更高的生物毒性,進(jìn)而降低了土壤微生物量、微生物活性以及微生物多樣性,使土壤微生物環(huán)境得到破壞而影響了植物生長所需的土壤生態(tài)環(huán)境.當(dāng)微塑料達(dá)到亞微米級(jí)和微米級(jí)微塑料時(shí),土壤中的微塑料會(huì)通過植物根系進(jìn)入植物體的莖葉中并富集,會(huì)損害植物葉片的光合作用,并將阻塞植物細(xì)胞壁氣孔而抑制水分吸收和影響營養(yǎng)物質(zhì)傳輸,這些將直接影響植物的生長,另外微塑料進(jìn)入植物體后如被食用將會(huì)給人體帶來潛在的風(fēng)險(xiǎn)而影響人類健康.雖然目前一些研究表明微塑料對(duì)土壤理化性質(zhì)、動(dòng)物生長發(fā)育、植物生長、微生物和酶活性均有不同程度的影響作用,但相關(guān)的影響作用機(jī)制尚不明確需要進(jìn)一步的加強(qiáng)研究.

綜上所述,今后要加強(qiáng)土壤微塑料來源、遷移和累積機(jī)制研究,探究不同微塑料對(duì)土壤水分、鹽分以及養(yǎng)分的響應(yīng)過程,深入研究微塑料對(duì)土壤動(dòng)物、微生物以及植物體的損害作用機(jī)理,揭示微塑料與土壤污染物(如重金屬)相互影響機(jī)制,進(jìn)一步探明微塑料在各生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中的傳遞機(jī)制并加強(qiáng)其對(duì)人類健康風(fēng)險(xiǎn)的響應(yīng).

4 結(jié)論

4.1 小麥種子平均發(fā)芽率和平均發(fā)芽抑制率在不同微塑料類型、粒徑和質(zhì)量濃度處理間得差異性不顯著;在微塑料暴露下一定程度上降低了小麥種子平均發(fā)芽水平,對(duì)小麥種子平均發(fā)芽抑制率呈現(xiàn)出HDPE＞PLA＞PP;微塑料為中粒徑(1000μm)和中濃度(0.5g/kg)時(shí)對(duì)小麥種子發(fā)芽的抑制作用最大,而低或高粒徑和濃度時(shí)對(duì)小麥種子發(fā)芽的抑制作用有所減弱;微塑料粒徑對(duì)小麥種子發(fā)芽率的影響作用較大,而微塑料類型和質(zhì)量濃度次之.

4.2 微塑料HDPE和PLA對(duì)小麥種子生長特征的影響作用比微塑料PP的影響作用大,小麥種子活力指數(shù)受微塑料類型、粒徑和質(zhì)量濃度的影響最為顯著;微塑料為中粒徑(1000μm)或中濃度(0.5g/kg)時(shí)微塑料對(duì)小麥種子生長特征指標(biāo)的影響作用最為顯著.

4.3 小麥幼苗在不同階段的生長速率呈現(xiàn)逐步減小趨勢(shì),且小麥幼苗的平均生長速率在不同微塑料類型處理中呈現(xiàn)出 CK＞PP＞HDPE＞PLA;不同微塑料類型對(duì)小麥幼苗生長均有抑制作用,其抑制作用的強(qiáng)弱呈現(xiàn)為 PLA＞HDPE＞PP;微塑料類型對(duì)小麥幼苗生長的影響作用要比微塑料粒徑和質(zhì)量濃度的影響作用大.