广东
近日，西北农林科技大学农学院旱区高效农作制度与农田生态团队在《Global Change Biology》发表题为“Do microplastics always harm agroecosystem services? A global synthesis”的研究论文，系统揭示了作物生产力与农田生态系统服务对微塑料响应规律。农学院23级博士研究生任云飞为论文第一作者，莫非教授为通讯作者。
覆膜栽培是被广泛采用的农艺措施，特别在旱作区，该技术已成为保障粮食增产稳产的核心技术。然而，长期的覆膜栽培加之其他塑料农资投入正导致大量微塑料在农田中的快速累积，土壤系统已超海洋成为微塑料储量的主要场所。在生产实际中，进入农田系统的微塑料在物理、化学等属性上差异明显（如：类型、性状、大小、数量和老化程度等），当前对这些差异如何进一步影响作物生产力与农田生态系统服务尚不清楚。
该研究利用全球农田微塑料数据融合手段，阐明了不同类型、形状、尺寸、浓度及老化时间等微塑料特性对作物生产力（产量、生物量等）与关键生态系统服务功能的差异作用。主要结论包括：微塑料显著降低了作物地上部生产力、植物生理机能（如抗氧化能力）、土壤持水能力及养分含量。然而，进一步分析微塑料属性发现上述服务功能在程度，甚至方向上出现了明显改变。具体表现为显著的尺寸和剂量效应：微塑料粒径越大、浓度越高，对作物地上生产力、抗氧化系统和根系活力的危害越强。可能是由于大粒径在根际形成物理屏障，阻碍水养吸收；高浓度则易积累于植物组织，堵塞维管束和气孔，并释放更多碳源与添加剂。老化时间方面，长期残留持续损害作物光合作用与土壤养分保持，而地下生产力、抗氧化系统和根系活力等其他指标则随时间逐步恢复。形状上，纤维状微塑料比薄膜状和颗粒状对地上、地下生产力及土壤固碳能力有显著正效应，可能因其线性结构促进团聚体形成与孔隙连通。该研究还发现，可生物降解微塑料对作物生产力、根系活力、光合作用及养分保持的负面影响甚至超过聚乙烯、聚酯等传统塑料，或因其短期内快速降解释放大量微碎片及外源碳，扰动土壤理化与微生物功能。综上，本研究揭示了作物生产力与农田生态系统服务对微塑料特性依赖的复杂响应模式，为精准评估与科学管理微塑料污染提供了依据。
基于上述结论，该研究进一步梳理了当前农田生态系统中微塑料研究的局限性。首先，实验室到田间的理论可拓展性。模拟试验难以反映田间环境的复杂性，更无法揭示气候和地域差异对微塑料效应的调节作用，亟需开展多点长时序田间试验以评估其真实的生产与生态风险。其次，浓度设定的生产生态现实性。当前关注的微塑料浓度远高于环境水平，易高估生态危害，后续研究应以环境中常见浓度为基准，开展更具现实意义的风险评估。第三，作物产量品质的关联性。对微塑料引起的作物生理、生化特征变化的结论较多，但其如何参与作物产量形成与品质调控的直接证据尚不足。最后，多要素耦合评估框架的紧迫性。需要构建集成气候、土壤、生物等多要素耦合的综合评估框架，为农田生态系统微塑料的生产和生态风险的准确评估与高效消减提供科学依据。
该研究得到国家重点研发计划（2023YFD2302300, 2025YFE0104600）、国家自然科学基金（32272233）、陕西省重点研发计划（2024NC2-GJHX-22）等项目的资助。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.70269
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