內蒙古農田地膜殘留污染成因分析及對策建議

王永寧 張雷 傅建偉 劉宏金 郭曉宇 王躍飛

摘??? 要：通過調查監測內蒙古不同區域地膜的使用情況及殘留現狀，為不同區域地膜合理使用和殘膜有效回收提供參考。2021年春季對內蒙古10個旗縣的30個監測點開展典型地塊采樣調查，同時在每個監測點周圍隨機選取10個農戶或合作社，開展農田地膜應用問卷調查，收集調查問卷300份。監測點中翁牛特旗、喀喇沁旗、開魯縣地膜殘留量分別達到311.9，288.6，245.3 kg·hm-2，殘留量較高。監測的殘膜碎片中，≤4 cm2的占68.9%，4～25 cm2的占26.26%，≥25 cm2的占4.84%。殘膜監測地塊與住處間距離關系為，當距離≤1 km平均殘留量為103.2 kg·hm-2，距離為1～2 km平均殘留量為120.8 kg·hm-2，距離≥2 km平均殘留量為153.9 kg·hm-2。用0.008 mm厚度的地膜，平均殘留量為163.7 kg·hm-2，用0.01 mm厚度的地膜，平均殘留量達到117.9 kg·hm-2。地膜使用量大、覆膜年限長、地塊與住處間距離遠、使用薄地膜是殘留量高的主要原因。三分之二以上的殘膜以≤4 cm2面積存在。隨殘膜量增加土壤微團聚體增多，穩定性降低，0～10 cm土層土壤容重增加、孔隙度減小、含水率減小，10～30 cm土層土壤容重增加、土壤孔隙度減小、土壤含水率增加。

關鍵詞：農田地膜;地膜殘留;對策建議

中圖分類號：X53????????? 文獻標識碼：A???????? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2022.03.015

Cause Analysis and Countermeasure Suggestion of Farmland Mulch Film Residual Pollution in Inner Mongolia

WANG Yongning， ZHANG Lei， FU Jianwei， LIU Hongjin， GUO Xiaoyu，WANG Yuefei

（Inner Mongolia Center of Agricultural and Animal Husbandry Ecology and Resource Protection，Hohhot， Inner Mongolia 010021，China）

Abstract： By investigating and monitoring the use and residual status of mulching film in different regions of Inner Mongolia， the paper provides reference for rational use of mulching film and effective recovery of residual film in different regions.In the spring of 2021， 30 monitoring sites in 10 banner counties will be sampled for typical plots. Meanwhile， 10 farmers or cooperatives will be randomly selected around each monitoring site to conduct a questionnaire survey on the application of farmland mulching film， and 300 questionnaires will be collected.Among the monitoring sites， the mulching film residues in Wengniute Banner， Karqin Banner and Kailu County were 311.9， 288.6 and 245.3 kg·hm-2， respectively. Among the monitored residual film fragments， 68.9% were ≤4 cm2， 26.26% were 4～25 cm2， and 4.84% were ≥25 cm2. The distance relationship between the residue film monitoring plot and residence is： when the distance is less than 1 km， the average residual amount is 103.2 kg·hm-2， 120.8 kg·hm-2 and 153.9 kg·hm-2. The average residue was 163.7 kg·hm-2 with the thickness of 0.008 mm， and 117.9 kg·hm-2 with the thickness of 0.01 mm.The main reasons for the high residual amount are the large amount of mulching film， the long time of mulching film， the distance between land and residence， and the use of thin mulching film. More than two thirds of residual films exist in an area ≤4 cm2. With the increase of residual film amount， soil microaggregates increased and soil stability decreased. Soil bulk density increased， porosity decreased and water content decreased in 0～10 cm soil layer， while soil bulk density increased， soil porosity decreased and soil water content increased in 10～30 cm soil layer.

