溫室條件下不同新型地膜回收性能研究

武靈燕 趙淑梅，2* 王平智，2 尹寶全 馬云飛 趙竹青

(1.中國農業大學 水利與土木工程學院，北京 100083； 2.農業農村部設施農業工程重點實驗室，北京 100083； 3.中國農業大學 煙臺研究院，山東 煙臺 264670； 4.煙臺市牟平區農業技術推廣中心，山東 煙臺 264100)

地膜覆蓋技術為農業生產的提質增產做出了巨大貢獻，已成為農業增產、農民增收和糧食安全保障等方面不可或缺的重要技術手段，由此引起地膜使用量和覆蓋面積的大幅增長。由于我國傳統使用的地膜相對較薄、力學性能較差，揭膜期的地膜破損嚴重，導致地膜回收難、回收效果不佳，再加上農戶回收意識薄弱，殘膜污染呈不斷加重的趨勢。大量的地膜殘留在土壤中會破壞土壤結構，降低作物出苗率和產量，因此殘膜污染治理受到廣泛關注。從源頭上解決或管控地膜殘留問題的根本途徑，一是用后地膜的有效回收，二是使用可降解地膜。可降解地膜是目前國內外地膜領域關注的重點，已經研發的有光降解地膜、生物降解地膜、纖維降解地膜等，但可降解地膜降解時間難以控制，降解過程受土壤水分條件、氣象因素和地膜厚度等影響較大，以及成本較高、較難推廣，因此用后地膜的回收，仍是當前減少殘膜污染最有效的方法。

回收時地膜力學性能的好壞直接影響其回收效果。厚度是影響地膜力學性能的因素之一，地膜厚度越大，其力學性能越好。張佳喜等分析不同厚度地膜的力學性能隨時間變化的規律，表明地膜厚度增加時，其拉伸性能有較大的提升，可降低機械回收難度，有效減少農田地膜殘留。陳建林等研究表明，覆蓋的地膜越厚，地膜回收機回收作業的收凈率越高，有效回收殘膜的清潔率也呈提高的趨勢。當覆蓋時間相同時，地膜力學性能與厚度呈現正相關關系，即地膜的力學性能會隨著厚度的增加而提升。此外，地膜的加工工藝也是影響力學性能的因素之一。戚瑞敏等選用了4種高強度地膜與普通地膜進行了對比，結果表明高強度地膜在使用前后的拉伸負荷和斷裂標稱應變均高于普通地膜，且覆蓋180 d后仍具有較高的拉伸負荷，提高了地膜的可回收性。日本、美國等是殘膜回收要求較高的國家，為確保地膜的有效回收和再次循環利用，積極推廣高強度、耐老化的厚型地膜(厚度≥0.015 mm)，保證回收時仍有較好的力學性能，這給我國提供了很好的借鑒。因此，2018年我國實施新的國家標準，將地膜的最低厚度限值提高到0.010 mm，這是減少殘膜污染的一個重要舉措；但從回收特性角度，最低厚度是否為適宜厚度，尚缺乏實測數據，需要做更深入的研究。

殘膜回收主要有機械回收和人工回收2種方法。機械回收主要用于大田，近年來相關研究也較多；與大田種植相比，溫室單體規模較小，導致機械化操作難度較高，因此地膜覆蓋及殘膜回收還多以人工操作為主。我國設施園藝面積居世界首位，溫室地膜回收問題不容忽視，但當前對提高溫室地膜回收率的相關研究較少。因此，本研究擬以新型銀黑雙面地膜為例，開展溫室條件下的對比試驗，分析不同厚度的新型地膜使用過程中力學性能隨時間變化的規律，結合地膜的拾凈率、含雜率、殘膜清洗難易度和破損程度等指標，綜合評價不同厚度地膜的回收效果，以期從利于回收和循環再利用的角度探討適宜的地膜厚度，為減少溫室土壤殘膜污染、改善土壤生態環境提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗溫室

