研究背景

设施农业凭借塑料地膜、大棚等技术显著提升作物产量，但长期使用塑料产品导致的微塑料（MPs）污染已成为潜在生态威胁。微塑料在土壤中积累，可能破坏土壤结构、影响微生物活动，进而干扰碳氮循环等关键生态功能。然而，设施农业使用年限与微塑料污染的关联，及其对土壤微生物群落的综合影响尚未明确。为此，研究团队聚焦北京 10 个不同种植年限的设施农业基地，探索微塑料污染与土壤生态系统的交互作用。

研究方法

样品采集：选取北京 10 个设施农业基地（种植年限 4-39 年），采集 80 份 0-20cm 表层土壤样品，统一土壤类型为潮土，控制管理措施一致。

微塑料分析：采用密度浮选法提取微塑料，通过立体显微镜观察形态、颜色和尺寸，结合傅里叶变换红外光谱（μ-FT-IR）鉴定成分。

微生物分析：提取土壤 DNA，针对细菌 16S rRNA 基因 V4 区进行高通量测序，分析群落组成与多样性；利用 FAPROTAX 工具预测微生物功能。

数据分析：通过 Pearson 相关性、Mantel 检验等方法，解析设施年限、微塑料与土壤理化性质对微生物群落的影响。

研究结果

微塑料污染随设施年限递增

所有土壤样品均检测出微塑料，平均丰度为 1760±868.02 个 /kg，且与设施年限呈显著正相关（图 2）：种植 36 年的基地微塑料丰度（3400 个 /kg）是 4 年基地（475 个 /kg）的 7 倍。形态上，碎片（47.3%）、薄膜（26.2%）和纤维（21.6%）占主导，成分以聚丙烯（PP，33.5%）和聚乙烯（PE，17.3%）为主，推测与地膜、肥料袋等塑料用品的长期使用有关。

微生物群落受多重因素调控

细菌群落以芽孢杆菌门（26.59%）、假单胞菌门（19.46%）和放线菌门（13.38%）为主。NMDS 分析显示，不同基地的微生物群落显著聚类（图 6），表明空间差异和环境因素共同驱动群落结构变化。Mantel 检验进一步证实，土壤 pH、有机质含量和设施年限对微生物群落的影响强于微塑料，其中酸杆菌门和 Hyphomicrobium 属的丰度随设施年限和微塑料含量增加而显著上升，提示这类微生物可能对微塑料具有潜在降解能力。

功能预测：碳氮循环受年限影响显著

FAPROTAX 功能预测显示， 化能异养（25.16%）、好氧化能异养（22.38%）、硝化作用（18.81%）是主要功能（图 7）。设施年限越长，碳循环相关功能（如好氧异养）越弱，而氮循环功能（如硝化作用）增强，微塑料虽对碳循环有轻微抑制，但影响不及设施年限显著。

结论与展望

研究证实，北京设施农业土壤中微塑料丰度随种植年限增加而显著累积，以 PP 和 PE 为主。土壤理化性质和设施年限是驱动微生物群落变化的核心因素，微塑料虽对部分微生物类群和功能有影响，但作用相对次要。

未来需进一步探索微塑料与其他环境压力（如农药、重金属）的协同效应，开发可降解塑料替代材料，并建立长期监测体系，为设施农业的可持续发展提供科学依据。同时，Hyphomicrobium 属等微生物的塑料降解潜力值得深入研究，或为微塑料污染修复提供新途径。

参考来源：

Xu, Li et al. “The increasing age of facility agriculture significantly enriched microplastics and affected soil bacterial communities.” Journal of hazardous materials, vol. 495 138865. 7 Jun. 2025, doi:10.1016/j.jhazmat.2025.138865