中国农业大学农学院曾昭海、臧华栋课题组在农田微塑料长期田间生态效应研究方面取得重要进展

近日，我校农学院曾昭海、臧华栋课题组在国际期刊《全球变化生物学》（Global Change Biology）发表研究成果《田间试验与全球整合揭示农田微塑料效应的情境依赖性》（Contextual Microplastic Impacts on Croplands from Field Trials and Global Synthesis）。研究结合课题组多年多点定位试验和全球田间证据整合结果，立足作物栽培学与耕作学视角，解析农膜残留衍生微塑料对旱作农田作物生产与土壤生态的效应特征，为农膜覆盖生产体系下微塑料风险分级评估、农膜绿色管理提供长期田间实证依据。

农膜覆盖是我国北方旱作农业关键耕作技术，在保墒、抑草、增产方面发挥了不可替代的作用，但长期覆膜带来土壤微塑料累积，已成为农田生态风险关注的热点。当前大量微塑料研究结论多来自于室内盆栽与实验室模拟体系，受控条件下的结果能否直接应用于真实大田环境尚缺乏多年多点田间定位试验验证，制约覆膜生产体系的风险研判与优化调控。

团队于2021至2025年在我国北方半干旱区张北、乌兰察布、右玉、赤峰等4个典型旱作农田定位开展田间试验，选取当地的燕麦、大豆等主栽作物，设置传统聚丙烯、可降解聚乳酸微塑料（粉末、纤维形式）等处理，以0.2%（w/w）作为田间高暴露情景一次性混入耕层土壤，模拟农膜长期残留累积的污染效应。连续多年系统监测作物产量、群体与根系特征、土壤理化性状、酶学指标等，构建了土壤质量指数（SQI）与生态系统多功能性（EMF）综合评价体系。定位试验结果表明：在半干旱旱作大田条件下，微塑料添加对作物籽粒产量、土壤质量、农田生态系统多功能性未产生一致性负面效应；效应响应在站点、年份、作物间存在明显的波动，气候与农田本底环境的变异远大于微塑料带来的影响。

长期田间试验与全球田间证据的空间覆盖

微塑料对作物产量、土壤质量与生态系统多功能性的长期田间效应

为突破单点区域试验局限，团队进一步严格筛选全球已发表大田试验文献，整合 31 篇基于野外田间的研究开展荟萃分析。全球田间试验结果表明：微塑料对作物产量与土壤功能的平均效应趋近于零，但不同研究间存在明显的异质性，微塑料生态后果受塑料材质、粒径、施入量、作物 / 植被存在与否、土壤与气候条件、农田耕作管理模式多重因子共同调控。进一步分析表明，有作物生长的农田系统表现出明显的缓冲效应，作物‑土壤反馈能够削弱微塑料带来的土壤功能扰动；而无植被的裸土条件下土壤功能退化效应明显，而且在田间试验条件下，可降解塑料并未表现出稳定优于传统聚丙烯塑料的生态效益。

本研究结果表明，不能简单的将实验室毒理结果直接推演到实际覆膜的农田生产体系；可降解地膜也不能作为普适性低风险方案，风险评估需要结合区域气候、土壤类型、种植制度、农膜投入水平等开展深入系统的研究。同时本研究结果再次明确，农田生态功能无显著受损，不等于否定微塑料作物吸收、食物链膳食暴露的潜在人体健康风险，两类风险需要分开开展评价。

全球田间证据中微塑料效应的平均水平与情境差异

该成果为我国北方旱作农田覆膜生产体系优化、农膜减量替代、可降解地膜区域适宜性评价、农田微塑料差异化管控等提供宝贵的多年多点田间实证数据。对平衡旱区粮食生产与农田土壤生态保护、完善集约化农业的全球变化风险评估具有重要参考价值。

中国农业大学农学院博士生褚俊聪为论文第一作者，臧华栋教授为论文通讯作者，曾昭海教授为共同通讯作者。中国农业大学农学院杨亚东副教授、南京农业大学农学院周杰副教授、英国班戈大学Davey L. Jones教授、张家口农业科学院葛军勇研究员、丹麦奥胡斯大学Jørgen E. Olesen教授为此项工作提供了指导和帮助。相关工作得到了国家现代农业产业技术体系专项资金（CARS-07-B-5）、中国农业大学高层次引进人才科研启动经费和2115人才培育发展支持计划等的资助。