微塑料對櫻桃蘿卜生長的影響

崔 敏， 高 冉， 余松國， 陳學海， 喻雨霏， 李 嘉

微塑料對櫻桃蘿卜生長的影響

崔 敏， 高 冉， 余松國， 陳學海， 喻雨霏， 李 嘉*

(揚州大學環(huán)境科學與工程學院, 揚州 225127)

為探究微塑料對蔬菜生長發(fā)育的影響，以菜地土壤中普遍存在的聚乙烯(polyethylene, PE)和聚丙烯(polypropylene, PP)為目標污染物，以根菜類蔬菜櫻桃蘿卜(L. var.)為供試蔬菜，基于種子萌發(fā)試驗和土培試驗初步探究了不同粒徑、不同濃度的微塑料對蘿卜生長發(fā)育的影響。結果表明：PE和PP對蘿卜種子的發(fā)芽率無顯著影響，僅5 g·L-1的PP對蘿卜幼苗芽長具有顯著(< 0.05)抑制作用；兩種微塑料均能附著在蘿卜幼苗根表面，并顯著(< 0.05)抑制幼苗根的伸長，且該抑制作用隨著微塑料粒徑減小、濃度升高而增強。土培條件下，PE和PP并未影響蘿卜葉片光合色素的合成；PE對蘿卜葉鮮重、根莖鮮重無顯著影響，但PP造成蘿卜產量顯著(< 0.05)降低，表明不同類型微塑料對蘿卜生長的影響不同。推斷其原因是PE和PP對土壤結構和肥力的影響不同，從而導致蘿卜的生物量產生了不同的表現。

微塑料；櫻桃蘿卜；根長；光合色素；鮮重

微塑料是指粒徑小于5 mm的塑料類污染物，包括纖維、薄膜、顆粒和不規(guī)則碎片等形貌類型[1]。調查顯示，微塑料廣泛分布于海洋和陸地系統(tǒng)中[2-4]。其中，土壤被認為是微塑料的主要“匯”，每年排入土壤中的微塑料量遠大于海洋[5]。由于微塑料在環(huán)境中的數量巨大，降解緩慢，能夠附著或釋放有毒物質，容易被生物誤食繼而沿食物網傳遞，并對生物健康產生毒害作用[6-9]，微塑料污染已經成為備受關注的環(huán)境問題。

設施蔬菜具有反季節(jié)上市、產值高等優(yōu)點，在我國多個地區(qū)得到推廣。為了保證設施蔬菜高效生產，通常需要利用塑料膜搭建溫室大棚以維持溫度。這些塑料材料在紫外線輻射、風力及機械力作用下逐漸裂解形成微塑料并進入設施菜地。Yu等[10]在壽光市蔬菜基地檢測到微塑料的濃度為310 ～ 5 698 個·kg-1；Zhang等[11]調查發(fā)現，云南某施菜地中微塑料的豐度超過40 000 個·kg-1；Chen等[12]調查了武漢某菜地中微塑料的含量，其最高濃度為12 560 個·kg-1。這表明設施菜地已成為微塑料污染的重災區(qū)。在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略背景下，設施蔬菜產業(yè)是增加農民收入的有效途徑。因此，研究微塑料對蔬菜生長的影響具有現實意義。

