2022-03-07
近期，派森諾與廣東省科學院生態環境與土壤所合作，在《Journal of Hazardous Materials》發表論文，解析了農膜殘留土壤中塑料圈原生生物群落的結構和組裝機制，闡明了農膜殘留作為一個獨特的生態位，可能擾亂原生生物群落并威脅農業生態系統的健康和功能。
研究背景
農膜殘留對農作物、動物群和土壤性質的負面影響已被廣泛研究。例如，農膜殘留會降低土壤孔隙率和空氣流通，導致土壤肥力差，對植物的生長發育不利。土壤中的聚乙烯塑料會導致組織病理學損傷并影響蚯蚓的生長速度，還可能改變線蟲和微型節肢動物的群落組成和豐度。最近的研究表明，農膜殘留物甚至可以通過改變土壤生態位和小氣候來驅動土壤微生物群落的多樣性和功能的變化。例如，在含有農膜殘留的土壤中，與周圍土壤相比，在塑料圈中觀察到細菌/真菌群落多樣性、組成、生物網絡和功能基因存在顯著差異。然而，目前的研究主要集中在細菌和真菌群落上，對原生生物群落的研究很少，這限制了我們對農膜殘留土壤中塑料圈微生物群落生態學的整體認知。
研究方法
選擇具有典型土壤類型（紅土、黑土和黃土）的三種覆膜農田，收集了農膜殘留物和周邊土壤，利用18S rRNA基因高通量測序技術，對原生生物群落進行多樣性組成譜解析。
研究方法：原生生物群落多樣性組成譜測序
測序區域：18S rRNA基因V9區
測序方法：MiSeq測序
分析方法：QIIME 2
研究結果
研究發現，塑料圈原生生物的組成分類、多樣性和功能分型（消費者、光養生物和寄生生物）與周邊土壤的微生物群落顯著不同。消費者群落在塑料圈和周邊土壤的原生生物群落的共現網絡中占主導地位，但農膜殘留物削弱了消費者群落的該主導作用。與周邊土壤的生態網絡相比，塑料圈原生生物群落的生態網絡呈現出更高的模塊化、更低的復雜性和正連接度。此外，在塑料圈中觀察到富集的植物病原菌（海綿孢菌屬）和被歸類為植物病原體的關鍵類群（腐霉屬），意味著農膜殘留物可能對土壤健康構成風險。同時，基于生態位理論和中性理論表明，隨機過程在塑料圈原生生物分類和功能群落的組裝中發揮了主要作用，而基于生態位的確定性過程在周邊土壤的原生生物群落形成中發揮了主要作用。
圖1. 原生生物在真核生物中的分布及原生生物群落多樣性比較
圖2. 屬水平上原生生物群落的組成分布
圖3. 原生生物群落的功能型分類和多樣性比較
圖4. 原生生物群落的功能型分類組成
圖5. 原生生物群落共現網絡分析
圖6. 原生生物群落組裝機制
總結
本研究表明，農膜殘留為土壤原生生物的定植提供了獨特的生態位，可能擾亂原生生物群落并威脅農業生態系統的健康和功能，為理解原生生物再土壤微生態環境中的重要功能作用奠定了基礎。
