新疆農(nóng)田地膜殘留的影響因素分析

新疆農(nóng)田地膜殘留的影響因素分析

周明冬1，胡萬里2，耿運(yùn)江3，董合干3，秦曉輝1*

(1.新疆農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境保護(hù)站，新疆烏魯木齊 830049；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，云南昆明 650205； 3.伊犁州農(nóng)村能源環(huán)境工作站，新疆伊寧 835000)

摘要[目的]研究新疆農(nóng)田地膜殘留的影響因素，探討農(nóng)田地膜的殘留規(guī)律。[方法]選擇新疆31個(gè)地膜使用重點(diǎn)縣市的棉田、玉米田和加工番茄田作為研究對象，分析覆膜年限、離村莊距離和作物種植種類對地膜殘留規(guī)律的影響。[結(jié)果]農(nóng)田覆膜年限、離村莊距離和作物種植種類對新疆農(nóng)田地膜殘留都有影響，其中農(nóng)田覆膜年限和作物種植種類對地膜殘留的影響較大。隨著覆膜年數(shù)的增加，農(nóng)田殘膜密度會(huì)增加；離村莊距離<1 km的農(nóng)田地膜密度相對較小；不同作物農(nóng)田地膜殘留規(guī)律不一致，同等條件下，加工番茄田殘膜密度最小。[結(jié)論]該研究為新疆農(nóng)田地膜污染的防治提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞殘膜；覆膜年限；作物種類；影響因素；新疆農(nóng)田

中圖分類號(hào)S158.4

作者簡介周明冬(1981- )，女，安徽霍邱人，高級(jí)農(nóng)藝師，碩士，從事農(nóng)業(yè)資源環(huán)境保護(hù)研究。*

收稿日期2015-07-30

Influence Factors of Residual Film’s Distribution in Xinjiang

ZHOU Ming-dong1, HU Wan-li2, GENG Yun-jiang3, QIN Xiao-hui1*et al (1. Agricultural Resources and Environmental Protection Station of Xinjiang, Urumqi, Xinjiang 830049; 2. Institute of Agricultural Environment and Resources, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kunming, Yunnan 650205; 3. Rural Energy and Environment Workstation of Ili Prefecture, Yining, Xinjiang 835000)

Abstract[Objective]The study aims to analyze the influence factors of residual film’s distribution and the distribution characteristics of mulch residues in Xinjiang field. [Method]Cotton field, corn field and tomato field were choose from 31 cities in Xinjing as research objects, and the influence of different mulching years, distance from the village and crop fields on distribution characteristics of mulch residues was analyzed. [Result] Mulching years, distance from the village and crop types all have influence on mulch residues. Mulching years and distance from the village have greater impact on mulch residues. The density of film residue has a trend of increase with the increase of film residue. Fields at a distance of less than 1 km from the village have smaller density of mulch residues. Residual film’s distribution in different crop fields is not consistent, and tomato field has the smallest density of mulch residues under the same condition. [Conclusion] The research could provide theoretical references for the control of field pollution from residual film in Xinjiang.

Key wordsMulch residue; Mulching years;Crop type; Influence factor; Xinjiang field

地膜覆蓋具有增加作物產(chǎn)量和促進(jìn)作物早熟的特性[1-3]，在新疆，地膜覆蓋技術(shù)主要用于棉花、玉米、甜菜、加工番茄等作物上，極大地促進(jìn)了新疆農(nóng)業(yè)的發(fā)展，從而使新疆成為世界上地膜使用最集中的地區(qū)之一。

地膜絕大多數(shù)是聚乙烯類物質(zhì)，其分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在土壤中可以殘留200～400 a[4]，隨著地膜覆蓋技術(shù)的廣泛應(yīng)用，農(nóng)田中也隨之累積了大量的殘膜，殘膜長期在土壤中積累勢必造成嚴(yán)重后果，危害大田利用的可持續(xù)發(fā)展。研究表明，殘膜會(huì)改變或切斷土壤孔隙的連續(xù)性，增大孔隙的彎曲性，從而阻礙土壤水分的運(yùn)移，影響土壤水分的均勻程度，從而使水分滲透量隨著地膜殘留量增加而減少[5-6]。另外，殘膜還會(huì)降低土壤孔隙度，阻礙了土壤的氣體交換，致使土壤中CO2含量過高，這對土壤微生物的生存不利，使土壤生態(tài)的良性循環(huán)受到破壞[7]。當(dāng)殘膜密度為2 000 kg/hm2(覆膜141 a左右)時(shí)，2種棉花成苗率分別下降13.0%、21.1%，產(chǎn)量分別下降38.3%、45.2%，堿解氮和有效磷分別下降55.0%和60.3%[8]。

