聚乙烯微塑料浓度对黑土团聚体特征及其稳定性的影响

【目的】微塑料会与土壤颗粒及团聚体相互作用而影响土壤的稳定性,探究微塑料浓度对黑土团聚体特征及其稳定性的影响,以期为农田土壤(微)塑料污染及土壤健康评价提供数据基础。【方法】通过大豆盆栽实验,研究自然条件下不同微塑料浓度(0%、0.1%、0.5%、1%、2%、5%)对黑土团聚体组成、团聚体稳定性(大团聚体含量R> 0.25)、土壤团聚体特征指标(平均质量直径MWD、几何均重直径GMD、分形维数FD)的影响。【结果】不同微塑料浓度处理中,<0.25 mm的机械稳定性团聚体含量比例最小,且> 2 mm和<0.25 mm的团聚体含量比例随着微塑料浓度的增加而增加;> 2 mm的水稳性团聚体含量比例最小,<0.25 mm的水稳性团聚体含量比例随着微塑料浓度的增加而增加;但在1%浓度时,机械稳定性和水稳性团聚体含量比例均与其他浓度的趋势相反;无植物种植的团聚体变化与种植物的相似。土壤大团聚体(R> 0.25)的含量比例随着微塑料浓度的增加而显著减小,当微塑料浓度为1%时,其含量比例略低于对照试验(CK)。不同采样期,大豆成熟期的土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体的MWD、GMD均比花期的小,而花期的团聚体分形维数比成熟期高,表明随着大豆生长及微塑料的作用,土壤团聚体稳定性降低。通过相关性分析表明,MWD与GMD呈极显著正相关关系,且二者均与FD值呈极显著负相关,即土壤团聚体MWD和GMD总体显著增大,FD值则显著减小,从而表征土壤颗粒团聚性下降。此外,当土壤中微塑料浓度为1%时,土壤团聚体分形维数最小,即土壤团聚作用增强。【结论】土壤中微塑料累积浓度越高,对土壤团聚体产生的破坏作用越强,导致土壤颗粒间聚合能力减弱,土壤中微塑料浓度为1%是否可作为影响黑土团聚体稳定性变化的阈值还有待后续研究,以期为全面评估微塑料对土壤质量的影响提供依据。