论文标题：Size-dependent effects of oxo-degradable plastic contamination on soil quality and the growth of Zea mays

期刊：Frontiers of Agricultural Science & Engineering

作者：Do Thi Kim THANH, Robert W. BROWN, Martine GRAF, Michaela K. REAY, Charlotte E. M. LLOYD, Gupeng LI, David R. CHADWICK, Davey L. JONES

发表时间：15 Mar 2026

DOI：10.15302/J-FASE-2025623

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农业生产中广泛使用的塑料地膜，正成为土壤微塑料污染的主要来源之一。这些残留在土壤中的塑料碎片，不仅可能破坏土壤结构、影响水分渗透，还可能通过植物吸收进入食物链，威胁土壤健康和粮食安全。为应对这一问题，氧化降解塑料 (ODPs) 作为传统塑料的“更可持续替代品”被推出——这类塑料通过添加促氧化剂，理论上能在光照、热量等条件下先发生氧化断裂，再被微生物分解为二氧化碳和水。然而，其实际降解效率如何？在土壤环境中是否会对作物生长和土壤质量产生负面影响？

近日，英国班戈大学Davey L. Jones教授等通过一项研究，系统揭示了不同尺寸、不同浓度的氧化降解塑料对土壤和玉米生长的影响，为解答上述争议提供了重要依据。相关研究发表在《农业科学与工程前沿》(英文) 期刊 (DOI: 10.15302/J-FASE-2025623)。

与以往研究多关注传统塑料或单一尺寸塑料不同，这项研究的独特之处在于“双维度对比”：既比较了微塑料和大塑料的差异，又覆盖了从实际田间浓度到极端浓度的范围。研究团队选取玉米作为模式作物，在6周的实验周期内，监测了土壤pH值、电导率、硝酸盐含量等关键指标，分析了植物生长、叶绿素含量及养分吸收情况，还通过红外光谱追踪了塑料的降解过程。

实验结果带来了多个关键发现。首先，在实际田间常见的低浓度下，氧化降解塑料对土壤质量和玉米生长几乎没有影响；但当浓度超过1%时，土壤性质出现明显变化——微塑料处理组的土壤pH值最高上升了近1个单位，电导率翻倍，硝酸盐含量显著增加，而大塑料的影响则弱得多。这可能与微塑料更大的表面积有关，其与土壤的接触更充分，更易改变土壤结构和化学环境。

其次，微塑料对植物的影响更突出。高浓度的微塑料和大塑料均导致玉米株高和叶绿素含量下降，但微塑料的抑制作用更明显；不过，玉米的生物量仅在最高浓度下略有减少，整体表现出一定的耐受性。值得注意的是，微塑料处理组的玉米根系生物量在低浓度下反而更高，这可能与土壤硝酸盐增加促进了根系生长有关。

此外，研究还揭示了氧化降解塑料的“降解局限性”。通过红外光谱分析发现，6周的土壤埋藏仅导致塑料链轻度断裂，未检测到酮、醛等氧化产物的明显生成。这意味着，在缺乏光照的土壤环境中，氧化降解塑料的降解过程非常缓慢，可能长期残留并逐渐积累。此外，研究还检测了塑料中的添加剂成分，发现其主要含抗氧化剂和润滑剂，重金属含量极低，这排除了添加剂直接毒性对实验结果的显著影响。

本研究不仅填补了氧化降解塑料在土壤中“尺寸-浓度-影响”关系的研究空白，更通过多维度数据为政策制定提供了科学支撑。正如论文提到的，“对氧化降解塑料的使用需采取谨慎态度”——在找到真正能高效降解且环境友好的替代材料前，减少塑料地膜的过度使用，或许仍是保护土壤健康更直接的选择。

· Graphical abstract ·

Cite this article :

Do Thi Kim THANH, Robert W. BROWN, Martine GRAF, Michaela K. REAY, Charlotte E. M. LLOYD, Gupeng LI, David R. CHADWICK, Davey L. JONES. Size-dependent effects of oxo-degradable plastic contamination on soil quality and the growth of Zea mays. Front. Agr. Sci. Eng., 2026, 13(1): 25623 https://doi.org/10.15302/J-FASE-2025623

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