2022-03-07
近期，派森诺与广东省科学院生态环境与土壤所合作，在《Journal of Hazardous Materials》发表论文，解析了农膜残留土壤中塑料圈原生生物群落的结构和组装机制，阐明了农膜残留作为一个独特的生态位，可能扰乱原生生物群落并威胁农业生态系统的健康和功能。
研究背景
农膜残留对农作物、动物群和土壤性质的负面影响已被广泛研究。例如，农膜残留会降低土壤孔隙率和空气流通，导致土壤肥力差，对植物的生长发育不利。土壤中的聚乙烯塑料会导致组织病理学损伤并影响蚯蚓的生长速度，还可能改变线虫和微型节肢动物的群落组成和丰度。最近的研究表明，农膜残留物甚至可以通过改变土壤生态位和小气候来驱动土壤微生物群落的多样性和功能的变化。例如，在含有农膜残留的土壤中，与周围土壤相比，在塑料圈中观察到细菌/真菌群落多样性、组成、生物网络和功能基因存在显著差异。然而，目前的研究主要集中在细菌和真菌群落上，对原生生物群落的研究很少，这限制了我们对农膜残留土壤中塑料圈微生物群落生态学的整体认知。
研究方法
选择具有典型土壤类型（红土、黑土和黄土）的三种覆膜农田，收集了农膜残留物和周边土壤，利用18S rRNA基因高通量测序技术，对原生生物群落进行多样性组成谱解析。
研究方法：原生生物群落多样性组成谱测序
测序区域：18S rRNA基因V9区
测序方法：MiSeq测序
分析方法：QIIME 2
研究结果
研究发现，塑料圈原生生物的组成分类、多样性和功能分型（消费者、光养生物和寄生生物）与周边土壤的微生物群落显著不同。消费者群落在塑料圈和周边土壤的原生生物群落的共现网络中占主导地位，但农膜残留物削弱了消费者群落的该主导作用。与周边土壤的生态网络相比，塑料圈原生生物群落的生态网络呈现出更高的模块化、更低的复杂性和正连接度。此外，在塑料圈中观察到富集的植物病原菌（海绵孢菌属）和被归类为植物病原体的关键类群（腐霉属），意味着农膜残留物可能对土壤健康构成风险。同时，基于生态位理论和中性理论表明，随机过程在塑料圈原生生物分类和功能群落的组装中发挥了主要作用，而基于生态位的确定性过程在周边土壤的原生生物群落形成中发挥了主要作用。
图1. 原生生物在真核生物中的分布及原生生物群落多样性比较
图2. 属水平上原生生物群落的组成分布
图3. 原生生物群落的功能型分类和多样性比较
图4. 原生生物群落的功能型分类组成
图5. 原生生物群落共现网络分析
图6. 原生生物群落组装机制
总结
本研究表明，农膜残留为土壤原生生物的定植提供了独特的生态位，可能扰乱原生生物群落并威胁农业生态系统的健康和功能，为理解原生生物再土壤微生态环境中的重要功能作用奠定了基础。