關(guān)于新疆農(nóng)田殘膜研究主要集中在各地區(qū)、各作物的殘留規(guī)律上。如董合干等[9]對新疆石河子棉田地膜殘留的時(shí)空分布特征進(jìn)行了研究；馬輝等[10]對華北典型農(nóng)區(qū)棉田土壤中地膜殘留特點(diǎn)進(jìn)行了研究；杜曉明等[11]對我國北方典型地區(qū)農(nóng)用地膜污染現(xiàn)狀進(jìn)行了研究。大量研究表明，新疆農(nóng)田殘膜量不斷增加。然而，關(guān)于農(nóng)田地膜殘留的影響至今仍未見全面報(bào)道。筆者選擇3種主要覆膜作物(棉花、玉米和加工番茄)農(nóng)田為研究對象，分析覆膜年限、離村莊距離和種植作物種類對地膜殘留規(guī)律的影響，探討農(nóng)田地膜殘留的主要影響因素以及未來農(nóng)田殘膜的分布趨勢，以期為農(nóng)田地膜污染防治提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1調(diào)查范圍調(diào)查范圍包括新疆31個(gè)地膜使用重點(diǎn)縣市，即沙灣縣、庫爾勒市、精河縣、庫車縣、莎車縣、尉犁縣、阿瓦提縣、 疏勒縣、瑪納斯縣、烏蘇市、沙雅縣、阿克蘇市、額敏縣、新和縣、溫泉縣、福海縣、博樂市、岳普湖縣、布爾津縣、富蘊(yùn)縣、裕民縣、哈巴河縣、伊寧縣、焉耆縣、鞏留縣、鄯善縣、伊吾縣、吐魯番市、麥蓋提縣、和靜縣。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)于2014年3～5月，在距離村莊<1、1～2、>2 km的地方，對棉田、玉米田和加工番茄田按照覆膜年限0～10、11～20、21～30 a進(jìn)行取樣。其中，21～30 a只調(diào)查棉田，因?yàn)橛衩滋锖图庸し烟镞B續(xù)覆膜21 a以上的較少。每個(gè)監(jiān)測地塊選擇3個(gè)規(guī)格為100 cm×100 cm樣方，測定0～30 cm地膜殘留密度。劃定采樣樣方后，邊挖土邊清撿殘留地膜。首先去除附著在殘膜上的雜物，然后帶回實(shí)驗(yàn)室清洗，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。

1.3數(shù)據(jù)分析采用Spss20.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析及LSD多重比較，用origin8.5做圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同覆膜年限對新疆農(nóng)田地膜殘留的影響

2.1.1棉田。由圖1a可知，在距離村莊1 km以內(nèi)的棉田中，覆膜年限0～10和11～20 a的殘膜密度沒有顯著差異，21～30 a的殘膜密度顯著高于其他覆膜年限，分別為0～10和11～20 a的2.90和2.63倍。由圖1b可知，在距離村莊1～2 km的棉田中，0～10、11～20和21～30 a的殘膜密度均差異顯著，21～30 a的殘膜密度分別為0～10和11～20 a的3.15和1.87倍；11～20 a的殘膜密度是0～10 a的1.68倍。由圖1c可知，在距離村莊2 km以外的棉田中，0～10、11～20和21～30 a的殘膜密度均差異顯著，21～30 a的殘膜密度分別為0～10、11～20 a的3.77和2.19倍；11～20 a的殘膜密度是0～10 a的1.71倍。

2.1.2玉米田。由圖1d～f可知，在距離村莊<1、1～2、>2 km 的玉米田中，0～10和11～20 a的殘膜密度均差異顯著，11～20 a的殘膜密度分別為0～10 a的3.00、2.01、2.05倍。

