综述：农业塑料地膜可持续性权衡的全球荟萃分析

这篇综述通过全球724项研究4331组数据的荟萃分析，系统评估了聚乙烯地膜(PM)与可生物降解地膜(BDM)在作物产量(+27.72-29.53%)、水分利用效率(WUE +20.28-47.27%)及温室气体(CH4↓31.68-48.28%, N2O↑8.60-24.03%)方面的差异，证实BDM在温带湿润区具有更优的气候智能特性。

　　

农业塑料地膜的可持续性博弈

数据收集与编译

通过系统检索Web of Science等数据库的724项研究(4331组数据)，构建了全球首个同时涵盖聚乙烯地膜(PM)和可生物降解地膜(BDM)的农业-环境多指标数据库。研究团队采用严格标准筛选文献，确保数据涵盖不同气候带、作物类型及管理措施。

地膜使用的整体效应

全球数据显示，农业地膜使作物产量平均提升28.86%，水分利用效率(WUE)提高33.09%。在温室气体方面，地膜显著降低CH₄排放39.02%，但增加N₂O排放21.68%。值得注意的是，可生物降解地膜(BDM)展现18.27%的全球变暖潜势(GWP)降低效果，而聚乙烯地膜(PM)无显著变化。

地膜对农业性能的影响

• 产量表现：PM和BDM分别增产29.53%和27.72%，其中谷物和种子作物对PM响应更显著

• 水分效率：PM的WUE提升幅度(47.27%)显著高于BDM(20.28%)，这与BDM的降解特性相关

• 温室气体：BDM在CH₄减排(31.68%)和GWP控制方面优于PM，但两者均加剧N₂O排放

气候带的调节作用

在温带湿润区，BDM表现出最佳气候适应性：

• •

  年均温10-20℃区域：BDM的GWP降低效果达22.4%

• •

  降水>800mm地区：BDM维持更稳定的水分保持能力

  相比之下，PM在干旱区的水分保持优势可维持整个生育期。

可持续性权衡结论

1. 1.

   生态效益：BDM通过完全生物降解避免微塑料污染，同步指数显示其单位水量节约可带来1.8倍GHG减排效益

2. 2.

   作物适配：除谷物种子作物外，两种地膜在多数作物的产量、WUE及GHG指标无显著差异

3. 3.

   气候智能：BDM在温带湿润区实现"增产-节水-减排"三重协同，是可持续农业的理想选择

该研究为《巴黎协定》框架下的农业减排提供了实证支持，建议依据区域气候特征优化地膜选择策略。未来需重点开发适应热带气候的BDM材料，以解决高温高湿环境下的过早降解问题。