PLAマイクロプラスチックとカドミウムの連合ストレスが土壌全量C、N、Pの生態化学計量および恒常性に及ぼす影響

HUANG Yao-hao ,  

LI Fu-peng ,  

QIU Shi-chen ,  

ZHANG Zhen-ming ,  

HONG Jiang ,  

YAN Qiu-xiao ,  

摘要

ポリ乳酸(PLA)マイクロプラスチックとカドミウム(Cd)の複合汚染が土壌中の炭素、窒素、リンの循環および微生物の栄養制限に及ぼす影響を調査するため、本研究では異なる濃度のPLAおよびCdの単独および複合処理を設定した鉢栽培試験を実施し、培養30日および60日に土壌の理化学特性、炭素、窒素、リン含量および関連する細胞外酵素活性を測定し、酵素化学計量ベクトルモデルを用いて微生物の栄養制限の動態を分析した。結果は、PLAが土壌の時間依存的な酸性化を引き起こし、複合処理下で酸性化傾向が持続したことを示した。PLAは外因性炭素源として土壌有機炭素(SOC)含量を有意に増加させ、30日で5.26%~26.32%の増加を示し、60日の複合処理下ではSOCの増加率が148.87%~267.50%に達した。単独処理は全窒素(TN)に有意な影響を与えなかったが、複合処理ではTNが20.00%~27.15%有意に増加し、全リン(TP)も複合処理下で増加幅が拡大した。同時にPLAの濃度上昇に伴いC/NおよびC/Pが持続的に増加し、60日の複合処理でそれぞれ最高値の6.97および18.40に達した。酵素活性に関してはCdが長期的に炭素・窒素獲得酵素を抑制し、一方でPLAはリパーゼの高発現を誘導し、60日の高濃度複合処理で対照より315.50%上昇した。ベクトルモデルは、微生物が一般的に窒素制限を受けており、60日の複合処理で非常に高いレベルに達していることを示し、高濃度PLAは培養後期に持続的に炭素を供給し、炭素制限を効果的に緩和していることを示した。

关键词

PLAマイクロプラスチック;カドミウム;化学計量;恒常性;全量C、N、P

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