試驗于2019年9月7日—2020年6月20日在山東省煙臺市益生生態蔬菜基地的生產溫室中進行。溫室長度100 m，跨度10 m。共種植兩茬，第一茬種植作物為番茄，2019年9月7日定植，9月28日進行覆膜；幼苗定植后統一水肥管理，2020年1月9日—2月29日收獲，番茄拉秧后，試驗組地膜繼續使用，對照組地膜更新。第二茬種植作物為蕓豆，2020年3月7日定植，定植后統一水肥管理，2020年5月7日—6月20日收獲，拉秧后按照當地回收方式將各試驗組地膜人工回收。

1.2 試驗地膜

試驗所用地膜均由博祿貿易(上海)有限公司提供。試驗共采用了A和B 2種不同加工工藝的銀黑雙面地膜，其中A膜基于Anteo三元聚合技術，B膜基于Borstar雙峰三元共聚技術，兩種技術均在一定程度上提高了地膜的力學性能。每種地膜均選取了3個厚度，分別是0.010、0.015和0.025 mm，同時采用當地普遍使用的符合國標規定的普通黑色地膜作對照(記為CK，下同)，因此共設置了7個處理，每個處理設置了5個重復。

1.3 測試指標及方法

地膜覆蓋期間，每隔45 d左右，在南北相同且不影響作物正常生長的位置上，取一段75 cm×20 cm的樣品，取樣位置用相同大小的同種新地膜修補，樣品帶回實驗室進行相關力學性能測試。根據國家標準GB/T 1040.1—2018《塑料拉伸性能的測定 第1部分：總則》和GB/T 1040.3—2006《塑料拉伸性能的測定 第3部分：薄膜和薄片的試驗條件》的要求，選擇標準中的1B型試樣，電子式拉力試驗機選用二通道0～50 N檔位，鉗口速度100 mm/min，試樣標距50 mm，試樣截面積測量前計算得出。在不同覆蓋期的地膜樣本中分別取5個縱向(壟長方向)和5個橫向(壟寬方向)試樣，測試后取平均值進行數據處理。

斷裂伸長率

δ

計算公式如下：

(1)

式中：Δ

L

為夾具間距離的增量，mm；

L

為夾具間初始距離，mm。當保留率低于50%時，認為地膜產品已經完全老化，斷裂伸長率的保留率

Q

計算公式如下：

(2)

式中：

δ

為覆蓋

t

d的斷裂伸長率，%；

δ

為初始斷裂時伸長率，%。參考由佳翰等的試驗方法，覆膜前對各試驗組地膜稱重，按照當地回收方式，將各組用后地膜回收并稱重，破損嚴重的地膜盡可能撿拾落入土中的碎片，記錄測區內廢舊地膜當年覆蓋殘留質量(

W

)，將樣品封裝帶回實驗室。在實驗室中反復清洗多次直到水不再混濁為止。將地膜平鋪晾干后稱重，含雜率

M

計算公式如下：

(3)

式中：

W

為回收后未清洗地膜質量，g；

W

為清洗晾干后地膜質量，g。根據國家標準DG/T 149—2021《殘膜回收機》中要求，拾凈率

X

計算公式如下：

(4)

式中：

W

為測區內實際覆蓋地膜質量，g；

W

為測區內當年覆蓋表層殘地膜質量，g。參考《廢舊地膜回收技術規范》解讀中拾凈率的考核標準：

X

≥95%時，地膜回收質量為好；85%<

X

<95時，地膜回收質量為合格；

X

≤85%時，地膜回收質量為不合格。將地膜上每個破損處近似看成圓形(計算每個圓形面積時π取3.14)，回收后地膜破損率

Y

計算公式如下：

(5)

