盆栽实验:选取了三种在中国城市绿地中广泛种植的草本植物(草地早熟禾、高羊茅、青绿苔草)作为研究对象,分别添加不同浓度的微塑料(0、0.5%、1%、2%),每个处理设置四个重复。植物在温室中培养206天,以模拟城市绿地中的一个生长季节。实验期间,定期测量植物的高度、地上和地下生物量,以及根系形态指标。
Meta分析:该研究收集已发表的相关研究数据,以塑料、根、地下、直径、长度、面积、密度,性状和功能等为关键词,搜索了331项研究,制定标准筛选文献。最终纳入了19篇原始文章中的118个观察数据。以此为基础更全面地评估评估微塑料对植物生长的影响大小。
研究发现,在盆栽试验中,高浓度微塑料(1%和2%)显著促进高羊茅的根系生长,包括根长、表面积、平均直径和生物量,而其余两种则未表现出显著变化。这揭示了微塑料对植物根系影响具有物种和浓度依赖性。且不同微塑料类型和植物种类对微塑料响应各异。高浓度微塑料通过改善土壤通气性、增强土壤聚集,对细根(≤1mm)生长尤为有益。然而,Meta分析显示,整体而言,微塑料添加降低了植物根长和根生物量。微塑料可能对植物根系造成物理损伤,降低抗氧化活性,抑制生长。微塑料对植物地上和地下生物量的影响不一致,低浓度时倾向增加地上生物量,高浓度时则促进地下生物量分配,以应对胁迫。
图1 微塑料浓度对三种植物(a)高度(b)地上和地下生物量的影响
图2 微塑料浓度对三种植物(a)根长(b)根表面积(c)平均直径(d)总体积的影响
图3 微塑料浓度对三种植物(a)细根长度(b)细根表面积(c)细根体积(d)比根长度(e)比根表面积 (f)根组织密度的影响
图4 偏最小二乘路径模型(PLS-PM)揭示了微塑料影响根系生物量的根本机制。
(a)显示三种植物的数据分析结果(b)显示了对微塑料更敏感的高羊茅的数据结果
图5 微塑料对植物根长、根干生物量、根鲜生物量和茎干生物量的影响
图6 地上、地下生物量与微塑料浓度的关系
论文链接:
https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2024.117038
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