生物降解塑料并非“環(huán)境友好”，其降解產(chǎn)物或?qū)ν寥牢⑸锕δ茉斐沙掷m(xù)抑制。

近日，復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系王梓萌教授團隊聯(lián)合多家科研單位，在微塑料對土壤磷循環(huán)影響機制研究方面取得進展。研究成果以 “Conventional and Biodegradable Microplastics Both Impair Soil Phosphorus Cycling and Availability via Microbial Suppression” 為題，發(fā)表于Environmental Science & Technology，并被選為副封面（Supplementary Cover）。研究揭示，無論是傳統(tǒng)聚乙烯（PE）還是可生物降解聚乳酸（PLA）微塑料，均會通過抑制土壤微生物功能，顯著降低磷的有效性，挑戰(zhàn)了“可降解塑料環(huán)境友好”的傳統(tǒng)認(rèn)知。

磷是作物生長的關(guān)鍵營養(yǎng)元素，其有效性高度依賴土壤微生物的活化與循環(huán)過程。近年來，微塑料作為一種新興土壤污染物，其對碳、氮循環(huán)的影響已引起廣泛關(guān)注，然而其對磷循環(huán)的影響機制仍不明確。尤其值得注意的是，可生物降解塑料在農(nóng)業(yè)中的使用日益增加，但其降解過程是否對土壤功能構(gòu)成潛在風(fēng)險，尚缺乏系統(tǒng)評估。

為厘清微塑料影響磷循環(huán)的機制，研究團隊開展了為期150天的土壤培養(yǎng)實驗，比較了PE與PLA兩類微塑料對土壤磷形態(tài)、微生物群落及功能基因的影響。通過化學(xué)分析、傅里葉紅外光譜、宏基因組測序及網(wǎng)絡(luò)分析等多手段結(jié)合，系統(tǒng)揭示了微塑料影響磷有效性的微生物途徑。

研究結(jié)果表明：

• PE與PLA微塑料均導(dǎo)致土壤有效磷含量下降約15%，并顯著削弱與磷活化相關(guān)的功能基團；

• 微塑料抑制了關(guān)鍵解磷菌屬的豐度，并降低磷酸酶基因表達(dá)量達(dá)59.8%–65.4%；

• PLA的影響較PE更為顯著，其降解過程中釋放的乳酸單體及低聚物可能加劇對微生物磷循環(huán)功能的抑制。

研究指出，微塑料并非通過直接吸附磷，而是通過“微生物功能抑制”這一間接途徑影響磷的有效性。該研究不僅揭示了微塑料污染對土壤磷循環(huán)的潛在威脅，也為重新評估可生物降解塑料的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險提供了科學(xué)依據(jù)。

研究進一步強調(diào)，在農(nóng)業(yè)塑膜使用日益普遍的背景下，必須關(guān)注微塑料，特別是可降解塑料及其廣譜性的降解產(chǎn)物，對土壤微生物功能及養(yǎng)分循環(huán)的長期影響。該成果為制定針對性農(nóng)藝管理措施、優(yōu)化磷肥施用策略、推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了理論支撐。

除國家科技部重點研發(fā)項目和國家自然科學(xué)基金項目外，該工作還獲得了上海市科委基礎(chǔ)科學(xué)特區(qū)計劃交叉專項支持（”基于降解動力學(xué)與寡聚體毒性調(diào)控的環(huán)境友好塑料智能設(shè)計新策略”，聯(lián)合負(fù)責(zé)人：復(fù)旦大學(xué)環(huán)境系方明亮教授、王梓萌教授，高分子系潘翔城教授）。

前期研究：環(huán)境系方明亮、王梓萌與高分子系潘翔城：可降解塑料低聚物的精確檢測與歸趨追蹤

論文信息：

標(biāo)題： Conventional and Biodegradable Microplastics Both Impair Soil Phosphorus Cycling and Availability via Microbial Suppression

作者： Chengming Zhang, Ziyi Zhao, Fengwu Zhou, Changzhi Shi, Xiangmei Zhai, Zhimin Sha, Qingnan Chu, Hongling Liu, Songqing Liu, Zezhen Pan, Xiaofei Wang, Xiangcheng Pan, Mingliang Fang, Matthias C. Rillig, and Zimeng Wang

期刊： Environmental Science & Technology

年份/卷期/頁碼： 2026, 60, 1229-1240

DOI： 10.1021/acs.est.5c11806

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