近日，深圳大学李菊英研究团队在《Environmental Science & Technology》（影响因子12.2，中科院1区，Nature Index期刊）上发表了题为《Soil Type Governs the Degradation Dynamics and Microbial Assimilation of Biodegradable Plastic Polybutylene Adipate Terephthalate》的研究论文。该团队博士生张新雨为第一作者，李菊英教授为通讯作者。这项研究打破了可降解即无风险的传统认知，揭示了PBAT地膜的降解与矿化高度依赖土壤条件，并指出其物理形态本身即可扰动微生物群落，为可降解地膜从材料导向迈向材料/土壤适配的风险分区管理提供了新依据。

聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯（polybutylene adipate terephthalate, PBAT）等可生物降解塑料正被广泛推广用于替代传统塑料，但不同土壤条件如何影响其降解效率、完整薄膜与微塑料碎片对微生物群落的影响是否存在差异，以及哪些代谢通路和功能基因主导其矿化过程，仍缺乏系统认识。本研究通过整合宏基因组学、微生物群落分析和菌株分离，探究了 PBAT 在 10 种不同农业土壤中的降解机制。结果表明，土壤性质是调控 PBAT 环境归趋的重要因素。其中，中性—碱性的粉质壤土表现出最高的降解效率。土壤理化性质可通过改变水解酶和芳香族化合物降解酶相关基因的丰度，间接调控 PBAT 失重；其中，土壤氮含量是关键调节因子。宏基因组相关性分析进一步表明，PBAT 降解与特定微生物群落密切相关，包括嗜氢菌属（Hydrogenophaga）以及子囊菌门（Ascomycota）真菌。与完整薄膜相比，PBAT 微塑料颗粒对土壤微生物产生了更强扰动，表现为微生物多样性显著下降、群落结构重塑及功能基因组成转变。研究进一步揭示了 PBAT 的完整降解途径，包括初始的聚合物链断裂，以及随后对苯二甲酸经 β-酮己二酸途径被微生物同化利用。该研究从土壤类型、功能基因和微生物代谢路径三个层面揭示了 PBAT 在土壤中的降解机制，为可降解塑料的环境风险评估和可持续管理提供了机制依据。

这项研究揭示，PBAT地膜的降解与矿化高度依赖土壤条件，其环境风险不能简单以可降解评价。研究表明，中性-碱性、持水与养分适宜的土壤更利于PBAT降解，而低潜力地区需审慎评估残留风险；同时，可降解并不等同于无微塑料风险，若破碎速度快于矿化速度，仍可能造成阶段性甚至长期微塑料累积。此外，即使化学组成相同，PBAT微塑料对土壤细菌和真菌群落的扰动也明显强于完整薄膜，说明物理形态本身即是重要的生态风险因子。据此，研究提出可降解地膜管理应从材料导向转向材料×土壤适配，基于土壤pH、质地、持水能力和氮含量等条件开展区域适配与风险分区，推动PBAT地膜真正实现环境友好应用。

此研究由国家自然科学基金（22576140、42377025）和华南理工大学科学基金项目（x2hj-D6242050）资助。

原文链接: https://doi.org/10.1021/acs.est.6c11170.