臨沂市農(nóng)用地膜殘留系數(shù)研究與影響因素分析

滕世輝，李曉霞，房曉燕，張相松，楊化恩

（1山東省臨沂市河東區(qū)農(nóng)業(yè)局，山東臨沂276034；2山東省臨沂市農(nóng)業(yè)環(huán)境保護站，山東臨沂276000）

0 引言

自20世紀70年代末期以來，中國引進地膜覆蓋栽培技術，地膜覆蓋面積不斷擴大，農(nóng)作物產(chǎn)量得到大幅提高，獲得了顯著的經(jīng)濟效益，被人們稱譽為農(nóng)業(yè)上的“白色革命”。據(jù)統(tǒng)計，臨沂市常年地膜使用量在2萬t以上，地膜覆蓋面積在30萬hm2以上，分別是1995年的12倍和33倍，地膜覆蓋栽培的農(nóng)作物主要有大蒜、花生、蔬菜等，與此同時，農(nóng)田地膜殘留量也逐年增加，污染日益嚴重。因此，開展農(nóng)用地膜殘留現(xiàn)狀調(diào)查，全面了解農(nóng)用地膜殘留現(xiàn)狀意義重大。筆者采用實地調(diào)查和定位點采樣，對主要覆膜作物及典型覆膜農(nóng)區(qū)進行了實地調(diào)查，對主要覆膜作物、不同土壤類型設立定位監(jiān)測點進行采樣分析，以期初步摸清影響地膜殘留的主要因素和變化規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查范圍與定位點選擇

以主要覆膜作物布局和不同作物地膜使用量為依據(jù)，重點考慮覆膜年限（分為5年，10年，15年）、土壤類型（砂壤、中壤、重壤）、覆膜方式（全膜覆蓋）、回收方式（人工撿拾和耙子摟）等因素，選擇3種不同覆膜作物不同覆膜年限，設置9個地膜殘留定位監(jiān)測點（表1），同時設立不同土壤類型花生地殘留點6個（表2），每個定位點面積均大于0.13 hm2。

表1 不同覆膜作物不同覆膜年限地膜殘留監(jiān)測點

表2 不同土壤類型花生地膜殘留監(jiān)測點

1.2 樣品收集時間

各類型作物均為全程覆膜，回收的方法均采用人工撿拾和耙子摟，各監(jiān)測點均在種植前和收獲后分兩次進行樣品收集。

1.3 樣品收集方法

每個監(jiān)測點以對角線方式選取5個采樣點，規(guī)格為200 cm×100 cm（面積為2 m2，深20 cm），人工翻挖土壤，邊挖土邊清撿殘膜。

1.4 樣品處理方法

殘膜收集完畢后，首先去除附著在殘膜上的雜物，然后帶回單位用超聲波洗凈后用吸水紙吸干殘膜上的水分，小心展開卷曲的殘膜，防止殘膜破裂，放在干燥處自然陰干，再利用萬分之一的電子天平稱重。

1.5 計算方法

每次鋪設地膜均需準確計算地膜鋪設量。首先，精確計量地塊面積，利用鋪設前、后地膜卷的重量（精確至0.01 kg）變化，計算單位面積地膜用量，公式如(1)所示。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Excel軟件對數(shù)據(jù)進行分析與繪圖。

2 結果與分析

2.1 殘留系數(shù)

各監(jiān)測點當季殘留系數(shù)范圍為4.56%～12.75%，平均值為8.05%，最高的是大蒜玉米輪作監(jiān)測點，平均達到12.56%，其次是春花生監(jiān)測點，平均為8.64%。另外，同種作物不同覆膜年限當季地膜殘留系數(shù)差異很小，春花生監(jiān)測點為(8.64±0.16)%，大蒜玉米輪作監(jiān)測點為(12.47±0.28)%，大棚西紅柿監(jiān)測點為(4.61±0.05)%（表3）。

2.2 地膜殘留量

從圖1可以看出，3種主要覆膜作物不同種植年限地膜在土壤中的殘留總量為(19.28±10.90)kg/hm2，最高是種植年限15年的大蒜玉米輪作監(jiān)測點，達到30.18 kg/hm2，其次是種植年限15年的春花生監(jiān)測點，為28.64 kg/hm2，最低是種植年限5年的大棚蔬菜監(jiān)測點，僅為8.38 kg/hm2，所有監(jiān)測點地膜殘留均低于20世紀90年代農(nóng)業(yè)部在全國17個省（市）調(diào)查的平均殘留 60 kg/hm2的水平[4]。

另外，雖然同種種植類型不同種植年限地膜殘留總量總趨勢均為逐年遞增，覆膜年限越長地膜殘留總量越大，但是地膜年均殘留量均呈現(xiàn)不同程度的遞增趨勢，最高為種植年限5年的大蒜玉米輪作監(jiān)測點DS001，達到3.248 kg/hm2（圖2）。

2.3 不同土壤類型土壤殘留系數(shù)