目前，包括小麥()[13]、水稻(L.)[14]、玉米(L. var. Jubilee)[15]、菜豆 (L.)[16]、黃瓜(L.)[17]、蠶豆(()[18]和生菜(L.)[19]在內的多種植物對不同種類微塑料的響應已有研究和報道。例如，相同試驗條件下，聚氯乙烯(polyvinyl chloride, PVC)對西葫蘆(L.)的毒性強于聚乙烯（polyethylene, PE）、聚丙烯（polypropylene, PP）和聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate, PET)[20]；Li 等[21]的研究表明聚苯乙烯(polystyrene, PS)納米微球能被黃瓜根系吸收并在葉片中降解產生苯環(huán)，影響光合色素和糖代謝；粒徑較大的微塑料(>1 μm)無法被植物根系吸收，但可能附著在根系上堵塞細胞壁孔洞甚至造成根系損傷[15, 22]；廖苑辰等[13]指出水培條件下PS對小麥()的生長抑制作用強于土培，他們認為PS在水環(huán)境中能與小麥根系充分接觸，從而通過干擾根系對水分的吸收抑制小麥生長；Lozano等[23]發(fā)現聚酯(polyester, PES)微纖維能影響植物群落結構。此外，有研究表明微塑料能刺激植物生長。例如，李貞霞等[17]發(fā)現PVC能提高黃瓜(L.)根系活力；Pignattelli等[24]通過土培試驗證實PE、PP和PVC 能促進獨行菜()葉片中光合色素的合成；De souza Machado等[25]通過土培試驗發(fā)現PES通過改變土壤結構和水動力，顯著促進了洋蔥()鱗莖的生長。綜上所述，微塑料對植物的生長既有促進作用也有抑制作用，且微塑料對植物的影響取決于微塑料屬性、植物種類及環(huán)境介質。為了準確評估設施菜地中微塑料的生態(tài)風險，亟需加強不同屬性微塑料對蔬菜生長發(fā)育影響的研究。

本研究選取根菜類蔬菜櫻桃蘿卜(L. var.)為供試蔬菜，選取菜地土壤中檢出率較高的PE和PP為供試的微塑料，基于種子萌發(fā)試驗和土培試驗初步探究了不同粒徑、不同濃度的微塑料對櫻桃蘿卜生長發(fā)育的影響，以期為評估微塑料對蔬菜生長發(fā)育的影響提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 材料

PE(商品標注30目、300目和1 000目)和PP (1 000目)粉末購自中聯塑化科技有限公司；分別利用30目(600 μm)、50目(300 μm)、300目(48 μm)、500目(25 μm)、1 000目(13 μm)和2 000目(6.5 μm)的標準篩對購買的微塑料樣品進行篩分，得到粒徑為300～600 μm、25～48 μm、6.5～13 μm的PE和粒徑為6.5～13 μm的PP樣品。為便于區(qū)分，將300～600 μm的PE表示為PE-L；將25～48 μm的PE表示為PE-M；將6.5～13 μm的PE表示為PE-S；將6.5～13 μm的PP表示為PP-S。櫻桃蘿卜種子購自青縣興運蔬菜良種繁育中心；過氧化氫(30%)和丙酮購自國藥集團化學試劑有限公司，吐溫20、碳酸鈣和石英砂購自阿拉丁生化科技股份有限公司，所用試劑均為分析純；陶瓷花盆(口徑22 cm)購自淘寶網。

1.2 方法

1.2.1 微塑料懸浮液制備 參照連加攀等[26]的方法制備微塑料懸浮液，稱取1 g微塑料樣品置于燒杯中，加入100 mL超純水和0.1 mL吐溫20；用鋁箔紙覆蓋燒杯口，隨后將其超聲30 min以促進微塑料分散，得到濃度為10 g·L-1的微塑料懸浮液。取適量10 g·L-1的微塑料懸浮液，用含0.1%吐溫20的超純水對其進行稀釋便得到濃度為0.1、1和5 g·L-1的微塑料懸浮液，將稀釋后的微塑料懸浮液超聲30 min。

1.2.2 種子前處理 將供試櫻桃蘿卜種子置于2%過氧化氫溶液中浸泡消毒30 min，隨后用超純水沖洗5次以去除殘留的過氧化氫。將消毒后的種子置于超純水中浸泡，2 h后取出種子開展試驗。

1.2.3 種子萌發(fā)試驗 在直徑為9 cm的玻璃培養(yǎng)皿中放置一張定性濾紙，按照設定濃度向培養(yǎng)皿中加入不同濃度(0.1、1、5和10 g·L-1)的PE-S或PP-S、5 g·L-1不同粒徑(PE-S、PE-M和PE-L)的微塑料懸浮液5 mL，空白組加入5 mL含有0.1%吐溫20的超純水。用鑷子挑選均一飽滿的供試種子均勻放置在培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿10粒并設置3組平行。用石蠟封口膜密封培養(yǎng)皿，隨后采取平移輕放的方式將培養(yǎng)皿轉移至光照培養(yǎng)箱(GXZ常州海博)中培養(yǎng)7 d，培養(yǎng)條件為：25 ℃，12 h光照/12 h黑暗。

