我國地膜使用現(xiàn)狀及回收再利用研究

苑 鶴 劉 玥 董紅艷 閻富龍

（1廊坊市農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)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(dòng)物疫病預(yù)防控制中心 河北 廊坊 065000；4廊坊市經(jīng)濟(jì)作物站 河北 廊坊 065000）

1 我國地膜使用現(xiàn)狀

1970年，地膜覆蓋技術(shù)引入我國后，對(duì)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式及區(qū)域種植結(jié)構(gòu)產(chǎn)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(nóng)業(yè)技術(shù)，被譽(yù)為“農(nóng)業(yè)的第二次革命”，覆蓋作物涵蓋了蔬菜、水果、糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物、花草、樹苗等[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年我國地膜覆蓋面積為1 833萬hm2，占世界地膜應(yīng)用總量的90%；近年來全國推廣面積累計(jì)5 000萬hm2，約為世界總推廣面積的61%。由國家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)(表1)，我國地膜用量逐年加大。

表1 我國地膜使用量統(tǒng)計(jì)

我國廣泛使用的地膜是聚乙烯膜和聚氯乙烯膜，膜中會(huì)加入增色劑使地膜呈現(xiàn)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(wěn)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(shù)百年，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)環(huán)境造成嚴(yán)重危害，如降低土壤透氣性、蓄水性，阻礙作物根系發(fā)育、吸收養(yǎng)分；纏繞農(nóng)用機(jī)械犁頭、輪盤，造成機(jī)械損傷；添加劑滲透和遷移到土壤、水體和大氣中。據(jù)調(diào)查，新疆長(zhǎng)期覆膜棉田每公頃地膜平均殘留量在200 kg以上，甘肅、內(nèi)蒙、東北、山西、河北部分地區(qū)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(shù)時(shí)，地膜厚度0.012～0.014 mm，隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，農(nóng)民為節(jié)約生產(chǎn)成本、商家為贏得市場(chǎng)，農(nóng)用地膜產(chǎn)品越來越薄，個(gè)別地區(qū)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(qiáng)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(duì)環(huán)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(zhì)燃料燃燒發(fā)電，成本較高且焚燒過程會(huì)釋放出二噁英、二氧化硫等有害氣體和粉塵及細(xì)小顆粒物，致使空氣中PM2.5、PM10等懸浮顆粒物超標(biāo)；③分解，回收分解為乙烯，清洗造粒再利用，技術(shù)成本較高。

2 新型可降解地膜在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

為擺脫地膜污染困境，我國積極研發(fā)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(jìn)劑加入到地膜材料中生產(chǎn)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(zhǎng)的紫外光，在光降解引發(fā)劑的作用下，影響地膜的機(jī)械性能，使地膜老化、變脆，碎裂成小碎片，最終實(shí)現(xiàn)地膜的緩慢降解。光降解引發(fā)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(nèi)光降解地膜的研究重點(diǎn)是使用光穩(wěn)定劑等方法控制降解速度，研發(fā)出國產(chǎn)944聚合型高效光穩(wěn)定劑、BW-6911新型光穩(wěn)定劑等多種光穩(wěn)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(chǎn)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(huì)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(xù)降解。我國從20世紀(jì)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(fā)的淀粉基降解地膜都進(jìn)行了田間實(shí)驗(yàn)，取得良好效果。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)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(chǎn)的地膜，主要有天然生物降解聚合物(淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、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(nèi)酯PCL、聚乳酸PLA、聚PBAT等)地膜。自然環(huán)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(zhì)等對(duì)環(huán)境無毒無害的小分子，完全降解。中國海洋大學(xué)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(lián)劑制作的生物降解地膜，在50 d左右的時(shí)間內(nèi)基本達(dá)到完全降解[4]。

[1]褚衛(wèi)紅，石亞輝.農(nóng)用地膜在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用影響及對(duì)策 [J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2007(7)：142～143.

[2]趙巖，陳學(xué)庚，溫浩軍，等.農(nóng)田殘膜污染治理技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望 [J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2007，48(6)： 1～14.

[3]許香春，王朝云.國內(nèi)外地膜覆蓋栽培現(xiàn)狀及展望[J].中國麻業(yè)科學(xué)，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(xué)，2015.