地膜等农用塑料制品的大量使用导致农田土壤塑料残留,废弃塑料可进一步破碎化成微塑料（<5 mm）。作为新型污染物,微塑料具有数量多、尺寸小和比表面积大等特征,其对农田土壤生态环境具有潜在风险。揭示农田土壤微塑料污染特征,分析塑料地膜在土壤中次生微塑料的环境行为对阐明微塑料的生态环境风险十分重要。尽管目前已有地域性土壤中微塑料的报道,但全国尺度大范围农田土壤微塑料调查数据缺乏。另外,关于不同类型地膜在实际农田土壤中产生微塑料的源头分析研究报道极少。为此,本文基于全国范围内农田土壤微塑料展开了大尺度调查,并通过田间实验对三类典型塑料地膜在土壤中的老化特征和次生微塑料的环境行为进行了系统研究。首先选取分布在21个省的30片大型农田,系统采集土壤样品,采用饱和溴化钠密度分离方法、显微分析结合μ-FTIR鉴定技术,分离和检测土壤中的微（中）塑料（micro（meso）plastics,MMPs）,系统分析我国农田土壤微塑料分布和污染特征。在此基础上,以上海奉贤庄行农田基地为试验场,选取传统聚乙烯（PE）地膜、生物可降解地膜PLA/PBAT和碳酸钙改性可降解地膜（calcium carbonatefilled,CCF）,进行了为期12个月的覆膜和埋膜田间实验,定期收集实验地天气数据,采集塑料残膜和膜下土壤样品,分析残膜形态、羰基指数、疏水性的变化,检测分析土壤中微塑料,比较研究不同地膜在土壤中老化和次生微塑料特征。主要结果如下:（1）我国30片农田土壤中MMPs丰度为25.56-2067.78个/千克（土壤干重）,平均丰度为358.37±89.33个/千克,其中微塑料的平均丰度为334.07±86.87个/千克。华北、华中、华东和西北的新疆地区MMPs丰度普遍较高,而西南地区总体丰度较低。浅层（0-5 cm）、中层（5-10 cm）、深层（10-15 cm）的MMPs丰度分别为435.67±108.95个/千克、367.44±103.93个/千克和272.00±64.90个/千克,浅层丰度显著大于深层（p<0.05）。（2）土壤MMPs的形态分为碎片、纤维和薄膜,平均占比分别为42.50%、37.08%和20.42%。尺寸<1 mm、1-3 mm、3-5 mm和>5 mm的MMPs平均占比分别为38.74%、39.93%、12.34%和8.98%,深层MMPs的尺寸显著大于浅层和中层（p<0.001）,纤维的平均尺寸最大,其次是薄膜,碎片最小。MMPs的聚合物类型包括PP、PE、PES、聚丙烯酸、PA、PVC和PS,PP占比最大,平均占比为58.1%。碎片以PP为主,纤维以PP、PES和聚丙烯酸为主,薄膜主要为PE。薄膜MMPs平均丰度为56.31±16.29个/千克,其中PE平均占比达96.55%。（3）田间覆膜处理后,PLA/PBAT和CCF地膜在2个月后破损严重,4个月后无法在原位观测到PLA/PBAT膜,CCF地膜降解持续较长时间,12个月后能在地表观察到极少量残膜。PE地膜降解极慢,12个月仅观察到少量孔洞。扫描电子显微镜（SEM）下PE出现裂纹和沟壑,CCF出现较深的孔洞,PLA/PBAT有明显凸起。经土壤掩埋处理的三类地膜降解速率慢于覆膜处理,2个月后三种地膜均出现了很多大小不一的孔洞,这些孔洞主要由植物和蚯蚓等土壤生物作用而产生。SEM下观察到PE和PLA/PBAT的表面有疑似微生物腐蚀的痕迹。（4）PLA/PBAT覆膜2个月后接触角从104.6°减至62.73°,但在埋膜处理下无显著变化。CCF地膜在覆膜处理下接触角无显著变化,但掩埋12个月后接触角显著变小（p<0.05）。覆膜和埋膜处理对PE的水接触角均无显著变化。覆膜处理2个月后,PE、PLA/PBAT和CCF的羰基指数分别增加1.68倍、0.15倍和2.61倍,羰基指数变化反映的地膜老化与实验田空气温度累计变化具有相关性。（5）PE覆膜处理后土壤中微塑料甚微,12个月后0-5 cm土层中PE的丰度仅为23.33±8.82个/千克。PLA/PBAT覆膜2个月后土壤中微塑料丰度达60.00±35.12个/千克,随后微塑料基本消失。覆膜4个月后土壤中检测到CCF微塑料,且CCF随时间增长丰度提高,在12个月后CCF高达273.33±53.65个/千克,以小于3 mm尺寸为主。5-10 cm深土层中也检测到了对应微塑料,但丰度均远低于浅层。三类地膜掩埋处理后也产生了微塑料,丰度介于0-46.67个/千克之间,普遍低于覆膜组,且无明显变化规律。以上结果表明:（1）我国旱地农田耕土层土壤中普遍存在微塑料污染,不同地域间微塑料丰度的差异较大,以干旱寒冷的北部地区和种植业高度发展的华中、华东地区污染较为严重,西南地区相对较轻,可能与当地农用塑料制品的使用相关。（2）农田土壤微塑料以PP碎片、PE微膜、PES纤维为主要类型,可能主要来自塑料废弃物、农用塑料薄膜的破碎化和污水灌溉及污泥还田引入的微纤维。土壤中的微塑料的尺寸和形状在不同深度土层中存在特征性分布,可能与自然环境作用和耕作等农业活动有关。（3）实际农田条件下地膜覆盖和掩埋处理均导致降解及破碎化,前者老化速度大于后者,表明地表光、氧、热等因素可加速地膜老化。三类地膜比较而言,生物降解类PLA/PBAT降解速度最快,CCF次之,PE降解极慢。降解过程中PLA/PBAT的疏水性显著减弱,可能发生了水解而形成可溶性降解产物。处理后,CCF表面微观结构以孔洞居多,表明CCF的结构完整性被破坏,可能导致其力学性能减弱而崩解。（4）地膜降解过程中产生的次生微塑料会迁移进入土壤。以CCF覆膜产生微塑料最多,并在土壤中持续累积;PLA/PBAT在短期内产生较多微塑料,随后完全降解;PE降解缓慢,次生微塑料甚少。本文率先对全国范围内农田土壤中微塑料进行了较为系统的研究,摸清了我国农田土壤微塑料污染的基本水平,为其生态环境风险评价提供了第一手资料和重要数据,为塑料污染的溯源和管控理提供了依据。基于塑料地膜的田间实验揭示了不同类型地膜的老化和次生微塑料特征,为其实际应用的环境风险评估提供了重要资料,为可降解地膜推广应用的可行性提供了参考数据。