1.2.4 土培試驗 供試土壤取自揚州大學試驗田，土壤風干后過20目標準篩。按照表1中土壤與微塑料的質量分數，分別稱取適量土壤和微塑料樣品置于不銹鋼盆中，反復攪拌至混勻，隨后轉移至陶瓷花盆中。每種處理方式設置3組平行，共計21盆。澆透水后，自然條件下培養(yǎng)7 d。選取浸泡消毒的蘿卜種子進行播種，每盆10粒，將花盆置于塑料大棚中培養(yǎng)，每天按照最大飽和持水量60%進行澆水。培養(yǎng)7 d后進行間苗，每盆留1株長勢相近的幼苗。培養(yǎng)35 d后，收獲蘿卜進行分析。

表1 土培試驗中微塑料與土壤的添加情況

注：“-”表示無。

1.3 生長指標測定

形態(tài)學指標：種子萌發(fā)試驗結束后統(tǒng)計各培養(yǎng)皿中種子的發(fā)芽數量(種子露白即為發(fā)芽)，計算發(fā)芽率，發(fā)芽率=(7 d內種子的發(fā)芽數量/種子總數)×100%；用超純水沖洗幼苗，隨后用濾紙吸干水分，用天平稱量幼苗鮮重，用刻度尺測定芽長和根長，并計算抑制率，抑制率=(空白組–處理組)/(空白組)×100%；土培試驗結束后，分別稱量蘿卜根莖和葉片鮮重。

光合色素含量：光合色素的測定參照張蜀秋[27]的方法。土培試驗結束后，稱取0.5 g 新鮮蘿卜葉片置于研缽中剪碎，加入適量碳酸鈣和石英砂，加入3 mL丙酮(80%)后研磨成勻漿，再加入10 mL丙酮(80%)，繼續(xù)研磨至組織變白，靜置5 min。將組織勻漿全部過濾到25 mL容量瓶中，用80%丙酮定容至刻度線。利用紫外可見分光光度計(UV-2450, SHIMADZU, Japan)測定663 nm、646 nm和470 nm波長下的吸光度值，根據下列公式計算3種色素的含量(mg·g-1)。

葉綠素a(Chla)濃度=12.21×663﹣2.81×646

葉綠素b(Chlb)濃度=20.13×646﹣5.03×663

類胡蘿卜素(Car)濃度=(1 000×470﹣3.27×Chla﹣104×Chlb)/229

色素含量=0.025×/

式中：表示不同波長下的吸光度值；表示光合色素的濃度(mg·L-1)；為蘿卜葉片的質量(g)。

1.4 數據分析

利用Excel 2016和Origin 2015軟件對數據進行分析和作圖；利用Origin 2015軟件對各組數據之間的差異性進行單因素方差分析，< 0.05被定義為顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 微塑料對櫻桃蘿卜發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率是評估微塑料對植物種子毒性的重要指標。不同微塑料暴露下櫻桃蘿卜種子的發(fā)芽率如圖1所示。種子萌發(fā)試驗結果表明，蘿卜種子的發(fā)芽率為93.3% ～ 100%，整體發(fā)芽率非常高，表明PP和PE兩種微塑料不會影響蘿卜種子的發(fā)芽率。但是，土培條件下2種微塑料對蘿卜種子的發(fā)芽率產生了一定的抑制作用，這與張彥等[28]報道的結果類似，他們發(fā)現小麥(L.)種子在含有PP或PE微塑料土壤中的發(fā)芽率降低。如圖1（d）所示，蘿卜種子的發(fā)芽率隨著微塑料粒徑的減少而降低，當PE微塑料的粒徑為6.5 ～ 13 μm時，蘿卜種子的發(fā)芽率降至83.3%，抑制率為16.7%，這表明土壤中微塑料粒徑越小，其對蘿卜種子的發(fā)芽率影響越明顯。如圖1（e）所示，蘿卜種子在含有0.20%()PE-M微塑料的土壤中發(fā)芽率最低，僅為76.7%，表明低濃度的PE-M對蘿卜的發(fā)芽率抑制更明顯。隨著土壤中PE-M比重的增加，蘿卜種子的發(fā)芽率得到一定程度的恢復，這與前人報道的結果相一致[26, 28]。這可能是因為微塑料在高濃度條件下發(fā)生了團聚反應，阻礙了其與種子的結合，從而減輕了其發(fā)芽脅迫[26]。另外，張秀玲等[29]指出，添加少量的微塑料會增加土壤孔隙度，但大量的微塑料積累會阻塞土壤孔隙。因此，隨著土壤中微塑料比重的增加，土壤孔隙減少，微塑料很難遷移至種子表面，從而對種子發(fā)芽率的影響減弱。