式中：

S

為單壟地膜覆蓋面積，m；

S

為所有破洞面積，m。

1.4 回收效果評價

目前國內尚無地膜回收效果評價的統一標準和方法，為了科學系統地評價地膜回收的效果，本研究擬構建一種簡易可靠的綜合評價方法。

首先是評價指標的確定。通過走訪農戶和殘膜加工企業，結合已有的文獻資料，從地膜性能變化、回收的需求、回收企業關注點等方面考慮，選取回收時地膜縱向最大拉伸負荷、含雜率、拾凈率、清洗難易度和破損程度5個指標作為評價指標。

其次是指標賦值與評價方法。每項指標最優情況下均賦予100分作為基礎分值，然后再根據各自的實際情況設定相應評分標準，進行測評、打分。在上述5個指標中，最大拉伸負荷表示地膜力學性能好壞，回收時拉伸負荷越大，越有利于地膜回收；含雜率主要影響回收后再利用環節，含雜率越低，回收后利用成本越低；而拾凈率主要用于監測當年地膜殘留量，對評價減少環境污染效果具有重要意義。這3個指標對回收以及再利用影響較大，因此賦予這3個指標各30%的權重。清洗難易度與含雜率有一定的關聯性，一般情況下含雜率越低越易清洗；但殘膜中雜質有容易去除的作物秸稈、葉片等雜質，也會附著不易清洗的泥土，因此清洗難易度也是影響回收和再利用效果。破損程度與最大拉伸負荷有一定的關聯性，地膜力學性能越好，回收時的強度越高，越不易破損；但若地膜破損程度較大，即使仍有一定的力學性能，也會影響回收效率。鑒于清洗難易度和破損程度與其他指標既有關聯性，又存在其他方面有一定的影響，因此賦予這2個指標各5%的權重。最后按照每個指標的權重匯總，從而獲得一個試驗處理的總回收效果評價分值，總分值100分為最優。

1)地膜最大拉伸負荷評分標準。最大拉伸負荷是單位截面積薄膜拉斷時的拉力，可用于計算拉伸強度。根據郭輝等對地膜纏繞式回收的受力分析可知，回收的前提條件是地膜受到的拉力小于地膜最大拉伸負荷，人工回收方式與纏繞式回收類似，因此選用最大拉伸負荷代表地膜的力學性能。根據相關標準規定的力學性能指標，若回收后的地膜，仍滿足新膜力學性能的最低標準，則評為100分；不滿足新膜最低標準但可達到最低標準的80%評為80分；達到最低標準的50%評為60分；低于最低標準50%則評為40分。表中最大拉伸力為地膜的縱向拉伸力，評分標準如表1所示。

2)地膜含雜率評分標準。地膜人工回收效率以及回收后能否再利用，其回收時的含雜率是一個重要指標。根據回收再利用企業的走訪調研，當回收地膜含雜率在50%以下，回收后地膜清洗難度較低，且再加工后的母粒質量較高；含雜率

M

為50%～80%時，有一定的除雜難度，大型企業清洗后可與其他塑料回收物混合生產母粒，部分小型企業考慮成本不愿回收；而當含雜率超過80%時，除雜難度大，增加企業清洗成本的同時，還會降低再加工產品的質量，大部分企業都不愿意回收。因此這里設置

M

<50%，50%≤

M

<60%，60%≤

M

<70%，70%≤

M

<80%和

M

>80%這5個評價標準，依次賦予100、80、70、60和50的分值，便于定量分析。

3)地膜拾凈率評分標準。拾凈率是考核地膜回收效果的重要指標。以前地膜的回收效果多使用回收率或殘留量來表示，實踐中考核難度大，而拾凈率既可以檢驗當年地膜回收質量，又可以長期監測地膜殘留量。根據現場回收試驗，較厚的地膜力學性能更好，無需考慮膜上覆土和雜草，回收容易，作業時間短、效率高。根據現場測算，人工回收地膜速度約2.8 m/min；而對于薄型地膜，力學性能較差，需要邊回收邊清土，且需重復2～3次方能撿拾干凈，耗時約為前者的2～3倍；試驗觀測到對照組地膜較薄，容易撕裂，很多農民回收時往往只撿拾較大塊地膜，如果按照拾凈率達到85%以上的要求，則需撿拾3次以上，耗時3倍以上，即速度不到原來的1/3。因此綜合考慮拾凈率與撿拾次數，以及不同人員工作能力的差異性，制定出相應評分標準，具體如表2所示。