2.1.3加工番茄田。由圖1g～i可知，在距離村莊<1、1～2、>2 km的加工番茄田中，0～10和11～20 a的殘膜密度差異顯著，11～20 a的殘膜密度分別為0～10 a的2.37、1.94、2.08倍。

綜上所述，隨著覆膜年限的增加，新疆3種主要覆膜作物農(nóng)田的殘膜密度都呈上升趨勢。對比0～10、11～20 a的殘膜密度，玉米田增加最多，加工番茄田次之，棉田最小，但是棉田21～30 a的殘膜密度迅速增長。可見，覆膜年限是影響新疆農(nóng)田地膜殘留的重要因素。

注：a、b、c分別為棉田中距離村莊<1、1～2、>2 km；d、e、f分別為玉米田中距離村莊<1、1～2、>2 km；g、h、i分別為加工番茄田中距離村莊<1、1～2、>2 km。不同字母代表不同覆膜年限間殘膜密度的差異性顯著(P<0.05)。 圖1　3種作物農(nóng)田不同覆膜年限間殘膜密度的差異

2.2離村莊距離對新疆農(nóng)田地膜殘留的影響

2.2.1玉米田。由圖2a可知，在覆膜0～10 a的玉米田中，距離村莊1 km以內(nèi)的殘膜密度顯著小于距離村莊1～2和>2 km的殘膜密度，后兩者分別為距離村莊1 km殘膜密度的1.49和1.39倍；在后兩者覆膜11～20 a的玉米田中，離村莊不同距離的殘膜密度沒有顯著差異。

2.2.2加工番茄田。由圖2b可知，在覆膜0～10 a的加工番茄田中，距離村莊1 km以內(nèi)的殘膜密度顯著小于距離村莊1～2和<2 km的殘膜密度，后兩者分別為距離村莊1 km以內(nèi)殘膜密度的1.25和1.22倍；在覆膜11～20 a的加工番茄田中，離村莊不同距離殘膜密度沒有顯著差異。

2.2.3棉田。由圖2c可知，在覆膜0～10和21～30 a的棉田中，離村莊不同距離的殘膜密度沒有顯著差異。在覆膜11～20 a的棉田中，距離村莊1 km以內(nèi)的殘膜密度顯著小于距離村莊1～2和>2 km的殘膜密度，后兩者分別是距離村莊<1 km殘膜密度的1.40和1.33倍。

綜上所述，新疆3種主要覆膜作物農(nóng)田中，距離村莊近的地方殘膜密度都顯著小于距離村莊遠(yuǎn)的殘膜密度。距離村莊近的農(nóng)田，農(nóng)民相對更容易去清理殘膜，從而降低殘膜含量。然而，距離村莊遠(yuǎn)近并不是影響農(nóng)田地膜殘留的主要影響因素。

2.3種植作物種類對新疆農(nóng)田地膜殘留的影響由表1可知，在覆膜0～10 a的棉田殘膜密度顯著高于玉米和加工番茄田，棉田殘膜密度分別為其他兩種作物的1.61、1.64倍；在覆膜10～20 a時(shí)，3種作物農(nóng)田殘膜密度均呈顯著性差異，表現(xiàn)為玉米田>棉田>加工番茄田。在同樣的覆膜時(shí)間內(nèi)，3種作物間地膜殘留規(guī)律差異顯著。棉田在種植初期(0～10 a)更容易累積殘膜，玉米田在種植中期(11～20 a)更容易累積殘膜，加工番茄田殘膜累積較慢。所以，種植作物不同對農(nóng)田殘膜具有較大的影響。

注：a.玉米田；b.加工番茄田；c.棉田。不同字母代表離村莊不同距離的殘膜密度差異性顯著。 圖2　3種作物農(nóng)田中離村莊不同距離的殘膜密度差異

kg/hm 2

注：同一列不同字母代表不同作物農(nóng)田的殘膜密度差異性顯著。

3討論

3.1覆膜時(shí)間和種植作物類型共同影響農(nóng)田地膜殘留農(nóng)田覆膜時(shí)間和種植作物類型都會(huì)對農(nóng)田地膜殘留影響較大，這與李秋洪[12]、胡會(huì)軍[13]等的研究結(jié)果一致。關(guān)于農(nóng)田殘膜，針對覆膜時(shí)間的研究較多，如覆膜時(shí)間對地膜殘留、作物生長和土壤的影響，但是關(guān)于新疆各種作物農(nóng)田殘膜規(guī)律差異及其機(jī)理的研究較少，這對防治地膜危害是極其不利的。

