Razvoj civilizacije uvek je sa sobom nosio određene izazove koje je bilo potrebno prevazići kako bi se omogućio opstanak zajednice. Potreba za sigurnim izvorom hrane bila je vodilja i tokom uspostavljanja prvih gajenih kultura 9000 godina p.n.e. i svih narednih milenijuma tokom kojih su tehnike agrikulture nastajale i bivale usavršavane. Industrijska revolucija omogućila je značajna unapređenja kvaliteta života čoveka, donoseći nam stvari poput prvog traktora dizajniranog 1892. Nedugo potom još jedna tekovina napretka industrije – plastika – promeniće zauvek način ljudskog života, ali će doneti i značajne posledice po životnu sredinu. Plastika je ubrzo našla svoje mesto u svim ljudskim delatnostima, pa tako i u poljoprivredi, gde će, zajedno sa motornim vozilima, značajno poboljšati kvalitet i kvantitet uzgajanih kultura. Zahvaljujući svojim korisnim osobinama poput otpornosti na spoljašnje uticaje, jeftine proizvodnje, lakoće za upotrebu i manevrisanje, plastika dobija sve veći udeo u modernoj agrikulturi. Pa su plastični pokrovi za useve, plastični staklenici i plastični malč za zagrtanje biljaka postali najuobičenija pojava na njivama, budući da vrlo efektivno pružaju fizičku zaštitu za mlade useve, onemogućavaju rast korova i obezbeđuju višu temperaturu za klijanje semena. Kanapi od najlona koriste se u najrazličitije svrhe pa tako i za podvezivanje stabljika, ili povezivanje silaža i bala, koje potom budu upakovane u plastične ambalaže. Različiti sistemi za navodnjavanje konstruisani su najčešće od PVC vodoinstalaterskog materijala, a potom i od drugih plastičnih polimera poput poliamida. Moderne tehnike đubrenja uključuju korišćenje đubriva sa plastičnim kapsulama koje omogućavaju kontrolisano otpuštanje nutrijenata u zemljište tokom određenog vremenskog perioda. Čak se i semena enkapsuliraju u plastične omote koji sadrže pesticide čije se otpuštanje reguliše na ovaj način i semenu se pruža kontinuirana zaštita. (Kumar et al., 2020),(Accinelli et al., 2019)
Međutim, sve prethodno opisane prakse upravo su izvor značajnog zagađenja zemljišta česticama sekundarne mikroplastike. Tokom boravka ovih plastičnih proizvoda na njivama oni su izloženi u značajnoj meri uticajima sunčevih zraka koji mogu da izazovu fotodegradaciju, odnosno da pokrenu cepanja veza u polimernim lancima plastike. Pored toga kiša, vetar i drugi fizički uticaji, doprinose da se plastika, oslabljena dejstvom sunca, postepeno kida u sve manje delove koji postaju sastavni deo poljoprivrednog zemljišta. Jednom nastale čestice dospevaju do dubljih slojeva zemljišta nakon njegovog oranja, a potom se prenose i oticanjem atmosferskih i podzemnih voda ili putem životinja koje ih slučajno unose misleći da su hrana. Drugi izvori zagađenja poljoprivrednog zemljišta česticama mikroplastike su i voda kojom se vrši zalivanje, kao i đubrivo ili stajnjak koji se koji se na njega odlažu. Dodatno, značajan broj mikroplastike potiče upravo od trošenja guma motornih vozila koja se koriste za obradu zemljišta. Čestice mikroplastike u zemljištu utiču na njegovu plodnost i mikrobiotu, menjaju biohemijske procese koji se u njemu odvijaju i ometaju rast i razvoj biljaka, kao i crva, a sa sobom donose i značajne količine zagađujućih supstanci koje su im bile dodate radi pospešivanja određenih osobina. (Glaser, 2019), (Qiu et al., 2022)
Prema tome, vodeći se idejom o poboljšanju procesa proizvodnje, pojednostavljenju primenjenih tehnika i povećanju njihove uspešnosti, stvorili smo sasvim novi problem koji se odražava na životnu sredinu – a samim time i na nas. Ovime se jasno ističe potreba za kompletnim razumevanjem osobina materijala i mogućnosti domena njegovog uticaja na ekosistem pre početka njegove masovne primene. Istraživanja mikroplastike u životnoj sredini slažu se da je za smanjenje zagađenja ovim česticama neophodno smanjiti upotrebu plastičnih proizvda i samim time ukloniti dalje izvore mikroplastike. Međutim, za čestice koje su se ljudkom delatnošću već našle u životnoj sredini – moraćemo ponovo da se okrenemo prirodi, u potrazi za mikroorganizmima koji su razvili mogućnost korišćenja sintetskih polimera kao izvora hranljive materije.
