農(nóng)用殘膜危害及其防治措施研究進展

趙璽　周彥芳　張亞萍　施志國　張英英

摘要概述了殘膜分布的現(xiàn)狀，分析了殘膜污染形成的主要原因，綜述了殘膜對土壤、作物的危害以及殘膜污染的治理措施，以期為解決殘膜危害提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 殘膜分布；殘膜危害；防治措施

中圖分類號 X592 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）11-0014-02

地膜覆蓋栽培技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，具有顯著的集雨、蓄水、增溫、保墑等作用，該技術(shù)的推廣應用為我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻。但隨著地膜使用量的逐年增加，大量殘留地膜嚴重威脅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)土壤環(huán)境，近年來引起國內(nèi)外學者的高度重視。因此，研究殘膜危害及其防治措施對促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、改善土壤環(huán)境、保障糧食安全具有重要意義。

1農(nóng)膜殘留現(xiàn)狀

20世紀70年代，地膜覆蓋栽培技術(shù)被引入我國，其應用區(qū)域逐漸遍及全國，覆蓋作物種類也從糧食作物發(fā)展到經(jīng)濟作物及中藥材等。地膜覆蓋技術(shù)的不斷推廣及應用，使我國地膜使用量逐年增加，從1981年的0.6萬t增加到2015年的145.5萬t，使用量增長約250倍，且占世界地膜使用總量的近90%。

20世紀90年代初，覆蓋地膜的農(nóng)田均出現(xiàn)不同程度的地膜殘留，殘留量平均為60kg/hm²。2005年調(diào)查表明，各地區(qū)均有農(nóng)膜殘留現(xiàn)象，如河南省花生地耕層土壤地膜殘留量為66kg/hm²；新疆地區(qū)棉田土壤殘膜量約為265.3kg/hm²，其中石河子地區(qū)殘膜量高達300.7kg/hm²，阿克蘇地區(qū)平均殘膜量為240.19kg/hm²。張丹等2014年調(diào)查結(jié)果表明，華北地區(qū)土壤耕作層殘膜量為0.2～82.2kg/hm²，其平均值為26.8kg/hm²。白云龍等研究表明地膜殘留量隨覆膜年限的增加而累積。

2殘膜危害及成因分析

2.1殘膜危害

2.1.1對土壤的危害。土壤理化性狀的破壞、水肥運移特性的轉(zhuǎn)變、土壤生物活性的降低是殘膜對土壤的主要危害。殘留在土壤中的地膜會破壞土壤內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增加土壤容重，阻礙水分的運移以及作物對養(yǎng)分的吸收。隨著土壤中殘膜量的增加，土壤容重不斷增大，土壤孔隙率減小，延長了水分入滲時間，濕潤峰運移的距離隨著殘膜量的增加而減小，同時濕潤體的體積隨殘膜量的增加而遞減。隨著土壤水分入滲受阻，致使土壤pH上升，堿解氮、速效磷、有機質(zhì)等含量呈下降趨勢。此外，高殘膜強度會使土壤中微生物量碳、微生物量氮含量均降低，研究表明，殘膜強度為600kg/hm²時土壤酶活性顯著降低，殘膜表面的微生物活性隨著殘膜量的增加而降低，尤其是放線菌、真菌變化更大。

2.1.2對作物生長的危害。殘留在土壤中的地膜對作物出苗保苗、生長發(fā)育產(chǎn)生嚴重影響。殘膜主要分布于0～30cm的土壤中，對作物的出苗率、爛芽率及作物根系的畸形率均產(chǎn)生影響。當土壤中殘膜量超過180kg/hm²時，作物的根系生長指標隨著殘膜量的增加而降低；當殘膜密度達1000kg/hm²時，棉花的成苗率下降16.5%，產(chǎn)量下降18.0%。另外，土壤中的殘膜還會阻礙作物生長發(fā)育，研究表明，當殘膜量大于360kg/hm²時，小麥的單株分蘗、葉片數(shù)、根數(shù)均減少；番茄苗期和開花坐果期的根部、株高、莖粗等均受土壤中殘膜含量的影響，且殘膜量的增加提前了番茄養(yǎng)分積累的始盛期和高峰期。

2.2地膜殘留的原因 治理殘膜污染、改善生態(tài)環(huán)境已經(jīng)進入了刻不容緩的階段，但想要取得較理想的治理效果，必須從解決殘膜的源頭入手。造成殘膜危害的主要原因：①農(nóng)用地膜材質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，難以分解。農(nóng)用塑料薄膜是人工高分子材料，其結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，自然條件下難以降解，在土壤中可殘存200-400年。②農(nóng)用地膜太薄，加大殘膜回收難度。為了減少成本，獲得更大的經(jīng)濟效益并迎合農(nóng)民的需求，將農(nóng)膜的厚度從最初的0.014mm減小到O.005～0.006mm，甚至更薄，導致農(nóng)膜強度降低，易破損且回收難度大。③環(huán)保意識不強，影響殘膜回收效果。過去人們對殘膜污染不夠重視，殘膜基本不回收或者回收率較低，長期大量殘膜累積于土壤中，破壞環(huán)境的同時影響作物的正常生長。④農(nóng)用地膜回收再利用產(chǎn)業(yè)鏈不健全?；厥諆r格較低，農(nóng)民回收出售的積極性不高，加之收購網(wǎng)點少、加工企業(yè)少，加工技術(shù)不成熟、成本較高、經(jīng)濟效益較低等，導致回收再利用難度大。

