甘肅省典型旱作區殘留地膜時空分布特點研究

牟 燕，王聯國，王克鵬，董 博

（1.甘肅農業大學信息科學技術學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農業大學資源與環境學院，甘肅 蘭州 730070）

農用地膜作為重要的農業生產資料已被廣泛應用于農業生產中，并極大地促進了干旱地區的農業發展。然而，由于地膜本身的材質問題，長期使用使大量殘膜留于土壤中，不僅降低了土壤質量，而且對作物生長、秸稈利用、畜牧養殖、農機操作、生態環境等均產生消極影響。殘膜污染問題是地膜應用推廣的瓶頸之一，也是制約我國農業可持續發展的重要因素。客觀、全面地掌握典型地區的殘膜污染狀況，探尋殘膜污染的特點、變化趨勢及危害程度，對我國農業的可持續發展影響深遠。我們選擇黃土高原長期覆膜的典型地區進行了殘膜分布特點及其影響因素的研究，以期為殘膜污染治理提供依據和借鑒。

1 研究方法

1.1 調查點概況

調查點位于定西市安定區李家堡鎮連續覆膜種植2、5、10 a的玉米田。該點應用覆膜種植技術時間較長，地膜用量、覆膜方式及殘膜回收方法穩定，作物種植持續性好，具備代表性，利于殘膜調查研究。

1.2 采樣方法

2013年4月，針對殘膜分布的時間、空間、面積大小等特點，分別在連續覆膜種植玉米2、5、10 a的采樣點各選取3塊面積均為1 m2（1 m×1 m）的樣方，每個樣方均按0～10、10～20、20～30 cm 3個土層深度進行人工采樣，所采樣品均按不同采樣點及土層深度分別收集處理。

1.3 樣品處理

人工去除附著在殘膜上的雜物，仔細展開卷曲的殘膜并進行清洗，洗后用濾紙吸干殘膜上的水分，在陰涼干燥處自然晾干至恒重。處理過程要小心謹慎，以防殘膜破碎。

1.4 統計分析方法

用萬分之一精度電子天平稱重，統計各采樣點及不同土層深度的殘膜質量，并按大膜（＞25 cm2）、中膜（4～25 cm2）、小膜（＜4 cm2）3個標準分類統計殘膜數量。使用DPS軟件進行數據統計分析。為了研究殘膜的破碎程度，本研究特引入“破碎度”這一概念，用公式F=M/N表示，其中F為破碎度（kg/塊），M為樣方內殘膜總質量（mg），N為樣方內殘膜總數量。

2 結果與分析

2.1 質量分布

由表1可見，覆膜2、5、10 a樣點0～30 cm土層的殘膜質量分別為29.70、35.49、53.13 kg/hm2，覆膜5、10 a的分別較覆膜2 a的增加19.49%、78.89%。各樣點均以0～10 cm土層殘膜質量最高，其次是10～20 cm土層，20～30 cm土層殘膜質量最小。可見殘膜質量與覆膜年限有關，覆膜時間越長，土壤中的殘膜質量越高。殘膜主要集中在淺層土壤中，土層越深，殘膜質量越小。

2.2 數量分布

殘膜數量是衡量農田土壤污染嚴重程度的重要指標。由表1可知，覆膜2、5、10 a樣點0～30 cm土層的殘膜數量分別為198、273、483片，其中覆膜5、10 a的分別較覆膜2 a的增加37.88%、143.94%。各樣點均以0～10 cm土層殘膜數量最多，約占總量的58.4%～76.2%；其次是10～20 cm土層，約占總量的比例為22.3%～35.0%；20～30 cm土層殘膜數量最少，僅為1.5%～6.6%。由此可見，殘膜數量與覆膜年限及土壤深度有關，覆膜年限越長，殘膜數量越多；覆膜田塊的殘膜主要集中在0～20 cm土層，隨著覆膜時間延長，殘膜進入深層土壤的機會增加。

表1 不同覆膜年限玉米田殘膜質量及數量

2.3 形態分布

由表2可知，覆膜2、5、10 a樣點中，大（＞25 cm2）、中（4～25 cm2）、小（＜4 cm2）面積殘膜數量均隨覆膜年限的增加而增加，覆膜5、10 a樣點較覆膜2 a樣點的大膜數量分別增加10、21片，中膜數量分別增加29、75片，小膜數量分別增加36、189片。各樣點均以小膜所占比例最大，分別為72.5%、66.3%、69.2%。由此可見，覆膜年限越長，殘膜積累量的增加和各影響因素作用時間的延長，均可導致殘膜破裂加速，使小膜數量及所占比例也相應增加。

2.4 覆膜年限對殘膜破碎度的影響

影響殘膜破碎的因素除材質本身外，人為因素（如耕作等）及自然因素（如農田中光照、溫度、水、肥等）均對殘膜的破碎程度影響較大。覆膜年限越長，引起殘膜破碎的因素增加、作用時間增長。由表2可知，殘膜破碎度以覆膜10 a樣點的最小，為11 mg/塊；其次是覆膜5 a樣點，為13 mg/塊；覆膜2 a樣點最大，為15 mg/塊。即覆膜時間越長，殘膜的破碎程度越高，破碎度越小。

表2 不同覆膜年限玉米田不同形態殘膜數量及破碎度

3 結論與討論

1）研究結果表明，定西市長期覆膜玉米田存在一定程度的殘膜污染，且覆膜時間越長，殘留地膜越多，覆膜2、5、10 a玉米田0～30 cm土層的殘膜重量分別為29.70、35.49、53.13 kg/hm2，殘膜數量分別為198、273、483片。殘膜主要集中在淺層土壤中，土層越深，殘膜所占比例越小，其中0～10 cm土層約占58.4%～76.2%，10～20 cm土層約占22.3%～35.0%，20～30 cm約占1.5%～6.6%。不同覆膜年限不同形態殘膜所占比例均表現為，小膜（＜4 cm2）最多，中膜（4～25 cm2）次之，大膜（＞25 cm2）最少，且隨著覆膜年限增加，不同面積的殘膜均呈現出明顯的增加趨勢。覆膜年限越長，殘膜的破碎程度越大，破碎度越小。

2）當前，我國黃土高原地區殘膜污染狀況比較嚴重，若不妥善解決必將威脅該地區農業的可持續發展。但在干旱地區，地膜作為一種高效率、低成本、易推廣和便于應用的農業生產資料，仍將在未來很長一段時間內應用在農業生產中。因此，全面、客觀的掌握殘膜污染狀況是解決殘膜污染的首要問題。今后應針對殘膜危害特性，開展大量的研究，全面掌握殘膜污染的危害程度，為殘膜污染治理、新型環保地膜產品開發等提供必要的依據。