地膜殘留時(shí)空分布特征分析

摘 要：【目的】研究覆膜5、10、15、20、25、30年 0～40 cm土層殘膜量變化特征。

【方法】（1）每個(gè)采樣點(diǎn)5個(gè)樣方，每個(gè)樣方規(guī)格100 cm×100 cm，逐層測定0～40 cm土層殘膜量；（2）地膜回收情況調(diào)查。

【結(jié)果】（1）5～30年 0～40 cm土層土壤殘膜量排序20＞15＞5＞10＞25＞30年，介于92.83～195.13 kg/hm2，平均值128.88 kg/hm2；（2）隨著年限增加0～10 cm土層殘膜量排序?yàn)?＞10＞30＞15＞25＞20年，殘膜量差異不顯著；10～20 cm土層殘膜量排序依次為15＞20＞30＞10＞5＞25年，15、20年殘膜量高，較5、10、25、30年差異顯著；20～30 cm土層殘膜量排序依次為15＞20＞10＞25＞5＞30年，15、20年殘膜量高，與5、30年對比有顯著性差異；30～40 cm土層殘膜量排序依次為20＞25＞5＞15＞30＞10年，20、25年殘膜量高，與5、10、15、30年有顯著差異。（3）隨著土層深度增加5年各土層之間殘膜量差異不顯著；10年 0～30 cm各土層殘膜量差異不顯著，30～40 cm較其它土層殘膜量差異顯著；15年 10～20 cm與0～10 cm、30～40 cm土層殘膜量差異顯著，30～40 cm與10～20 cm，20～30 cm土層殘膜量差異顯著；20～30年 各土層之間殘膜量差異不顯著。

【結(jié)論】（1）隨著覆膜年限的增加，5～30年 0～40 cm土層內(nèi)殘膜量呈先增后減的趨勢，在覆膜20年時(shí)達(dá)到峰值，呈略下降的趨勢；（2）隨著覆膜年限增加5～30年 0～10 cm土層殘膜量呈先減后增的趨勢，總體量呈下降趨勢；10～20 cm土層殘膜量呈先增后減的趨勢，總體變化不明顯；20～30 cm土層殘膜量呈先增后減的趨勢，總體量呈略下降趨勢；30～40 cm土層殘膜量呈先增后減的趨勢，總體呈上升趨勢。（3）隨著土層深度增加，5～30各年份殘膜量呈下降趨勢，殘膜主要在0～30 cm累積，30～40 cm也有少量殘片：覆膜5、10年 0～10 cm土層為主要累積區(qū)；覆膜15、25、30年 10～20 cm土層為主要累積區(qū)；覆膜20年 0～10與10～20 cm土層殘膜量基本相同。

關(guān)鍵詞：土壤；地膜殘留；時(shí)空分布

中圖分類號：S19"" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A"" 文章編號：1001-4330（2024）07-1786-07

0 引 言

【研究意義】地膜覆蓋技術(shù)具有增溫保墑、防蟲抑草等功效［1-4］。隨著農(nóng)田覆膜年限增加和面積不斷擴(kuò)大，土壤中的殘膜物質(zhì)影響土壤水分運(yùn)移、作物養(yǎng)分吸收利用等［3-4］。新疆是我國最大的商品棉生產(chǎn)基地，地膜覆蓋栽培技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用保障了新疆棉花種植面積和總產(chǎn)量處于領(lǐng)先水平［5］。2021年新疆各地、州、縣（市）地膜覆蓋總面積3.55×106 hm2［6-7］。新疆南部為典型的干旱地區(qū)，該區(qū)覆膜率達(dá)到100%［5， 8-9］?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】江暉等［7］對新疆南疆農(nóng)作物的種植比例和農(nóng)田地膜覆蓋狀況進(jìn)行調(diào)查，采用地理探測器和熵值法分析殘膜有關(guān)影響因素；宋占麗等［10］選擇新疆察布查爾縣不同年代地塊取樣殘膜分析影響因素；杜燕春［11］通過實(shí)地調(diào)研和取樣，探討新疆岳普湖縣農(nóng)田殘膜分布特征；從擬定殘膜防控政策、規(guī)范地膜方法開展殘膜治理研究［12-13］；劉吉超等［8］通過改變現(xiàn)有地膜的質(zhì)量、提高地膜的拉伸強(qiáng)度及地膜可回收性等進(jìn)行了研究；馬興旺等［14］研究表明，殘膜量存在“危害閾值”，超過閾值后棉花產(chǎn)量降低。巴銀花［15］以最早開展地膜累積治理的尉犁縣作為研究區(qū)域，構(gòu)建農(nóng)戶采用地膜治理技術(shù)應(yīng)用決策模型；陳墨［16］對比目前殘膜量的研究方法后提出一種新的圖像識別方法，并設(shè)計(jì)出一款自動識別春耕后土壤中白色碎膜的重量與自動分析數(shù)據(jù)的系統(tǒng)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前研究主要集中在地膜現(xiàn)狀、治理、行為和技術(shù)方面的研究，對新疆南疆不同年限、不同土層的殘膜量變化研究較少，需對南疆殘膜量變化特征進(jìn)行探討?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究覆膜5年、10年、15年、20年、25年和30年 0～40 cm土層殘膜量變化特征，分析土壤殘膜量總體特征隨著覆膜年限增加其殘膜量變化特征，以及隨著深度增加殘膜量的變化規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 材 料