Key words： farmland mulch; membrane residues; countermeasures and suggestions

地膜作為四大農資產品之一，深刻改變了我區農業生產方式和擴大了作物種植區域[1-2]。地膜覆蓋技術可以增溫保墑、抑制雜草，使蔬菜、玉米、水稻、小麥等農作物大幅度增產增收[3]。普通地膜是以聚乙烯為原料的化工產品，在自然條件下很難降解[4-6]。隨著地膜投入量的不斷增加、地膜覆蓋面積的增大以及大量不符合國家標準的超薄地膜的使用（回收困難）和覆膜年限的增加，我區農田土壤中地膜殘留量越來越多。尤其在我區巴彥淖爾、烏蘭察布、赤峰等覆膜量較大的地區，大量農田殘膜對當地土壤環境及農業生產帶來了較為嚴重的影響，導致土壤結構變差、農事操作受阻、作物發芽率低、農村景觀變差、河流污染等一系列農藝和環境問題[7-11]。本文通過對2021年全區布設的地膜殘留監測點數據進行統計，從監測點基本情況、地膜殘留量、影響殘膜的主要因素、對策建議等幾個方面進行分析。旨在為地膜覆蓋技術合理應用和殘膜污染防控提供科學依據[12]，持續推動農牧業綠色發展。

1 材料和方法

1.1 地膜殘留監測點位

2021年內蒙古自治區共布設30個地膜殘留監測點，共涉及10個旗縣，每旗縣3個監測點。分別是：呼倫貝爾市扎蘭屯市，興安盟扎賚特旗，通遼市開魯縣，赤峰市喀喇沁旗、翁牛特旗，烏蘭察布市化德縣、涼城縣，鄂爾多斯市達拉特旗，巴彥淖爾市臨河區、杭錦后旗。覆蓋東北半濕潤平原區、北方高原山地區、西北干旱半干旱平原區三大區域。

1.2 地膜殘留調查方法

1.2.1 點位布設??? 選擇主要覆膜區域、主要覆膜作物、典型覆膜地塊（地膜覆蓋集中連片區）作為監測地塊。采樣點符合土壤殘膜污染背景值研究的要求。在覆膜作物、地膜投入量、地膜覆蓋方式等基本一致的條件下，均勻布點。綜合考慮覆膜年限（分為≤5年，5～10年，10～20年，20年以上）、回收方式（人工撿拾、機械回收、人工-機械回收）等因素。選擇玉米、馬鈴薯、花生、小麥、向日葵、青椒、大白菜、高粱、谷子等作物。每個采樣點每次取5個樣方，每個樣方距離為15 m左右。根據地塊面積大小和形狀，選用“對角線”、“梅花點”和“蛇形線”采樣法。2021年4月～5月進行采樣。

1.2.2 室外樣品采集 確定的采樣點，用GPS定位并作記錄。用鐵簽作為四角支撐點，用粗線連接成一個1 m×1 m的正方形。向外擴展約10 cm，沿著四邊挖溝，深度約40 cm，初步形成一個1.1 m×1.1 m大小的采樣樣方，里外間隔10 cm，深度40 cm。削去樣方外多余的土壤，使之形成大小為1 m×1 m的正方形樣方。用直尺從地表測量標記，0～30 cm取樣。將土層樣品放在帆布上，用10目篩子篩去土壤，撿出殘留地膜，放入塑料自封袋，在自封袋內外放置樣品標簽。

1.2.3 室內樣品處理 展開每個卷曲的地膜，去除附著在地膜樣品上的泥土;將樣品放入水中浸泡1 h左右，清除地膜上的泥土和其它雜質;使用不具有腐蝕性的洗滌劑清洗2次，使用微波清洗器進行進一步的清洗;用濾紙吸干殘留地膜樣品水分，陰涼干燥處自然晾干，期間定期稱重，直至恒重，用萬分之一天平稱量總重量。

1.3 地膜應用調查方法

針對每一個監測點，在其周圍隨機選取10個農戶或合作社，開展農田地膜應用問卷調查，掌握2021年該農戶或合作社的基本信息、地膜使用與殘膜回收情況、殘膜回收成本、回收處理等方面的數據資料，共收集調查問卷300份。

1.4 數據處理

數據采用Excel2010進行計算分析及圖表制作。

2 結果與分析

2.1 地膜殘留情況

由圖1可以看出，扎蘭屯市、達拉特旗、化德縣不同監測點間數據區分不大，一致性較高，殘留量分別在83.8～102.3 kg·hm-2，91.8～102.3 kg·hm-2，34.9～42.7 kg·hm-2之間，屬較低水平，以上三旗縣數據誤差較小，比較穩定，同時地膜殘留量較小，說明以上地區農膜使用量較小或農膜回收模式較為成熟，對農業生產和生態環境影響較小，應在以后農業生產中繼續保持。殘留量排名前3位的監測點分別為：翁牛特旗2、喀喇沁旗1、開魯縣3，殘留量分別為311.9，288.6，245.3 kg·hm-2，平均殘留量排名前3位的旗縣分別為翁牛特旗、喀喇沁旗、開魯縣，說明不論最值還是平均值，上述3旗縣地膜殘留量整體水平均較高，且多集中在東部地區，這與地膜使用量是相吻合的。說明以上地區農膜使用量較大或農膜回收模式欠成熟，可能對農業生產和生態環境產生影響，應在以后農業生產中加強治理，減少用膜。

