地膜殘留對土壤和作物的影響及防控措施

劉敏 孫霞 蘇偉 哈布日喜勒 崔英 賀秀

摘? ? 要：地膜覆蓋具有增溫、保墑、除草等作用，但隨著地膜使用范圍和使用年限的不斷增加，大量地膜殘留于土壤中，對作物及土壤環(huán)境造成不良影響。通過查閱歷年發(fā)表的文獻，總結(jié)了殘膜對土壤及作物生長發(fā)育的影響，如地膜殘留會引起土壤板結(jié)，影響水分下滲，引起土壤次生鹽堿化，影響作物的出苗，吸收水分和養(yǎng)分，進而導(dǎo)致作物減產(chǎn);結(jié)合前人的研究，對影響地膜殘留量的因子進行了分析，分析表明：地膜質(zhì)量、種植模式、覆膜年限撿拾方式等因子會對地膜殘留量造成影響。同時，提出了農(nóng)用地膜殘留污染的防控措施，旨在為地膜殘留污染的監(jiān)測、管理及治理提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：地膜殘留;土壤;作物;防控措施

中圖分類號：X71? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.08.014

Effects and Control Measures of Plastic Film Residue on Soil and Crops

LIU Min1， SUN Xia1， SU Wei2， HA Burixile2， CUI Ying1， HE Xiu2

（1. Inner Mongolia Erdos City Erdos Agriculture and Animal Husbandry Ecology and Resources Conservation Center， Ordos Inner Mongolia， 017200， China; 2.Inner Mongolia Ordos City Agriculture and Animal Husbandry Technology Extension Center， Ordos Inner Mongolia， 017200， China）

Abstract： The functions of mulching film are increasing soil temperature， preserving soil moisture and weeding. However， with the continuous increase of the use ranges and years of mulching film， a large number of films residue in the soils， causing adverse effects on crops and soil environments. Based on the literatures published over the years， these papers summarized the influence of residual plastic films on the growth and development of soils and crops. For example， residual plastic films can cause soil hardening， limit water infiltration， and cause soil secondary salinization as well. Therefore， it would affect crop emergence， water and nutrient absorptions， and then lead in the decreased of crop productions. Combined with previous studies， the impact factors of the residual amount of plastic films were analyzed. The results showed that the factors， such as the quality of films， the planting pattern， using years， and the way of picking up， would affect the residual amount of plastic films. At the same time， the prevention and control measures of residual pollution of agricultural plastic films should put forward in order to provide scientific basis and technical support for the monitoring， management， and amendment of residual pollution of plastic films.

Key words： mulch residue; soil; crops; the prevention and control measures

由于地膜覆蓋具有增溫保墑、改善光照條件、減少水分蒸發(fā)、抑制雜草發(fā)生的作用，在我國地膜覆蓋面積大，應(yīng)用范圍廣，2014年以后地膜覆蓋面積及地膜使用量逐漸趨于穩(wěn)定，目前每年地膜使用量穩(wěn)定在140萬t左右[1-2]。但地膜覆蓋在給農(nóng)戶帶來可觀經(jīng)濟效益的同時，殘留在農(nóng)田中的地膜也帶來了一系列的問題。地膜殘留會引起土壤板結(jié)，影響水分下滲，引起土壤次生鹽堿化，影響作物的出苗，吸收水分和養(yǎng)分，進而導(dǎo)致作物減產(chǎn)[3～6];牛羊誤食殘膜后，會阻隔食道影響消化甚至死亡;此外，殘留地膜棄于田間地頭，影響農(nóng)村人居環(huán)境面貌。本研究結(jié)合近十年發(fā)表的文獻對地膜殘留對土壤及作物造成的影響進行了概述，并總結(jié)了目前農(nóng)田地膜殘留污染的特點，提出了農(nóng)用地膜殘留污染的防治措施與對策，以期對殘膜污染的治理提供新思路。