表1 地膜最大拉伸負荷評分標準
Table 1 Scoring standards for maximum tensile load of mulch film

厚度 d0/mmThickness最大拉伸負荷 F/NMaximum tensile load分數ScoreF≥1.61000.010≤d0<0.0151.12≤F<1.6800.8≤F<1.1260F<0.840F≥2.21000.015≤d0<0.0201.7≤F<2.2801.1≤F<1.760F<1.140F≥3.01000.020≤d0<0.0302.1≤F<3.0801.5≤F<2.160F<1.540

表2 拾凈率評分標準
Table 2 Scoring standard for pick-up rate

拾凈率X/%Pick-up rate回收速度v/(m2/min)Recovery speed分數ScoreX≥95v>310085<X<951≤v≤380X≤85v<150

4)清洗難易度評分標準。清洗難易度會影響回收地膜循環再利用的效果和成本。根據各組地膜實際清洗情況，在實驗室條件下進行了人工清洗測試。結果表明，厚度0.025 mm的地膜，膜上雜物可以直接抖落，清洗較快，洗凈1 m地膜耗時約3.0 min。清洗厚度0.010 mm的地膜，雜質不易分離，需要先浸泡，邊洗邊處理，洗凈1 m地膜耗時約4.5 min。而對照組地膜，雜質與膜粘連在一起，除雜的過程極易破壞地膜，需多次浸泡之后小心清洗，且多次清洗后也未必能保證完全洗凈，清洗難度大，洗凈1 m地膜耗時大于4.5 min，考慮到難易度以及不同人員工作能力的差異性，將清洗耗時(

t

)劃分3個等級，

t

<3 min/m，3 min/m≤

t

≤5 min/m，

t

>5 min/m，依次賦予100、80和50的分值，便于定量分析。5)破損程度評分標準。地膜吹塑過程中存在厚薄控制不均勻的現象，在覆蓋過程中，薄的地方在溫差導致的張力作用下，更容易破損，因此地膜的破損程度也是反映地膜回收效果的有效指標。經測量，正常種植打孔的直徑為15～18 cm，根據式(5)計算出試驗地膜原始破損率

Y

為7.45%～9.45%，再結合地膜回收破損率情況可以認為：

Y

<10%時，地膜無新增破損，有利于回收；

Y

>50%時，地膜表現為橫向大部分斷裂，或者縱向打孔處連續破損，地膜破損嚴重會導致回收效率降低。因此設置

Y

≤10%、10%<

Y

≤15%、15%<

Y

≤25%、25%<

Y

≤35%、25%<

Y

≤35%和

Y

>50%這6個標準，依次賦予100、90、80、70、60和50的分值，便于定量分析。

1.5 統計分析

采用Excel軟件對數據進行整理和分析。

2 結果與分析

2.1 地膜力學性能變化

本研究中，對照組地膜一般覆蓋一季，共覆蓋144 d，試驗組地膜連續使用2個栽培季，共覆蓋267 d。

2

.

1

.

1

不同厚度地膜初始力學性能對比

上述2種地膜初始力學性能測試結果如表3所示。可見：與對照組相比，2種加工工藝均降低了地膜的縱向斷裂伸長率，同時增加了橫向斷裂伸長率和最大拉伸負荷。厚度為0.010 mm地膜，A膜的縱、橫向拉伸負荷比CK提高了117%和120%，B膜的縱、橫向拉伸載荷比CK提高了116%和132%，表明2種加工工藝均可提高地膜的力學性能。其余2種厚度的A膜縱向拉伸負荷比厚度為0.010 mm增加了39%和72%，橫向增加了70%和220%；B膜縱向增加了19%和78%，橫向增加了37%和180%；結果表明，相同工藝的地膜，隨著厚度的增加，地膜縱、橫向斷裂伸長率和最大拉伸負荷均呈明顯增大的趨勢。綜合來看，2種試驗地膜，厚度達到0.015 mm以上時，其斷裂伸長率和最大拉伸負荷有明顯提升。

