农业地膜衍生的微塑料（MPs）是中高纬度地区土壤生态系统中持续存在的污染物，冻融老化过程会显著改变其理化性质。然而冻融老化的地膜源MPs对植物毒性的影响机制尚不明确。为此，中国科学院东北地理与农业生态研究所于泳研究员团队综合运用植物生理分析、氧化损伤检测、代谢组学与微生物组学等方法，系统研究了经45天冻融老化后的低密度聚乙烯（PE）和聚己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）两种MPs对玉米的毒性效应及作用机制（图1）。

图1 冻融老化地膜微塑料对土壤-作物系统的影响

研究发现，冻融老化后的500 μm PE-MPs导致玉米根部活性氧含量上升31.4%；而冻融老化的PBAT-MPs则使丙二醛含量下降29.3%–34.1%。微生物群落分析表明，冻融老化PE-MPs在根际富集了增塑剂降解菌Ideonella；而冻融老化PBAT-MPs则在根际富集了具有污染物降解功能的Sphingobacterium，并在叶际富集了具有促生功能的Kosakonia。与原始微塑料相比，冻融老化PBAT-MPs处理下玉米根际的Sphingobacterium属的丰度提升了9倍，Kosakonia相对丰度达到12.99%。此外，冻融老化MPs诱导了更高的根际微生物群落迁移率（Nm=388.6）。在代谢响应方面，冻融老化PE-MPs通过激活苯丙氨酸积累与咖啡酸生物合成途径缓解氧化应激；而冻融老化PBAT-MPs则抑制根皮素生成，同时提升谷胱甘肽含量，从而增强植物的抗逆防御能力。

该研究首次揭示冻融老化过程会差异化调控不同微塑料对作物的毒性效应与作用机制，为深入认识寒冷地区农业生态系统中老化微塑料的生态毒理风险提供了重要的科学依据。

相关成果发表在《Journal of Hazardous Materials》，东北地理所特别研究助理李艳君为第一作者，于泳研究员为通讯作者，本研究受到国家自然科学基金项目(U23A6001)的资助。

论文信息：Yanjun Li, Jiayang Hu, Zhaojiang Liu, Yong Yu*. Freeze-thaw differentially modulates the impact of agricultural film-derived microplastics on soil-crop system: Microbiome and metabolome responses. Journal of Hazardous Materials. 2026, 501: 140702.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.140702