南京大学-TOP期刊(JHM)论文||微塑料“穿”上生物膜后更挑事?变暖让两种塑料对沉积物氮循环的影响殊途同归

微塑料在淡水环境中会形成“生物膜球”（plastispheres），但此前研究多关注原始微塑料，且忽略变暖的调节作用。

该研究以南京九乡河为对象，先原位培养30天获得plastispheres，再通过实验室微宇宙实验（设25°C、29°C、35°C三组温度），结合高通量测序、15N同位素配对等技术，分析两者对沉积物微生物群落与氮循环的影响。结果发现：plastispheres比原始微塑料更显著改变微生物多样性（提升但网络稳定性下降），因引入外源微生物加剧竞争；两者对氮循环影响相反——plastispheres降低反硝化率（21.75%）和N2O排放（39.45%），原始微塑料则增加（反硝化+31.42%、N2O+23.81%），源于反硝化菌群落（nirS/nirK型）的变化；变暖（35°C）会削弱差异，因高温选热耐受菌、促进群落趋同，温度成主导因子。

该研究为变暖下微塑料（尤其plastispheres）的生态风险评估提供新视角。

图1：展示九乡河原位培养采样点，及plastispheres与沉积物微生物多样性（PPLA多样性更低）、群落结构（PCoA显示明显差异）的对比。

图2：呈现不同处理（plastispheres/原始微塑料、温度）对微生物α多样性（丰富度、香农指数）、β多样性（PCoA聚类）及优势属（如Chromobacterium在MPLA组增加）的影响。

图3：说明plastispheres与原始微塑料对微生物共现网络（节点/边增多、模块化降低）的改变，及群落组装（确定性过程主导，升温后随机过程占比增加）。

图4：展示25°C、29°C、35°C下，plastispheres（抑制）与原始微塑料（促进）对反硝化率及N2O排放的反向影响，及高温下差异缩小。

图5：呈现反硝化功能基因（narG、nirS等）丰度随温度升高的变化，及反硝化菌群落（nirS/nirK型细菌、真菌nirK型）的组成差异。

图6：用偏最小二乘路径模型（PLS-PM）揭示材料类型（通过微生物群落+沉积物性质）与温度（主要通过微生物群落）对氮循环的调控路径。

第一作者：Mengjie Chang，南京大学环境学院。

通讯作者：陈玲，南京大学环境学院助理教授。