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我院楊志峰院士團隊韓蘭芳教授課題組在Soil Biology and Biochemistry發表題為“Polylactic acid microplastics induced negative priming and improved carbon sequestration via microbial processes in different paddy soils”的最新成果，第一作者為2022級博士研究生陳麗瑩。

成果簡介

可生物降解微塑料（MPs）對土壤有機碳（SOC）礦化過程的影響（激發效應）作為一個新興問題，其引發的激發效應方向、強度及其微生物驅動機制尚待探究。這項研究基于穩定碳同位素技術，通過向三種具有C3植物特征的稻田土壤（Ferralsol、Alfisol和Mollisol）添加以玉米澱粉（C4植物）為原料制備的聚乳酸（PLA）MPs，探讨PLA-MPs對土壤激發效應的影響。經過180天的室内PLA-MPs-土壤共育實驗發現，PLA-MPs顯著降低了三種稻田土中SOC的礦化，表現出明顯的負激發效應。其中，負激發效應在Mollisol中最為顯著，其SOC的CO₂-C釋放量減少了210–220 mg kg⁻¹，并且表現出正的淨碳平衡，表明PLA-MPs的輸入促進了其SOC的積累。

負激發效應的主要機制包括：（1）PLA-MPs對SOC，尤其是溶解有機碳（DOC）的吸附保護作用；（2）PLA-MPs添加後微生物生物量及真菌多樣性的顯著下降。此外，在Mollisol中，微生物對碳源利用的“基質轉換效應”較為突出，即相比于SOC，微生物傾向于利用PLA-MPs。總的來說，PLA-MPs通過改變土壤微生物生物量、多樣性及群落組成以推動對PLA-MPs的利用，從而抑制SOC的礦化，進而引起土壤碳庫的變化及碳積累。研究結果可為優化可生物降解塑料替代傳統難降解塑料的使用，以及指導農業實踐管理以提升土壤碳固存提供科學依據。

圖1PLA-MPs輸入後三種土壤的SOC源CO₂的累積排放量（左圖）和累積激發效應（右圖）。0.5%和1.0%指的是PLA-MPs的添加量為0.5%（w/w）和1.0%（w/w）。

圖2PLA-MPs輸入後三種土壤的淨碳平衡。

圖3PLA-MPs誘導負激發效應的微生物過程概念圖。