表3 地膜初始性能
Table 3 Initial performance of plastic film

類別Type厚度/mmThickness縱向 Vertical橫向 Horizontal斷裂伸長率/%Fracture elongation最大拉伸負荷/NMaximum tensile load斷裂伸長率/%Fracture elongation最大拉伸負荷/NMaximum tensile loadCK0.010217.511.03105.380.49A10.010136.802.23221.201.08A20.015153.073.09330.741.84A30.025181.833.84458.203.46B10.010130.942.18140.901.14B20.015190.002.59403.311.56B30.025208.263.88413.943.19

注：CK為對照組；A1為0.010 mm的A膜；A2為0.015 mm的A膜；A3為0.025 mm的A膜;B1為0.010 mm的B膜;B2為0.015 mm的B膜;B3為0.025 mm的B膜。下同。

Note: CK is control group, A1 is type film with thickness of 0.010 mm, A2 is type A film with thickness of 0.015 mm, A3 is type A film with thickness of 0.025 mm, B1 is type B film with thickness of 0.010 mm, B2 is type B film with thickness of 0.015 mm, B3 is type B film with thickness of 0.025 mm. The same below.

2

.

1

.

2

不同厚度地膜斷裂伸長率變化

斷裂伸長率是影響其撿拾難易程度的重要指標。對使用時間0～267 d地膜樣本(其中CK為114 d)進行測試，可以得到如圖1所示的地膜縱、橫向斷裂伸長率隨時間變化的曲線。圖1(a)中可見：對照地膜縱向斷裂伸長率一直呈下降趨勢，特別是45～144 d，呈近似直線下降趨勢，且下降速度較快；與之相比，試驗地膜的幾個處理，縱向斷裂伸長率在45～90 d也表現出快速下降的趨勢，但是在90～144 d，下降趨勢減緩，表現出了與對照地膜不同的趨勢；特別是144 d后，斷裂伸長率趨于穩定。前期試驗地膜和對照地膜的縱向斷裂伸長率，均表現出快速下降的趨勢，分析原因，應該是這段時間段內天氣晴朗、溫度較高，加速了地膜老化所致，而后期隨著使用時間的延長，試驗地膜的性能趨于穩定，這應該是長期覆蓋膜面淤積大量泥土形成了的保護層，在一定程度上減少了環境對地膜的影響。另外，從圖1(a)中還可以看出，相同厚度的A膜縱向斷裂伸長率低于B膜，但是同種工藝的地膜，其厚度越大，整個覆蓋期內斷裂伸長率下降越慢，力學性能越穩定，說明厚型地膜的耐候性更好。

由圖1(b)可見：對照地膜橫向斷裂伸長率在0～45 d呈快速下降趨勢，但是45 d后則趨于穩定。而試驗組的6個處理，除了B1和A2橫向斷裂伸長率始終處于緩慢下降的狀態之外，其他4個處理前期或長或短時間表現出了一段時間快速下降的趨勢，之后也趨于穩定，變化趨勢與縱向相似。但厚度與橫向斷裂伸長率的相關性表現得更為突出，2種加工工藝之間雖然略有差異，但相同工藝的地膜，均表現為橫向斷裂伸長率隨厚度的增加而增大，且3種厚度試驗地膜的橫向斷裂伸長率分別平均穩定在145%、290%和400%左右。

圖1 不同覆蓋時間地膜縱向(a)和橫向(b)斷裂伸長率Fig.1 Vertical (a) and horizontal (b) fracture elongation of mulching film of different sampling times

