可降解地膜如何影响稻田微塑料与土壤微生物？

在农业生产中，微塑料已成为不容忽视的环境污染物。它们不仅可能通过土壤-植物系统进入食物链，威胁食品安全，还会改变土壤物理化学性质，干扰微生物功能，进而影响土壤健康和作物生长。传统不可降解塑料地膜是农田微塑料的主要来源之一，然而这类地膜在长期使用后会因光照、微生物作用和机械磨损逐渐破碎，形成大量微塑料残留于土壤中。为缓解这一问题，可降解地膜近年来被广泛推广。这类地膜理论上能在自然环境中被微生物分解，减少塑料残留，但实际应用中仍存在争议：可降解地膜是否真的能降低微塑料积累？其降解过程是否会改变土壤中微塑料的粒径、形态等特征？更关键的是，它对参与微塑料降解的土壤微生物群落会产生怎样的影响？这些问题直接关系到可降解地膜能否成为真正“环境友好”的农业替代品。

我国作为全球水稻主产国，稻田生态系统对粮食安全至关重要。但长期以来，为提高产量，南方许多稻田采用地膜覆盖技术保水增温，这也使得稻田成为微塑料污染的重点关注区域。在此背景下，来自苏州大学的蒋锐教授等针对我国南方典型稻田开展了一项实证研究，通过对比长期使用可降解地膜（BF）和从未使用过地膜（CK）的两类土壤，研究了“可降解地膜如何影响稻田微塑料分布与微生物降解功能”这一核心问题。相关文章发表在《农业科学与工程前沿》（英文）第13卷第1期（DOI: 10.15302/J-FASE-2025629）。

研究首先关注了微塑料的“形态密码”。结果发现，两类土壤中微塑料的分布特征差异明显：使用可降解地膜的土壤中，0.25–0.1毫米粒径的微塑料数量显著更高；从形态看，可降解地膜土壤中的膜状微塑料更多，而未用地膜的土壤则以纤维状微塑料为主。这说明，可降解地膜的降解过程确实改变了微塑料的“外貌”——更倾向于形成更小、更薄的膜状碎片。

不过，研究并未发现两类土壤中微塑料总含量有显著差异。这意味着，可降解地膜并未因自身降解而导致微塑料总量增加，反而可能通过更高效的降解过程，促进微塑料向更简单的结构转化。

研究团队通过基因测序发现，尽管可降解地膜和未用地膜土壤中，参与微塑料降解的微生物多样性没有明显差异，但微生物群落的“分工结构”却大不相同。进一步分析发现，共有26个功能基因和10个微生物属与主要聚合物的降解直接相关。

更关键的是，不同微生物对不同聚合物的“偏好”也因可降解地膜的使用而改变。比如，在降解聚苯乙烯（PS）时，类诺卡氏菌属（Nocardioides）在未用地膜土壤中贡献约9%，而在可降解地膜土壤中降至5%；降解聚乙烯时，慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）在可降解地膜土壤中的贡献相较于未用地膜土壤更突出。这些变化表明，可降解地膜通过“重塑”微生物群落的结构，提升了微塑料的降解效率。

本研究表明，可降解地膜不仅具备传统地膜的保产优势，还通过与土壤微生物的“协同作用”，减少了微塑料长期积累的环境风险，为可降解地膜的可持续应用提供了重要科学支撑。