摘要
新疆是使用地膜量最高的地区之一，残膜导致的微塑料（粒径＜5 mm）污染已经上升到食品安全及环境污染的程度，其结果正在逐渐影响人们的身体健康和农作物生长。为探究地膜残留与微塑料之间的联系，为农业绿色发展与微塑料防控提供参考依据。 本研究以新疆某县典型绿洲覆膜农田为研究区域，研究不同土层中微塑料与残膜的累积特点及主要来源，研究微塑料与残膜在覆膜年限、种植模式及作物种类之间的变化特征，并对设施农业土壤微塑料进行系统研究。微塑料的提取使用饱和氯化钠溶液-密度分离法。借助体视显微镜（SMZ 25，Nikon）观察微塑料丰度、形状、粒径、颜色。采用傅里叶变换红外光谱仪，对微塑料样品进行聚合物成分鉴定与官能团表征；同时将样品产生的谱图与软件自带谱库进行对比。设施农业中微塑料借助扫描电子显微镜（SEM-EDS）分析微塑料表面特征，借助显微激光拉曼光谱仪鉴定微塑料成分。探讨绿洲农田土壤微塑料分布特征及其影响因素，主要研究结果如下： （1）覆膜0 a、10 a、20 a、30 a、40 a微塑料平均丰度为（687、5336、5552、5290、4627 个·kg-1）总体呈现先升高后降低的趋势，在0~30 cm处呈逐渐递增趋势，30~60 cm处呈先增后减趋势。各覆膜年限中微塑料粒径越大其丰度越小，并且均以＜0.5 mm为主，该粒径丰度逐年有递减趋势；形状主要以薄膜状为主，覆膜0~30 a颗粒状呈递增趋势；颜色以白色为主，黑色次之。微塑料的主要类型为PA、PE、PP。该地土壤微塑料平均污染程度为中度。对应农田地膜平均残留量为（0、92.57、166.13、142.52、128.65 kg·hm-2），随覆膜年限增长残膜量呈先增后减趋势，此现象可能与残膜受外因而降解有关。检出的塑料碎片类型主要为PE、PP。该地区农田残膜平均污染程度为轻度。随着覆膜年限的增加残膜与微塑料均呈现逐渐递增趋势。 （2）种植20 a棉花、玉米、小麦（棉花倒茬）地的土壤微塑料丰度差异性不大，其平均值为（5.68×103、4.58×103、 4.267×103 个·kg-1）。玉米与小麦（棉花倒茬）地微塑料耕层高于非耕层，但棉花地非耕层高于耕层。微塑料形状以薄膜为主，其次为小麦（棉花倒茬）地、棉花地的颗粒状而玉米地为纤维状。微塑料颜色主要以白色为主，黑色次之。微塑料粒径均以小于0.5 mm为主，随着微塑料粒径越小其丰度值越高。微塑料类型主要为PE。小麦（棉花倒茬）、玉米地微塑料污染程度达到中度，棉花达到重度，不同作物土壤微塑料平均污染程度达到重度。玉米、棉花、小麦（棉花倒茬）地残膜量分别达到105.37、177.79、130.27 kg·hm-2，筛出的塑料碎片主要为PE、PP。玉米地残膜污染程度为轻度，而棉花与小麦（棉花倒茬）地为中度，该地种植20 a残膜污染平均程度达到中度。棉花地与小麦（棉花倒茬）地微塑料与残膜量相关性一致，但玉米地呈残膜量少但微塑料丰度高的现象。 （3）设施农业中微塑料平均丰度（9281 个·kg-1）高于大田农业（4000 个·kg-1），且耕层比非耕层丰度值高。大田农业与设施农业微塑料形状均以薄膜为主（48.34 %、37.94 %），其次为颗粒状（25.11 %、29.27 %）。微塑料颜色主要以白色为主（65.80 %、70.13 %）黑色次之（22.17 %、16.55 %），其中绿色微塑料为设施农业中特例。微塑料粒径均以小于0.5 mm为主，微塑料粒径越小其丰度值越高。检出的微塑料种类主要为PE、PP、RN。大田微塑料污染程度达到中度，设施农业达到重度。大田农业残膜平均值（128.05 kg·hm-2）高于设施农业（38.39 kg·hm-2），检出塑料碎片种类主要为PE、PS、PP。设施农业残膜污染程度达到警戒阈值，大田农业达到中度污染。设施农业与大田中微塑料与残膜的相关性呈相反的现象，设施农业中的微塑料丰度较高但地膜残留量较低，大田中残膜含量较高但微塑料丰度较低。 （4）北疆某县设施农业土壤微塑料丰度范围1.442×104~3.882×104 个·kg-1，整体平均丰度在2.4763×104 个·kg-1。0~30 cm的土壤微塑料丰度与深度呈负相关性，30~60 cm土壤微塑料随深度有不断累积的趋势。北疆某县的设施农业土壤微塑料以薄膜状为主38.3 %，颜色以白色为主占70.6 %、黑色占15.8 %，粒径以小于0.5 mm为主89.7 %；PE和PP是微塑料的主要来源。不同形状的土壤微塑料会吸附矿物质。根据污染负荷指数，北疆某县的设施农业土壤微塑料污染程度达到重度，需引起重视。
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