內蒙古自治區監測點2020年、2021年的殘膜情況如圖2，可以看出兩年間殘膜量呈顯著正相關，即2020年殘膜量高的地區2021年殘膜量也高，77.8%的監測點2021年殘留量高于2020年，22.2%的監測點2021年殘留量持平或略低于2020年。說明持續覆膜種植或回收不及時將繼續增加殘膜量，最終影響作物產量和環境質量。對比圖1和圖2，開魯縣2020年未進行殘膜監測，2020年殘留量排名前3位的為：翁牛特旗、喀喇沁旗、涼城縣，殘留量分別為294.5，277.8，239.6 kg·hm-2與2021年農膜殘留量情況基本一致，說明兩年間殘留量監測數據一致性較高，誤差較小。

由圖3可知，將殘膜面積分為≤4 cm2、4～25 cm2、≥25 cm2三類，可以發現≤4 cm2的殘膜占比最多，約占68.9%，其次為4～25 cm2，約占26.26%，≥25 cm2的殘膜在農田中殘留最少，約占4.84%。地膜主要是以聚乙烯為原料的化學產品，主要原因可能為長時間暴曬、風化情況下加速地膜老化，農作物播種、收獲、田間管理期間機械或人為因素加快地膜破碎。地膜多以較小片狀存在于土壤中，將會改變土壤團粒結構，影響作物產量，增加回收的成本和難度。

2.2 影響殘膜量成因分析

2.2.1 監測地塊與住處間距離對殘膜量影響 將殘膜監測地塊與住處間距離分為≤1 km，1～2 km，≥2 km三類。數據表明，當距離≤1 km平均殘留量為103.2 kg·hm-2，距離為1～2 km平均殘留量為120.8 kg·hm-2，距離≥2 km平均殘留量為153.9 kg·hm-2。其中喀喇沁旗平均距離為2.7 km、翁牛特旗平均距離為2.27 km、涼城縣平均距離為2 km，較平均距離分別多1.04，0.61，0.34 km，分別增長61.7%，35.9%，19.8%。總體來看殘膜量和地塊與住處間的距離成正相關關系，說明地塊與住處間距離越遠，殘膜量越大。可能由于距離增加，加大了運輸成本和時間，影響農民回收的積極性。

2.2.2 覆膜年限與殘膜量的關系 由圖4可以看出，隨著覆膜年限的增加，殘膜量也隨之增加，覆膜年限≤10年時，平均殘膜量為83.2 kg·hm-2;覆膜年限10～20年時，平均殘膜量為104.5 kg·hm-2;覆膜年限20～30年時，平均殘膜量為170.1 kg·hm-2，達到最高;覆膜年限≥30年時，平均殘膜量為147.9 kg·hm-2，略有回落。總體來看，殘膜量與覆膜年限呈正相關關系。說明地膜的累積量逐年還在增加，覆膜年限≥30年略有降低，可能原因為地膜長期受到土壤影響，破碎為更加細小為微塑料，通過過篩的方法不能將這部分殘膜收集。

2.2.3地膜厚度與殘膜量的關系 調查發現，覆蓋地膜越厚，當年殘留的地膜越少。由圖5可知，根據30個農田殘膜監測點，用0.008 mm厚度的地膜，平均殘留量達到163.7 kg·hm-2，用0.01 mm厚度的地膜，平均殘留量達到117.9 kg·hm-2，0.008 mm厚度地膜較0.01 mm厚度地膜每公頃增加了45.8 kg。地膜厚度與殘膜量存在負相關關系，即地膜越厚農田殘膜量越少。整體來看，雖然用0.01 mm厚地膜單位面積使用的地膜量加大了，但由于0.01 mm地膜更加便于回收，反而有效降低了農田殘膜量。根據監測，80%的監測點使用了0.01 mm厚的地膜，也說明更多地區意識到厚地膜殘留量更小、對農田污染更小。