2.2 微塑料對櫻桃蘿卜幼苗根長和芽長的影響

微塑料對櫻桃蘿卜幼苗根長的影響如圖2所示。PE微塑料的粒徑越小，其對櫻桃蘿卜幼苗根長的抑制率越高；粒徑較大的PE-L也能顯著(< 0.05)抑制蘿卜幼苗根伸長(圖2（a）)。與對照組(CK)相比，在0.1 g·L-1的PE-S暴露下，櫻桃蘿卜幼苗根的生長受到抑制，但無統(tǒng)計學差異(> 0.05)；當PE-S濃度達到1 g·L-1時，蘿卜幼苗的根長顯著(< 0.01)降低，表明較低濃度的PE-S微塑料即可顯著抑制櫻桃蘿卜根伸長。隨著微塑料濃度繼續(xù)增加(>1 g·L-1時)，PE-S對蘿卜幼苗根長的抑制率逐步增加(圖2（b）)。該結果與葉子琪等[18]報道的結果一致，他們發(fā)現PE能抑制蠶豆()幼苗的根長，且抑制作用隨著PE濃度的升高而增強。濃度為0.1 g·L-1的PP-S即可顯著(< 0.05)抑制蘿卜幼苗根的伸長(圖2（c）)。但是，隨著PP-S濃度繼續(xù)增加(1 ～ 10 g·L-1)，其對櫻桃蘿卜幼苗根長的抑制率趨于平衡；同時，在0.1～5 g·L-1濃度范圍內PP-S對根長的抑制率(22.04% ～ 35.38%)要大于PE-S(12.92% ～ 33.38%)，這表明微塑料對櫻桃蘿卜幼苗根長的影響因塑料類型而異?？傮w而言，微塑料暴露條件下櫻桃蘿卜幼苗的根長均受到不同程度的抑制，且抑制程度與微塑料的粒徑、濃度和類型有關。

(a)—(c)為種子萌發(fā)試驗，(d)—(f)為土培試驗。

Figure 1 Germination percentage of radish seeds in different treatment groups

與CK相比有顯著性差異，*表示P < 0.05，**表示P < 0.01，下同。

Figure 2 Effects of PE with different particle sizes (a), PE with different concentrations (b) and PP with different concentrations (c) on the root length of radish seedlings

圖3 PP(a)和PE(b)微塑料附著在櫻桃蘿卜根系的顯微鏡照片(紅圈中為部分附著的微塑料)

Figure 3 Micrographs of PP (a) and PE (b) microplastics attached to radish root(partially attached microplastics are circled in red)

Jiang等[30]通過激光共聚焦掃描顯微鏡發(fā)現，0.1 μm的微塑料在豌豆(L.)根部富集，并堵塞營養(yǎng)運輸的細胞壁孔道；Kal?íková等[22]報道，30 ～ 600 μm的微塑料能附著在浮萍()根系表面，通過機械損傷阻礙根生長；Dong等[14]指出，微塑料能對水稻(L.)根系造成機械損傷而產生活性氧，影響水稻的正常代謝。由此可推斷，櫻桃蘿卜幼苗根長變短可能與PE和PP附著在根系表面有關。為了驗證這一推論，本文利用顯微鏡對蘿卜幼苗根部進行了觀察。結果（圖3）顯示，PP和PE兩種微塑料均能附著在櫻桃蘿卜根外壁及根毛上，且數量巨大。這可能會干擾根部細胞對營養(yǎng)物質的吸收甚至造成根系損傷，最終阻礙根部發(fā)育，導致根長變短。

