《Journal of Environmental Sciences》：Potential application prospects of white-rot fungi in composting degradation for plastic film waste
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农业地膜塑料因降解不完全、回收不及时而长期滞留土壤，威胁生态与人类健康。白腐真菌（WRF）凭借高效氧化酶系（如LiP、MnP）及多代谢途径，可与堆肥系统协同作用，通过改善孔隙结构、调节微生物群落，实现地膜塑料的链式断裂、氧化及矿化。结合通风调控、原料配比优化及复合菌群接种，可显著提升降解效率（缩短周期40%-60%）、降低微塑料残留（<5%），并产出优质腐殖质。该技术为农业微塑料污染治理提供高效解决方案。
作者：郭志、姚琳、郭行攀、查圆圆、韩丽寿、凌新蕾、杨帆
合肥工业大学资源与环境工程学院，中国合肥230009
摘要
由于地膜塑料降解不完全、回收不及时以及分散性高，它们仍然存在于农田土壤中，并可能进入食物链，威胁生态系统和人类健康。作为一种绿色可持续技术，堆肥可以通过高温、微生物酶和协同代谢加速地膜塑料的分解，但传统的堆肥方法效率较低且速度较慢。近年来，白腐菌（WRF）因其具有高氧化能力的酶（如木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶等）和多样的细胞内代谢途径，在难降解聚合物材料的降解方面显示出显著优势。地膜塑料的降解通常涉及自由基介导的链断裂、氧化或水解过程，并可能通过微生物代谢途径进一步转化和矿化（如β-氧化）。将白腐菌引入堆肥系统主要促进木质纤维素的降解，改善堆肥堆的孔隙度和氧气传递，增加底物的可用性。这间接提高了堆肥系统中其他微生物的代谢活性，调节了整体代谢产热，并共同建立了多层次的协同降解机制。结合通风优化、原料比例调整或多种微生物联合接种等策略，有望显著提高地膜塑料的降解效率，缩短堆肥处理周期，并提高最终产品质量。这项技术为农业地膜污染的生态修复提供了可行且有效的解决方案，具有重要的应用和推广价值。
引言
塑料地膜是农业生产中常用的技术，主要用于抑制杂草和保持作物栽培及景观美化中的水分。地膜覆盖有助于调节温度、湿度、植物蒸腾速率、土壤生物群落和土壤肥力等气候变量，从而提高种子发芽率、植物光合作用，最终提高作物产量（Anikwe等人，2007；Cao等人，2024；Kasirajan和Ngouajio，2012；Quecholac-Pi?a等人，2017）。尽管该技术有许多优点，但也存在一些问题和挑战。由于回收不及时且分散，大部分农业地膜仍残留在田间。塑料降解非常缓慢，导致其在土壤中逐渐积累，对后续作物产量构成潜在风险，并对植物-土壤健康和农业生态系统的多功能性产生长期影响（Zhang等人，2021a；Zhou等人，2023）。因此，迫切需要寻求绿色高效的技术来促进地膜塑料的降解，减少其环境积累和生态风险。
堆肥处理技术在农业废弃物资源利用和环境保护方面具有显著优势。堆肥是一种受控的生物氧化过程，包括温和和嗜热阶段，可分解有机物并生成富含养分的腐殖质（Kumar，2011；Shah等人，2008）。温度、湿度、有机物、碳氮比和微生物等因素影响和控制微生物群落的结构，而这些是影响有机物分解的关键因素（Yin等人，2024）。堆肥中的微生物群落可以加速薄膜的降解过程，缩短降解周期，实现有机废弃物的无害处理和资源化利用，提高土壤肥力并促进植物生长（Ni等人，2016；Sardarmehni等人，2021）。然而，堆肥过程也会增加堆肥产品和堆肥中的微塑料污染风险，导致微塑料在农业土壤中的积累。传统堆肥方法通常需要较长的处理时间（Zhang等人，2023b，2025b）。为了缩短堆肥时间、降低成本并提高最终产品质量，已在堆肥过程中应用了各种通风策略、原料混合、膨胀剂、过程管理方法、添加剂和微生物接种剂（Ji等人，2023；Khoshnevisan等人，2021；Kumar，2011）。
白腐菌属于担子菌类真菌，能够降解木质素，这是一个复杂的好氧过程，产生木质素过氧化物酶（LiP）、锰过氧化物酶（MnP）、漆酶（Lac）和多功能过氧化物酶（VP）来氧化木质素和各种类似木质素的化合物，具有降解合成聚合物（如塑料）的潜力（Bautista-Zamudio等人，2023；Bumpus等人，1985；Manavalan等人，2015）。研究表明，真菌在好氧堆肥中也起着关键作用（Jia等人，2021）。Zhang等人（2013）发现，接种白腐菌可能通过提高堆肥堆温度、改善底物利用和其他物理化学因素间接影响局部细菌群落，但其对堆肥中地膜塑料降解的影响尚不清楚。
