【摘 要】
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地膜覆盖有效提高了农作物产量,但其残留物通过风化和降解等过程转化为微塑料（＜5 mm）,是土壤微塑料的主要来源之一。微塑料是含碳的高分子聚合物,对土壤有机碳库存在隐蔽性贡献。与此同时,微塑料会改变土壤理化性质和微生物活性,影响二氧化碳（CO2）气体的产生与排放,对全球气候变暖的影响不容忽视。然而,地膜源微塑料对土壤有机碳的贡献及CO2产生的影响机制尚不清楚。本论文以覆膜旱地农田土壤为研究对象,估算
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地膜覆盖有效提高了农作物产量,但其残留物通过风化和降解等过程转化为微塑料（＜5 mm）,是土壤微塑料的主要来源之一。微塑料是含碳的高分子聚合物,对土壤有机碳库存在隐蔽性贡献。与此同时,微塑料会改变土壤理化性质和微生物活性,影响二氧化碳（CO2）气体的产生与排放,对全球气候变暖的影响不容忽视。然而,地膜源微塑料对土壤有机碳的贡献及CO2产生的影响机制尚不清楚。本论文以覆膜旱地农田土壤为研究对象,估算了地膜源微塑料对土壤有机碳库的贡献;基于微宇宙培养试验,阐明影响土壤CO2排放的微塑料浓度阈值和微生物驱动机制。本文结果可为阐明覆膜农田土壤固碳和温室气体减排提供重要数据,为我国实现碳中和目标及保障农业可持续发展提供科学依据。论文的主要结果如下:（1）新疆地区地膜源微塑料的平均丰度为每千克土壤12589片（4198-47420片）。微塑料的聚合物类型主要为聚乙烯（PE）;形状以薄膜状为主（74.0%）,其次是颗粒状（24.2%）和纤维状（1.8%）;小尺寸微塑料（＜500μm）占微塑料总量的93.4%。土壤盐分与200-500μm微塑料所占比例呈正相关关系,与20-100μm微塑料所占比例呈负相关关系,表明土壤盐渍化有利于塑料薄膜破碎为200-500μm大小的微塑料,但却抑制了其进一步破碎为更小尺寸的微塑料。微塑料碳的平均含量为8.67 mg C kg-1,对土壤有机碳库的贡献约为1.59‰（0.05-14.24‰）。（2）通过微宇宙培养实验,评估了不同剂量低密度聚乙烯（LDPE）微塑料对旱地土壤CO2排放的影响。结果表明,与未添加微塑料的土壤相比,低剂量（0.01%和0.10%）的原生和老化微塑料均未对土壤有机碳分解产生显著影响,而高剂量（1.00%）的原生和老化微塑料使得土壤CO2排放显著（p＜0.05）增加了15-17%,表明微塑料对土壤有机碳分解存在剂量效应。微塑料对土壤溶解有机碳（DOC）和微生物生物量碳（MBC）无显著影响（p＜0.05）。原生微塑料显著降低了编码半纤维素（abf A和man B）水解酶的功能基因丰度（p＜0.05）,而老化微塑料显著降低了编码淀粉（sga）、半纤维素（abf A、man B和xyl A）和纤维素（cex）水解酶的功能基因丰度（p＜0.05）,表明微塑料作用下微生物功能基因的变化不是驱动土壤有机碳分解速率增加的关键因素。1.0%剂量的微塑料增加了土壤微生物代谢熵（q CO2）,表明微生物在生长代谢过程中受到了胁迫,需要分解更多的有机质以获取底物和能量维持自身生长,可能是促进土壤CO2排放的关键驱动机制。
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