圖2是不同取樣時間地膜縱、橫向斷裂伸長率保留率的變化曲線。圖2(a)可見：覆蓋期內對照組地膜縱向保留率呈下降趨勢，特別是45 d后下降比較明顯，至144 d回收時保留率為70%。而試驗組地膜，0～144 d保留率下降較快，但在144 d時保留率明顯高于對照組；最終使用267 d回收時，地膜保留率仍高于70%，說明2種新型地膜均適合長季節覆蓋栽培。其中地膜厚度0.010和0.015 mm的地膜，B膜的保留率略高于A膜，但厚度0.025 mm的地膜，則是A膜高于B膜，且在回收時保留率略呈回升趨勢，導致這一現象的原因，還有待于進一步探究。相同工藝的地膜，厚度0.010和0.015 mm保留率相差不大，均保持在74%左右。

圖2(b)可見：0～45 d對照組地膜橫向斷裂伸長率保留率下降明顯，45 d后下降比較緩慢，但回收時橫向保留率已經顯著低于50%，結合縱向保留率結果可以判定回收時地膜已經嚴重老化，回收難度較大；而試驗組地膜雖然前期也呈一定的下降趨勢，且下降的幅度各有差異，但總體而言，在144 d時，保留率均遠高于對照，且覆蓋267 d后回收時，除A1略低于70%之外，其余組地膜保留率仍高于70%。相同工藝的地膜，除B2之外，其余均表現出隨著厚度增加，保留率逐漸增加的規律。綜合縱、橫向保留率來看，試驗組2種地膜力學性能比較穩定，厚度0.015 mm以上的地膜保留率最低可達到73%以上。

圖2 不同覆蓋時間地膜縱向(a)和橫向(b)斷裂伸長率的保留率Fig.2 Retention rate of mulching film vertical (a) and horizontal (b) fracture elongation of different sampling times

2

.

1

.

3

不同厚度地膜最大拉伸負荷變化

圖3為不同地膜縱、橫向拉伸負荷隨時間變化的測試結果。圖3(a)可見：對照地膜初始縱向拉伸負荷明顯低于所有試驗地膜，在整個覆蓋期內呈下降趨勢，但降幅較小，回收時下降至0.72 N；而試驗地膜雖然也呈一定的下降趨勢，但是在144 d時，其縱向最大拉伸負荷最低的A1為1.78 N，是對照地膜的2.47倍；且在144 d以后，總體下降趨勢趨于平緩，至267 d回收時，厚度0.010 mm的A1地膜最大拉伸負荷仍有1.75 N左右，且2種工藝地膜相差不大。相同工藝的地膜，隨著厚度增加，拉伸負荷逐漸增大，規律性極強。從圖3(b)中可以看出，對照組地膜橫向拉伸負荷隨覆蓋時間的延長下降趨勢不明顯；試驗地膜在45～90 d有相對明顯的下降，在90 d后均趨于穩定。在144 d時，對照地膜的橫向拉伸負荷為0.37 N，試驗地膜A1、B1相差不大，為0.88和0.93 N，是對照地膜的2倍以上；更厚的A3和B3可達到2.7 N以上。相同工藝的地膜，厚度越大橫向拉伸負荷越大，且后期力學性能仍然穩定，也表現出了與厚度的明顯相關性。與圖3(a)對比來看，各組地膜縱向拉伸負荷略高于橫向，這會有利于地膜的縱向回收。

圖3 不同覆蓋時間地膜縱向(a)和橫向(b)拉伸負荷Fig.3 Vertical (a) and horizontal (b) tensile load of mulching film of different sampling times

圖4為地膜縱、橫向拉伸負荷保留率的變化曲線。圖4(a)可見：45～144 d內對照組地膜縱向保留率呈快速下降趨勢，回收時的保留率為69%；試驗組地膜總體也呈下降趨勢，但是在144 d時保留率最低也在約近80%左右，明顯高于對照組；特別是在267 d最終回收時，除A1保留率低于80%之外，試驗組其他地膜保留率均高于80%，說明2種新型地膜力學性能較穩定，抗老化能力強；相同工藝的地膜，隨著厚度增加，保留率也增加。