目前关于微塑料的研究明显不平衡。大多数研究集中在传统不可降解塑料上，而对可降解塑料的关注不足，尤其是农业可降解地膜的环境归趋和生态影响（Hou等人，2022；Liang等人，2024；Rowenczyk等人，2024）。需要注意的是，农业地膜材料包括传统聚烯烃（如聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）等，在堆肥或田间条件下几乎不降解，以及可降解聚酯（如聚对苯二甲酸丁酸酯（PBAT）、聚乳酸（PLA）、聚丁酸琥珀酸酯（PBS）等，虽然可以通过酶水解和生物氧化实现一定程度的矿化。然而，现有研究往往强调它们对作物生理或土壤性质的影响，而忽视了一个关键问题：即使在实际田间条件下，可降解聚酯也可能产生持久的微/纳米塑料残留物，带来持续的生态风险（Gao等人，2025；Lee等人，2022；Zhao等人，2023）。解决这些残留物问题需要开发高效的生物修复策略。本综述系统总结了农业地膜带来的塑料污染特征，并创新性地提出了白腐菌在堆肥系统中的协同降解机制，通过其非特异性酶系统实现塑料聚合物的完全矿化，为薄膜污染的处理提供了具有理论突破和工程应用性的创新解决方案。
地膜的发展历史与推广
地膜技术始于20世纪中叶，日本于1955年首次将其应用于草莓覆盖生产，随后意大利、美国等国家也相继将其引入农业生产以提高作物产量（Madrid等人，2022；Yang等人，2023）。20世纪70年代初，中国使用废弃薄膜覆盖小面积的平沟种植蔬菜、棉花等作物，然后开始进行试验和推广。
白腐菌对塑料的可降解潜力
白腐菌（WRF）是一类能导致木材白色腐烂的真菌，具有降解各种环境污染物的能力（Bumpus等人，1985；Bumpus和Aust，1987；Catto等人，2014）。目前，已对Phanerochaete chrysosporium、Coriolopsis byrsina、Trametes versicolor、Bjerkandera adusta、Pleurotus ostreatus、Pleurotus sajor caju等菌株进行了相关研究（附录A表S1）。白腐菌已成为自然界中重要的有机分解者。
堆肥系统在地膜塑料降解中的应用
作为一种传统且有效的有机废物处理方法，近年来发现堆肥对可降解塑料薄膜具有很好的降解潜力，为解决农业塑料污染问题开辟了新途径。成熟的堆肥可以促进可降解薄膜和塑料袋的降解，加速PBAT和PLA等塑料的生物降解（附录A表S2）。Sintim等人（2020）发现，可降解塑料
挑战、限制与前景
在堆肥系统中，白腐菌的应用面临多重生态和技术限制。首先，细菌和本土真菌在堆肥过程中通常生长更快，环境适应性更强，这会对白腐菌造成显著竞争压力，从而抑制其定殖能力和木质素降解胞外酶（如漆酶、锰过氧化物酶和木质素过氧化物酶）的表达和分泌。
结论
尽管相关研究在使用白腐菌增强堆肥系统进行塑料降解方面取得了一些初步进展，但在许多关键领域仍存在显著差距。白腐菌的最佳应用方法（如孢子接种和菌丝添加）、适宜剂量、添加时机（堆肥阶段）以及其他关键操作参数，以及其降解作用的具体分子机制等方面仍需进一步研究。
作者贡献声明
郭志：撰写——审稿与编辑、资金获取、监督。姚琳：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、方法论、概念化。郭行攀：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、方法论、概念化。查圆圆：撰写——审稿与编辑、软件使用、资源提供。韩丽寿：撰写——审稿与编辑、可视化处理。凌新蕾：撰写——审稿与编辑、方法论。杨帆：撰写——审稿与编辑、概念化。
未引用参考文献
Pradhan等人，2018；Chen等人，2025；Cui等人，2026；Dong等人，2024
作者贡献声明
郭志：撰写——审稿与编辑、监督、资金获取。姚琳：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、方法论、概念化。郭行攀：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、方法论、概念化。查圆圆：撰写——审稿与编辑、软件使用、资源提供。韩丽寿：撰写——审稿与编辑、验证。凌新蕾：撰写——审稿与编辑、方法论。杨帆：撰写——审稿与编辑、概念化。
利益冲突声明
作者声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。
致谢
本工作得到了国家自然科学基金（编号42576166、51809068和42107384）和安徽省自然科学基金（编号2308085MD119）的支持。
