生物炭对聚乙烯微塑料污染小麦理化性质影响

来源：环境科学杂志2026年第1期北京时间：

作者：陈富鹏,李紫伊,董云婷,罗培育,陈悦,林迪,李岚涛

单位：河南农业大学林学院, 郑州 450046,河南农业大学林学院, 郑州 450046,河南农业大学林学院, 郑州 450046,唐河县农业技术推广中心, 唐河 473400,河南农业大学林学院, 郑州 450046,河南农业大学林学院, 郑州 450046,河南农业大学资源与环境学院, 郑州 450046

摘要：微塑料（MPs）易通过农田土壤被作物吸收并经食物链传递从而直接威胁粮食安全及人体健康. 生物炭（BC）作为广泛使用的土壤改良剂，具有高效修复污染土壤功能，但其对MPs污染修复作用与机制尚不明晰. 基于此，探究玉米秸秆生物炭（CSB）对聚乙烯微塑料（PE-MPs）污染小麦植株-土壤系统生理生态影响效应与机制，确定关键主控因子，以期为农田微塑料污染生物炭修复治理提供参考. 采用小麦土壤盆栽试验，研究玉米秸秆生物炭（CSB，0.0%、0.5%、1.0%和3.0%）对聚乙烯微塑料（PE-MPs，0.0%、0.5%、1.0%和5.0%，粒径10 μm和100 μm）污染小麦生长发育、光温生理、叶片抗氧化酶活性及土壤酶活性影响及修复效果. 同时利用偏最小二乘（PLS）回归模型定量分析各理化特性与冬小麦鲜质量、干质量生长指标间关系，确定关键主控因子. 结果表明，两种粒径PE-MPs污染对小麦生长发育及理化特性均表现出抑制效应，施用CSB则可有效缓解PE-MPs负面胁迫影响. 与PE-MPs5.0% × CSB0.0%相比，添加CSB后小麦株高、叶面积和地上部生物量分别平均提升11.70%、21.92%和44.63%. 单一PE-MPs污染显著增加小麦群体冠层温度，降低叶片厚度和光合效率，添加CSB则具有明显修复缓解效果. 10 μm PE-MPs对上述指标抑制作用强于100 μm PE-MPs且CSB对小粒径组修复效果更显著. 10 μm PE-MPs主要影响叶片光化学活性（F_v/F₀），100 μm PE-MPs则主要调控光合速率（P_n）. 此外，PE-MPs污染显著增强了小麦叶抗氧化酶活性，降低土壤酶活性. 与PE-MPs0.0%相比，微塑料胁迫下叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）均呈上升趋势变化，土壤脲酶（S-URE）、酸性磷酸酶（S-ACP）和脱氢酶（S-DHA）活性则均呈下降趋势变化；添加 CSB 后，叶片酶活性表现出不同程度降低，而对土壤酶活性则具有不同程度促进作用. CSB对于10 μm污染土壤修复效率更高. PLS结果显示，CSB与PE-MPs共存下影响小麦鲜质量和干质量变化主控因子分别为光系统II潜在光化学活性参数F_v/F₀（10 μm）、净光合速率P_n（100 μm鲜质量）和F_v/F₀（100 μm干质量）. 研究结果为阐明小麦CSB与PE-MPs交互生理生态机制及构建高效安全污染防治策略提供理论支撑和参考.

关键词：生物炭,聚乙烯微塑料（PE-MPs）,生理特性,缓解效应,PLS模型,