可降解塑料在土壤中的环境命运正成为一个日益紧迫的问题。这些材料被有意应用于农业土壤（例如，可降解地膜），也可能通过有机改良剂（如来自城市废物的污泥和堆肥）无意中进入土壤。随着全球社区越来越多地使用可降解塑料来减轻农业土壤中的“白色污染”，管理这些材料的监管框架主要依赖于一个单一的代理指标：通过呼吸测定法或二氧化碳（CO2）释放量来衡量碳的矿化过程。最广泛采用的参考标准ISO 17556:2019是专门为土壤中的塑料设计的，它将生物降解主要定义为聚合物碳转化为二氧化碳的过程。然而，这种操作定义导致了所谓的“矿化陷阱”。由于几乎将生物降解等同于二氧化碳的释放，现行标准掩盖了塑料衍生碳在土壤系统中的实际生物地球化学命运。在土壤中，微生物对碳的吸收通常等于或超过其释放量，特别是对于那些进入中心代谢途径的底物。因此，即使报告称某种可降解塑料的矿化率为30%，也不意味着剩余的部分是持久存在的或对环境无害的。相反，这些未被矿化的碳可能已被土壤微生物成功吸收，并融入了土壤有机质（SOM）中，从而可能有助于改善土壤结构和肥力，以及长期碳的稳定。
2. 生物效率的差距：100%的呼吸作用是一种生态幻想
几种农业塑料的认证方案隐含或明确地假设成功的生物降解需要近乎完全的矿化。例如，ISO 17033:2018规定可降解地膜应在24个月内将聚合物碳的90%以上转化为二氧化碳。从生态学的角度来看，这种期望是矛盾的。在陆地生态系统中，微生物的碳利用效率（CUE），即被吸收的碳中用于生物量而非呼吸作用的碳的比例，通常在0.3到0.6之间。因此，降解可降解塑料的微生物不仅是在氧化碳，同时还在构建生物量并产生有助于土壤有机质形成的微生物残余物。
实验和田间研究支持这一观点。在某些土壤条件下，可降解聚合物（如聚乳酸）的矿化速率可能较低，但它们显著增强了微生物死亡物质的形成，而后者是土壤有机碳的主要且持久的组成部分。
(1) 在较高施用剂量下，可降解塑料的矿化速率也可能下降，这并非因为降解停止，而是因为微生物活动受到营养物质（尤其是氮）的限制。
(2) 由于要求几乎全部的呼吸作用作为生物降解的证据，现行标准实际上惩罚了微生物的代谢效率，并将碳的积累误解为环境的持久性。
因此需要一个概念上的转变：部分转化的可降解塑料残余物不应自动被视为持久性污染物。相反，根据其化学结构及其与土壤矿物质和生物的相互作用，它们可能成为稳定土壤有机质的前体。
与传统的聚烯烃（如聚乙烯（PE）不同，后者通常是惰性的，可能会抑制土壤有机碳（SOC）的积累，可降解微塑料在元分析和实验研究中与SOC储量的适度但显著的增加有关。
(3)从机制上看，可降解塑料衍生的碳可以通过促进微生物生长、细胞外聚合物物质的产生以及真菌菌丝的发育来刺激土壤团聚。
(4) 这些生物粘合剂增强了微团聚体的稳定性和持水能力，从而提高了土壤的物理韧性。在这种情况下，未转化为二氧化碳的碳并不是生物降解的失败，而是生态系统服务的驱动因素。
像ISO 17556:2019这样的呼吸测定法的局限性还受到“启动效应”的加剧。添加可降解塑料可以刺激土壤中原有有机质的矿化，导致总二氧化碳排放量的大幅增加，而这并非直接由聚合物碳的氧化引起。最近的研究表明，可降解微塑料主要通过增加现有有机质的周转来增加土壤中的二氧化碳排放量，而非塑料本身的降解。
(5) 如果没有同位素区分，标准测试中测得的二氧化碳就成为一个“黑箱”，有可能错误地将有机质的损失归因于塑料的生物降解。使用
13C标记的可降解塑料可以提供一个可靠的解决方案。稳定同位素追踪技术能够：(i) 将总二氧化碳排放量分为塑料衍生部分和土壤衍生部分，消除启动效应的影响；(ii) 追踪聚合物衍生的碳进入微生物生物量和残余物的过程，从而捕捉到呼吸测定法所忽略的合成途径；(iii) 量化与矿物质相关的有机质（MAOM）中的碳稳定情况，提供长期碳保留的直接证据。这些方法有助于更全面地理解微生物碳循环以及可降解塑料碳在土壤中的最终命运。
鉴于可降解塑料在土壤中的有意和无意排放量不断增加，仅依赖矿化作为环境安全性的衡量标准已不再足够。为了摆脱“矿化陷阱”，未来的标准应从简单的消失指标转向“碳命运核算”（
图1）。如果某种塑料材料中的碳能够被证明以二氧化碳的形式释放（分解作用），和/或被吸收到微生物生物量或死亡物质中（合成作用），和/或在与矿物质相关的有机质中稳定下来，那么就可以认为该塑料在土壤中已经成功降解。如果来自可降解塑料的碳原子最终成为附着在粘土表面的微生物细胞壁的一部分，那么它就完成了从合成材料向土壤生态系统功能成分的转变。监管框架必须开始反映这一生态现实：在活的土壤中，最有价值的碳往往是那些留下来的碳。
