模拟土壤环境中聚乙烯微塑料的暴露对紫花地丁生理生态的影响

为了解土壤微塑料对野生植物生理生态的影响,以紫花地丁为材料,选用150μm聚乙烯微塑料(polyethylene microplastics,PE-MPs),分别设置对照组(CK)和不同暴露浓度,探究模拟土壤环境中微塑料污染对植物生理生态指标及其土壤理化指标的影响.结果表明,低浓度PE-MPs对紫花地丁产生的影响不显著,但高浓度会对植物的生理指标产生明显的抑制作用.PE-MPs暴露浓度超出500 mg/kg时,紫花地丁各项生理生态指标出现显著变化.在最高浓度为1500 mg/kg的暴露下,部分指标达最低.与CK相比,植物根系活力、叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素分别显著降低55.2%、27.9%、23.3%和26.7%;抗氧化酶SOD、POD和CAT等酶活指标分别显著降低55.2%、35.1%和35.5%;植物叶绿素荧光参数F_(0)、F_(m)分别显著下降27.1%和17.8%.NPQ_Lss在暴露浓度为500 mg/kg下达到最低;1-Qp_Lss随PE-MPs暴露浓度增加呈上升趋势,在暴露浓度为1000 mg/kg条件下达最高.荧光成像结果表明,PE-MPs暴露浓度为1000或1500 mg/kg下,紫花地丁叶片活性显著降低.土壤pH和速效钾随PE-MPs暴露浓度增加呈上升趋势;有效磷和碱解氮含量则呈显著降低,有效磷在500 mg/kg暴露浓度下达最低,而碱解氮在1500 mg/kg暴露下达最低.此外,当PE-MPs暴露浓度高于500 mg/kg时,紫花地丁的各项生理指标受到显著抑制;同时,根系活力、叶绿素总量、SOD、F_(0)、F_(m)、1-Q_(p_Lss)、QY_(max)等多个指标与土壤碱解氮呈显著相关性.总体上,土壤环境中较低浓度(100 mg/kg以下)PE-MPs的暴露对紫花地丁的生理生态影响不显著;而较高浓度PE-MPs下紫花地丁的抗氧化酶系统与PSⅡ光合系统均受到显著破坏,耐受PE-MPs临界浓度约为100-500 mg/kg.