内蒙古河套灌区农田土壤中微塑料的赋存特征

王志超，孟 青，于玲红，杨文焕，李卫平，杨建林，杨 帆

·农业生物环境与能源工程·

内蒙古河套灌区农田土壤中微塑料的赋存特征

王志超，孟 青，于玲红，杨文焕，李卫平※，杨建林，杨 帆

（内蒙古科技大学能源与环境学院，包头 014010）

为阐明内蒙古河套灌区农田土壤中微塑料的赋存特征及其与覆膜年限、灌溉类型等的响应关系，该文采用田间取样与室内试验相结合的方法进行了系统研究，分析了研究区地膜覆膜现状，并考虑覆膜年限（覆膜5、10、20 a）及灌水方式（滴灌和畦灌）2个因子，探索了河套灌区农田土壤中微塑料的丰度、类型、颜色、粒径等赋存特征，并通过扫描电镜、能谱仪等对微塑料表面特征及表面附着物进行观察与分析。结果表明：内蒙古河套灌区不同覆膜年限下（5、10、20 a）土壤中微塑料平均丰度分别为2 526.00、4 352.80、6 070.00 个/kg，单层土的微塑料含量最大值（2 133.50 ind/kg）出现在覆膜20 a的0～10 cm土层，最小值（678.00 个/kg）出现在覆膜5 a的>20～30 cm土层；不同覆膜年限和灌溉类型影响土壤微塑料丰度，滴灌农田微塑料丰度值略大于畦灌农田，在不同土层深度上微塑料丰度值随土层深度增加逐渐减小；微塑料类型主要有纤维类（23.34%）、碎片类（26.31%）、薄膜类（38.57%）和颗粒类（11.78%）等4种，且薄膜类在不同土层占比都较高，微塑料颜色包括黑色、透明、绿色、红色、蓝色等，比例分别为24.56%、23.83%、19.34%、16.52%和15.75%，其中0～10 cm土层中微塑料以黑色为主，占比30.25%，在>10～20、>20～30 cm土层中微塑料以透明为主，占比30.15%和29.23%，粒径则随覆膜年限增加而呈逐渐减少趋势，粒径小于1 mm的微塑料居多，随着覆膜年限的增加，微塑料粒径在0～10、>10～20、>20～30 cm土层间的差异逐渐减小，且粒径大小与灌溉类型无显著关系（>0.05）；微塑料样品表面特征粗糙，呈现不规则孔隙，纤维类、薄膜类和碎片类微塑料均具有较多规则微小孔隙，而颗粒类微塑料表面孔隙则不规则且呈凹凸状，土壤中微塑料的多孔特性造成微塑料比表面积增大，进而增加对土壤中其他污染物和微生物的吸附；微塑料的表面孔隙附着有机体和污染物，表面存在稳定的铁氧化物、稀土元素等，并容易形成有机－无机复合污染效应。研究对于明晰微塑料在河套灌区土壤中的分布现状及危害具有重要意义。

农田；土壤；微塑料；分布特征；灌溉；河套灌区

0 引 言

微塑料（microplastics，MPs）是指粒径小于5 mm的塑料纤维、颗粒或者薄膜[1]，与大块塑料相比，微塑料具有体积小[2]、比表面积大[3]、吸附污染物能力强[4]、环境危害性更大且更持久[5]等特点。已有研究表明，微塑料在全球分布十分广泛，无论是在海洋[6]、陆地[7]还是在人类活动较少的岛屿[8]，甚至极地冰川[9]、中国青藏高原湖泊内[10]都有发现，在2016年召开的第二届联合国环境大会上，微塑料污染被列入环境与生态科学研究领域的第二大科学问题，成为与全球气候变化、臭氧耗竭等并列的重大全球环境问题[11]。微塑料的来源除化妆品、牙膏内含有的微塑料颗粒（初级微塑料）[12]外，更重要的是由大块塑料经物理、化学和生物降解作用形成的次级微塑料[13]，大量微塑料经土壤、径流等最终汇入海洋，并沿食物链进行传递、累积，进而影响整个生态系统，最终将对人类健康产生巨大危害[14]。

