Das Mulchen von Kunststofffolien wurde weltweit in verschiedenen landwirtschaftlichen Umgebungen angewendet und zerfällt aufgrund einer Reihe natürlicher und künstlicher Kräfte unweigerlich in Mikroplastik (MPs, die weniger als 5 mm groß sind). Die Auswirkungen von MPs auf die Dynamik von mikrobiellen Gemeinschaften und Netzwerkmustern im Boden sind jedoch noch nicht vollständig verstanden.
Kürzlich zeigte eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Wang Guanghua vom Nordostinstitut für Geographie und Agrarökologie (IGA) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS), dass die Zugabe von konventionellen und biologisch abbaubaren MPs die Gemeinschaft und Netzwerkstrukturen von Bodenbakterien erheblich veränderte, was nicht nur der Fall war bezogen auf die Expositionsdauer von MPs, aber auch MP-Dosierungen und -Typen.
Die Studie wurde veröffentlicht in Zeitschrift für gefährliche Materialien.
Basierend auf Hochdurchsatz-Sequenzierung zeigten die Forscher, dass die Inkubationszeit der dominanteste Faktor für die Störung der bakteriellen Gemeinschaftsstruktur war. „Dies deutet darauf hin, dass MPs eine enorme potenzielle Bedrohung für die Sicherheit der landwirtschaftlichen Produktion darstellen könnten, da sie sich leicht im Boden ansammeln könnten, und es wurde vorausgesagt, dass sie in den nächsten Jahrzehnten weiter zunehmen werden“, sagte Wang. Darüber hinaus konnte eine MP-Dosierung von 1 % als Schwellenwert identifiziert werden, über dem signifikante negative Einflüsse auf die Bodenbakterienvielfalt auftreten würden.
Im Gegensatz dazu verursachten biologisch abbaubare MPs eine größere Ungleichheit in der Gemeinschaft als herkömmliche MPs, und die beiden Arten von MPs fungierten als unterschiedliche treibende Kräfte der Artenauswahl. Biologisch abbaubare MP förderten tendenziell das Wachstum von umweltfreundlichen, für Nutzpflanzen nützlichen Bakterien, während herkömmliche Typen die Bakterientaxa in kontaminierten oder pflanzenkrankheitsverursachenden Böden anreicherten.
Darüber hinaus boten biologisch abbaubare MPs mehr Nährstoffe und Lebensräume für Mikroben, wie SEM-EDS-Analysen zeigten, die sowohl die Zusammenarbeit als auch den Wettbewerb zwischen mikrobiellen Gemeinschaften milderten. Insbesondere Nitrospira wurde nicht nur durch die beiden MP-Typen angereichert, sondern auch als Schlüsselart in mikrobiellen ökologischen Netzwerken identifiziert, was darauf hindeutet, dass konventionelle und biologisch abbaubare MPs entscheidende Einflüsse auf den Stickstoffkreislauf im Boden hatten.
Die Studie liefert neue Einblicke in die Störungen, die durch konventionelle und biologisch abbaubare MPs auf die dynamischen Muster von Bodenbakteriengemeinschaften verursacht werden, und zeigt die potenziellen ökologischen Nachteile konventioneller MPs und die Alternativen von biologisch abbaubaren Kunststoffmulchen in der landwirtschaftlichen Praxis auf.
Xiaojing Hu et al., Sukzession von Bodenbakteriengemeinschaften und Netzwerkmustern als Reaktion auf konventionelles und biologisch abbaubares Mikroplastik: Eine mikrokosmische Studie in Mollisol, Zeitschrift für gefährliche Materialien (2022). DOI: 10.1016/j.jhazmat.2022.129218