温室盆栽番茄施用腐植酸可降解残膜对农艺性状及微塑料残留的影响研究

为解决农业"白色污染"及残膜微塑料残留问题，研究人员开展PBAT/PLA基可降解残膜对番茄栽培影响的研究。结果表明，200 kg·hm-2腐植酸可降解残膜(BIO1)较聚乙烯膜(PE)显著降低土壤容重12.48%，提升通气孔隙度23.70%，增加番茄红素含量12.80%，且未检测到微塑料残留，为设施番茄轻简化栽培提供理论支持。

　　

农业"白色污染"已成为全球性环境难题，中国地膜覆盖面积从1993年的572万公顷激增至2021年的1728万公顷，长期覆膜农田残膜量平均达103 kg·hm^-2。这些残膜不仅破坏土壤结构、阻碍根系生长，更会通过机械破碎形成微塑料(MPs，粒径<5 mm)和纳米塑料(NPs，1 nm-1 μm)，威胁土壤生态和人类健康。瑞士平原90%土壤样本检出微塑料，墨西哥家庭菜园也普遍存在聚乙烯(PE)和聚苯乙烯污染。虽然聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)基可降解地膜被视为解决方案，但其残膜降解过程及对作物影响尚不明确。

中国农业科学院的研究团队在《Horticultural Plant Journal》发表研究，通过温室盆栽实验系统评估了200 kg·hm^-2残膜（含腐植酸的PBAT/PLA膜BIO1、含木质素的PBAT/PLA膜BIO2和PE膜）对番茄栽培的影响。研究采用X射线衍射仪分析结晶度变化，湿筛法测定水稳性团聚体，高通量测序解析真菌群落，并首次结合显微红外光谱(μ-FTIR)检测微塑料丰度。

3.1 残膜降解性能

BIO1和BIO2残膜埋置120天后，结晶度分别降低7.37%和3.91%，接触角显著下降，重量损失率达75.01%，而PE膜几乎无降解。PE处理组检出微塑料(166.67±169.96 n·kg^-1)，BIO1/BIO2组未检出。

3.2 土壤水分迁移

残膜导致0-10 cm土层湿度增加16.39%，10-20 cm降低13.62%，破坏水分均匀性。BIO1处理<0.25 mm水稳性团聚体比例增加10.98%，缓解土壤板结。

3.3 土壤酶活性

与对照(CK)相比，PE组脲酶(S-UE)和蔗糖酶(S-SC)活性分别降低23.42%和16.17%，BIO1降幅较小(15.18%和14.16%)。

3.4 真菌群落

BIO1显著提升Ascomycota相对丰度，降低Zoopagomycota，其中腐生真菌占比达62%，可能促进有机质分解。

3.5 番茄生长指标

PE处理使番茄鲜重降低12.02%，根系活力降25.04%，而BIO1仅降6.07%和7.80%。BIO1组番茄红素含量较PE显著提高12.80%。

研究表明，PBAT/PLA基可降解残膜尤其是含腐植酸的BIO1型，能有效缓解PE膜导致的土壤板结，提升真菌多样性，且不产生微塑料残留。虽然200 kg·hm^-2残膜仍会使番茄减产5.30%-9.65%，但BIO1通过改善土壤微环境，使番茄红素等品质指标显著提升。该研究为设施农业中生物可降解膜的推广应用提供了重要数据支撑，对解决"白色污染"和保障农产品安全具有双重意义。值得注意的是，当前生物降解膜成本是PE膜的3倍，未来需通过技术创新降低生产成本以促进规模化应用。