新疆南疆屬典型的荒漠、干旱區(qū)域，生態(tài)環(huán)境脆弱，為沙塵暴多發(fā)區(qū)［17］。沙塵暴、揚(yáng)沙持續(xù)時(shí)間大多數(shù)為1 d，最多2 d，而浮塵天氣危害持續(xù)時(shí)間較長，一般為2～5 d，個(gè)別達(dá)7～10 d［18］。研究區(qū)選擇具有典型干旱區(qū)特征的喀什地區(qū)巴楚縣阿納庫勒鄉(xiāng)，2021年3～7月平均氣溫 20.0℃，降水量82.4 mm，日照時(shí)數(shù)1 138.2 h，日平均日照時(shí)數(shù)達(dá)7 h［19］。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

每個(gè)采樣點(diǎn)5個(gè)樣方，每個(gè)樣方規(guī)格100 cm×100 cm，測定0～40 cm土層的殘膜量。將土壤樣品放在帆布上，用篩子篩去土壤，并將長邊長度大于2 cm的殘膜撿出，放入自封袋。整地前地表地膜不計(jì)入殘留量，整地后地表殘膜計(jì)入0～40 cm數(shù)據(jù)。

取樣的同時(shí)調(diào)查研究地塊基本情況（種植作物、種植年限、耕作方式、覆膜年限、覆膜量、地膜回收時(shí)間和方式等）。

1.2.2 樣品處理

樣方中的殘留地膜全部收集完后，將土壤回填，恢復(fù)農(nóng)田原貌。取回樣品放置在干燥、透風(fēng)、陰涼處。

去除附著在地膜樣品上的泥土，展開每個(gè)卷曲的地膜，防止地膜破裂。將地膜樣品放入水中浸泡1 h左右后清洗，清除地膜上的泥土和其它雜質(zhì)，再使用超聲波清洗器進(jìn)行進(jìn)一步的清洗。用濾紙吸干殘留地膜樣品上的水分，在陰涼干燥處自然晾干，期間隨時(shí)稱量地膜樣品的重量，直至恒重后，利用千分之一天平分別稱量各樣品殘留地膜的總重量。

根據(jù)GB/T 25413-2010《農(nóng)田地膜殘留量限值及測定》［20-21］，按式（1）計(jì)算殘膜量。

M=10×∑Xin.（1）

式中，M：試驗(yàn)地殘膜量（kg/hm2）；

Xi：測點(diǎn)中長邊長度大于2 cm的殘留地膜（g）；

n：測點(diǎn)數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

基于SPSS 27 運(yùn)用單因素（One-way ANOVA）進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)之間的差異性分析，采用WPS 2023作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 5～30年 0～40 cm土層內(nèi)殘膜量

研究表明，5～30年土壤0～40 cm土層內(nèi)殘膜量排序20＞15＞5＞10＞25＞30年，殘膜量介于92.83～195.13 kg/hm2，平均值128.88 kg/hm2，高于農(nóng)田耕作層內(nèi)殘留量限值75 kg/hm2。隨著覆膜年限的增加，殘膜量呈先增后減的趨勢，在覆膜20年時(shí)達(dá)到峰值，總體呈略下降的趨勢。圖1

2.2 5～30年不同土層殘膜量

研究表明，0～10 cm土層殘膜量排序依次為5＞10＞30＞15＞25＞20年，殘膜量差異不顯著（P＞0.05）。隨著覆膜年限增長，0～10 cm土層殘膜量呈先減后增的趨勢，總體呈下降趨勢。圖2