1 地膜殘留對土壤及作物的影響

1.1 地膜殘留對土壤的影響

常芳紅[7]研究表明，農(nóng)田殘膜的密度會影響水分滲透，當(dāng)殘膜密度大于900 kg·hm-2時，殘膜開始阻止水分下滲，使得下層土壤中含水率明顯降低，當(dāng)殘膜密度達到1 020 kg·hm-2時，20～30 cm土層中含水率比0～10 cm土層減少7.2%;劉海[8]研究表明，地膜殘留量會影響土壤pH值，且地膜殘留與有機質(zhì)、全氮、全磷和全鉀呈負(fù)相關(guān)。鄒小陽等[9-10]研究表明，殘留地膜會破壞土壤結(jié)構(gòu)，阻礙土壤的水肥運移。

大量研究表明[11-15]，殘膜會破壞土壤團聚體結(jié)構(gòu)，造成土壤板結(jié)，引起土壤養(yǎng)分退化，阻礙土壤水分和鹽分的運移，增大地下水下滲難度，嚴(yán)重污染土壤環(huán)境和微生物生存環(huán)境。

1.2 地膜殘留對作物的影響

地膜殘留對作物的影響主要表現(xiàn)在對出苗率[16]、株高[17]、產(chǎn)量等[18-19]的影響。常芳紅[7]研究表明，殘膜密度同玉米株高、生物量、產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，無地膜殘留的處理玉米產(chǎn)量可達到10 817.25 kg·hm-2，當(dāng)殘膜密度達到1 020 kg·hm-2時，玉米產(chǎn)量明顯下降，僅為2 966.85 kg·hm-2，比對照下降了72.57%;楊彩霞等[11]研究表明當(dāng)土壤殘留地膜超過200 kg·hm-2時，殘留地膜量與番茄的產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)。黃少輝等[20]研究表明地膜殘留量為720 kg·hm-2時，馬鈴薯的減產(chǎn)幅度最大，減產(chǎn)幅度達14.5%。當(dāng)土壤地膜殘留量達到一定數(shù)量時會引起作物生長發(fā)育減緩，進而造成農(nóng)作物減產(chǎn)。

2 不同土層殘膜分布特征

關(guān)于不同土層殘膜分布特征的研究較多，嚴(yán)昌榮等[21]對我國典型農(nóng)區(qū)進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)殘膜主要集中于0～30 cm耕作層，0～10，10～20，20～30 cm土層殘膜分配比例分別為>50%，10%～40%，<10%。李妍超等[22]研究表明殘膜主要分布在0～30 cm耕層內(nèi)，而且0～10，10～20，20～30 cm耕層殘留量差異顯著（P<0.01），各個耕層內(nèi)殘膜所占的比例：0～10 cm為77.7%、10～20 cm為17.3%、20～30 cm為5.0%。白云龍等[23]研究也表明0～30 cm土層內(nèi)，地膜主要殘留在0～10 cm土層，0 ～10 cm為59%～62%、10～20 cm為30%～34%、20～30 cm為不到總殘留量的10%。Fu等[24]研究顯示，超過73%的殘留膜仍在0～10 cm犁層。

3 地膜殘留量的影響因子

3.1 地膜質(zhì)量對地膜殘留的影響

地膜質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是影響地膜回收利用等最重要的因素。周明東等[25]研究表明0.010 mm和0.012 mm厚度地膜對比0.006 mm 厚度地膜，使地膜的殘留量分別降低60.4%，54.6%。張丹等[26]研究表明增加地膜厚度對于我國主要覆膜作物有一定的增產(chǎn)作用，但增產(chǎn)幅度有限，而在殘膜回收的基礎(chǔ)上增加地膜厚度能夠顯著降低地膜殘留強度。

3.2 種植模式對地膜殘留的影響

馬彥等[27]對比了輪作、壟作、半膜覆蓋、雙壟溝播、平膜+半膜覆蓋、壟作+平鋪、連作和平鋪等8種種植模式對地膜殘留量的影響，結(jié)果表明8種種植模式中地膜殘留量最小的為輪作，殘留量最大的為平鋪。生產(chǎn)實踐中，可根據(jù)當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實際選擇合理的種植模式。

3.3 覆膜年限對地膜殘留的影響

杜澤玉等[28]研究表明覆膜年限10 年以上和10 年以下的地膜殘留量差異極顯著。具體殘膜污染分布特征表現(xiàn)為10年以下殘膜污染均為低污染，10 年以上殘膜污染以中度污染為主。