圖4 不同粒徑PE(a)、不同濃度PE(b)和不同濃度PP(c)微塑料對櫻桃蘿卜幼苗芽長的影響

Figure 4 Effects of PE with different particle sizes(a), PE with different concentrations (b) and PP with different concentrations(c) on coleoptile length of cherry radish seedlings

圖5 不同類型(a)、不同濃度(b)和不同粒徑(c)微塑料對櫻桃蘿卜葉片光合色素的影響

Figure 5 Effects of microplastics with different types (a), different concentrations (b) and different particle sizes (c) on photosynthetic pigments in cherry radish leaves

圖6 不同類型(a)、不同濃度(b)和不同粒徑(c)微塑料對櫻桃蘿卜生物量的影響

Figure 6 Effects of microplastics with different types (a), different concentrations (b) and different particle sizes (c) on cherry radish biomass

如圖4（a）和4（b）所示， PE微塑料對櫻桃蘿卜幼苗的芽長無顯著(> 0.05)影響，且PE微塑料對芽長的影響與PE的粒徑大小、濃度之間并無相關性。較高濃度的PP(>1 g·L-1)對櫻桃蘿卜芽長產生了一定的抑制作用，抑制率為5.6% ～ 11.5%(圖4（c）)，但僅5 g·L-1的PP對櫻桃蘿卜幼苗芽長具有顯著(< 0.05)抑制作用。相對而言， PE-S和PP-S微塑料均在5 g·L-1時對櫻桃蘿卜幼苗芽長的抑制最明顯，且PP對芽長的抑制強于PE。種子萌發(fā)試驗結果表明，PP和PE兩種微塑料對櫻桃蘿卜幼苗芽長的影響較弱。

2.3 微塑料對櫻桃蘿卜光合色素的影響

光合色素在植物光合作用中發(fā)揮著重要作用，其含量是衡量植物光合能力強弱的直接指標。土培條件下微塑料對蘿卜葉片光合色素的影響如圖5所示。與對照組(CK)相比，向土壤中添加不同類型、不同比重或不同粒徑的微塑料均不會顯著(> 0.05)影響蘿卜葉片光合色素的含量。在含有1.01%()PP-S微塑料的土壤里，蘿卜葉片中的葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素分別較對照組(CK)降低了29.6%、19.4%和29.5%，但也不具有統(tǒng)計學差異(> 0.05)。這表明在本研究設定的濃度范圍內(0.20% ～ 5.26%)，PE和PP微塑料對蘿卜葉片中光合色素的合成無影響。Mateos-Cárdenas等[31]發(fā)現，PE微塑料能附著在浮萍(L.)表面，但不會影響葉綠素a的含量；Qi等[32]通過小麥()土培試驗得出，PE和可降解微塑料對小麥()葉片中葉綠素含量無顯著影響；Colzi等[20]的研究表明，PP對西葫蘆葉片中光合色素的含量無影響。這些與本文結果一致。Meng等[16]發(fā)現較低濃度(0.5%，)的PE能抑制菜豆(L.)葉片光合色素的合成，但較高濃度(1.0% ～ 2.5%，)的PE對光合色素的含量無影響，他們將PE對光合色素的影響歸結為常見的生物變異。

