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近日，微塑料创新团队在 Journal of Cleaner Production 期刊上发表研究论文“Microplastics pollution in soil increases dramatically with long-term application of organic composts in a wheat–maize rotation”，阐明了长期施用有机肥增加了小麦-玉米轮作体系中土壤微塑料的污染风险。

第一作者：张佳佳

通讯作者：邹国元，陈延华

论文DOI：//doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.131889

一、研究背景

有机肥是农业生产资料中导致土壤微塑料累积的主要来源之一。目前关于施用有机肥对土壤微塑料污染特征影响的研究主要集中在经济作物花生和果园柑橘等农田土壤，但这些研究只针对单一种类有机肥（如粪肥或污泥堆肥），且基于短期试验或长期试验表层土壤，而对于不同有机肥中微塑料的污染特征及长期施用对小麦-玉米农田土壤微塑料的累积和垂直分布等赋存特征的影响尚不清楚。在我国大力提倡有机替代的背景下，明确不同有机肥长期施用对土壤微塑料累积的贡献和污染风险，对于科学指导有机肥在我国农业生产中安全应用具有重要意义。

二、研究目的

（1）阐明不同有机肥中微塑料的污染特征；

（2）探明长期施用有机肥土壤微塑料的累积和分布等特征；

（3）明确长期施用有机肥对土壤微塑料累积的贡献和污染风险。

三、主要研究结果

（1）不同有机堆肥中微塑料的污染特征

鸡粪堆肥、污泥堆肥和生活垃圾堆肥中微塑料的丰度分别为14720、8600和11640 items kg⁻¹。微塑料粒径以>1.0 mm为主（51.9%~59.5%），形状包括纤维类（50.5%~59.1%）、碎片类（35.3%~48.1%）和薄膜类（1.4%~5.6%），颜色包括白色、透明、黑色、蓝色、黄色和红色，聚合物组成主要包括聚丙烯（27.8%~50.0%）、聚乙烯（13.2%~22.2%）、丙烯乙烯共聚物（13.8%~18.4%）。

图1 有机堆肥中微塑料的粒径(a)、形态和颜色(b)以及聚合物组成(c)分布

（2）不同施肥处理土壤中微塑料的丰度和垂直分布

施用三种有机堆肥土壤中微塑料的平均丰度分别为2733、2289和2462 items kg⁻¹，显著高于不施有机肥的土壤（1080 ± 87 items kg⁻¹）。土壤微塑料粒径以<1.0 mm为主（56.0%）；土壤微塑料的丰度和粒径均随土层深度的增加逐渐降低。施用有机堆肥土壤中微塑料的主要形状、颜色和聚合物类型与有机堆肥中相同。

图2 不同施肥处理（a）和各处理不同土层（b）微塑料的丰度

（3）长期施用有机堆肥对土壤微塑料积累的贡献

长期施用鸡粪堆肥、污泥堆肥和生活垃圾堆肥导致土壤微塑料累积量范围为3.63 × 10⁹~4.99 × 10⁹ items ha⁻¹，占土壤总量的52.2%~60.0%，是有机堆肥输入微塑料总量的3~4倍。长期施用下来源于有机堆肥的微塑料在土壤中逐渐分解成了更小的塑料碎片，导致微塑料数量显著增加，土壤微塑料的污染风险提高。

图3 小麦-玉米轮作系统中长期施用有机肥对土壤微塑料累积的贡献 

该研究得到国家玉米产业技术体系（CARS-02）、中国博士后科学基金资助项目（2021M700493）、院科技创新能力建设专项（KJCX20210430）和北京市博士后科研活动经费资助项目（2021-ZZ-135）的资助。