10～20 cm土層殘膜量排序依次為15＞20＞30＞10＞5＞25年，15、20年殘膜量高，較5、10、25、30年差異顯著（0.01lt;Plt;0.05）。隨著覆膜年限增長，10-20 cm土層殘膜量呈先增后減的趨勢，總體變化趨勢不明顯。圖3

20～30 cm土層殘膜量排序依次為15＞20＞10＞25＞5＞30年，15、20年殘膜量最高，與5、30年對比有顯著性差異（0.01lt;Plt;0.05）。隨著覆膜年限增長，20～30 cm土層殘膜量呈先增后減的趨勢，總體略下降的趨勢。圖4

30～40 cm土層中，殘膜量排序依次為20＞25＞5＞15＞30＞10年，20年、25年殘膜量高，與5、10、15、30年有顯著差異（0.01lt;Plt;0.05）。隨著覆膜年限增長，30～40 cm土層殘膜量呈先增后減的趨勢，總體呈上升的趨勢。圖5

2.3 5～30年殘膜量垂直分布特征

研究表明，覆膜5年 0～40 cm土層內(nèi)殘膜量118.22 kg/hm2，各土層殘膜量及占比依次為0～10 cm土層57.96 kg/hm2，占比49%；10～20 cm土層28.05 kg/hm2，占比24%；20～30土層19.26 kg/hm2，占比16%，30～40土層12.94 kg/hm2，占比11%。

覆膜5年 0～40 cm土層殘膜量垂直分布特征為隨著土層深度增加，殘膜量呈遞減的趨勢；各土層之間殘膜量差異不顯著（P＞0.05），殘膜主要集中在耕層0～30 cm，表層0～10 cm是殘膜重點(diǎn)累積區(qū)。

覆膜10年 0～40 cm土層殘膜量共計(jì)111.08 kg/hm2，各土層殘膜量及占比依次為0～10 cm土層43.61 kg/hm2，占比39%；10～20 cm土層35.89 kg/hm2，占比33%；20～30 cm土層27.96 kg/hm2，占比25%；30～40 cm土層3.62 kg/hm2，占比3%。

覆膜10年 0～40 cm土層殘膜量垂直分布特征為隨著土層深度增加，殘膜量呈遞減趨勢；0～30 cm各土層殘膜量差異不顯著（P＞0.05）；30～40 cm較其它土層殘膜量差異顯著（0.01lt;Plt;0.05），殘膜易在耕層0～30 cm累積，表層0～10 cm是殘膜重點(diǎn)累積區(qū)，30～40 cm土層殘膜累積最少。圖6，圖7

覆膜15年 0～40 cm土層殘膜量共計(jì)152.00 kg/hm2，各土層殘膜量及占比依次為：0～10 cm土層29.12 kg/hm2，占比19%；10～20 cm土層66.63 kg/hm2，占比44%；20～30土層44.48 kg/hm2，占比29%，30～40土層11.76 kg/hm2，占比8%。

覆膜15年 0～40 cm土層殘膜量垂直分布特征為隨著土層深度增加殘膜量先升后降，總體呈下降的趨勢；10～20 cm土層殘膜量最大，與0～10 cm、30～40 cm土層殘膜量有顯著差異（0.01lt;Plt;0.05）；30～40 cm土層殘膜量最小，與10～20 cm，20～30 cm土層殘膜量有顯著差異（0.01lt;Plt;0.05）；殘膜易在0～30 cm土層累積，10～20 cm是殘膜重點(diǎn)累積區(qū)，30～40 cm土層殘膜累積最少。圖8

覆膜20年 0～40 cm土層殘膜量共計(jì)195.14 kg/hm2，各土層殘膜量及占比依次為0～10 cm土層59.58 kg/hm2，占比31%；10～20 cm土層54.12 kg/hm2，占比28%；20～30土層41.75 kg/hm2，占比21%，30～40土層39.68 kg/hm2，占比20%。

覆膜20年 0～40 cm土層殘膜量垂直分布特征為隨著土層深度增加，殘膜量呈下降趨勢；各土層之間殘膜量差異不顯著（P＞0.05）；0～30 cm土層為殘膜量主要累積區(qū)，0～10與10～20 cm土層含量基本相同。圖9

覆膜25年 0～40 cm土層殘膜量共計(jì)103.99 kg/hm2，各土層殘膜量及占比依次為0～10 cm土層24.85 kg/hm2，占比24%；10～20 cm土層27.92 kg/hm2，占比27%；20～30 cm土層27.13 kg/hm2，占比26%，30～40 cm土層24.09 kg/hm2，占比23%。

