甘肃省典型旱作区残留地膜时空分布特点研究

牟 燕，王联国，王克鹏，董 博

（1.甘肃农业大学信息科学技术学院，甘肃 兰州 730070；2.甘肃农业大学资源与环境学院，甘肃 兰州 730070）

农用地膜作为重要的农业生产资料已被广泛应用于农业生产中，并极大地促进了干旱地区的农业发展。然而，由于地膜本身的材质问题，长期使用使大量残膜留于土壤中，不仅降低了土壤质量，而且对作物生长、秸秆利用、畜牧养殖、农机操作、生态环境等均产生消极影响。残膜污染问题是地膜应用推广的瓶颈之一，也是制约我国农业可持续发展的重要因素。客观、全面地掌握典型地区的残膜污染状况，探寻残膜污染的特点、变化趋势及危害程度，对我国农业的可持续发展影响深远。我们选择黄土高原长期覆膜的典型地区进行了残膜分布特点及其影响因素的研究，以期为残膜污染治理提供依据和借鉴。

1 研究方法

1.1 调查点概况

调查点位于定西市安定区李家堡镇连续覆膜种植2、5、10 a的玉米田。该点应用覆膜种植技术时间较长，地膜用量、覆膜方式及残膜回收方法稳定，作物种植持续性好，具备代表性，利于残膜调查研究。

1.2 采样方法

2013年4月，针对残膜分布的时间、空间、面积大小等特点，分别在连续覆膜种植玉米2、5、10 a的采样点各选取3块面积均为1 m2（1 m×1 m）的样方，每个样方均按0～10、10～20、20～30 cm 3个土层深度进行人工采样，所采样品均按不同采样点及土层深度分别收集处理。

1.3 样品处理

人工去除附着在残膜上的杂物，仔细展开卷曲的残膜并进行清洗，洗后用滤纸吸干残膜上的水分，在阴凉干燥处自然晾干至恒重。处理过程要小心谨慎，以防残膜破碎。

1.4 统计分析方法

用万分之一精度电子天平称重，统计各采样点及不同土层深度的残膜质量，并按大膜（＞25 cm2）、中膜（4～25 cm2）、小膜（＜4 cm2）3个标准分类统计残膜数量。使用DPS软件进行数据统计分析。为了研究残膜的破碎程度，本研究特引入“破碎度”这一概念，用公式F=M/N表示，其中F为破碎度（kg/块），M为样方内残膜总质量（mg），N为样方内残膜总数量。

2 结果与分析

2.1 质量分布

由表1可见，覆膜2、5、10 a样点0～30 cm土层的残膜质量分别为29.70、35.49、53.13 kg/hm2，覆膜5、10 a的分别较覆膜2 a的增加19.49%、78.89%。各样点均以0～10 cm土层残膜质量最高，其次是10～20 cm土层，20～30 cm土层残膜质量最小。可见残膜质量与覆膜年限有关，覆膜时间越长，土壤中的残膜质量越高。残膜主要集中在浅层土壤中，土层越深，残膜质量越小。

2.2 数量分布

残膜数量是衡量农田土壤污染严重程度的重要指标。由表1可知，覆膜2、5、10 a样点0～30 cm土层的残膜数量分别为198、273、483片，其中覆膜5、10 a的分别较覆膜2 a的增加37.88%、143.94%。各样点均以0～10 cm土层残膜数量最多，约占总量的58.4%～76.2%；其次是10～20 cm土层，约占总量的比例为22.3%～35.0%；20～30 cm土层残膜数量最少，仅为1.5%～6.6%。由此可见，残膜数量与覆膜年限及土壤深度有关，覆膜年限越长，残膜数量越多；覆膜田块的残膜主要集中在0～20 cm土层，随着覆膜时间延长，残膜进入深层土壤的机会增加。

表1 不同覆膜年限玉米田残膜质量及数量

2.3 形态分布

由表2可知，覆膜2、5、10 a样点中，大（＞25 cm2）、中（4～25 cm2）、小（＜4 cm2）面积残膜数量均随覆膜年限的增加而增加，覆膜5、10 a样点较覆膜2 a样点的大膜数量分别增加10、21片，中膜数量分别增加29、75片，小膜数量分别增加36、189片。各样点均以小膜所占比例最大，分别为72.5%、66.3%、69.2%。由此可见，覆膜年限越长，残膜积累量的增加和各影响因素作用时间的延长，均可导致残膜破裂加速，使小膜数量及所占比例也相应增加。

2.4 覆膜年限对残膜破碎度的影响

影响残膜破碎的因素除材质本身外，人为因素（如耕作等）及自然因素（如农田中光照、温度、水、肥等）均对残膜的破碎程度影响较大。覆膜年限越长，引起残膜破碎的因素增加、作用时间增长。由表2可知，残膜破碎度以覆膜10 a样点的最小，为11 mg/块；其次是覆膜5 a样点，为13 mg/块；覆膜2 a样点最大，为15 mg/块。即覆膜时间越长，残膜的破碎程度越高，破碎度越小。

表2 不同覆膜年限玉米田不同形态残膜数量及破碎度

3 结论与讨论

1）研究结果表明，定西市长期覆膜玉米田存在一定程度的残膜污染，且覆膜时间越长，残留地膜越多，覆膜2、5、10 a玉米田0～30 cm土层的残膜重量分别为29.70、35.49、53.13 kg/hm2，残膜数量分别为198、273、483片。残膜主要集中在浅层土壤中，土层越深，残膜所占比例越小，其中0～10 cm土层约占58.4%～76.2%，10～20 cm土层约占22.3%～35.0%，20～30 cm约占1.5%～6.6%。不同覆膜年限不同形态残膜所占比例均表现为，小膜（＜4 cm2）最多，中膜（4～25 cm2）次之，大膜（＞25 cm2）最少，且随着覆膜年限增加，不同面积的残膜均呈现出明显的增加趋势。覆膜年限越长，残膜的破碎程度越大，破碎度越小。

2）当前，我国黄土高原地区残膜污染状况比较严重，若不妥善解决必将威胁该地区农业的可持续发展。但在干旱地区，地膜作为一种高效率、低成本、易推广和便于应用的农业生产资料，仍将在未来很长一段时间内应用在农业生产中。因此，全面、客观的掌握残膜污染状况是解决残膜污染的首要问题。今后应针对残膜危害特性，开展大量的研究，全面掌握残膜污染的危害程度，为残膜污染治理、新型环保地膜产品开发等提供必要的依据。