2.4 微塑料對櫻桃蘿卜生物量的影響

土培條件下微塑料對蘿卜鮮重的影響如圖6所示。在含有PE-M微塑料的土壤中，隨著其含量的增加，蘿卜根莖(地下部分)鮮重逐漸增加，而葉片(地上部分)鮮重總體上呈現微弱降低的趨勢，但均不具有統(tǒng)計學意義(> 0.05)。此外，粒徑較大的PE-L對蘿卜的生物量也無顯著(> 0.05)影響。相對而言，粒徑較小的PE-S對櫻桃蘿卜生物量，尤其是根莖的生長具有一定程度的抑制作用。與大粒徑的微塑料相比，小粒徑的微塑料更易遷移至蘿卜根系周圍而被吸附在根表面，進而可能阻礙根系對水分和營養(yǎng)物質的吸收[15]，也可能對根系造成機械損傷[22]，最終影響蘿卜根莖生長。總體而言，在本研究設定的試驗條件下，PE微塑料不會影響櫻桃蘿卜的產量，這與Wang等[33]報道的結果一致，他們發(fā)現10%()的PE對玉米(L.var.Wannuoyihao)植株生物量無顯著影響。相反，當土壤中含有1.01%()的PP-S微塑料時，蘿卜的葉鮮重、根莖鮮重和總鮮重較對照組均顯著(< 0.05)減少，表明相同尺寸和濃度的PP對蘿卜產量的抑制作用強于PE。有關不同類型微塑料對植物生物量影響不同的結果已有報道。例如，Colzi等[20]通過土培試驗得出，PP顯著降低了西葫蘆植株鮮重，而PE對西葫蘆(L.)幼苗的生物量無影響。此外，Meng等[16]也指出PE對菜豆(L.)的生物量無影響。這可能是因為PE能改善土壤微環(huán)境[35]，甚至提高土壤肥力[36]。另外，不同類型微塑料對土壤結構具有不同影響[25, 35]。因此，PP抑制蘿卜生長的原因可能是PP微塑料對土壤理化性質（如土壤孔隙、飽和持水量、透氣性）產生顯著影響，導致土壤肥力下降，進而間接影響蘿卜生長。

3 結論

無論在水環(huán)境還是土壤環(huán)境中，PE和PP微塑料對櫻桃蘿卜種子的發(fā)芽率無顯著(> 0.05)影響。

種子萌發(fā)試驗表明，PE和PP對櫻桃蘿卜幼苗芽長的影響較弱，但兩種微塑料能附著在櫻桃蘿卜根系表面，并在較高濃度(>1 g·L-1)時顯著(< 0.05)抑制幼苗根伸長，且微塑料粒徑越小、濃度越高，對根長的抑制作用越強。

土培條件下，PP和PE對櫻桃蘿卜葉片光合色素含量無顯著影響(> 0.05)。

PE暴露下，櫻桃蘿卜生物量較對照組無顯著(> 0.05)變化，但PP顯著(< 0.05)降低了蘿卜葉鮮重和根莖鮮重，表明PP對櫻桃蘿卜生長的抑制作用強于PE。

本研究通過種子萌發(fā)和土培試驗初步探究了PE和PP兩種微塑料對櫻桃蘿卜生長的影響，研究結果對于評估土壤微塑料污染風險具有重要意義。在后續(xù)的研究中，應重點分析微塑料暴露下蔬菜生理生化指標、土壤性質、土壤微生物活性等參數的變化，以此探究微塑料對蔬菜生長的影響途徑。

[1] 駱永明, 周倩, 章海波, 等. 重視土壤中微塑料污染研究防范生態(tài)與食物鏈風險[J]. 中國科學院院刊, 2018, 33(10): 1021-1030.

[2] BARNES D K A, GALGANI F, THOMPSON R C, et al. Accumulation and fragmentation of plastic debris in global environments[J]. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci, 2009, 364(1526): 1985-1998.

[3] CóZAR A, ECHEVARRíA F, GONZáLEZ-GORDILLO J I, et al. Plastic debris in the open ocean[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 2014, 111(28): 10239-10244.

[4] LI J, SONG Y, CAI Y B. Focus topics on microplastics in soil: analytical methods, occurrence, transport, and ecological risks[J]. Environ Pollut, 2020, 257: 113570.

[5] NIZZETTO L, LANGAAS S, FUTTER M. Pollution: Do microplastics spill on to farm soils?[J] Nature, 2016, 537(7621): 488.

[6] TEUTEN E L, SAQUING J M, KNAPPE D R U, et al. Transport and release of chemicals from plastics to the environment and to wildlife[J]. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci, 2009, 364(1526): 2027-2045.