Microplastics in agricultural soil as proof of the continual paradox of human invention
The development of civilization has always brought challenges that need to be overcome to ensure the survival of communities. The need for a reliable food source has driven progress, from the establishment of the first cultivated crops around 9000 BCE to the continual refinement of agricultural techniques over millennia. The Industrial Revolution marked a turning point, significantly improving human living standards and introducing innovations such as the first tractor in 1892. Not long after, another product of industrial advancement—plastic—would forever change human life, bringing both convenience and unintended environmental consequences. Plastic quickly found its way into all aspects of human activity, including agriculture, where, alongside motorized equipment, it played a major role in increasing both the quality and quantity of cultivated crops. Thanks to its resistance to environmental conditions, affordability, ease of use, and versatility, plastic has become an essential component of modern agriculture. Plastic mulch films, greenhouse covers, and crop protection sheets are now common sights in fields, providing physical protection for young plants, suppressing weeds, and maintaining optimal soil temperature for seed germination. Nylon twine is widely used for tying plant stalks, securing silage, and bundling hay bales, which are then further wrapped in plastic. Most irrigation systems rely on PVC pipes and other plastic polymers such as polyamides. Fertilization methods increasingly incorporate slow-release plastic-coated fertilizers, ensuring a controlled nutrient supply over time. Even seeds are often encapsulated in plastic coatings containing pesticides, offering continuous protection as they germinate. (Kumar et al., 2020),(Accinelli et al., 2019)
However, these very same practices are now a major source of microplastic pollution in agricultural soil. Prolonged exposure to sunlight causes plastic materials in fields to start falling apart through photodegradation, breaking down the polymer chains. Rain, wind, and other physical forces further fragment these weakened plastics into smaller and smaller particles, which then become embedded in the soil. Once present, these microplastic particles are plowed deeper into the earth, transported by surface runoff and groundwater, or ingested by animals mistaking them for food. Additional sources of microplastic pollution in agriculture include irrigation water, organic fertilizers, and manure applied to the soil. A significant contribution also comes from the wear and tear of vehicle tyres used for fieldwork, shedding tiny plastic fragments that mix with the soil. These microplastic particles alter soil fertility and microbial activity, disrupt biochemical processes, hinder plant and worm growth, and introduce harmful chemicals originally added to the plastic for durability and flexibility. (Glaser, 2019), (Qiu et al., 2022)
Thus, in our pursuit of improving agricultural efficiency, streamlining techniques, and boosting productivity, we have created a new environmental problem—one that inevitably impacts us as well. This underscores the urgent need for a comprehensive understanding of material properties and their potential ecological effects before large-scale implementation. Research on microplastics in the environment consistently points to one key solution: reducing plastic use to eliminate further sources of contamination. However, for the microplastic particles already present due to human activities, we may once again have to turn to nature—seeking microorganisms capable of breaking down synthetic polymers as a source of nourishment.
Literatura / Literature:
Accinelli, C., Abbas, H. K., Shier, W. T., Vicari, A., Little, N. S., Aloise, M. R., & Giacomini, S. (2019). Degradation of microplastic seed film-coating fragments in soil. Chemosphere, 226, 645–650. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.03.161
Glaser, J. A. (2019). Biological Degradation of Polymers in the Environment. In the book: Plastics in the Environment. IntechOpen, tourism, 13. ttp://dx.doi.org/10.5772/intechopen.85124
Kumar, M., Xiong, X., He, M., Tsang, D. C. W., Gupta, J., Khan, E., Harrad, S., Hou, D., Ok, Y. S., & Bolan, N. S. (2020). Microplastics as pollutants in agricultural soils. Environmental Pollution, 265, 114980. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.114980
Qiu, Y., Zhou, S., Zhang, C., Zhou, Y., & Qin, W. (2022). Soil microplastic characteristics and the effects on soil properties and biota: A systematic review and meta-analysis. Environmental Pollution, 313(June), 120183. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2022.120183