目前关于微塑料的污染效应研究主要集中在海洋，而陆地土壤作为海洋中微塑料的“源”，其相关研究更应该受到重视，但目前国内外关于土壤中微塑料的丰度、赋存特征、危害等的研究尚不多见。通过对中国滇池附近农田及森林土壤中微塑料分布开展研究，Zhang等[15]发现其微塑料平均含量达到18 760个/kg，最高甚至达到42 960个/kg，且绝大多数微塑料尺寸都小于1 mm。在欧洲，某污泥农田中微塑料含量高达1 000～4 000个/kg[16]；在澳大利亚，某工业园区土壤中微塑料含量高达6.7%[17]。由于农业生产及人类生活产生的大量塑料垃圾进入土壤后，对土壤中的物质循环和能量流动产生重要影响，土壤的物理特性、化学特性、生物多样性也就不可避免的发生变化[18]。Rillig[19]于2012年在世界范围内较早地开展了微塑料在土壤中的危害研究，研究表明土壤中微塑料积累到一定值后会影响土壤固有的功能及性质。随后，微塑料对土壤物理特性及土壤中动物、微生物等的影响研究也越来越受到国内外学者的重视[20]，Rodriguez-Seijo等[21]研究了不同微塑料含量对土壤中蚯蚓的毒理效应，发现当土壤中微塑料含量大于125 mg/kg时，会明显的造成蚯蚓组织损伤，并且微塑料颗粒也会不同程度的引起蚯蚓免疫反应；Liu等[22]利用设置不同浓度微塑料的方法，研究了不同浓度微塑料对土壤可溶性有机碳、可溶性有机氮、可溶性有机磷及部分酶活性的影响，发现高微塑料含量会显著增加土壤中可溶性有机碳、可溶性有机氮、可溶性有机磷的含量，对土壤环境造成重要影响。而内蒙古河套灌区使用地膜覆盖已有超过20 a的历史，近年来地膜使用量更是呈现持续增长之势，同时，由于回收机械不完备、回收机制不健全等原因导致大量的塑料制品长期残留在土壤中。据研究，河套灌区农田中残膜面积以0～4和4～20 cm2的残膜为主，分别占残膜总片数的31.06%和27.81%，连续覆膜耕作20 a后农田中的地膜残留强度达到了90.75 kg/hm2[23-24]。大量塑料残膜经风化作用变小后逐步集聚到土壤更深层，加之人类生产生活中的大量化妆品、纺织品、塑料制品等形成的各类初级和次级微塑料也直接或间接地进入河套灌区土壤中，造成土壤中大量的微塑料富集。

故本文以河套灌区大规模地膜覆盖为背景，开展河套灌区土壤中微塑料的丰度、类型、颜色、粒径等赋存特征研究，对于明晰微塑料在河套灌区土壤中的分布现状及危害具有重要意义，并可为河套灌区大规模覆膜种植的可持续发展提供指导。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

河套灌区是中国3个特大型灌区之一，是中国重要的商品粮、油生产基地[23]，受年均蒸发量大（约2 200 mm），年均降水量小（约150 mm）等因素影响，地膜覆盖已成为河套灌区重要的农艺措施，平均地膜使用量已达45 kg/hm2[24]，特别是膜下滴灌技术大规模推广后，覆膜种植更是在河套灌区得到了跨越式发展。研究区位于河套灌区上游巴彦淖尔市磴口县，该区域既有覆膜种植已超20 a的传统农田，也有近年来新开垦的农田，种植作物主要为玉米和葵花。

1.2 取样点设置和样品采集

于2019年作物种植前，选取研究区不同覆膜年限（5、10、20 a）及不同灌溉类型（畦灌、滴灌）田块作为取样点，共设置6个取样点，每个取样点设置3组重复取样，取样点概况见表1。每个取样点处选取50 cm×50 cm的正方形样方，于0～10、>10～20、>20～30 cm土层进行分层取样，相互不混合，清除大的可见垃圾后，装入采样袋带回实验室，平铺于桌面并置于避光处烘干备用。