覆膜25年 0～40 cm土層殘膜量垂直分布特征：隨著土層深度增加，殘膜量現(xiàn)增后減，總體呈下降趨勢；各土層之間殘膜量差異不顯著（P＞0.05）；殘膜易在0～30 cm土層累積，10～20 cm是殘膜重點(diǎn)累積區(qū)。圖10

覆膜30年 0～40 cm土層殘膜量共計(jì)92.83 kg/hm2，各土層殘膜量及占比依次為0～10 cm土層31.03 kg/hm2，占比33%；10～20 cm土層36.63 kg/hm2，占比40%；20～30土層15.61 kg/hm2，占比17%，30～40土層9.55 kg/hm2，占比10%。

覆膜30年 0～40 cm土層殘膜量垂直分布特征為隨著土層深度增加，殘膜量呈先增后減的趨勢，總體呈下降趨勢；各土層之間殘膜量差異不顯著（P＞0.05），0～30 cm土層累積，10～20 cm是殘膜重點(diǎn)累積區(qū)。圖11

3 討 論

研究初步得出阿納庫勒鄉(xiāng)土壤隨著覆膜年限的增加，5～30年 0～40 cm土層內(nèi)殘膜量先增后減，在覆膜第20年時(shí)達(dá)到峰值，總體呈略下降的趨勢，以上研究與馬興旺等［14］研究得出殘膜量存在“危害閾值”，每年進(jìn)行多次殘膜回收并持續(xù)若干年，能遏制地膜累積的結(jié)論類似。研究區(qū)殘膜隨著土層深度增加，殘膜量呈遞減趨勢；土壤殘膜主要集中在0～30 cm土層中，與王鵬等［21］對新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)殘膜主要集中在0～30 cm 的土壤中的結(jié)果相一致。研究得出隨著覆膜年限增長，土壤覆膜5～10年 0～10 cm為重點(diǎn)累積區(qū)域，覆膜15、25、30年 10～20 cm為重點(diǎn)累積區(qū)域，與尹少媛［2］、王學(xué)霞等［22］研究得出隨覆膜年限增加殘膜表現(xiàn)出移動的趨向的研究結(jié)果相似。研究區(qū)隨著覆膜年限增長，0～30 cm土壤殘膜已有減少的趨勢，由于地膜易在0～30 cm累積，可見該層依舊是地膜防控的重點(diǎn)；30～40 cm土層殘膜量先增后減，總體呈上升趨勢，增加該土層殘膜撿拾力度。

4 結(jié) 論

4.1

隨著覆膜年限的增加，5～30年 0～40 cm土層內(nèi)殘膜量呈先增后減的趨勢，在覆膜20年時(shí)達(dá)到峰值，總體呈略下降的趨勢。

4.2

隨著覆膜年限增加，5～30年 0～10 cm土層殘膜量呈先減后增的趨勢，總體呈下降的趨勢；10～20 cm土層殘膜量呈先增后減的趨勢，總體變化趨勢不明顯；20～30 cm土層殘膜量呈先增后減的趨勢，總體呈略下降的趨勢；30～40 cm土層殘膜量呈先增后減的趨勢，總體呈上升的趨勢。

4.3

隨著土層深度增加，5～30年各年份殘膜量呈下降趨勢，主要在0～30 cm累積，30～40 cm也有少量殘片：覆膜5、10年 0～10 cm土層為主要累積區(qū)；覆膜15、25、30年 10～20 cm土層為主要累積區(qū)；覆膜20年 0～10與10～20 cm土層殘膜量基本相同。

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Study on spatial and temporal distribution

characteristics of plastic film residue

WU Xianglin1， MA Honghong1，2， MA Xingwang1，2， SHAN Nana1，3 ， YANG Zhiying1，3

（1. Key Laboratory of Northwest Oasis Agro-Environment， Ministry of Agriculture and Rural Affairs / Institute of Soil Fertilizer and Agricultural Water Conservation， Xinjiang Academy of Agricultural Sciences， Urumqi 830091， China; 2. Xinjiang Agricultural Green and Low Carbon Production Technology Innovation and Application Center， Urumqi 830091， China; 3. Xinjiang Cultivated Land Science and Technology Innovation Center， Urumqi 830091， China）

Abstract：【Objective】 To study the variation characteristics of residual film amount in soil layer of 5， 10， 15， 20， 25， 30 a 0-40 cm.