2.3 農田殘膜對土壤物理性狀探究

為深入探究殘膜對土壤的影響，在全區布設的30個監測點中選取了9個具有典型代表性的地區進行了土壤分析，具體見表2。

2.3.1 殘膜與土壤容重、孔隙度、含水率關系 分別對0～10 cm，10～20 cm，20～30 cm深度土層的土壤容重、土壤孔隙度、土壤含水率進行測定，分析殘膜對土壤性狀的影響。如表3、表4、表5所示，隨著殘膜量的增加，0～10 cm土層土壤容重增加、孔隙度減小、含水率減小;10～20 cm土層土壤容重增加、土壤孔隙度減小、土壤含水率增加;20～30 cm土層土壤容重增加、土壤孔隙度減小、土壤含水率增加，結果與10～20 cm土層相同。由表3可以看出，0～10 cm土層土壤，容重與孔隙度存在極顯著相關性，容重與含水率、孔隙度與含水率存在顯著相關性，由表4、5可以看出，10～20 cm，20～30 cm土層土壤，容重與孔隙度存在顯著相關性。

2.3.2 殘膜與土壤微團聚體關系 微團聚體（<0.25 mm）是土壤結構的顆粒單位，能夠有效反映出土壤的團聚性，<0.25 mm團聚體越少，說明土壤結構穩定性越大。分析9個地區0～30 cm土層土壤團聚體粒徑，發現0～10 cm，10～20 cm，20～30 cm三土層土壤均存在殘膜量與土壤微團聚體間存在一定關系。由圖6可以看出，翁牛特旗3個監測點微團聚體占比分別為41.8%，42.6%，49.3%，平均占比為44.6%，在9個旗縣中占比僅次于達拉特旗，同時喀喇沁旗殘膜量也較高，兩者相一致。扎賚特旗3個監測點微團聚體占比分別為7.3%，10.7%，14.6%，平均占比為10.9%，在9個旗縣中占比最低，同時扎賚特旗殘膜量也較低，兩者相一致。總體分析9個地區發現，殘膜量與土壤團聚體呈正相關系，即殘膜量多的農田，其土壤微團聚體也較多，土壤結構穩定性較小。主要原因可能為殘膜碎片隔斷了土壤內部結構，影響了微生物群落間或微生物與植物根系間相互作用，導致如細菌產生的多聚物不能吸附土壤顆粒;吸附在土壤顆粒表面的真菌絲不能膠結土壤顆粒，最終導致使土壤團聚體變得不穩定。

3 結論與討論

3.1 影響殘膜量因素分析

就監測結果看，內蒙古自治區2021年地膜殘留量較高的地區主要為翁牛特旗、喀喇沁旗、開魯縣，這些地區大多常年覆膜且覆膜量較大，與2020年數據進行對比發現殘膜量趨勢基本一致，且≤4 cm2不易回收的殘膜碎片占比超過三分之二。說明覆膜量大、覆膜年限長、地膜厚度不達標是影響農田地膜難回收，最終導致殘膜量大的主要原因。

3.2 殘膜對土壤性質影響分析

筆者發現0～10 cm土層土壤容重增加、孔隙度減小、含水率減小的研究結果，與趙素榮等[13]探究發現的當地膜殘留量達到225 kg·hm-2，土壤容重增加18.2%，土壤孔隙度降低13.8%，土壤含水量降低11.7%是相一致的。殘膜量多的農田，將增加土壤微團聚體，從而降低土壤結構穩定性。同時殘膜長期在農田中將會改變土壤的物理結構，降低土壤耕作層的滲水性，影響水分運移，降低土壤含水量和透氣性，進而導致土壤肥力下降、土壤次生鹽堿化等問題，最終造成土壤耕地質量下降。

4 對策與建議

加強地膜使用控制，開展地膜適宜性覆蓋評價，以地區和作物劃分出地膜覆蓋技術應用區域，鼓勵地膜覆蓋替代技術和產品的研發與示范推廣，引導適宜地區不覆膜或少覆膜。改進農藝措施，適宜地區推廣無膜淺埋滴灌、地膜二次利用、一膜兩年使用技術等地膜減量技術。加大符合國家標準的全生物降解地膜示范推廣力度，對全生物降解地膜的使用者給予一定補貼。加大對地膜回收撿拾機具的研發投資力度，研制適合不同地域特點、土質特點和作物特點的廢舊地膜回收機械，實現高效率專業化回收拾撿。加強橫向交流，在借鑒國外先進回收技術成果、引進先進回收機具的基礎上，通過逐步改造和創新，制造出適合我國國情的實用機具[14-15]。

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