聚合物底物驱动的中温堆肥土壤微生物群落演替及其生物降解机制研究

本研究针对塑料环境污染问题，由研究人员开展聚合物材料中温生物降解机制研究。通过ASTM D5988-18标准测试CO2释放量，结合16S rRNA/ITS2测序技术，发现TPS2在28天内实现完全矿化(~100%)，并鉴定出Paenibacillus、Acidobacteria subgroup 10等特异性微生物标志物。该研究为可土壤降解生物塑料设计提供了微生物学依据。

　　

塑料污染已成为重大生态问题，可生物降解材料成为潜在解决方案。本研究在25°C堆肥土壤体系中，采用ASTM D5988-18标准评估了四种聚合物材料（淀粉、聚酯基热塑性淀粉TPS1、线性低密度聚乙烯LLDPE和共聚酯热塑性淀粉TPS2）的180天好氧生物降解过程，通过监测二氧化碳（CO₂）释放量并运用16S rRNA和ITS2扩增子测序技术解析微生物群落动态。

实验结果显?：TPS2在28天内实现完全矿化（~100%），淀粉在180天时达到71.1%矿化率，TPS1和LLDPE分别仅实现38.6%和21.9%的矿化。α多样性分析表明淀粉处理组细菌丰富度最高，而TPS1和LLDPE处理组真菌多样性显著降低。

通过线性判别分析效应量（LEfSe）鉴定出聚合物特异性微生物标志物：淀粉处理中富集Paenibacillus（芽孢杆菌属）和Botryotrichum（毛壳菌属）；TPS2处理中特征微生物为Acrophialophora（枝顶孢属）和Mycothermus（嗜热真菌属）；LLDPE处理中特异性富集Mycobacterium（分枝杆菌属）。酸杆菌门第10亚组（Subgroup 10 Acidobacteria）仅在TPS2处理样本中独特富集，这些分类单元充分体现了底物驱动的微生物选择机制。

将CO₂矿化数据与微生物群落分析相结合，为评估聚合物生物降解性和设计土壤可降解生物塑料提供了实践框架。研究证实聚合物组成显著影响中温条件下的微生物群落结构和矿化性能。