3.2新疆各作物農(nóng)田中棉田地膜污染較嚴(yán)重新疆作為我國三大棉區(qū)之一[14]，已經(jīng)成為世界上重要的棉花種植區(qū)之一，棉花種植面積占新疆總農(nóng)業(yè)種植面積的近一半以上，棉田鋪膜率達(dá)100%[15]。據(jù)調(diào)查，新疆棉田連續(xù)覆膜時(shí)間很多都已超過20 a，受到的殘膜污染遠(yuǎn)遠(yuǎn)比加工番茄和玉米等作物農(nóng)田嚴(yán)重。因此，重點(diǎn)研究棉田地膜污染防治措施是非常必要的。

4結(jié)論

新疆農(nóng)田覆膜年限、離村莊距離和作物種植種類都對農(nóng)田地膜殘留有影響，其中農(nóng)田覆膜年限和作物種植種類對地膜殘留的影響較大。隨著覆膜年限的增加，農(nóng)田殘膜密度會(huì)增加。離村莊距離<1 km的農(nóng)田殘膜密度相對較小。不同作物農(nóng)田地膜殘留規(guī)律不一致，同等條件下，加工番茄田殘膜密度最小。

參考文獻(xiàn)

[1] 嚴(yán)昌榮，梅旭榮，何文清，等．農(nóng)用地膜殘留污染的現(xiàn)狀與防治[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2006，22(11)：269-272．

[2] ANIKWE M，MBAH C N，EZEAKU P I，et al.Tillage and plastic mulch effects on soil properties and growth and yield of cocoyam (Colocasiaesculenta)on an ultisol in south eastern Nigeria[J].Soil Till，2007，93：264-272.

[3] 張杰，任小龍，羅詩峰，等．環(huán)保地膜覆蓋對土壤水分及玉米產(chǎn)量的影響[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26(6)：14-19．

[4] 王頻.殘膜污染治理的對策和措施[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1998，14(3)：185-188.

[5] 陳然.可降解塑料的研究開發(fā)進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，1998(6)：32.

[6] 吾甫爾江·托乎提，艾海提·牙生，巴雅爾.論地膜污染與防治對策[J].新疆環(huán)境保護(hù)，2000，22(3)：176-178.

[7] 南殿杰，解紅娥，李燕娥.覆蓋光降解地膜對土壤污染及棉花生育影響的研究[J].棉花學(xué)報(bào)，1994，6(2)：103-108.

[8] 董合干，劉彤，李勇冠，等.新疆棉田地膜殘留對棉花產(chǎn)量及土壤理化性質(zhì)的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29(8)：91-99.

[9] 董合干，王棟，王迎濤，等.新疆石河子棉田地膜殘留的時(shí)空分布特征[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2013，27(9)：182-186.

[10] 馬輝，梅旭榮，嚴(yán)昌榮，等.華北典型農(nóng)區(qū)棉田土壤中地膜殘留特點(diǎn)研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2008，27(2)：1-4.

[11] 杜曉明，徐剛，許端平，等.中國北方典型地區(qū)農(nóng)用地膜污染現(xiàn)狀調(diào)查及其防治對策[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2005，21(13)：225-227.

[12] 李秋洪．論農(nóng)田“白色污染”的防治技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，1997(2)：17-19．

[13] 胡會(huì)軍，張秀芝，李強(qiáng)，等.吉林省主要覆膜作物地膜殘留情況調(diào)查[J].農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，2013，30(6)：50-52.

[14] 嚴(yán)昌榮，王序儉，何文清，等．新疆石河子地區(qū)棉田土壤中地膜殘留研究[J]．生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，28(7)：3470-3474．

[15] 劉建國，李彥斌，張偉，等．綠洲棉田長期連作下殘膜分布及對棉花生長的影響[J]．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，29(2)：246-250．