進一步分析橫向拉伸強度保留率。圖4(b)可見：45～144 d內對照組地膜橫向保留率也呈快速下降趨勢，回收時保留率為75.5%；試驗組地膜45～90 d保留率下降較塊，144 d時保留率大于80%，回收后各組地膜保留率仍高于80%。相同工藝的地膜，隨著厚度增加，保留率逐漸增加。綜合縱、橫向保留率來看，試驗組2種地膜力學性能比較穩定，厚度0.015 mm以上的地膜保留率可達到85%以上。

圖4 不同覆蓋時間地膜縱向(a)和橫向(b)拉伸負荷保留率Fig.4 Retention rate of mulching film vertical (a) and horizontal (b) tensile load of different sampling times

2.2 地膜含雜率與拾凈率

將各試驗組地膜覆蓋前及回收清洗前、后的質量取平均值，根據1.3中的方法計算地膜含雜率(

M

)和拾凈率(

X

)，結果如表4所示。含雜率是影響地膜人工回收和殘膜循環再利用的重要指標；含雜率越低，越利于殘膜回收和加工再利用。由表4中數據可以看出，相同工藝的地膜隨著厚度增加，含雜率越低，越易于回收再利用，可降低企業再利用的難度。相同厚度的地膜，含雜率為CK>A1>B1，即厚度同為0.010 mm的地膜，B膜更有利于回收再利用。厚度0.015和0.025 mm的地膜，含雜率均低于80%，符合企業回收再利用的需求，可以降低再利用成本。

而在拾凈率方面，表4中數據與1.3中拾凈率的考核標準看出，對照組僅為77%，低于85%，屬于回收質量不合格，而各試驗組均在93%以上，表現良好。相同工藝的地膜，隨著厚度增加，拾凈率呈增加的趨勢，但差異不顯著。

表4 各試驗組地膜含雜率與拾凈率
Table 4 Impurity rate and pick-up rate of test mulching film

試驗組Testgroup厚度/mmThickness地膜原始質量W/(g/m2)Originalqualityof film回收后未清洗地膜質量W0/(g/m2)Quality ofunclean filmafter recycling回收清洗后地膜質量W2/(g/m2)Recycled filmquality aftercleaning當年地膜殘留質量W2/(g/m2)Residualquality offilm inthat yearM/%含雜率ImpurityrateX/%拾凈率Pick-uprateCK0.0106.1038.046.421.4383.1177A10.01013.8161.0311.700.9680.8293A20.01517.7571.9418.230.8874.8595A30.02528.3979.7927.100.2866.6199B10.01013.8757.1112.250.5577.4196B20.01515.0170.8515.310.6078.7296B30.02527.6691.2626.770.2770.4299

2.3 地膜回收效果

根據1.4中的構建的評價方法對各試驗組地膜回收效果進行評價，各相關指標的評價分值及各處理的總分值統計如表5所示。分值越高，表示回收效果越好。

雖然對照地膜的厚度略低于試驗地膜，但也都在國標規定的最低限制范圍內，且試驗地膜的使用時間是對照地膜的1.85倍。在這樣的前提下，從表6可以看出，試驗地膜的綜合評價分值仍明顯高于對照組，厚度0.010 mm的地膜，A1總分值高于CK組60.6%，B1總分值高于CK組80.9%，即所用新型銀黑雙面地膜回收效果均遠高于普通地膜。試驗組內部各處理的回收效果評分為A1

表5 地膜回收效果評價分值表
Table 5 Evaluation form of plastic film recycling effect

試驗組Testgroup最大拉伸負荷Maximumtension load含雜率Impurityrate拾凈率Pick-uprate清洗難易度Difficulty ofcleaning破損程度Damagedegree總評分TotalscoreCK405050505047A11005080805076A210060100808086A31007010010010091B110060100806085B210060100808086B3100601001009088

