中科院生物可降解地膜降解机制方面取得进展

2021-11-24  来源:可降解可循环中心
 
       理论上,生物可降解地膜可被土壤微生物降解,最终生成二氧化碳和水,不会对土壤生态环境造成危害,但是,在实际环境中生物可降解地膜的降解往往受到聚合物类型、土壤性质及其他环境条件的影响,很难在预期的时间内完全降解。研究生物可降解地膜的微生物降解已经成为全球环境科学研究领域的国际前沿。

探讨土壤中生物可降解地膜的微生物组转化潜能与降解机制对评估生物可降解地膜的生态安全性和区域适应性具有重要的现实意义,对于发展土壤地膜残留污染治理修复技术具有重要的科学指导意义。
 

中国科学院南京土壤研究所研究员滕应课题组以生物可降解地膜普遍应用的聚酯材料聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)为对象,采用微宇宙培养试验,明确了我国四大设施农区典型类型土壤对PBAT的降解潜能,利用宏基因组测序技术系统研究了土壤中PBAT的降解潜能与微生物群落变化和PBAT降解关键基因的关系。
 

结果表明,不同类型土壤对 PBAT 的降解能力存在显著差异,西北塿土对PBAT的降解能力最强,华北潮土次之,南方红壤与东北黑土无明显降解能力,埋藏120天,PBAT的矿化率分别为16%,9%,0.3%,0.9%;四种土壤的微生物群落存在显著差异,且降解能力较强的塿土中微生物群落对PBAT的响应比其他三种土壤强烈;塿土中PBAT水解酶基因在PBAT薄膜表面显著富集,而在其他三种土壤中这类基因无明显变化;PBAT薄膜表面富集的潜在PBAT降解菌群的富集程度与土壤中PBAT降解能力呈显著地正相关关系。
 

该研究揭示了PBAT降解菌群富集程度和PBAT降解关键基因丰度是引起不同类型土壤对PBAT降解能力差异的关键驱动力,解析了土壤中可降解农膜的微生物组降解机制,研究结果为发展土壤农膜污染生物学控制技术提供了新思路。
 

该研究成果发表在Environmental Science & Technology上。研究工作得到了国家重点研发计划(2019YFC1803705)和国家自然科学基金(41991335)等项目的资助。