微塑料在土壤中持续积累，对养分循环、植物生长和微生物代谢产生重要影响。植物作为连接土壤养分转化与微生物活动的重要纽带，可以通过调控根际资源分配和微环境条件参与土壤过程，影响微塑料的生态效应。东北地理所湿地生物与环境学科组围绕植物调控微塑料生态效应开展系统研究，揭示了不同生态系统中植物对微塑料污染条件下土壤碳氮循环的调节作用。

研究人员基于室内微宇宙培养实验，系统比较了有芦苇与无芦苇条件下聚丙烯微塑料（PP MPs）对湿地土壤生态系统碳氮周转过程的差异性影响。结果发现，PP MPs在不同植被条件下表现出显著差异的生态效应。在芦苇存在条件下，PP MPs对土壤细菌群落结构的扰动相对较弱，但显著影响碳固定和氮转化等关键功能途径；而在无芦苇条件下，PP MPs则对土壤养分、酶活性及微生物群落结构产生更为明显的影响，且响应模式存在显著差异。进一步分析表明，湿地植物能够通过调节根际微环境并增强微生物群落稳定性，提高土壤对微塑料扰动的缓冲能力。

图1 PP MPs对湿地土壤碳代谢的影响

此外，研究人员比较了有无玉米种植条件下可降解聚乳酸微塑料（PLA MPs）对农田土壤生态过程的扰动效应。结果发现，PLA MPs显著影响土壤碳氮养分供给格局、土壤团聚体组成及微生物功能过程，但其生态效应在不同种植条件下表现出明显差异。在无植物条件下，PLA MPs整体上促进了土壤微生物碳氮代谢；而在玉米种植条件下，这种促进效应明显减弱，部分指标甚至呈现相反变化。进一步分析表明，作物根际过程以及植物与微生物之间的养分竞争，是调控PLA MPs生态效应的重要机制。

图2 结构方程模型解释PLA MPs对农田土壤碳氮代谢影响的关键路径

综合上述研究结果表明，植物是调控微塑料生态效应的重要生物因子，在不同生态系统中通过影响根际环境和微生物过程，显著改变微塑料对土壤碳氮循环及生态功能的作用路径。这些研究成果加深了对微塑料在湿地与农田等不同生态系统中生态效应差异的认识，为科学评估微塑料生态风险、制定合理管理策略以及保障土壤生态安全提供了重要的科学依据。

相关研究成果发表在国际期刊Journal of Hazardous Materials上。研究由博士研究生张之钰（第一作者）、硕士研究生高洁（第一作者）和王文锋研究员（通讯作者）等共同完成。研究得到国家重点研发计划（2024YFD1501400）、国家自然科学基金（42371090）、吉林省自然科学基金（20250101048JJ）和研究所青年科学家小组项目（2023QNXZ05）的共同资助。

论文信息如下：

Zhiyu Zhang, Jie Gao, En Guan, Xiaochen Yao, Wenfeng Wang*, Zhongsheng Zhang, Haitao Wu. Reeds (Phragmites australis) modulate the impacts of microplastics on carbon and nitrogen metabolisms in wetland soil. Journal of Hazardous Materials, 2026, 501: 140948. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.140948.

Jie Gao, En Guan, Zhiyu Zhang, Lichao Fan*, Jinxia Xia, Yuyi Yang, Wenfeng Wang*. Plant presence fundamentally alters soil microbial and biogeochemical responses to polylactic acid microplastics: Evidence from unplanted vs. maize-planted microcosms. Journal of Hazardous Materials, 2026, 508: 141958. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2026.141958.