根據(jù)對不同土壤類型種植年限為5年的春花生地膜殘留定位監(jiān)測結果，可以看出，同類型土壤當季地膜殘留系數(shù)差異很小，均在0.2%以內(nèi)，但是不同土壤類型間當季地膜殘留差異明顯，隨著土壤緊實度的提高地膜殘留總量和當季殘留系數(shù)明顯升高，中壤土和重壤土花生地膜殘留分別是砂壤土地膜殘留的1.64倍和1.96倍（表4）。

表3 不同覆膜作物不同覆膜年限當季地膜殘留系數(shù)

圖1 不同覆膜作物不同覆膜年限地膜殘留總量

圖2 不同覆膜作物不同覆膜年限地膜年均殘留量

表4 不同土壤類型花生地膜當季地膜殘留系數(shù)

3 地膜殘留影響因素分析

3.1 種植制度

綜合分析地膜殘留總量、當季地膜殘留量和地膜殘留系數(shù)，不同種植制度間地膜殘留差異明顯，大蒜玉米輪作明顯高于春花生，兩種種植制度覆膜時間長短不同，時間越長地膜破碎程度越嚴重，回收越難，因此殘留量也就越大。雖然長時間覆膜的大棚蔬菜殘留少于春花生，但是由于大棚蔬菜屬于保護地精細栽培，經(jīng)濟效益明顯高于露地覆膜的春花生，農(nóng)戶對于大棚蔬菜殘留地膜回收相對細致，因此地膜殘留相對較少。

3.2 覆蓋年限

通過不同種植制度不同覆膜年限監(jiān)測，覆膜年限越長，地膜殘留總量越多，地膜在土壤中的累積效應明顯，準確地反應了農(nóng)用地膜難降解的特點。同時地膜年均殘留量均呈現(xiàn)不同程度的遞增趨勢，說明隨著種植習慣、地膜質(zhì)量等情況的改變，地膜殘留增加的速度越來越快。

3.3 土壤類型

春花生種植制度下，中壤土和重壤土花生地膜殘留分別是沙壤土地膜殘留的1.64倍和1.96倍，說明土壤類型嚴重影響地膜的附著性和回收的難易程度。土壤疏松有利于土壤的耕翻，從而利于殘膜的回收；土壤保水蓄水性能越好，殘膜附著土壤越緊密，越難回收，通過耕翻和風吹帶出土壤的幾率就越小，殘留就越多。

3.4 其他因素

首先，由于本研究地膜回收均采用人工撿拾和耙子摟的方式，未將回收習慣考慮在內(nèi)，由于實際生產(chǎn)中很多農(nóng)戶只是人工撿拾，特別是露地栽培作物，地膜殘留量比試驗數(shù)據(jù)偏大，除種植制度、覆蓋年限和土壤類型對地膜殘留有影響外，農(nóng)戶回收習慣很大程度上決定了地膜殘留量。農(nóng)戶精耕細作地膜殘留就少，粗放種植殘留量就大，這也是大棚蔬菜地膜殘留相對較少的原因。

其次，現(xiàn)行地膜生產(chǎn)主要依據(jù)是1993年6月實施的國標《聚乙烯吹塑農(nóng)用地面覆蓋薄膜》(GB13735-1992)，該標準根據(jù)使用原料、產(chǎn)品厚度及推薦覆蓋時間不同，將地膜產(chǎn)品分為4類，厚度從0.008 mm到0.02 mm分為5個檔次。但是在實際生產(chǎn)中，企業(yè)為了經(jīng)濟利益普遍生產(chǎn)厚度只有0.005～0.006 mm的地膜，造成地膜老化程度加快，易破碎、難撿拾，回收越來越難，這也是種植年限5年的地膜年均殘留量比10年、15年的高的原因之一。

另外，由于地膜回收難度大，費工費力，加之地膜回收企業(yè)缺乏和殘膜再利用價值低，造成生產(chǎn)中農(nóng)戶只是簡單撿拾后堆放于田間地頭，甚至不撿拾就耕翻，殘膜基本是遺留在土壤和田間地頭。

4 結論

從本次研究發(fā)現(xiàn)，所有監(jiān)測地塊農(nóng)田土壤中地膜殘留量均低于20世紀90年代農(nóng)業(yè)部在全國17個省（市）調(diào)查的平均殘留60 kg/hm2的水平，也沒有超過GB/T 25413-2010《農(nóng)田地膜殘留量限值及測室》中地膜污染的一級標準，按污染一級標準折算(75 kg/hm2)，在春花生連作情況下，覆膜的安全年限為25～39年，大蒜玉米輪作為23～37年，大棚蔬菜為44～92年；同種種植制度不同年限當季地膜殘留系數(shù)差異不明顯，但是，隨著地膜越來越薄、強度和抗拉力下降，年均地膜殘留量呈上升趨勢；種植制度、覆膜年限、土壤類型、回收習慣和地膜質(zhì)量對地膜殘留影響較大，耕作粗放、覆膜年限越長、土壤越粘重，地膜殘留量越大。