综述：农业生态系统中的微塑料：土壤健康与作物生产力的屏障

本综述系统阐述了微塑料（MPs）对农业生态系统的多重影响，包括破坏土壤结构、改变水分和元素循环、干扰微生物活动及降低作物生产力。作者强调农业活动是土壤MPs污染的主要来源，并提出可生物降解材料等替代方案对实现可持续农业的重要性，为土壤健康管理提供了科学依据。

　　

微塑料在农业生态系统中的来源与输入途径

微塑料通过多种人为活动进入土壤，主要包括农业实践、市政废物、废水处理、大气沉降和建筑工业废物。农业活动是主要贡献者，例如使用污水污泥作为肥料——其中含有大量塑料颗粒，长期施用会导致MPs在土壤中持续累积。塑料地膜覆盖是另一重要来源，其在降解过程中产生大量微塑料颗粒，全球约2000万公顷农田（尤其在中国）使用塑料地膜，但回收技术不足导致污染加剧。此外，农用化学品中的微胶囊包衣、灌溉污染水、堆肥中的塑料残留以及建筑防护网的风化分解均为MPs的重要输入途径。

微塑料对土壤物理性质的影响

微塑料显著改变土壤物理结构，尤其是聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）等类型会降低土壤孔隙度和水分渗透率，导致土壤板结和通气性下降。MPs破坏土壤团聚体稳定性，使大团聚体减少、微团聚体增加，进而影响根系穿透和气体交换。其疏水性还导致土壤斥水性增强，降低保水能力，这对干旱地区农业尤为不利。不同土壤质地响应各异，砂质和砂壤土渗透能力下降更显著，而黏土含量高的土壤保水能力受损更为明显。

微塑料对土壤化学性质的改变

微塑料通过表面化学作用影响土壤pH和电导率（EC），其变化方向取决于聚合物类型和浓度。例如，1%浓度的PE-MP会使土壤pH升高，而10%浓度则降低pH。MPs还干扰碳氮循环：一方面增加溶解有机碳（DOC）和土壤有机碳（SOC），引发“激发效应”加速或延缓有机质分解；另一方面吸附营养元素（如氮、磷、钾），导致其生物有效性下降。此外，MPs与重金属（如Cd、As）的交互作用增强金属生物有效性，加剧植物毒性和环境风险。

微塑料对土壤微生物群落和酶活性的干扰

微塑料降低微生物生物量，改变群落结构——真菌通常比细菌更易受负面影响，导致真菌/细菌比率变化。MPs形成“塑料圈”（plastisphere），为特定微生物提供栖息地，但可能促进病原菌增殖。关键酶活性如β-葡萄糖苷酶、脲酶和磷酸酶受到抑制，影响有机质分解和养分转化过程。聚氯乙烯（PVC）比聚丙烯对微生物的负面影响更显著，而可生物降解MPs（如PLA）可能通过增加特定菌群（如Alphaproteobacteria）进一步改变微生物生态功能。

微塑料对植物生理和作物生产的直接影响

微塑料通过物理阻碍和化学干扰抑制种子萌发、根系发育和光合作用。玉米、小麦和黄瓜等作物表现出生根量、株高和叶绿素含量下降，生物量降低可达50%。MPs与重金属或农药的复合污染诱发氧化应激，激活抗氧化酶系统，进一步损害植物健康。不同聚合物类型效应各异：尼龙（NL）在1%浓度即显毒性，聚苯乙烯（PS）在5%浓度负面影响番茄生长。植物可通过根系吸收MPs并转运至茎叶，增加食物链污染风险。

微塑料与丛枝菌根真菌（AMF）及农药的交互作用

丛枝菌根真菌（AMF）可部分缓解MPs的负面效应，增强宿主营养吸收，但MPs本身会降低AMF定殖率，破坏植物-微生物共生关系。MPs还影响农药降解动力学：聚乙烯和聚氯乙烯延长除草剂西玛津的半衰期，而某些情况下又加速阿特拉津的降解，这种矛盾效应凸显了MPs-污染物相互作用的复杂性。

缓解策略与替代材料研究

可生物降解材料（如聚乳酸PLA）和光降解膜被视为潜在解决方案，其在改善土壤温湿度、促进作物生长方面显示积极效果。然而，其降解不完全（16个月后仍存残留）及可能引发的微生物群落失衡问题仍需关注。土壤改良剂如生物炭和壳聚糖（CH）可增强微生物稳定性、吸附重金属并改善土壤结构。功能性微生物（如Pseudomonas AKS31）和天然纤维材料（羊毛、亚麻）的应用也展现出降解MPs和提升土壤健康的潜力。

知识空白与未来方向

当前研究缺乏MPs分析的标准化方法，田间试验数据不足，MPs与其它污染物的复合效应机制不明。未来需深入探索MPs在土壤中的长期行为、生态风险评价体系以及可降解材料的真实环境效应，以支撑可持续农业决策。