我國地膜使用現狀及回收再利用研究

苑 鶴 劉 玥 董紅艷 閻富龍

（1廊坊市農業生態環境保護監測站 河北 廊坊 065000；2廊坊市植保植檢站 河北 廊坊 065000；3廊坊市動物疫病預防控制中心 河北 廊坊 065000；4廊坊市經濟作物站 河北 廊坊 065000）

1 我國地膜使用現狀

1970年，地膜覆蓋技術引入我國后，對我國農業生產方式及區域種植結構產生了巨大影響，這種具有提高土壤溫度、保持土壤濕度、增加土壤肥力、防治病蟲害等作用的新型農業技術，被譽為“農業的第二次革命”，覆蓋作物涵蓋了蔬菜、水果、糧食作物、經濟作物、花草、樹苗等[1]。據統計，2015年我國地膜覆蓋面積為1 833萬hm2，占世界地膜應用總量的90%；近年來全國推廣面積累計5 000萬hm2，約為世界總推廣面積的61%。由國家統計局統計數據發現(表1)，我國地膜用量逐年加大。

表1 我國地膜使用量統計

我國廣泛使用的地膜是聚乙烯膜和聚氯乙烯膜，膜中會加入增色劑使地膜呈現不同顏色(透明、黑色、銀灰色等)；加入增塑劑(如鄰苯二甲醛酯類化合物)提高地膜柔韌性、耐寒性和光穩定性。地膜主要成分聚烯烴類化合物在土壤中很難降解，殘留地膜可在土壤中存在數百年，對農業生產和農業環境造成嚴重危害，如降低土壤透氣性、蓄水性，阻礙作物根系發育、吸收養分；纏繞農用機械犁頭、輪盤，造成機械損傷；添加劑滲透和遷移到土壤、水體和大氣中。據調查，新疆長期覆膜棉田每公頃地膜平均殘留量在200 kg以上，甘肅、內蒙、東北、山西、河北部分地區每公頃平均殘留量在100 kg以上[2]。

我國開始推廣地膜覆蓋種植技術時，地膜厚度0.012～0.014 mm，隨著工業技術的進步，農民為節約生產成本、商家為贏得市場，農用地膜產品越來越薄，個別地區使用地膜厚度甚至小于0.005 mm[2]。地膜厚度變小，造成地膜老化速度快、強度差、回收率低。目前，我國地膜回收方式主要有3種：①填埋，由于殘膜在地下分解慢，對環境危害大，近年來已較少采用；②焚燒，添加助燃劑后作為生物質燃料燃燒發電，成本較高且焚燒過程會釋放出二噁英、二氧化硫等有害氣體和粉塵及細小顆粒物，致使空氣中PM2.5、PM10等懸浮顆粒物超標；③分解，回收分解為乙烯，清洗造粒再利用，技術成本較高。

2 新型可降解地膜在農業生產中的應用

為擺脫地膜污染困境，我國積極研發新型可降解地膜，主要包括：光降解地膜、淀粉基降解地膜和生物降解地膜。

2.1 光降解地膜。光降解地膜是將光敏劑和促進劑加入到地膜材料中生產的地膜，具有光敏感性，包括合成型和添加型兩種。光降解地膜在光照條件下吸收一定波長的紫外光，在光降解引發劑的作用下，影響地膜的機械性能，使地膜老化、變脆，碎裂成小碎片，最終實現地膜的緩慢降解。光降解引發劑一般為過渡金屬的化合物、黃酮類化合物、多核芳香族化合物以及其它一些聚合物。目前國內光降解地膜的研究重點是使用光穩定劑等方法控制降解速度，研發出國產944聚合型高效光穩定劑、BW-6911新型光穩定劑等多種光穩定劑[3]。

2.2 淀粉基降解地膜。淀粉基降解地膜是將脂肪類聚酯化合物加入到以淀粉為基體的地膜材料中生產的地膜，一般加入物有：聚氯乙烯(PVC)、乙烯/丙烯酸共聚物(EAA)、聚乙烯醇(PVA)等。淀粉基降解地膜中的淀粉在土壤中微生物的作用下降解的過程中會將整片地膜初步分解為高分子材料小碎片，隨后這些具有生物降解性的高分子材料小碎片在土壤中繼續降解。我國從20世紀70年代起開始重視并研究淀粉基降解地膜，目前多種新研發的淀粉基降解地膜都進行了田間實驗，取得良好效果。中國農業大學張紹英等用將增塑劑、保水劑加入到淀粉和海藻酸鈉為主要原料的地膜中，得到了在自然條件下30 d可完全降解的生物降解地膜[3]。

2.3 生物降解地膜。生物降解地膜是將生物降解聚合物作為原料生產的地膜，主要有天然生物降解聚合物(淀粉、纖維素、蛋白質、甲殼素、殼聚糖等)地膜、生物降解脂肪族聚酯(聚羥基脂肪酸酯PHA、聚已內酯PCL、聚乳酸PLA、聚PBAT等)地膜。自然環境中，生物降解地膜在微生物作用下，最終分解為水、二氧化碳、甲烷、礦物質等對環境無毒無害的小分子，完全降解。中國海洋大學的郭麗玲以海藻為主要原料、丙三醇為增塑劑、氯化鈣作為交聯劑制作的生物降解地膜，在50 d左右的時間內基本達到完全降解[4]。

[1]褚衛紅，石亞輝.農用地膜在農業生產中的作用影響及對策 [J].內蒙古農業科技，2007(7)：142～143.

[2]趙巖，陳學庚，溫浩軍，等.農田殘膜污染治理技術研究現狀與展望 [J].農業機械學報，2007，48(6)： 1～14.

[3]許香春，王朝云.國內外地膜覆蓋栽培現狀及展望[J].中國麻業科學，2006，28(1)：6～11.

[4]郭麗玲.全生物降解海藻干地膜的研制及性能研究[D].山東：中國海洋大學，2015.