近年来,纳米氧化锌(nanoscale ZnO,nZnO)因其优异的物理化学性质被广泛应用于与人们生产和生活息息相关的领域。nZnO具有比较特殊的表面特性和环境行为,可能释放出锌离子,促进植物生长,高浓度时也具有植物毒性,主要表现在抑制种子萌发,导致植物缺乏所需的营养元素,抑制植物生长,甚至枯萎死亡,因此其生物效应受到越来越广泛的关注。微塑料(microplastics,MPs)可以改变土壤的理化性质,在土壤中积累,最终影响土壤功能和生物多样性。微塑料可以通过多种途径进入陆地生态系统,并在食物链中积累,最终危害人类健康。土壤为nZnO和MPs共同的归宿之一,但微塑料如何影响nZnO在土壤中的生物效应,目前尚缺乏研究。本论文通过土壤培养试验,在土壤中添加nZnO和不同粒径和浓度的聚乙烯(polyethylene,PE)、聚苯乙烯(polystyrene,PS)和聚乳酸(polylactic acid,PLA)微塑料,从植物指标、土壤理化性质和土壤微生物等方面查明MPs对nZnO生物效应的影响。研究结果可以为了解MPs的生态风险提供一些参考,也可以为了解MPs和nZnO如何影响作物的生长和质量安全等提供一些依据。研究发现,单一nZnO存在,玉米地上和地下干重无明显差异。PLA出现低浓度促进高浓度抑制的双重效应,10%的PLA对植物生物量显示出非常明显的抑制作用。其余小粒径微塑料处理下,植物生物量总的来说呈上升趋势。100~154μm PE对玉米干重的促进作用大于0.6~1 mm。相比于二者共存,不添加nZnO时,低浓度PS对玉米地上干重的促进作用更大。微塑料在不同Zn浓度下,会对玉米的生长产生不同的作用。单独添加ZnSO4或微塑料会减少叶绿素a含量,增加叶绿素b含量,而nZnO对叶绿素a、b无影响。微塑料和nZnO共存时,叶绿素a含量降低,叶绿素b含量增加。而高浓度nZnO下,叶绿素a、b的变化会减轻。玉米Zn浓度和吸收量可以反映微塑料是否能影响Zn的生态风险。微塑料单独添加减少了地上Zn浓度。当二者共存时,地上Zn浓度减少,地下Zn浓度趋于增加。转移系数(translocation factor,TF)降低也表明微塑料可能促使植物将Zn积累在根部,减少向地上部分的运输。100~154μm PE对地下Zn浓度的促进较为显著,大于0.6~1 mm。1%PE和50 mg/kg nZnO处理下的地下Zn浓度比对照高126.83%。而PS对地上Zn浓度的抑制较为显著,其中10%PS、50 mg/kg nZnO处理抑制最大,为56.60%。除10%PLA时,干重造成的Zn吸收量剧减,其他处理Zn吸收量变化与Zn浓度相似。微塑料对土壤理化性质的改变可能会影响Zn的生物有效性。单一微塑料或nZnO的添加都会使土壤pH略有上升。二者共存时,PS对pH的促进作用大于PE和PLA。100~154μm PE对pH的促进作用大于0.6~1 mm。只添加PE和PS能降低DTPA-Zn含量。添加Zn时,两种粒径的PE均使DTPA-Zn含量降低,PLA对DTPA-Zn的影响与之相反。PS对DTPA-Zn的影响因nZnO的浓度而不同。这表明微塑料确实会改变Zn的生物有效性。无微塑料时,nZnO会使略增加过土壤氧化氢酶(catalase,CAT)活性。添加微塑料后,CAT活性也会随着微塑料的浓度增加而升高。当微塑料和Zn共同存在时,100~154μm PE对CAT酶活性的促进作用大于0.6~1 mm,PS在添加nZnO时的促进作用弱于不添加nZnO,PLA在高nZnO时的作用弱于低浓度nZnO。在对土壤微生物的研究中发现,添加10%PE使Shannon指数显著降低,其他各处理的Shannon指数无显著差异。Simpson指数因nZnO的存在而增大。只添加微塑料时,PE使Simpson指数增大,PS和PLA使Simpson指数减小。二者共存时,PS和PLA均使Simpson指数减小。表明PS和PLA微塑料更能改变土壤微生物的丰度和多样性。采用高通量测序对不同处理的土壤优势菌门和属进行分析,只添加nZnO,微生物在门水平和属水平的结构无明显变化。只添加微塑料,不同细菌门和属相对丰度随着微塑料的类型和浓度存在不同变化。对不同微塑料有敏感响应的稀有属不同。二者共存时,微塑料对主要细菌菌门和属相对丰度的影响在500 mg/kg时更为显著。多数真菌和古菌的菌门的相对丰度都受到抑制,并且微塑料加重了抑制,其在500 mg/kg nZnO受微塑料的抑制大于50 mg/kg。而病毒相对丰度因微塑料的存在而显著增加,500 mg/kg时更为显著。综上,虽然nZnO没有抑制植物生长,但是导致玉米内Zn浓度显著增加,说明nZnO容易被植物利用,有一定风险。除了10%PLA的植物毒性很强,其他微塑料促进玉米生长,减少Zn向地上部分转移,没有明显毒性。PE和PS降低nZnO的生物有效性,PLA增加nZnO的生物有效性。三种微塑料均减少Zn在植物地上部分的积累,改变nZnO对土壤微生物群落结构和多样性的影响。