传统与可降解微塑料如何影响农田生态？

塑料污染已成为全球关注的环境问题，其中农业领域因塑料地膜的广泛使用，正逐渐成为微塑料的重要储存库。这些微小的塑料碎片不仅可能改变土壤结构，还会干扰微生物活动和植物的养分吸收，进而威胁农田生态系统健康。近年来，可降解塑料被视为传统塑料的潜在替代品，但它们与传统塑料微塑料对农田的影响有何差异？哪类更有利于作物–土壤系统的健康呢？

近日，来自新疆大学、宁波大学的葛体达研究员等通过一项盆栽实验，针对这一问题展开了探索。研究选取豌豆作为实验作物，设置了传统微塑料（聚丙烯PP、聚乙烯PE）和可降解微塑料（聚己内酯PCL、聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯PBAT）两种类型，分别以0%、0.1%、1%（w/w）的剂量添加到土壤中，观察豌豆在幼苗期、开花期、成熟期三个关键生长阶段的生长状况，并分析土壤养分、微生物活性及群落变化。相关文章已发表于《农业科学与工程前沿》（英文）（DOI: 10.15302/J-FASE-2025626）。

实验结果显示，不同类型和剂量的微塑料对豌豆生长的影响存在显著差异。值得注意的是，可降解微塑料PBAT在幼苗期表现出一定优势—添加0.1% PBAT的土壤中，豌豆根系生物量较未添加组增加了35.3%，这可能与PBAT能刺激微生物生长、为根系“挖掘”更多可利用养分有关。相比之下，传统微塑料PP和PE对豌豆地上部的影响更复杂：1% PP处理的幼苗期地上部生物量下降43.4%，但在开花期，0.1% PP却使地上部生物量增长126.1%；PE的0.1%和1%处理在开花期也分别让地上部生物量增加88.0%和68.7%。这种差异可能与传统微塑料的物理特性及对土壤结构的改变有关。

从土壤生态角度看，可降解微塑料作为易分解的碳源，能增加土壤中微生物体内的碳、氮、磷含量，促进有机质分解和养分循环；而传统微塑料因更难降解，与土壤形成的团聚体虽为微生物提供了额外栖息地，但对微生物生物量的影响并不稳定。此外，所有微塑料处理均提高了细菌和真菌网络的复杂性，但未显著改变微生物间的物质交换，不过这可能对生态功能产生潜在影响。研究还发现，当微塑料中的易分解碳被微生物消耗殆尽后，豌豆根系分泌的新鲜碳不足以缓解微生物的“碳饥饿”，此时豌豆与微生物会竞争土壤中有限的氮、磷资源，这可能是后期豌豆生长策略调整的重要原因。

尽管实验揭示了短期内不同微塑料对豌豆–土壤系统的影响，但研究团队强调，由于实验周期较短，微塑料的长期毒性尚未完全显现。未来需要通过更长时间的田间实验，特别是针对依赖生物固氮的豆科作物，进一步评估微塑料对农田生态的潜在风险。