表1 取样点概况

1.3 土壤样品的处理及微塑料的分离

采用饱和氯化钠溶液密度分离法从土壤样品中提取微塑料。将土壤样品置于烘箱中100 ℃烘24 h后放入烧杯中，加入1.2 g/mL饱和氯化钠溶液并进行超声2 min，用玻璃棒将混合物搅拌30 min，静置24 h后将包括微塑料在内的上清液收集到锥形瓶中。超声、搅拌、收集上清液等步骤重复3次，以保证将土壤中的微塑料进行充分提取。随后将浓度为30%的H2O2溶液加入上清液中并充分混合，置于50 ℃的摇床中消解72 h，以保证充分消解上清液中的有机物等。最后，用真空抽滤装置过滤，采用孔径为0.45m的玻璃纤维素滤膜，真空抽滤过后，将滤膜置于玻璃培养皿中备用。为防止外源污染，微塑料的分离、提取和观察等均在洁净密闭的环境中进行，且使用锡箔纸将放有滤膜的培养皿覆盖。

1.4 微塑料的计数及特性分析

将通过密度分离法得到的滤膜置于蔡司显微镜（Axio Scope A1，Germany）下进行观察，并通过蔡司显微镜的计数功能进行微塑料的计数；使用激光共聚焦显微镜（Olympus，OLS4000）进行微塑料的外观及形态特征分析，并通过激光共聚焦显微镜的拍照功能进行拍照，拍照时记录放大倍数并在该倍数下进行微塑料的尺寸测量；利用扫描电镜-能谱仪（QUANTA 400，Fei，the USA）对微塑料表面特征及表面附着物进行观察与分析，观察前需将微塑料颗粒分离到样条表面的导电胶上，并对其进行镀金（Au）处理。

1.5 丰度值计算方法

丰度值为每单位质量土壤中微塑料的数量

式中表示丰度值，个/kg；表示微塑料的数量，个；表示土壤烘干后质量，kg。

1.6 数据处理

采用Excel 2007进行数据处理，Origin 8.0进行制图，SPSS 17.0进行方差分析。

2 结果与讨论

2.1 不同覆膜年限及灌溉类型对土壤中微塑料丰度的影响

各采样点土壤中均检测出微塑料存在（图1a），并且随覆膜年限增加微塑料丰度值呈显著升高趋势（0.05），其中覆膜5、10、20 a后河套灌区土壤中2种灌溉类型下微塑料平均丰度值分别为2 526.00、 4 352.80、6 070.00个/kg，最大丰度值为覆膜20 a且处于滴灌条件下的S6点，丰度值达到6 262.50个/kg，这是由于随覆膜年限增加大量残留农膜风化、降解后变为微塑料，逐步积累于农田土壤中，且因残留农膜长期得不到有效治理，导致覆膜时间越长累积效应愈加明显；不同覆膜年限下0～30 cm土层中微塑料丰度值的年平均增长速率也表现出显著差异（<0.05），0～30 cm土层中覆膜5～10、10～20 a微塑料丰度值的年平均增长速率分别为14.46%、3.95%，故随覆膜年限的增加，0～30 cm土层中微塑料丰度值的增长速率呈降低趋势，产生这种现象的原因可能是随覆膜年限增加，部分微塑料颗粒通过农业耕种等农艺翻耕措施、土壤动物、农业灌溉等原因逐渐迁移到30 cm以下土层。另由图1a可知，灌溉类型也是影响微塑料丰度值的因素之一，在同等覆膜年限下，均表现出滴灌农田比畦灌农田微塑料丰度值高的特点，尽管该差异在同等覆膜年限下未呈显著性，但S2较S1、S4较S3、S6较S5微塑料丰度值分别增长了5.74%、13.53%和6.55%，说明微塑料丰度值一定程度上在滴灌农田要高于畦灌农田；结合已有相关研究分析可知，造成这种现象的原因可能是滴灌覆膜下受滴灌带等因素的影响，残留农膜的破碎率显著高于畦灌，进而造成残膜回收率降低，使得农田中微塑料丰度值也随之升高[25]。