3 討 論

3.1 力學性能是地膜有效回收的關鍵

地膜力學性能變化會影響其回收效果。隨著覆蓋時間的延長，地膜縱、橫向斷裂伸長率及其拉伸負荷均降低，其中90 d以內力學性能下降較快，分析其主要原因，應該是覆膜前期，太陽輻射較強、溫度較高，且植株較矮，所以地膜受環境影響較大。但是覆蓋后期，力學性能下降趨勢變緩，性能趨于穩定，表明地膜老化速度減慢，回收后的地膜斷裂伸長率保留率為70%以上，最大拉伸負荷保留率約為80%左右，表明回收時仍有較好的力學性能，有利于回收。所采用的試驗地膜，因為進行過力學性能強化處理，所以即使是相近厚度，試驗地膜的力學性能也優于對照地膜，但是大部分力學性能都表現出了與厚度的相關性。張佳喜等對比了0.008和0.010 mm的地膜，研究結果表明地膜的力學性能隨厚度的增加而加強，變化速率隨著鋪膜時間的增長而減小，這些與本試驗的結果基本一致。相比較而言，本試驗中厚度0.015和0.025 mm的地膜覆蓋267 d后仍有較好的力學性能，在長季節栽培中表現出良好的使用特性。

3.2 增加地膜厚度可以有效降低殘留

研究表明，隨著厚度增加，地膜拾凈率逐漸增大，即當年覆蓋后地膜殘留量越少。周明冬等對0.006、0.008、0.010和0.012 mm的地膜進行試驗，結果表明隨著地膜厚度增加，地膜的殘留量顯著降低；曹健對比了厚度為0.010、0.012和0.015 mm 地膜的殘留情況，隨著厚度增加，當年殘膜回收率逐漸增加，其中厚度0.015 mm的地膜當年殘膜回收率達到86%。本研究將試驗厚度提升到0.015 mm以上，且結果表明厚度為0.015 mm的新型地膜拾凈率達到95%以上，有效降低了當年覆蓋的殘留，值得進行推廣使用。

3.3 降低地膜含雜率可以促進再利用

降低回收后地膜的含雜率，有利于殘膜的再利用。梁慶榮等研究結果表明，由于棉田殘膜雜質含量高，殘膜、土和秸稈無序分布，相互纏繞，導致殘膜初清理難度大，勞動強度大，成本高，增加了企業負擔，一定程度上降低了企業對殘膜回收再利用的積極性。本研究結果表明，隨著地膜厚度的增加，含雜率呈降低趨勢，尤其是厚度0.015 mm以上的地膜，含雜率低于80%，符合企業回收再利用的需求。此外，試驗證明了厚度越大越容易清洗，可以降低企業成本，有利于推進殘膜再利用。

4 結 論

1)使用267 d后，厚度0.015 mm以上的地膜縱、橫向斷裂伸長率仍高于73%，縱、橫向拉伸負荷保留率均高于85%，新型地膜在長季節栽培中表現出良好的使用特性。

2)厚度0.015 mm以上的試驗地膜，含雜率低于80%，拾凈率高于95%，可有效降低當年覆蓋地膜的土壤殘留量，值得推廣使用。

3)構建了地膜回收效果綜合評價方法，并對地膜回收效果進行評價，結果表明，在使用時間超過對照地膜123 d的情況下，同樣厚度的2種新型試驗地膜總分值分別高于對照組60.6%和80.9%，表現出良好的回收特性，也說明了工藝上的差異性；在2種新型試驗地膜組內，也均表現出了厚度的影響，即厚度越大，綜合評價越高，回收特性越好；尤其是A膜，0.015和0.020 mm的厚度，其綜合分值分別高于0.010 mm厚度13.9%和20.5%，說明地膜厚度仍然是一個重要影響因素，隨著厚度的增加，其回收及用后循環再利用特性更佳。

致謝

1.感謝博祿貿易(上海)有限公司對本研究的資助。

2.感謝山東省煙臺市益生生態蔬菜基地對本研究的支持。