3殘膜危害的防治措施

3.1加大機械回收力度我國地膜污染殘留量大、范圍廣，要徹底回收土壤中的殘膜，僅靠人工回收是不夠的，必須通過人機結(jié)合的方式來解決。20世紀80年代，我國已經(jīng)開展了殘膜回收機械的研制，針對不同作物的殘膜回收機也有區(qū)別，如馬鈴薯挖掘與殘膜回收一體機、馬鈴薯收獲與氣力輔助殘膜回收聯(lián)合作業(yè)機等，其殘膜回收率均達90%左右；鏈條式薯類殘膜回收機能夠獨立完成起膜、撿膜及收膜等功能。棉花的殘膜回收機械，如沈陽農(nóng)業(yè)大學研制的起膜、拾膜協(xié)同作業(yè)的鏟齒組合式殘膜回收裝置，該裝置相對分步作業(yè)機其殘膜回收率提高5.3%，含雜率降低4.8%；石河子大學于2016年研制的1MSF-2型摟膜機，該機械集單體動態(tài)仿形摟膜、自動卸膜和折翼運輸為一體；新疆農(nóng)業(yè)科學院研制的4JSM-1800型拋送式棉稈粉碎還田及殘膜回收聯(lián)合作業(yè)機，新疆農(nóng)墾科學院研制的4SJ-1.6型殘膜回收與秸稈粉碎還田機，以及石河子大學研制的SMS-1500型秸稈粉碎與殘膜回收機等，均能對殘膜進行有效回收。玉米殘膜的回收機，如玉米全膜雙壟溝殘膜回收機、玉米苗期地膜回收機以及1MC-70型農(nóng)田殘膜回收起茬機等。機械回收成本較高，采用機械回收應更多地考慮與農(nóng)藝、地域及地方政策扶持相融合。

3.2鼓勵研發(fā)優(yōu)質(zhì)降解膜 近年來，生物降解膜逐漸得到廣泛應用，周昌明等研究表明降解膜能夠有效提高土壤貯水量，增加玉米根系表面積、密度和體積等，還能有效提高肥料利用效率，并提高玉米產(chǎn)量。有研究將降解膜應用于冬油菜的種植，結(jié)果表明，降解膜比普通地膜在生育期后期更能促進冬油菜主根生長及側(cè)根生長，同時還能明顯降低油菜中對人體不利的芥酸和硫苷。此外，生物降解膜對小麥及馬鈴薯等作物的生長環(huán)境及產(chǎn)量提高等方面效果顯著。綜上，生物降解膜代替塑料薄膜在技術(shù)上是可行的。應加大降解膜的研發(fā)力度，在保證質(zhì)量的前提下降低成本。

3.3健全回收激勵機制 地膜覆蓋技術(shù)在日本及歐美很多國家使用均較早，但殘膜污染問題幾乎不存在，這與國家嚴格的法律制度以及土地私有化是分不開的。意大利、法國等都制定了殘膜回收的法律條文；日本針對薄膜的質(zhì)量也出臺了相應的法律，要求地膜厚度必須達0.02mm以上。近年來，我國對殘膜污染的重視程度也越來越高。

要解決殘膜污染問題，必須堅持“誰使用，誰回收”原則；對厚度低于0.008mm的塑料薄膜禁止生產(chǎn)及使用；建立地膜回收獎勵和污染處罰機制；構(gòu)建科研、企業(yè)和農(nóng)民利益共同體，使殘膜污染治理成為全民的自覺行為。

3.4示范推廣揭膜種植 確定作物生長的某一個時間段，其生長對薄膜的保溫保濕等作用不再依賴或依賴性較小，在此時間段進行提前揭膜，這樣既不會影響薄膜覆蓋作用，又降低殘膜污染。針對不同作物，確定其最佳的揭膜時間尤為重要。秦舒浩等對馬鈴薯揭膜試驗，結(jié)果表明，在播種后75d揭膜能夠有效提高產(chǎn)量及品質(zhì)；扶勝蘭等、何淑玲等分別對丹參和麻花艽進行揭膜研究，結(jié)果表明，返青期揭膜能夠使丹參產(chǎn)量高達10015.5kg/hm²，返青后揭膜使麻花艽產(chǎn)量達10716.67kg/hm²，其品質(zhì)也得到了顯著提高；關(guān)中西部地區(qū)，玉米抽雄期揭膜能夠降低土壤溫度，緩解高溫不利影響，并增加水氮利用效率和產(chǎn)量；甘肅隴東旱塬區(qū)，抽雄期揭膜較拔節(jié)期揭膜及全生育期覆膜能提高籽粒產(chǎn)量和水分利用效率；趙璽對陜西夏玉米揭膜試驗，結(jié)果表明，夏玉米在定植后60d揭膜能有效提高其產(chǎn)量及水分利用效率；陳茂建等研究表明，烤煙在移栽后35d揭膜，其產(chǎn)量與品質(zhì)均達到最優(yōu)。因此，選擇作物的最佳揭膜時間進行揭膜，不僅能充分利用薄膜的覆蓋作用，還能有效緩解殘膜對土壤及環(huán)境帶來的污染。

4小結(jié)

殘膜污染已嚴重制約我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，其中西北綠洲灌區(qū)國有農(nóng)場的污染問題尤其突出，對內(nèi)陸區(qū)脆弱的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響，解決這一問題已經(jīng)刻不容緩。政府部門應建立健全長效機制，制定有效的政策法規(guī)，鼓勵和約束殘膜污染行為；用可降解材料替代塑料薄膜，加強高質(zhì)量、低成本、無污染的降解膜研發(fā)；同時加大機械殘膜回收力度等措施；從“資源一產(chǎn)品一廢棄物一再生資源”產(chǎn)業(yè)鏈全面考慮，進一步推進殘膜回收再利用技術(shù)創(chuàng)新。