对每个采样点不同土层深度微塑料丰度值进行分析（图1b），结果显示微塑料丰度值呈现在0～10、>10～20、>20～30 cm土层中逐渐减小的趋势，0～10、>10～20、>20～30 cm土层微塑料丰度值占比分别为35.07%、33.43%和31.50%。不同土层深度微塑料最大丰度值出现在S6样点（覆膜20 a）的0～10 cm土层，为2 133.50个/kg，微塑料最小丰度值出现在S1样点（覆膜5 a）的20～30 cm土层，为678.00个/kg。另外，随着覆膜年限的增加，微塑料丰度值在不同土层深度间的差异逐渐减小，其中覆膜5 a后0～10、>10～20、>20～30 cm土层微塑料的丰度值分别占37.13%、33.96%、28.91%，覆膜10 a后该占比分别为35.29%、33.45%、31.26%，覆膜20 a后该占比分别为34.05%、33.20%、32.75%。产生这种现象的原因一是土壤中的残留农膜以0～10 cm土层居多[25]，故大块塑料降解后的微塑料也表现为上层土壤丰度值大，且受每年作物播种前土壤翻耕等因素影响，上层土壤中的微塑料逐渐由土壤表层向土壤深层移动，耕种时间越长微塑料向土壤深层迁移量越大，故各土壤之间的微塑料丰度值差异逐渐减小；二是由于微塑料粒径较小，在雨水及灌水等作用影响下，随土壤中水分的运移在土壤孔隙中进行水平或竖直方向的迁移，进而由土壤表层向深层移动；三是受蚯蚓等土壤动物的影响，因微塑料极易被蚯蚓等土壤动物误食或附着在土壤动物表面，随土壤动物在土壤中的活动，不仅增大了土壤的孔隙率，也扩大了微塑料的迁移范围，致使微塑料逐步向更深层土壤迁移。与大块塑料残膜在0～10 cm土层内占总残膜量的64.89%相比[25]，虽然在0～10 cm土层内微塑料丰度值占比较多（35.07%），但与其他土层相比并不显著，这表明大量土壤表层的微塑料迁移到了土壤深层，故微塑料比大块塑料表现出了更强的迁移特性，其污染更应受到关注。

图1 覆膜年限及灌溉类型对残膜分布的影响

2.2 河套灌区农田土壤中微塑料的外形特性分析

2.2.1 土壤中微塑料的类型及颜色

河套灌区农田土壤中微塑料的类型主要包括纤维类、碎片类、薄膜类和颗粒类（图2），在0～30 cm范围内4种类型微塑料的数量比例为23.34%、26.31%、38.57%和11.78%（图3a）。

图2 土层中微塑料类型

其中，薄膜类微塑料占比最大，在0～10、>10～20、>20～30 cm土层内分别达到42.25%、38.35%和35.12%，其次是碎片类微塑料，在3种土层内的占比为24.13%、29.29%和25.52%，而颗粒类微塑料在3种土层内的占比则较小。这是由于河套灌区农田中的微塑料主要来自于残留农膜的风化和降解，大量的大片残膜主要先降解为薄膜状和碎片状，进而再降解为纤维状和颗粒状，但因为塑料农膜大都由聚乙烯等材料制成，具有稳定的化学特性，这一过程往往需要几十年甚至几百年的时间，故薄膜类和碎片类微塑料整体占比较大。本研究共检出5种颜色微塑料，分别为黑色、透明、绿色、红色、蓝色，如图3b所示。由图3b可知，河套灌区农田中微塑料的颜色主要以黑色和透明为主，在5种颜色微塑料中，0～30 cm土层范围内黑色和透明的微塑料分别占微塑料总数的24.56%和23.83%，这与河套灌区主要覆盖黑色和透明地膜的实际情况相符。在0～10 cm土层范围内，黑色微塑料居多，占30.25%，这可能是由于黑色残膜在土壤表层更易接受太阳光辐射，风化及降解速率更快造成的；在>10～20、>20～30 cm土层范围内则以透明微塑料居多，分别占该层微塑料总数的30.15%和29.23%。另由微塑料的颜色分析可知，除黑色和透明微塑料外，河套灌区土壤中还检测出红色（16.52%）、绿色（19.34%）和蓝色（15.75%）微塑料，这表明河套灌区农田中的微塑料并不是全部来自于残留农膜的风化和降解，其还有可能来源于地表径流灌溉[26]、有机肥长期使用[27]和大气沉降[28]等。

