新疆农田地膜残留的影响因素分析

新疆农田地膜残留的影响因素分析

周明冬1，胡万里2，耿运江3，董合干3，秦晓辉1*

(1.新疆农业资源与环境保护站，新疆乌鲁木齐 830049；2.云南省农业科学院农业环境资源研究所，云南昆明 650205； 3.伊犁州农村能源环境工作站，新疆伊宁 835000)

摘要[目的]研究新疆农田地膜残留的影响因素，探讨农田地膜的残留规律。[方法]选择新疆31个地膜使用重点县市的棉田、玉米田和加工番茄田作为研究对象，分析覆膜年限、离村庄距离和作物种植种类对地膜残留规律的影响。[结果]农田覆膜年限、离村庄距离和作物种植种类对新疆农田地膜残留都有影响，其中农田覆膜年限和作物种植种类对地膜残留的影响较大。随着覆膜年数的增加，农田残膜密度会增加；离村庄距离<1 km的农田地膜密度相对较小；不同作物农田地膜残留规律不一致，同等条件下，加工番茄田残膜密度最小。[结论]该研究为新疆农田地膜污染的防治提供了理论依据。

关键词残膜；覆膜年限；作物种类；影响因素；新疆农田

中图分类号S158.4

作者简介周明冬(1981- )，女，安徽霍邱人，高级农艺师，硕士，从事农业资源环境保护研究。*

收稿日期2015-07-30

Influence Factors of Residual Film’s Distribution in Xinjiang

ZHOU Ming-dong1, HU Wan-li2, GENG Yun-jiang3, QIN Xiao-hui1*et al (1. Agricultural Resources and Environmental Protection Station of Xinjiang, Urumqi, Xinjiang 830049; 2. Institute of Agricultural Environment and Resources, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kunming, Yunnan 650205; 3. Rural Energy and Environment Workstation of Ili Prefecture, Yining, Xinjiang 835000)

Abstract[Objective]The study aims to analyze the influence factors of residual film’s distribution and the distribution characteristics of mulch residues in Xinjiang field. [Method]Cotton field, corn field and tomato field were choose from 31 cities in Xinjing as research objects, and the influence of different mulching years, distance from the village and crop fields on distribution characteristics of mulch residues was analyzed. [Result] Mulching years, distance from the village and crop types all have influence on mulch residues. Mulching years and distance from the village have greater impact on mulch residues. The density of film residue has a trend of increase with the increase of film residue. Fields at a distance of less than 1 km from the village have smaller density of mulch residues. Residual film’s distribution in different crop fields is not consistent, and tomato field has the smallest density of mulch residues under the same condition. [Conclusion] The research could provide theoretical references for the control of field pollution from residual film in Xinjiang.

Key wordsMulch residue; Mulching years;Crop type; Influence factor; Xinjiang field

地膜覆盖具有增加作物产量和促进作物早熟的特性[1-3]，在新疆，地膜覆盖技术主要用于棉花、玉米、甜菜、加工番茄等作物上，极大地促进了新疆农业的发展，从而使新疆成为世界上地膜使用最集中的地区之一。

地膜绝大多数是聚乙烯类物质，其分子结构稳定，在土壤中可以残留200～400 a[4]，随着地膜覆盖技术的广泛应用，农田中也随之累积了大量的残膜，残膜长期在土壤中积累势必造成严重后果，危害大田利用的可持续发展。研究表明，残膜会改变或切断土壤孔隙的连续性，增大孔隙的弯曲性，从而阻碍土壤水分的运移，影响土壤水分的均匀程度，从而使水分渗透量随着地膜残留量增加而减少[5-6]。另外，残膜还会降低土壤孔隙度，阻碍了土壤的气体交换，致使土壤中CO2含量过高，这对土壤微生物的生存不利，使土壤生态的良性循环受到破坏[7]。当残膜密度为2 000 kg/hm2(覆膜141 a左右)时，2种棉花成苗率分别下降13.0%、21.1%，产量分别下降38.3%、45.2%，碱解氮和有效磷分别下降55.0%和60.3%[8]。

关于新疆农田残膜研究主要集中在各地区、各作物的残留规律上。如董合干等[9]对新疆石河子棉田地膜残留的时空分布特征进行了研究；马辉等[10]对华北典型农区棉田土壤中地膜残留特点进行了研究；杜晓明等[11]对我国北方典型地区农用地膜污染现状进行了研究。大量研究表明，新疆农田残膜量不断增加。然而，关于农田地膜残留的影响至今仍未见全面报道。笔者选择3种主要覆膜作物(棉花、玉米和加工番茄)农田为研究对象，分析覆膜年限、离村庄距离和种植作物种类对地膜残留规律的影响，探讨农田地膜残留的主要影响因素以及未来农田残膜的分布趋势，以期为农田地膜污染防治提供理论依据。