3.4 不同撿拾方式對地膜殘留的影響

殘膜回收主要有人工撿拾和機械回收。兩種方式各有利弊，人工撿拾的干凈程度高，但存在效率低、成本高、持續(xù)工作時間有限等缺點。機械化回收是現(xiàn)階段殘膜回收的主要方式，可以較長時間作業(yè)，但其揀拾的干凈程度不高，仍會有部分地膜殘留在土壤中[22]。

3.5 其他因素對地膜殘留的影響

李妍超等[22]對青島市農(nóng)田土壤中地膜殘留量的研究結(jié)果表明，農(nóng)田土壤中地膜殘留量與當(dāng)季殘膜回收率有關(guān)，當(dāng)季地膜回收率越高，殘留量越少。杜澤玉等[28]的研究表明，土壤質(zhì)地也會影響地膜殘留量，砂壤土、壤土與粘土之間的地膜殘留量差異極為顯著（P<0.01）。

4 農(nóng)田地膜污染防控措施

4.1 強化宣傳引導(dǎo)

做好農(nóng)膜使用宣傳工作，以提高農(nóng)牧民認(rèn)識高度作為主要工作，充分利用網(wǎng)絡(luò)、廣播、電視、報刊、新聞媒體等手段，加大對《聚乙烯吹塑農(nóng)用地面覆蓋薄膜》（GB13735-2017）的宣傳力度，以更為簡單易懂的方式向農(nóng)牧民普及國家標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 加強市場監(jiān)管

2017年10月14日，國家三部委發(fā)布了《聚乙烯吹塑農(nóng)用地面覆蓋薄膜》（GB13735-2017）強制性國家標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)對厚度和偏差、拉升性能、耐候性能等多項指標(biāo)進行了修訂。各有關(guān)部門應(yīng)加大對生產(chǎn)、經(jīng)銷、使用環(huán)節(jié)的監(jiān)管責(zé)任，嚴(yán)禁生產(chǎn)與使用未達到國家標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)用地膜。

4.3 完善地膜回收利用補貼機制

對回收利用給予補貼，鼓勵和引導(dǎo)農(nóng)戶、新型經(jīng)營主體、社會化服務(wù)組織和加工利用企業(yè)積極參與地膜回收利用工作，建立收購網(wǎng)點，進行再利用。

4.4 加大地膜回收機具研發(fā)的補貼力度

完善收貯運體系，研發(fā)適用不同地域特點、土質(zhì)特點和作物特點的殘膜回收機械。建議加大對地膜回收撿拾機具的研發(fā)投資力度，研發(fā)回收效率高、殘膜與根茬分離力度高、價格合理的殘膜回收機械。

4.5 加大控膜減膜力度

能不覆膜的區(qū)域和作物堅決不覆，促進地膜覆蓋技術(shù)合理利用、減量使用。改進農(nóng)藝措施，集成示范推廣無膜淺埋滴灌、機械化育苗移栽等技術(shù);通過試驗集成地膜二次利用、一膜兩年用等技術(shù)減少地膜用量;通過試驗示范膜側(cè)種植+適時揭膜等技術(shù)，提高地膜回收利用率。

4.6 加強全生物降解地膜技術(shù)研發(fā)

全生物可降解地膜在自然界中可被微生物降解，最終形成二氧化碳和水，許淑桂等[29]研究表明，全生物降解地膜還存在降解過程不穩(wěn)定、不可控、成本過高等問題。因此建議設(shè)立專項資金，加強全生物降解地膜技術(shù)研發(fā)。

5 結(jié) 語

地膜殘留使得作物減產(chǎn)，土壤質(zhì)量下降;影響其殘留的因子諸多，如地膜質(zhì)量、種植方式、撿拾方式、覆膜年限等;因此生產(chǎn)實踐中可通過使用國家標(biāo)準(zhǔn)地膜，改變種植模式、縮短覆膜年限等方式降低地膜殘留，此外要充分利用網(wǎng)絡(luò)、廣播、電視、報刊、新聞媒體等手段進行宣傳引導(dǎo)，加大控膜減膜力度，加強全生物降解地膜技術(shù)研發(fā)，結(jié)合對地膜回收利用的補貼機制，對地膜回收機具研發(fā)的補貼力度等手段，不斷降低地膜的殘留。

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