【Methods】"" （1） Each sampling point had 5 quadrats， each quadrat size was 100 cm×100 cm， and the residual film amount of 0-40 cm soil layer was measured layer by layer.（2） Investigation of the basic situation of plastic film recycling.

【Results】 （1） The order of soil residual film in 0-40 cm soil layer was 20 gt; 15 gt; 5 gt; 10 gt; 25 gt; 30 a， ranging from 92.83-195.13 kg/hm2， with an average of 128.88 kg/hm2.（2） With the increase of years， the order of residual film amount in 0-10 cm soil layer was 5 gt; 10 gt; 30 gt; 15 gt; 25 gt; 20 a， and the difference of residual film amount was not significant.The order of residual film amount in 10-20 cm layer was 15 gt; 20 gt; 30 gt; 10 gt; 5 gt; 25 a， and the residual film amount in 15 and 20 a was higher than that in 5， 10， 25 and 30 a， and the difference was significant.The order of residual film amount in 20-30 cm soil layer was 15 gt; 20 gt; 10 gt; 25 gt; 5 gt; 30 a， and the residual film amount in 15 and 20 a was high， which was significantly different from that in 5 and 30 a.The order of residual film amount in 30-40 cm soil layer is 20 gt; 25 gt; 5 gt; 15 gt; 30 gt; 10 a， and the residual film amount in 20 and 25 a is higher， which is significantly different from that in 5， 10， 15 and 30 a.（3） With the increase of soil depth： there is no significant difference in residual film amount between soil layers in 5 a; The residual film amount of 10 a 0-30 cm soil layer was not significantly different， and the residual film amount of 30-40 cm soil layer was significantly different from that of other soil layers.There were significant differences in the residual film amount between 10-20 cm and 0-10 cm and 30-40 cm soil layers at 15 a， and significant differences between 30-40 cm and 10-20 cm and 20-30 cm soil layers.There was no significant difference in the amount of residual film between the soil layers from 20 to 30 a.

【Conclusion】 （1） With the increase of mulching years， the amount of residual film in the 5-30 a 0-40 cm soil layer first increased and then decreased， reaching the peak at 20 a mulching， and showing a slight downward trend overall.（2） With the increase of mulching years， the residual film amount of 5-30 a 0-10 cm soil layer decreased first and then increased， and the overall trend was downward.The residual film amount of 10-20 cm soil layer increased first and then decreased， and the overall change trend was not obvious.The residual film amount of 20-30 cm soil layer first increased and then decreased， and the overall trend was slightly decreasing.The residual film amount in the 30-40 cm soil layer first increased and then decreased， and the overall trend was increasing.（3） With the increase of soil depth， the amount of residual film in each year of 5-30 a shows a downward trend， mainly accumulating in 0-30 cm， and a small amount of residual film in 30-40 cm.The 0-10 cm soil layer of 5 and 10 a is the main accumulation area.The main accumulation zone was the 10-20 cm soil layer at 15， 25， 30 a.The residual film amount of the 0-10 and 10-20 cm soil layers coated with film was basically the same.

Key words：film reside;change feature; space-time distribution

Fund projects：National Natural Science Foundation of China \"Study on the Selection Mechanism of mulch Film Cumulative Treatment Behavior of Diversified agricultural management Subjects\" （41967025）

Correspondence author： SHAN Nana （1976-）， female， from Kaifeng， Henan， researcher， doctoral candidate， master supervisor， research direction： cultivated land protection， mulching film problem prevention， （E-mail）shannana@xaas.ac.cn

YANG Zhiying （1989-）， male， from Xinxiang， Henan， assistant researcher， master candidate， research direction： agricultural resources and environment， （E-mail）804298720@qq.com

收稿日期（Received）：

2023-12-22

基金項(xiàng)目：

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“多元農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體地膜累積治理行為選擇機(jī)制研究”（41967025）

作者簡介：

吳湘琳（1984-），女，湖南臨湘人，副研究員，碩士，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)資源環(huán)境，（E-mail）wuxianglin@xaas.ac.cn

通訊作者：

單娜娜（1976-），女，河南開封人，研究員，博士，碩士生/博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)楦乇Ｗo(hù)，（E-mail）shannana@xaas.ac.cn

楊志瑩（1989-），男，河南新鄉(xiāng)人，助理研究員，碩士，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)資源環(huán)境，（E-mail）804298720@qq.com