图3 不同土层深度微塑料的类型和颜色分布

2.2.2 土壤中微塑料的粒径

各采样点微塑料的粒径分布特性如图4所示，由图4可知河套灌区土壤中微塑料的粒径主要在3 mm以下，并且随覆膜年限增加，小粒径（<1 mm）微塑料占比呈显著升高（<0.05），其中，覆膜5 a时粒径<1、1～<3、3～5 mm的微塑料比例分别为33.49%、32.49%和34.02%；覆膜10 a时粒径<1、1～<3、3～5 mm的微塑料比例分别为42.49%、31.49%和26.02%；覆膜20 a时粒径<1、1～<3、3～5 mm的微塑料比例分别为52.13%、31.92%和15.95%；另外，覆膜5～20 a后0～30 cm土层范围内粒径<1、1～<3、3～5 mm的微塑料年均增长（或降低）速率分别为0.04%、−0.10%、−3.53%，这表明因残膜回收机制不健全等原因，随覆膜年限增加大量残留农膜经长时间的风化、降解等作用，逐步降解为大粒径微塑料，而后又进一步降解为小粒径微塑料，从而使得小粒径微塑料占比逐渐增大，且其年均增长（或降低）速率的绝对值也随粒径增大而逐渐增大。另由图4a可知，灌溉类型对微塑料粒径的大小无显著影响，在同等覆膜年限下，滴灌农田和畦灌农田微塑料粒径差异不大。不同土层深度微塑料粒径分布不同（图4b），结果显示微塑料粒径在0～10、>10～20、>20～30 cm土层逐渐减小，在0～10 cm土层范围内微塑料粒径<1、1～<3、3～5 mm的含量分别为40.78%、33.15%和26.07%；在>10～20 cm范围内微塑料粒径<1、1～<3、3～5 mm的含量分别为43.59%、34.92%和21.49%；在>20～30 cm范围内微塑料粒径<1、1～<3、3～5 mm的含量分别为45.12%、35.02%和19.86%。另外，随着覆膜年限的增加，微塑料粒径在0～10、>10～20、>20～30 cm土层间的差异逐渐减小，这主要与微塑料在不同土层间的迁移运动有关。

图4 微塑料的粒径分布

2.3 河套灌区农田土壤中微塑料的微观特性分析

2.3.1 土壤中微塑料的表面特征

为进一步分析微塑料表面形貌及环境对其侵蚀、老化的影响，通过扫描电镜对不同类型的微塑料进行表面形貌特征分析，如图5所示。总体而言，微塑料的表面形貌特征错综复杂，各种类型微塑料表面特征均有差异，这与微塑料的化学成分复杂有密切关系。纤维类微塑料（图5a）仍保持塑料原来的丝状结构，这可能是由于选取的样品在环境中暴露时间不长，表面风化现象不明显，经分析该类型微塑料可能为绳索、化肥袋等的遗留物；碎片类微塑料则边缘风化严重，表面有许多沿同一方向的划痕存在（图5b）；薄膜类微塑料裂解成碎片状，边缘无固定形状且边缘破损比较明显（图5c），其可能来源于农用薄膜、食品包装袋等塑料制品；颗粒类微塑料棱角突起，表面纵向撕裂较明显，且存在孔状结构（图5d），其来源可能是滴灌带等长期暴露在环境中风化碎裂所遗留。环境中的微塑料表面结构粗糙、多孔，故表面孔隙也是微塑料表面特征的另一重要参数，4种微塑料类型都表现出不同性质的微孔特征。纤维类和薄膜类微塑料具有较多均匀裂解形成的微小孔隙（图5a、5c），测量发现微孔长度大于70m，且裂孔结构复杂、粗糙；碎片类微塑料由于紫外线照射及风化的原因，其变得易断裂，且出现纵向撕裂形成的规则微孔，裂痕长度大于50m，宽度约为10m；颗粒类微塑料表面则没有规则的裂化，但表现出凹凸不平的表面特性。综上可知，河套灌区农田土壤中微塑料均表现出表面多孔、风化明显等特点，而Corcoran等[29]则认为微塑料表面与线性裂纹平行的边缘具有优先氧化的特性，故土壤中微塑料的多孔特性将造成微塑料比表面积增大，进而增加对土壤中其他污染物和微生物的吸附，造成更为严重的复合污染效应。

