可降解与常规微塑料对土壤农药降解的差异性影响机制研究

针对农田中微塑料(MPs)与农药共存污染问题，研究人员通过对比生物可降解聚乳酸(PLA)与常规聚乙烯(PE)在环境相关浓度(0.1%-1.0%)下对甲草胺(MET)和吡虫啉(IMI)降解的影响，发现PLA通过降低土壤pH值(7.28→7.12)、减少细菌多样性显著抑制IMI降解(1% PLA处理组30天降解率降低6.7%)，而PE无显著影响。该研究为评估可降解MPs的生态风险提供了重要依据。

　　

论文解读

在现代农业中，塑料地膜覆盖技术与农药使用已成为提高产量的常规手段，但由此产生的微塑料(MPs)与农药复合污染问题日益凸显。据统计，全球每年进入土壤的MPs总量是海洋的4-23倍，而2022年全球农药使用量达370万吨，其中中国北方农田1%的土壤样本中甲草胺(MET)和吡虫啉(IMI)浓度超过0.1 mg kg^?1。更令人担忧的是，生物可降解MPs如聚乳酸(PLA)的推广使用是否会影响农药的自然降解过程，目前尚缺乏系统研究。

中国农业科学院的研究团队在《Applied Soil Ecology》发表的研究中，首次在环境相关浓度(0.1%-1.0% w/w)下对比了PLA与常规聚乙烯(PE)对MET和IMI降解的影响。通过30天的土壤培养实验，结合高效液相色谱(HPLC)检测农药残留、Illumina高通量测序分析微生物群落、扫描电镜(SEM)观察MPs老化特征等技术手段，揭示了可降解MPs独特的生态风险机制。

主要研究结果

Effect of MPs on degradation of pesticides
实验数据显示，1% PLA处理使IMI降解率显著降低6.7%，且呈现浓度依赖性(0.1% PLA影响不显著)，而对MET降解无影响。PE处理组对两种农药均无显著作用。代谢产物分析发现，PLA处理组中IMI的毒性代谢物6-氯烟酸积累量增加1.8倍。

Changes in soil properties and MPs aging
PLA导致土壤pH从7.28±0.01降至7.12±0.05，其降解过程中释放的乳酸单体加速了MPs破碎化，SEM显示PLA表面孔洞数量是PE的3.2倍。16S rRNA测序表明，PLA处理组Chao1指数下降15.3%，假单胞菌属(Pseudomonas)等农药降解菌丰度降低42%。

Conclusion
该研究证实可降解MPs通过三重机制影响农药降解：(1)酸化土壤环境抑制微生物活性；(2)物理破碎释放更多次级颗粒干扰代谢通路；(3)选择性改变功能菌群结构。特别值得注意的是，PLA对IMI的抑制作用在温室农业等高强度使用场景下可能被放大，因其降解速率随温度升高而加快。

这项研究为完善农田MPs管理政策提供了科学依据：当前推广的生物可降解MPs并非完全"环境友好"，其与农药的协同效应需纳入生态风险评估体系。未来应重点研发pH缓冲型可降解材料，并建立MPs-农药复合污染的微生物修复技术。研究团队建议将MPs老化状态纳入农药登记评审指标，这对实现联合国可持续发展目标(SDGs)中"负责任的消费与生产"具有重要实践意义。