1材料与方法

1.1调查范围调查范围包括新疆31个地膜使用重点县市，即沙湾县、库尔勒市、精河县、库车县、莎车县、尉犁县、阿瓦提县、 疏勒县、玛纳斯县、乌苏市、沙雅县、阿克苏市、额敏县、新和县、温泉县、福海县、博乐市、岳普湖县、布尔津县、富蕴县、裕民县、哈巴河县、伊宁县、焉耆县、巩留县、鄯善县、伊吾县、吐鲁番市、麦盖提县、和静县。

1.2试验设计于2014年3～5月，在距离村庄<1、1～2、>2 km的地方，对棉田、玉米田和加工番茄田按照覆膜年限0～10、11～20、21～30 a进行取样。其中，21～30 a只调查棉田，因为玉米田和加工番茄田连续覆膜21 a以上的较少。每个监测地块选择3个规格为100 cm×100 cm样方，测定0～30 cm地膜残留密度。划定采样样方后，边挖土边清捡残留地膜。首先去除附着在残膜上的杂物，然后带回实验室清洗，洗净后用吸水纸吸干残膜上的水分，小心展开卷曲的残膜，防止残膜破裂，放在干燥处自然阴干，再利用万分之一的电子天平称重。

1.3数据分析采用Spss20.0对数据进行方差分析及LSD多重比较，用origin8.5做图。

2结果与分析

2.1不同覆膜年限对新疆农田地膜残留的影响

2.1.1棉田。由图1a可知，在距离村庄1 km以内的棉田中，覆膜年限0～10和11～20 a的残膜密度没有显著差异，21～30 a的残膜密度显著高于其他覆膜年限，分别为0～10和11～20 a的2.90和2.63倍。由图1b可知，在距离村庄1～2 km的棉田中，0～10、11～20和21～30 a的残膜密度均差异显著，21～30 a的残膜密度分别为0～10和11～20 a的3.15和1.87倍；11～20 a的残膜密度是0～10 a的1.68倍。由图1c可知，在距离村庄2 km以外的棉田中，0～10、11～20和21～30 a的残膜密度均差异显著，21～30 a的残膜密度分别为0～10、11～20 a的3.77和2.19倍；11～20 a的残膜密度是0～10 a的1.71倍。

2.1.2玉米田。由图1d～f可知，在距离村庄<1、1～2、>2 km 的玉米田中，0～10和11～20 a的残膜密度均差异显著，11～20 a的残膜密度分别为0～10 a的3.00、2.01、2.05倍。

2.1.3加工番茄田。由图1g～i可知，在距离村庄<1、1～2、>2 km的加工番茄田中，0～10和11～20 a的残膜密度差异显著，11～20 a的残膜密度分别为0～10 a的2.37、1.94、2.08倍。

综上所述，随着覆膜年限的增加，新疆3种主要覆膜作物农田的残膜密度都呈上升趋势。对比0～10、11～20 a的残膜密度，玉米田增加最多，加工番茄田次之，棉田最小，但是棉田21～30 a的残膜密度迅速增长。可见，覆膜年限是影响新疆农田地膜残留的重要因素。

注：a、b、c分别为棉田中距离村庄<1、1～2、>2 km；d、e、f分别为玉米田中距离村庄<1、1～2、>2 km；g、h、i分别为加工番茄田中距离村庄<1、1～2、>2 km。不同字母代表不同覆膜年限间残膜密度的差异性显著(P<0.05)。 图1　3种作物农田不同覆膜年限间残膜密度的差异

2.2离村庄距离对新疆农田地膜残留的影响

2.2.1玉米田。由图2a可知，在覆膜0～10 a的玉米田中，距离村庄1 km以内的残膜密度显著小于距离村庄1～2和>2 km的残膜密度，后两者分别为距离村庄1 km残膜密度的1.49和1.39倍；在后两者覆膜11～20 a的玉米田中，离村庄不同距离的残膜密度没有显著差异。

2.2.2加工番茄田。由图2b可知，在覆膜0～10 a的加工番茄田中，距离村庄1 km以内的残膜密度显著小于距离村庄1～2和<2 km的残膜密度，后两者分别为距离村庄1 km以内残膜密度的1.25和1.22倍；在覆膜11～20 a的加工番茄田中，离村庄不同距离残膜密度没有显著差异。

2.2.3棉田。由图2c可知，在覆膜0～10和21～30 a的棉田中，离村庄不同距离的残膜密度没有显著差异。在覆膜11～20 a的棉田中，距离村庄1 km以内的残膜密度显著小于距离村庄1～2和>2 km的残膜密度，后两者分别是距离村庄<1 km残膜密度的1.40和1.33倍。

综上所述，新疆3种主要覆膜作物农田中，距离村庄近的地方残膜密度都显著小于距离村庄远的残膜密度。距离村庄近的农田，农民相对更容易去清理残膜，从而降低残膜含量。然而，距离村庄远近并不是影响农田地膜残留的主要影响因素。