[7] BHATTACHARYA P, LIN S J, TURNER J P, et al. Physical adsorption of charged plastic nanoparticles affects algal photosynthesis[J]. J Phys Chem C, 2010, 114(39): 16556-16561.

[8] KOELMANS A A, BESSELING E, FOEKEMA E M. Leaching of plastic additives to marine organisms[J]. Environ Pollut, 2014, 187: 49-54.

[9] SET?L? O, FLEMING-LEHTINEN V, LEHTINIEMI M. Ingestion and transfer of microplastics in the planktonic food web[J]. Environ Pollut, 2014, 185: 77-83.

[10] YU L, ZHANG J D, LIU Y, et al. Distribution characteristics of microplastics in agricultural soils from the largest vegetable production base in China[J]. Sci Total Environ, 2021, 756: 143860.

[11] ZHANG G S, LIU Y F. The distribution of microplastics in soil aggregate fractions in southwestern China[J]. Sci Total Environ, 2018, 642: 12-20.

[12] CHEN Y L, LENG Y F, LIU X N, et al. Microplastic pollution in vegetable farmlands of suburb Wuhan, central China[J]. Environ Pollut, 2020, 257: 113449.

[13] 廖苑辰, 娜孜依古麗·加合甫別克, 李梅, 等. 微塑料對小麥生長及生理生化特性的影響[J]. 環(huán)境科學, 2019, 40(10): 4661-4667.

[14] DONG Y M, GAO M L, SONG Z G, et al. Microplastic particles increase arsenic toxicity to rice seedlings[J]. Environ Pollut, 2020, 259: 113892.

[15] URBINA M A, CORREA F, ABURTO F, et al. Adsorption of polyethylene microbeads and physiological effects on hydroponic maize[J]. Sci Total Environ, 2020, 741: 140216.

[16] MENG F R, YANG X M, RIKSEN M, et al. Response of common bean (L.) growth to soil contaminated with microplastics[J]. Sci Total Environ, 2021, 755: 142516.

[17] 李貞霞, 李慶飛, 李瑞靜, 等. 黃瓜幼苗對微塑料和鎘污染的生理響應[J]. 農業(yè)環(huán)境科學學報, 2020, 39(5): 973-981.

[18] 葉子琪, 蔣小峰, 湯其陽, 等. 聚乙烯微塑料對蠶豆幼苗的毒性效應[J]. 南京大學學報(自然科學), 2021, 57(3): 385-392.

[19] LI Z X, LI Q F, LI R J, et al. Physiological responses of lettuce (L.) to microplastic pollution[J]. Environ Sci Pollut Res Int, 2020, 27(24): 30306-30314

[20] COLZI I, RENNA L, BIANCHI E, et al. Impact of microplastics on growth, photosynthesis and essential elements in Cucurbita pepo L[J]. J Hazard Mater, 2022, 423(Pt B): 127238.

[21] LI Z X, LI R J, LI Q F, et al. Physiological response of cucumber (L.) leaves to polystyrene nanoplastics pollution[J]. Chemosphere, 2020, 255: 127041.

[22] KAL?íKOVá G, GOTVAJN A ?, KLADNIK A, et al. Impact of polyethylene microbeads on the floating freshwater plant duckweed[J]. Environ Pollut, 2017, 230: 1108-1115.

[23] LOZANO Y M, RILLIG M C. Effects of microplastic fibers and drought on plant communities[J]. Environ Sci Technol, 2020, 54(10): 6166-6173.

[24] PIGNATTELLI S, BROCCOLI A, RENZI M. Physiological responses of garden cress () to different types of microplastics[J]. Sci Total Environ, 2020, 727: 138609.

[25] DE SOUZA MACHADO A A, LAU C W, KLOAS W, et al. Microplastics can change soil properties and affect plant performance[J]. Environ Sci Technol, 2019, 53(10): 6044-6052

[26] 連加攀, 沈玫玫, 劉維濤. 微塑料對小麥種子發(fā)芽及幼苗生長的影響[J]. 農業(yè)環(huán)境科學學報, 2019, 38(4): 737-745.

