土壤微塑料(MPs)污染是一个全球性的生态环境威胁。虽然生物可降解塑料是不可降解塑料良好的替代品，但土壤中的生物可降解MPs是一种碳源，可能增加或减少土壤有机质(SOM)矿化，即激发效应。土壤氮的有效性是调控土壤有机质激发效应的重要因子，由于大多数生物可降解MPs不含氮素，其输入到土壤后微生物生长和代谢所需氮素主要来自土壤。但土壤氮素有效性对可降解MPs诱导矿化作用的研究鲜见报道。

近日，中国科学院东北地理与农业生态研究所李禄军研究员团队在European Journal of Soil Science杂志在线发表题为“Nitrogen availability governs priming effect induced by biodegradable microplastics through microbial life-strategies”的研究论文，解析了土壤氮的有效性如何通过调控微生物生活策略影响MPs诱导的激发效应。

研究表明，具有较高降解性的聚羟基脂肪酸酯(PHA)诱导激发效应的范围为200 %~250 %, 而降解性较低的聚乳酸(PLA)诱导激发效应范围为-22 %~-5 %（图1），这种差异源于PHA更易降解为小分子有机化合物，为微生物提供充足碳和能量。相反，PLA的缓慢降解可以通过形成“plastisphere”抑制SOM分解，有助于提升SOM稳定性。

图1 可降解微塑料(MPs)在土壤中的累积激发效应

另外，相比于没有氮输入土壤，矿质氮输入(1.50,0.75,0.50,0.30 mg N g^-1 soil)普遍降低了MPs诱导的激发效应(图2)，主要是由于矿质氮输入限制了K-策略微生物(酸杆菌门和担子菌门)对矿质氮的挖掘。矿质氮对MPs诱导激发效应的抑制作用随MPs碳和矿质氮的C/N比的增加而增加，主要是由于适宜的添加物C/N（C/N=10）满足了r-策略微生物(变形菌门和子囊菌门)对碳和氮的需求。r-策略微生物的快速生长同时增加了SOM和MPs的矿化。同时r-策略微生物的代谢产物和残体也可以通过交互喂养，促进K-策略微生物的生长，从而缓解氮输入对其的限制。

图2 添加物不同C/N (MPs/矿质氮)条件下，MPs诱导土壤有机质分解对矿质氮输入响应的平均效应(RR _{+ +})

研究认为，r-和K-策略微生物共同驱动了MPs诱导激发效应的强度和方向(图3)，该影响取决于土壤氮素有效性。总之，土壤养分状况对SOM矿化的调控作用在预测MPs影响土壤碳循环时应加以考虑。

图3 氮素有效性调控微塑料诱导土壤有机质激发效应的概念图

东北地理所在读博士生董宏鑫为论文第一作者，李禄军研究员为论文通讯作者，其他合作者还包括特别研究助理何朋、刘明慧（已出站），德国哥廷根大学Yakov Kuzyakov教授。本研究受到国家自然科学基金项目(U23A6001和 42277350)、国家重点研发计划项目(2022YFD1500305)、中国科学院国际合作项目(131323KYSB20210004)、黑龙江省杰出青年科学基金(JQ2021C004)等项目的资助。

论文信息：Dong,H.,He,P.,Liu,M.,Kuzyakov,Y.,Li,L.J.,2025. Nitrogen availability governs priming effect induced by biodegradable microplastics through microbial life-strategies. European Journal of Soil Science 76(4),e70170.

论文链接：https://doi.org/10.1111/ejss.70170.