IF11.3 | 南京大学&河海大学 基于55项研究的1530对数据 对比生物可降解塑料残留(BPRs)与传统塑料残留(CPRs)对作物的生态风险

•标题：Do biodegradable plastic residues pose lower ecological risks to crops than conventional plastic residues? A meta-analytic comparison

•中文标题: 可生物降解的塑料残留物对农作物造成的生态风险是否比传统塑料残留物更低？ 荟萃分析比较

•期刊：Journal of Hazardous Materials

•影响因子：11.3

•在线发表时间：2025年1月18日

•作者：Feng Yuan, Teng Wang, Hongyu Chen, Yongcheng Ding, Jianguo Tao, Yue Xue, Linjie Zhang, Haiyan Lin, Baojie Li, Yifei Qiu, Guanghe Fu, Xinqing Zou

•关键词：Biodegradable plastics, Conventional plastics, Plastic residues, Crops, Meta-analysis

主要单位：南京大学、河海大学

•doi：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.140732

本文通过元分析方法，对比生物可降解塑料残留（BPRs）与传统塑料残留（CPRs）对作物的生态风险。研究基于55项研究的1530对数据，发现BPRs在地上生物量、根长、铜含量等指标上对作物的负面影响显著大于CPRs，且高浓度下危害加剧。尽管部分因素（如塑料特性、作物类型）影响有限，但酸性和低有机质土壤条件下BPRs的风险更高。现有研究存在暴露时间短、依赖 virgin 塑料等局限，暂无法完全确定BPRs与CPRs的风险差异。

农业是塑料应用的主要领域，传统塑料残留导致土壤污染，而生物可降解塑料（BPs）被视为替代方案。然而，BPRs与CPRs对作物的生态风险差异尚不明确，部分研究显示BPRs可能更有害。这种不确定性阻碍政策制定与管理实践。因此，本文通过元分析整合全球实验证据，直接比较BPRs与CPRs对作物的影响，为塑料污染治理提供科学依据。

• 提出研究问题：生物可降解塑料残留是否比传统塑料残留对作物的生态风险更低？

• 构建研究框架：将作物响应指标分为11类（如生物量、形态、生理等），并考虑塑料特性、浓度、土壤条件等调节因素。

• 选择研究方法：采用严格的配对比较元分析，提取55项研究的1530对数据，使用多水平模型计算效应量（lnRR），结合亚组分析和元回归探究影响因素。

• 分析数据：评估BPRs与CPRs对作物各指标的差异，检验塑料浓度、暴露时间、土壤pH等因素的调节作用。

• 得出结论：综合效应量结果与调节因素分析，指出BPRs的潜在风险及现有研究局限。

从Web of Science和 Scopus 中进行检索，日期截止到2025年4月10日，分别获19,521和11,261条结果。

纳入标准：(1) 同时含BPR与CPR处理组，实验条件一致；(2) 以作物为对象，报告响应指标；(3) 指标数据以均值±SD/SE形式呈现，且n≥3；(4) 将塑料残留或微塑料按指定浓度混入基质；(5) BPR与CPR组基于相同浓度和相似物性配对。细则见文本S2。初筛基于标题、摘要及全文快速阅读，辅以参考文献追溯。

最终获97篇，经全面评估保留55项研究。提取信息包括：文章信息（标题、第一作者、年份）；作物响应指标（指标名、均值、n、SD/SE）；物种；塑料特性（类型、尺寸、形状）；浓度；暴露时间；基质初始理化性质。若单一生长周期含多个时间点，仅取终点数据[59,74]；两周期研究则各取每周期终点数据分别纳入。

含其他污染物（如重金属）的研究，依据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》（GB15618-2018）判断：浓度低于风险阈值者纳入，否则排除。未报土壤有机质（SOM）但有土壤有机碳（SOC）时，按SOC÷0.58估算SOM。同时提取暴露后土壤理化性质、酶活性和微生物α多样性数据，用于环境动态评估。

• BPRs较CPRs显著降低地上生物量（11.5%）、根长（9.52%）和铜含量（20.58%），增加根系氧化损伤（19.72%）；

• 塑料浓度升高会加剧BPRs的负面效应；

• 塑料尺寸、形状、类型、作物类型、暴露时间等总体影响有限，但酸性和低有机质土壤中BPRs对根生物量和形态的损害更显著；

• 发芽率、光合色素、抗氧化酶活性等指标无统计学差异。

• 研究结论：BPRs对作物的生态风险不亚于甚至高于CPRs，尤其在高浓度、酸性及低有机质土壤中。但由于现有研究暴露时间短、依赖 virgin 塑料、缺乏田间数据，暂无法完全确定二者风险差异。

• 研究的创新性：首次采用严格配对比较的元分析方法，直接对比BPRs与CPRs对作物的影响；系统探究塑料特性、土壤条件等调节因素，为风险评估提供定量依据。

• 研究的不足之处：实验持续时间短（多数<3个月），难以反映长期效应；塑料浓度与实际环境浓度脱节；以室内盆栽为主，缺乏田间验证；多使用 virgin 塑料，未考虑老化过程的影响。

• 研究展望：开展长期田间试验，模拟实际农业环境；使用老化塑料样本，评估降解过程中的动态风险；监测土壤中BPRs的环境浓度，确定风险阈值；扩展BPR类型（如淀粉基、聚羟基脂肪酸酯）的生态效应研究；结合多组学技术解析毒性机制。

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