图5 不同类型微塑料的扫描电镜图

2.3.2 土壤中微塑料表面的元素组分特征及其鉴别

为对微塑料多孔特性所带来的富集效应进行研究，本文通过使用SEM-EDS能谱仪对微塑料表面的元素组成进行分析，结果如图6所示。图6表明，微塑料表面吸附有Si、Fe、Al、Ca等多种外来元素，由于氧元素的存在，使得Si、Fe、Al等元素均以氧化物的形式存在（如SiO2、Al2O3等），其中铁氧化物在环境中以水铁矿（Si元素的一部分来源）、赤铁矿等多种形态存在，这说明土壤中微塑料多孔的表面特性使其吸附了土壤中的其他物质，使得微塑料表面特征更加复杂。另外，图6中还发现了稀土元素La、Ce的存在，这表明微塑料除了对常见元素表现出吸附作用外，还会造成稀土元素的聚集，这可能是因为内蒙古自治区稀土储量丰富有关，在自然环境的作用下，研究区土壤中也含有相关稀土元素，进而镶嵌或吸附于多孔的微塑料上。

图6 微塑料局部的SEM-EDS图

3 结 论

本文研究了内蒙古河套灌区农田土壤中微塑料的丰度、类型、颜色、粒径等赋存特征及其与覆膜年限和灌溉类型的响应，并通过扫描电镜、能谱仪等对微塑料表面特征及表面附着物进行观察与分析，主要结论如下：

1）内蒙古河套灌区典型研究区（磴口县）微塑料丰度值随覆膜年限的增加而增加（<0.05），且不同覆膜年限下（5、10、20 a）河套灌区土壤中微塑料平均丰度值分别为2 526.00、4 352.80、6 070.00 个/kg，不同灌溉类型下微塑料丰度也略有差异，表现为滴灌>畦灌。微塑料丰度值在不同土层深度上呈现随土层深度增加逐渐减小趋势。

2）河套灌区微塑料类型主要有纤维类、碎片类、薄膜类和颗粒类4种，在0～30 cm范围内这4种类型微塑料的比例分别为23.34%、26.31%、38.57%和11.78%；微塑料的颜色包括黑色、透明、绿色、红色、蓝色等，其所占比例分别为24.56%、23.83%、19.34%、16.52%和15.75%；微塑料粒径随覆膜年限增加而减少，粒径<1 mm的微塑料类型所占百分比最大，且随土层深度增加微塑料粒径呈现逐渐减小趋势。

3）河套灌区土壤中微塑料样品表面形貌特征随类型的不同而呈现差异，主要表现为表面粗糙度、不规则孔隙等。纤维类、薄膜类和碎片类微塑料都具有较多规则微小孔隙，而颗粒类微塑料表面孔隙不规则，且表面凹凸。微塑料的表面孔隙附着稳定的铁氧化物、稀土元素，容易与微塑料复合形成复合污染效应。

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Occurrence characteristics of microplastics in farmland soil of Hetao Irrigation District, Inner Mongolia

