覆膜农田及邻近草地风蚀物中微塑料富集特征

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00077

摘要/Abstract

摘要：

微塑料（MPs）污染已成为全球性环境问题。不同地表类型的风蚀物中MPs的富集特征不同。本研究在中国北方农牧交错带中部地区对覆膜农田与相邻草地的风蚀物MPs的富集现象进行了观测。结果表明：（1）纤维、碎片和薄膜是研究区农田和草地土壤及风蚀物中MPs的主要形态，草地风蚀物中MPs的富集量略高于覆膜农田，覆膜农田风蚀物中MPs的富集比（ER）为0~151.46，平均19.82；草地MPs的ER为0~150.99，平均27.28。纤维形态的MPs因更易受到风蚀作用而更倾向于被搬运，小尺寸MPs更容易富集。（2）外源MPs的输入可能是覆膜农田土壤及其相邻草地中MPs的主要来源，且覆膜农田是相邻草地中MPs的潜在来源，进而使整个区域成为MPs大气传输排放源。本研究凸显了MPs通过风传播途径进入大气的重要性，阐明了MPs大气传输的潜在来源。这对未来评估MPs的环境行为和生态风险具有重要的意义。

关键词: 微塑料（MPs）, 富集比, 风蚀事件, 覆膜农田, 草地

Abstract:

Microplastic （MPs） pollution has become a global environmental issue. The enrichment characteristics of MPs in wind-eroded materials vary with different surface types. This study observed the enrichment phenomenon of MPs in wind-eroded materials from mulched farmland and adjacent grassland in the central part of the agricultural-pastoral transitional zone in northern China， and concluded the following：（1） Fibers， fragments， and films are the main forms of MPs in the soil and wind-eroded materials of farmland and grassland in the study area. The enrichment amount of MPs in grassland wind-eroded materials is slightly higher than that in mulched farmland. The enrichment ratio （ER） of MPs in the wind-eroded materials of mulched farmland ranges from 0 to 151.46 （average value 19.82）， while the ER of MPs in grassland is between 0 and 150.99 （average value 27.28）. Fiber-shaped MPs are more prone to be transported due to their susceptibility to wind erosion， and smaller-sized MPs are more likely to be enriched. （2） The input of exogenous MPs may be the main sources of MPs in the soil and adjacent grassland of mulched farmland， and mulched farmland is a potential source of MPs in adjacent grassland， thereby making the entire area a potential source of atmospheric emission of MPs. This study highlights the importance of MPs entering the atmosphere through the wind transmission pathway and clarifies the potential sources of atmospheric transmission of MPs. This is of great significance for future assessments of the environmental behavior and ecological risks of MPs.

Key words: microplastic （MPs）, enrichment ratio, wind erosion events, mulched farmland, grassland

中图分类号:

S153

姜春龙, 姜宏烨, 代琳玥, 陈晨, 赵晨雨, 郭中领, 李继峰, 李慧茹, 邹学勇, 王仁德, 李庆, 周娜, 苑依笑, 常春平. 覆膜农田及邻近草地风蚀物中微塑料富集特征[J]. 中国沙漠, 2025, 45(1): 94-102.

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图/表 10

图1 研究区位置

Fig.1 Study area

图2 仪器布设情况

Fig.2 Instrument layout

表1 覆膜农田与草地土壤性质与地表状况

Table 1 Soil properties and surface conditions of mulched farmland and grassland

参数	最大值		最小值		平均值		标准差
参数	农田	草地	农田	草地	农田	草地	农田	草地
土壤团聚体稳定性（AS）	0.99	0.97	0.34	0.67	0.81	0.89	0.22	0.09
土壤可蚀性（EF）	0.85	0.81	0.46	0.24	0.69	0.62	0.23	0.12
空气动力学粗糙度（Z₀）/mm	0.03	0.04	0.01	0.02	0.02	0.03	0.01	0.01

表2 覆膜农田与草地输沙通量与风速

Table 2 Sediment transport flux and wind speed in mulched farmland and grassland

参数	日期	最大值		最小值		平均值		标准差
参数	日期	农田	草地	农田	草地	农田	草地	农田	草地
风速/（m·s^-1）	4月16日	2.83		1.65		2.45		0.37
	4月21日	3.52		1.75		2.19		0.46
	4月30日	4.31		1.90		2.78		0.61
输沙通量/（kg·m^-1）	4月16日	51.77	39.40	2.00	0.50	20.51	5.11	18.75	10.46
	4月21日	37.22	2.20	6.70	0.69	14.39	1.46	10.15	0.46
	4月30日	115.98	8.76	0.41	0.38	20.23	2.52	29.64	2.55

图3 覆膜农田和草地表层MPs类型

Fig.3 Types of microplastics

图4 覆膜农田和草地表层土壤MPs特征

Fig.4 Soil microplastic characteristics in mulched farmland and grassland

图5 覆膜农田和草地风蚀物中MPs的丰度

Fig.5 Characteristics of microplastics in wind-eroded materials from mulched farmland and grassland

图6 覆膜农田和草地风蚀物MPs富集比

Fig.6 Enrichment characteristics of microplastics in wind-eroded materials from mulched farmland and grassland

图7 覆膜农田和草地风蚀物MPs类型及尺寸富集特征

Fig.7 Enrichment characteristics of MPs types and sizes in wind-eroded materials from mulched farmland and grassland

图8 2023年4月16-30日研究区域风向玫瑰图

Fig.8 Wind direction distribution in the four counties of the study area on 16-30，April，2023

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