2.3种植作物种类对新疆农田地膜残留的影响由表1可知，在覆膜0～10 a的棉田残膜密度显著高于玉米和加工番茄田，棉田残膜密度分别为其他两种作物的1.61、1.64倍；在覆膜10～20 a时，3种作物农田残膜密度均呈显著性差异，表现为玉米田>棉田>加工番茄田。在同样的覆膜时间内，3种作物间地膜残留规律差异显著。棉田在种植初期(0～10 a)更容易累积残膜，玉米田在种植中期(11～20 a)更容易累积残膜，加工番茄田残膜累积较慢。所以，种植作物不同对农田残膜具有较大的影响。

注：a.玉米田；b.加工番茄田；c.棉田。不同字母代表离村庄不同距离的残膜密度差异性显著。 图2　3种作物农田中离村庄不同距离的残膜密度差异

kg/hm 2

注：同一列不同字母代表不同作物农田的残膜密度差异性显著。

3讨论

3.1覆膜时间和种植作物类型共同影响农田地膜残留农田覆膜时间和种植作物类型都会对农田地膜残留影响较大，这与李秋洪[12]、胡会军[13]等的研究结果一致。关于农田残膜，针对覆膜时间的研究较多，如覆膜时间对地膜残留、作物生长和土壤的影响，但是关于新疆各种作物农田残膜规律差异及其机理的研究较少，这对防治地膜危害是极其不利的。

3.2新疆各作物农田中棉田地膜污染较严重新疆作为我国三大棉区之一[14]，已经成为世界上重要的棉花种植区之一，棉花种植面积占新疆总农业种植面积的近一半以上，棉田铺膜率达100%[15]。据调查，新疆棉田连续覆膜时间很多都已超过20 a，受到的残膜污染远远比加工番茄和玉米等作物农田严重。因此，重点研究棉田地膜污染防治措施是非常必要的。

4结论

新疆农田覆膜年限、离村庄距离和作物种植种类都对农田地膜残留有影响，其中农田覆膜年限和作物种植种类对地膜残留的影响较大。随着覆膜年限的增加，农田残膜密度会增加。离村庄距离<1 km的农田残膜密度相对较小。不同作物农田地膜残留规律不一致，同等条件下，加工番茄田残膜密度最小。

参考文献

[1] 严昌荣，梅旭荣，何文清，等．农用地膜残留污染的现状与防治[J]．农业工程学报，2006，22(11)：269-272．

[2] ANIKWE M，MBAH C N，EZEAKU P I，et al.Tillage and plastic mulch effects on soil properties and growth and yield of cocoyam (Colocasiaesculenta)on an ultisol in south eastern Nigeria[J].Soil Till，2007，93：264-272.

[3] 张杰，任小龙，罗诗峰，等．环保地膜覆盖对土壤水分及玉米产量的影响[J]．农业工程学报，2010，26(6)：14-19．

[4] 王频.残膜污染治理的对策和措施[J].农业工程学报，1998，14(3)：185-188.

[5] 陈然.可降解塑料的研究开发进展[J].农业环境保护，1998(6)：32.

[6] 吾甫尔江·托乎提，艾海提·牙生，巴雅尔.论地膜污染与防治对策[J].新疆环境保护，2000，22(3)：176-178.

[7] 南殿杰，解红娥，李燕娥.覆盖光降解地膜对土壤污染及棉花生育影响的研究[J].棉花学报，1994，6(2)：103-108.

[8] 董合干，刘彤，李勇冠，等.新疆棉田地膜残留对棉花产量及土壤理化性质的影响[J].农业工程学报，2013，29(8)：91-99.

[9] 董合干，王栋，王迎涛，等.新疆石河子棉田地膜残留的时空分布特征[J].干旱区资源与环境，2013，27(9)：182-186.

[10] 马辉，梅旭荣，严昌荣，等.华北典型农区棉田土壤中地膜残留特点研究[J].农业环境科学学报，2008，27(2)：1-4.

[11] 杜晓明，徐刚，许端平，等.中国北方典型地区农用地膜污染现状调查及其防治对策[J].农业工程学报，2005，21(13)：225-227.

[12] 李秋洪．论农田“白色污染”的防治技术[J].农业环境与发展，1997(2)：17-19．

[13] 胡会军，张秀芝，李强，等.吉林省主要覆膜作物地膜残留情况调查[J].农业资源与环境学报，2013，30(6)：50-52.

[14] 严昌荣，王序俭，何文清，等．新疆石河子地区棉田土壤中地膜残留研究[J]．生态学报，2008，28(7)：3470-3474．

[15] 刘建国，李彦斌，张伟，等．绿洲棉田长期连作下残膜分布及对棉花生长的影响[J]．农业环境科学学报，2010，29(2)：246-250．