微塑料（MPs）在各种环境介质中广泛存在，包括水生生态系统、大气和土壤。农业土壤是来自塑料地膜、农业堆肥、灌溉和大气沉降的MPs的主要汇[1]，[2]。农业土壤中MPs的含量差异很大，范围从7.00到3.61 × 105个/千克，平均为2319.73个/千克[1]。在污染严重的地区，土壤中的MPs浓度可高达6.70%（w/w）[3]。一旦沉积在土壤表面，MPs会迅速与土壤颗粒结合，并通过生物扰动、耕作和干湿循环被纳入土壤基质[4]，[5]，[6]，最终可能嵌入土壤团聚体中。MPs的老化和破碎以及它们对污染物（如抗生素、痕量金属和多氯联苯）的吸附会显著改变土壤结构、物理化学性质、微生物群落组成和酶活性，从而扰乱土壤微环境并损害生态功能[7]，[8]，[9]。土壤团聚体是土壤的基本结构单元，在陆地系统中是MPs的重要储存库[10]。有证据表明，MPs可以通过调节团聚体的形成、稳定性和周转来影响土壤结构演化[6]。例如，Fang等人[4]报告称，聚乙烯微塑料（PE-MPs，< 35 µm）显著增加了0.25–1 mm团聚体的比例，同时减少了2–4 mm和> 4 mm团聚体的比例（p < 0.05），随着浓度从0.1%增加到10%（w/w）。值得注意的是，PE-MPs（10%，w/w）显著降低了新形成团聚体的平均重量直径。Lehmann等人[11]发现，不同形状的MPs（纤维状、薄膜状、泡沫状和颗粒状）通常抑制团聚体的形成，其中纤维状MPs无论聚合物类型如何都表现出抑制作用。MPs的几何特性和大小不仅决定了它们的比表面积，还影响了它们与土壤颗粒的相互作用模式，从而决定了它们在团聚体形成中的功能作用[6]。有趣的是，在盆栽实验中，聚酯微纤维（2650 µm，0.30% w/w）显著促进了团聚体的形成，而在田间实验中则没有这种效果[12]。Rillig等人[13]强调，MPs的形状是一个重要但常被忽视的维度，它会影响MPs的生态效应，应与化学组成和大小一起考虑。因此，阐明不同形状的MPs对土壤团聚体形成的影响对于理解它们在土壤结构演化中的作用至关重要。
土壤团聚体的形成依赖于多种结合剂，这些结合剂将沙粒、粉粒和粘粒粘合成不同大小的团聚体。根据它们的持久性和结合机制，这些结合剂可以分为暂时性的（例如，微生物代谢物、根系分泌物）、短期的（例如，根系、真菌菌丝）和持久的（例如，有机质、矿物质）[14]。根据层次概念模型，有机质是团聚体形成和稳定的关键结合剂。它不仅促进了微团聚体向大团聚体的粘合，还增强了微生物活性和微生物代谢物的分泌[15]。这些过程进一步将土壤颗粒粘合成微团聚体，随后发展成大团聚体[16]。团聚体形成的减少与土壤有机质（SOM）的减少相关，低碳输入进一步抑制了团聚体的形成并导致大团聚体的分解[15]，[17]。微生物也是团聚体形成的关键驱动因素。它们的带电表面促进了矿物离子的吸附，结构成分如细菌菌毛和真菌菌丝物理上缠结了土壤颗粒[18]。此外，微生物代谢物，包括胞外聚合物物质（EPS）、葡聚糖和疏水蛋白，作为生物桥接剂将土壤颗粒粘合在一起，从而增强了团聚体的形成和稳定性[14]。然而，一旦微生物生长和代谢物产生停止，团聚体的稳定性就会下降，导致大团聚体分解成粉粒大小的有机-矿物复合物[19]。
EPS是主要的微生物代谢物，对环境变化敏感，是一种高分子量有机化合物，主要由多糖、蛋白质、腐殖质和脂质组成[20]。这些成分可以结合到矿物表面并桥接矿物颗粒，从而促进微团聚体的形成[14]。EPS的团聚能力不仅取决于其组成和含量，还取决于调节其产生的微生物群落的结构。在盐碱土壤中，接种Bacillus和Trichoderma后EPS含量显著增加，EPS含量与土壤团聚体的形成和稳定性呈正相关[21]。Lin等人[22]表明，EPS-多糖有助于纳米颗粒的团聚，而EPS-蛋白质有助于团聚体的稳定性。在环境压力下，微生物会积极分泌EPS以提高适应性，例如通过减轻有毒化合物的损害、在干旱条件下维持水分平衡或在营养受限条件下作为营养储备[20]。PE-MPs（100–300 mg·L−1）刺激Goniopora columna分泌更多的EPS[23]。相比之下，PE和聚乳酸MPs减少了蛋白质类微生物副产物的产生，从而降低了大团聚体的比例和结构稳定性，同时增加了微团聚体的比例[24]。在自然环境中，MPs不可避免地会经历机械磨损、紫外线（UV）暴露和生物降解等老化过程，这些过程会改变它们的表面粗糙度、亲水性和官能团，从而改变它们在土壤中的行为和生态效应[25]。因此，MPs的老化可能会影响微生物活性和代谢物的产生，最终影响团聚体的形成。
尽管先前的研究表明MPs会破坏团聚体的形成并对土壤结构产生不利影响，但MPs通过干扰团聚体结合剂影响土壤团聚体的机制仍不清楚。本研究系统地调查了三种形状（颗粒状、纤维状和薄膜状）和两种老化状态（原始状态和紫外线老化状态）的PE-MPs对含有1%和3% SOM的紫色土壤中团聚体形成的影响。研究目标是（1）评估PE-MPs对团聚体形成的影响；（2）阐明MPs影响团聚体的机制，重点关注团聚体结合剂，特别是EPS和微生物群落的响应。这项研究推进了对MPs如何影响土壤结构的理论理解。
