Auf den riesigen Baumwollfeldern Xinjiangs hat sich die Abdeckung mit Plastikfolie als wirksames Mittel zur Ertragssteigerung erwiesen: Sie spart Wasser, erhöht die Bodentemperatur und verbessert die Wassernutzungseffizienz, wodurch die Baumwollproduktion in Trockengebieten deutlich gesteigert wird. Andererseits reichern sich diese nicht abbaubaren Plastikfolien jedoch Jahr für Jahr im Boden an, und die durch ihre Fragmentierung entstehenden Mikroplastikpartikel bedrohen schleichend die Bodengesundheit und die ökologische Sicherheit. Wie genau wandelt sich Plastikfolienrückstand unter langfristiger Abdeckung in Mikroplastik um? Verläuft dieser Prozess linear?
Kürzlich lieferten Associate Professor Can Hu von der Tarim-Universität und Forscher Haichun Zhang von der Xinjiang-Akademie für Agrarwissenschaften wichtige Antworten in einer Studie über Baumwollfelder, die 5 bis 30 Jahre lang abgedeckt wurden. Der Artikel wurde in der Fachzeitschrift „
Frontiers of Agricultural Science and Engineering“ , Band 13, Ausgabe 1 (
DOI: 10.15302/J-FASE-2025627 ), veröffentlicht.
Das Forschungsteam führte Experimente auf typischen, trockenen Baumwollfeldern in Aral City, Xinjiang, durch und analysierte systematisch die dynamischen Veränderungen von Folienresten und Mikroplastik im Boden über verschiedene Zeiträume. Die Ergebnisse zeigten, dass die Menge an Folienresten mit zunehmender Mulchdauer kontinuierlich anstieg: Auf Feldern, die fünf Jahre lang gemulcht wurden, betrug die Menge 46 kg/ha.
–1, die auf 281 kg·ha anstieg.
–1Nach 30 Jahren zeigte sich, dass die oberste Bodenschicht (0–10 cm) die primäre Akkumulationszone darstellte, während die Menge an Restfolie in tieferen Bodenschichten (20–30 cm) ebenfalls nach 20 Jahren zunahm.Besonders hervorzuheben ist der Zusammenhang zwischen Restfolie und Mikroplastik. Die Studie ergab eine signifikante positive Korrelation zwischen der Anzahl der Mikroplastikpartikel und der Menge an Restfolie, was darauf hindeutet, dass Restfolie eine Hauptquelle für Mikroplastik ist. Dieser Zusammenhang verläuft jedoch nicht vollständig linear – insbesondere nicht, wenn die Menge an Restfolie 160–200 kg/ha übersteigt.
–1Die Mikroplastikbildungsrate steigt sprunghaft um 85 % an, vergleichbar mit dem Drücken eines Gaspedals. Dieses Phänomen wird als Schwellenwerteffekt bezeichnet: Hohe Restmengen an Folien führen zu einer intensiveren Fragmentierung des Kunststoffs und zur Freisetzung von Mikroplastik.Auch der Trend zu feinerem Mikroplastik ist deutlich erkennbar. Im Oberboden von Baumwollfeldern, die fünf Jahre lang gemulcht wurden, betrug der Anteil an Mikroplastik unter 1 mm nur 7,9 %, während er nach 30 Jahren auf 22,6 % anstieg. Umgekehrt sank der Anteil an Mikroplastik über 2 mm von 49,2 % auf 13,8 %. Dies deutet darauf hin, dass langfristiges Mulchen nicht nur die Menge an Mikroplastik erhöht, sondern auch dessen Größe verringert. Dadurch kann es leichter durch die Bodenporen in tiefere Bodenschichten gelangen und diese beeinflussen.Basierend auf 30 Jahren Feldversuchsdaten quantifizierte diese Studie systematisch den Beitrag von Folienresten zur Mikroplastikbildung. Durch die Verfeinerung der Mikroplastik-Größenklassifizierung konnte die dynamische Verteilung von Fragmenten unterschiedlicher Größe im Laufe der Zeit und in Abhängigkeit von der Bodentiefe aufgezeigt werden. Noch wichtiger ist, dass der kritische Schwellenwert von 160–200 kg/ha ermittelt wurde.
–1Sobald die Menge an Folienresten diesen Wert überschreitet, beschleunigt sich die Mikroplastikverschmutzung.Die Studie betont, wie wichtig die rechtzeitige Entfernung der Folienreste und die Verhinderung ihrer Ansammlung über den Schwellenwert von 160–200 kg/ha hinaus sind.
–1ist entscheidend für die Reduzierung der Mikroplastikverschmutzung. Aktuell hat das Problem der Mulchrückstände auf Baumwollfeldern große Aufmerksamkeit erregt. Die Ergebnisse dieser Forschung liefern eine wissenschaftliche Grundlage für die Entwicklung präziserer Strategien zur Rückgewinnung dieser Rückstände und zur Optimierung der Mulchtechnologie und tragen so zur nachhaltigen Entwicklung landwirtschaftlicher Ökosysteme in Trockengebieten bei.