Wang Zhichao, Meng Qing, Yu Linghong, Yang Wenhuan, Li Weiping※, Yang Jianlin, Yang Fan

(,014010,)

In order to study the characteristics of microplastics and its response relationship with mulching years, irrigation methods in the farmland soil of Hetao Irrigation District, field sampling and indoor experiments were used in combinationfor in-depth study. This paper mainly analyzed the current situation of plastic film mulching in Hetao Irrigation District by considering the effects of mulching years (5, 10, 20 a) and irrigation methods (drip irrigation and surface irrigation under film mulching). The abundance, type, color, particle size and other distribution characteristics of microplastics in the farmland soil were analyzed and other microplastic surface features and attachments also were observed and discussed, which was supported by scanning the electric microscope and energy spectrometer.The results showed that the average abundance of microplastics in soil under the different mulching years (5, 10, 20 a) in Hetao Irrigation District was 2 526.00, 4 352.80, 6 070.00 pieces/kg. The maximum microplastic was 2133.50 pieces/kg in every layer of soil appeared at 0-10 cm soil layer by mulching 20 a, and the minimum microplastic was 678.00 pieces/kg at 20-30 cm soil layer by mulching 5 a. The average annual increasing rate of microplastics was 14.46% in the early stage (5-10 a), while the increasing rate in the later stage (10-20 a) was 3.95%. The abundance of soil microplastics was affected by different plastic-mulching years and irrigation methods. The abundance of microplastic in drip irrigation farmland was slightly larger than the surface irrigation farmland, and it decreased with the increase of soil depth. By further analysis, the major categories of microplastics were fibers (23.34%), fragments (26.31%), films (38.57%) and grains (11.78%);the colors of microplastics included black, transparent, green, red, blue, etc., with the proportions 24.56%, 23.83%, 19.34%, 16.52% and 15.75% respectively.In the 0-10 cm soil layer, the main color of microplastics was black and it accounted for 30.25% of the total microplastic; in the >10-20 and >20-30 cm soil layer, the main color of microplastics were transparent, accounted for 30.15% and 29.23% of the total microplastic. The particle size exhibited a downward trend with the increase of the mulching years, and the majority of particle size less than 1 mm. In addition, with the increase of mulching years, microplastics particle size in >0-10, >10-20, >20-30 cm soil layer was gradually decreased, and there was no significant relationship between size and irrigation method (>0.05). The surface features of microplastic samples were rough and irregular pores existed on it, and fiber, thin film and fragments microplastics had regular micropores, while the grain microplastic surface pores were irregular and concave. The porous properties of microplastics in soil made the characteristic of greater specific surface area carried by it. This characteristic could increase the adsorption of other pollutants and microorganisms from the soil;and there were stable iron oxides and rare earth elements on the surface. The research is of great significance to clarify the distribution and harm of microplastics in the soil of the Hetao Irrigation District.

farmland; soil; microplastic; distribution characteristics; irrigation; Hetao Irrigation District

王志超，孟 青，于玲红，杨文焕，李卫平，杨建林，杨 帆. 内蒙古河套灌区农田土壤中微塑料的赋存特征[J]. 农业工程学报，2020，36(3)：204－209.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.03.025 http://www.tcsae.org

Wang Zhichao, Meng Qing, Yu Linghong, Yang Wenhuan, Li Weiping, Yang Jianlin, Yang Fan. Occurrence characteristics of microplastics in farmland soil of Hetao Irrigation District, Inner Mongolia[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(3): 204－209. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.03.025 http://www.tcsae.org

2019-10-15

2020-01-12

内蒙古自治区自然科学基金项目（2019BS05004）；内蒙古科技大学创新基金项目（2019QDL-B42）；内蒙古自治区高等学校科学研究项目（NJZY19132）；内蒙古自治区自然科学基金项目（2019LH05011）

王志超，博士，讲师，主要从事水土环境污染控制与生态修复研究。Email：wzc5658@126.com

李卫平，博士，教授，主要从事水资源优化及水环境治理研究。Email：sjlwp@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.03.025

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1002-6819(2020)-03-0204-06