可降解地膜通过调控微塑料残留与磷循环微生物提升棉花产量的机制研究

《Field Crops Research》：Biodegradable mulch enhances cotton ( Gossypium hirsutum L.) yield via microplastic reduction and P cycling microbes modulation

本综述系统阐释了长期使用可降解地膜（BMP）通过减少微塑料（MPs）残留、调控磷循环微生物群落结构（如提升放线菌门Actinobacteria丰度），促进土壤磷活化（如提升NaHCO3-Pi等活性磷组分），最终实现棉花增产4%的生态机制。研究为干旱区农田白色污染治理与磷肥高效利用提供了理论依据。

　　

Highlight

研究区域概况

实验区域位于中国新疆石河子农业科学院试验田（44°33′68″N, 86°05′58″E），属温带大陆性荒漠气候，年均降水量180–270?mm，土壤类型为灰漠土。自2013年起开展长期覆膜试验，比较传统地膜（CMP）与可降解地膜（BMP）对棉田的影响。

土壤微塑料残留

通过热裂解气相色谱-质谱（Py-GCMS）分析，两种地膜处理下土壤中均检出4类微塑料：聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）。其中PE在CMP和BMP处理中占比最高（分别为71%和68%），但BMP显著降低了PE和PVC的含量（表1），证明可降解地膜能有效缓解农田微塑料污染。

可降解地膜对土壤微塑料残留的影响

当土壤中微塑料积累超过临界浓度时，会通过改变土壤孔隙度、容重等性质引发毒性效应。本研究表明，长期使用可降解地膜可显著降低PE与PVC的残留量，为干旱区农田白色污染治理提供了实证依据。

结论

长期覆盖可降解地膜通过减少微塑料残留，调控磷循环微生物群落（如提升放线菌门、奇古菌门丰度），改变土壤磷形态（如降低稳定态磷组分），激活磷循环功能基因表达，最终促进棉花磷吸收量提升47%，籽棉产量增加4%。