[27] 張蜀秋. 植物生理學實驗技術教程[M]. 北京: 科學出版社, 2011.

[28] 張彥, 竇明, 鄒磊, 等. 不同微塑料賦存環(huán)境對小麥萌發(fā)與幼苗生長影響研究[J]. 中國環(huán)境科學, 2021, 41(8): 3867-3877.

[29] 張秀玲, 鄢紫薇, 王峰, 等. 微塑料添加對橘園土壤有機碳礦化的影響[J]. 環(huán)境科學, 2021, 42(9): 4558-4565.

[30] JIANG X F, CHEN H, LIAO Y C, et al. Ecotoxicity and genotoxicity of polystyrene microplastics on higher plant Vicia faba[J]. Environ Pollut, 2019, 250: 831-838.

[31] MATEOS-CáRDENAS A, SCOTT D T, SEITMAGAN- BETOVA G, et al. Polyethylene microplastics adhere to(L.), yet have no effects on plant growth or feeding by(Lillj.) [J]. Sci Total Environ, 2019, 689: 413-421.

[32] QI Y L, YANG X M, PELAEZ A M, et al. Macro- and micro- plastics in soil-plant system: effects of plastic mulch film residues on wheat () growth[J]. Sci Total Environ, 2018, 645: 1048-1056.

[33] WANG F Y, ZHANG X Q, ZHANG S Q, et al. Interactions of microplastics and cadmium on plant growth and arbuscular mycorrhizal fungal communities in an agricultural soil[J]. Chemosphere, 2020, 254: 126791.

[34] 陶宗婭, 曹小衛(wèi), 羅學剛, 等. 幾種土壤酶活性對低分子量聚乙烯的響應[J]. 土壤通報, 2012, 43(5): 1104-1110.

[35] 張禎明, 羅學剛, 樊有國, 等. 聚乙烯顆粒粉末對土壤化學性質的累積效應[J]. 環(huán)境科學與技術, 2015, 38(11): 115-119.

[36] QI Y L, BERIOT N, GORT G, et al. Impact of plastic mulch film debris on soil physicochemical and hydrological properties[J]. Environ Pollut, 2020, 266(Pt 3): 115097.

Effects of the growth of cherry radish affected by different microplastics

CUI Min, GAO Ran, YU Songguo, CHEN Xuehai, YU Yufei, LI Jia

(College of Environmental Science and Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225127)

To explore the effects of microplastics (MPs) on the growth of vegetables, taken two commonly detected MPs (i.e. polyethylene (PE) and polypropylene (PP)) in soils of cherry radish (L. var.) as the target contaminants, selected cherry radish as the tested materials, the effects of the tested MPs on the growth of radish were preliminary studied based on the seed germination test and the soil culture experiment. The results showed that PE and PP had no effect on the germination rate of radish seeds. The addition of MPs to the water had no significant effect on the bud length of seedlings, except for the treatment with 5 g·L-1of PP; the two tested MPs attached to the radish roots, and significantly (< 0.05) inhibited the growth of the root, moreover, this inhibitory effect enhanced with increasing MPs concentrations and decreasing MPs particle sizes. PE and PP had no significant impact on the photosynthetic pigment content in the cherry radish, furthermore, PE induced negligible impacts, while PP significantly (< 0.05) decreased the radish biomass, which indicated that the effects of MPs on the radish growth were related to MPs types. A plausible explanation is that PE and PP have various effects on soil structure and/or fertility, thereby resulting in different performances of radish biomass after exposure to PE and PP.

microplastics; cherry radish; root length; photosynthetic pigment; fresh weight

S631.1; X173

A

1672-352X (2022)06-0899-07

10.13610/j.cnki.1672-352x.20230106.012

2023-01-06 19:00:53

[URL] https://kns.cnki.net/kcms/detail//34.1162.S.20230106.1208.015.html

2022-01-07

國家自然科學基金(42007108)資助。

崔 敏, 博士，講師。E-mail：007282@yzu.edu.cn

李 嘉，博士，講師。E-mail：lijia3611@yzu.edu.cn