土壤是陆地生态系统最大碳库，其微小波动会显著影响大气CO₂浓度。微塑料污染已成为全球性环境问题，微塑料主要通过污水灌溉、农膜残留、有机肥施用等途径不断进入深层土壤。可降解微塑料在农田大量使用，与不可降解微塑料在土壤中长期持久不同，可降解微塑料是一种碳源，在土壤中可通过激发效应增加或减少土壤有机碳矿化。然而，可降解微塑料及其降解产物对土壤有机碳的影响，此前尚不完全清楚。因此，揭示可降解微塑料在土壤中的转化过程及其对有机碳矿化的调控机制，已成为准确评估微塑料污染下土壤有机碳动态的关键科学问题。

研究发现，相比于未添加微塑料的土壤，高可降解性的聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate; PHA)通过增加其分解释放的可溶性有机碳来促进微生物生长，从而通过正激发效应显著增加土壤有机碳的矿化，增幅为462–1198 mg CO₂-C kg⁻¹ soil(图1)。相比之下，低可降解性的聚乳酸(polylactic acid; PLA)则通过吸附固持土壤中的可溶性有机碳，降低土壤碳的有效性，使土壤有机碳矿化量减少149–268 mg CO₂-C kg⁻¹ soil(图1)。

图1 可降解微塑料输入土壤中的瞬时和累积激发效应

深层土壤中土壤有机碳、总氮、土壤碳氮比、可溶性有机碳和微生物生物量碳均低于表层土壤，而深层土壤的pH则高于表层土壤(图2)。随机森林模型进一步揭示，土壤可溶性有机碳是调控激发效应的最关键因子，而总氮是次要调控因子(图2)。

图2 土壤理化性质对激发效应的关键变量（随机森林模型）

研究还发现，真菌主要通过酶介导的养分挖掘过程，将微塑料来源的可溶性有机碳作为碳源和能量来源，这是驱动强烈正激发效应的主要机制；而细菌则通过对微塑料来源可溶性有机碳的优先吸收和同化，促进微生物残体的积累，从而通过微生物和矿物碳泵减弱激发效应的强度(图3)。

图3 可降解微塑料输入对土壤激发效应影响的概念机制

该研究发现突显了土壤碳的有效性(尤其是可溶性有机碳)在调控微塑料诱导激发效应中的关键作用，为应对微塑料污染威胁提供了重要见解。深入理解这一调控机制，有助于更准确地预测微塑料影响下土壤碳库的动态变化，并为制定针对性的土壤健康管理与微塑料污染防控策略奠定了科学基础。

该研究首次揭示了可降解微塑料来源的可溶性有机碳如何通过调控微生物群落结构，对不同土层的土壤有机碳矿化产生差异化影响，为评估可降解微塑料污染的土壤生态风险提供了全新视角。以上成果来自中国科学院东北地理与农业生态研究所李禄军研究员团队。相关论文以"Microplastic-derived dissolved organic carbon affects soil organic carbon mineralization through shifts in microbial community composition"为题，发表在国际学术期刊Soil Biology and Biochemistry上。论文第一作者为中国科学院东北地理与农业生态研究所在读博士生董宏鑫，通讯作者为李禄军研究员。合作者还包括中国科学院东北地理与农业生态研究所张士秀研究员，付岩梅、何朋助理研究员，以及北京大学朱彪教授。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院国际伙伴计划以及吉林省自然科学基金的联合资助。

论文信息：Dong, H., Zhang, S., Fu, Y., He, P., Zhu, B., Li, L.J., 2026. Microplastic-derived dissolved organic carbon affects soil organic carbon mineralization through shifts in microbial community composition. Soil Biology and Biochemistry, 219, 110185.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2026.110185