临沂市农用地膜残留系数研究与影响因素分析

滕世辉，李晓霞，房晓燕，张相松，杨化恩

（1山东省临沂市河东区农业局，山东临沂276034；2山东省临沂市农业环境保护站，山东临沂276000）

0 引言

自20世纪70年代末期以来，中国引进地膜覆盖栽培技术，地膜覆盖面积不断扩大，农作物产量得到大幅提高，获得了显著的经济效益，被人们称誉为农业上的“白色革命”。据统计，临沂市常年地膜使用量在2万t以上，地膜覆盖面积在30万hm2以上，分别是1995年的12倍和33倍，地膜覆盖栽培的农作物主要有大蒜、花生、蔬菜等，与此同时，农田地膜残留量也逐年增加，污染日益严重。因此，开展农用地膜残留现状调查，全面了解农用地膜残留现状意义重大。笔者采用实地调查和定位点采样，对主要覆膜作物及典型覆膜农区进行了实地调查，对主要覆膜作物、不同土壤类型设立定位监测点进行采样分析，以期初步摸清影响地膜残留的主要因素和变化规律。

1 材料与方法

1.1 调查范围与定位点选择

以主要覆膜作物布局和不同作物地膜使用量为依据，重点考虑覆膜年限（分为5年，10年，15年）、土壤类型（砂壤、中壤、重壤）、覆膜方式（全膜覆盖）、回收方式（人工捡拾和耙子搂）等因素，选择3种不同覆膜作物不同覆膜年限，设置9个地膜残留定位监测点（表1），同时设立不同土壤类型花生地残留点6个（表2），每个定位点面积均大于0.13 hm2。

表1 不同覆膜作物不同覆膜年限地膜残留监测点

表2 不同土壤类型花生地膜残留监测点

1.2 样品收集时间

各类型作物均为全程覆膜，回收的方法均采用人工捡拾和耙子搂，各监测点均在种植前和收获后分两次进行样品收集。

1.3 样品收集方法

每个监测点以对角线方式选取5个采样点，规格为200 cm×100 cm（面积为2 m2，深20 cm），人工翻挖土壤，边挖土边清捡残膜。

1.4 样品处理方法

残膜收集完毕后，首先去除附着在残膜上的杂物，然后带回单位用超声波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。

1.5 计算方法

每次铺设地膜均需准确计算地膜铺设量。首先，精确计量地块面积，利用铺设前、后地膜卷的重量（精确至0.01 kg）变化，计算单位面积地膜用量，公式如(1)所示。

1.6 数据统计分析

采用Excel软件对数据进行分析与绘图。

2 结果与分析

2.1 残留系数

各监测点当季残留系数范围为4.56%～12.75%，平均值为8.05%，最高的是大蒜玉米轮作监测点，平均达到12.56%，其次是春花生监测点，平均为8.64%。另外，同种作物不同覆膜年限当季地膜残留系数差异很小，春花生监测点为(8.64±0.16)%，大蒜玉米轮作监测点为(12.47±0.28)%，大棚西红柿监测点为(4.61±0.05)%（表3）。

2.2 地膜残留量

从图1可以看出，3种主要覆膜作物不同种植年限地膜在土壤中的残留总量为(19.28±10.90)kg/hm2，最高是种植年限15年的大蒜玉米轮作监测点，达到30.18 kg/hm2，其次是种植年限15年的春花生监测点，为28.64 kg/hm2，最低是种植年限5年的大棚蔬菜监测点，仅为8.38 kg/hm2，所有监测点地膜残留均低于20世纪90年代农业部在全国17个省（市）调查的平均残留 60 kg/hm2的水平[4]。

另外，虽然同种种植类型不同种植年限地膜残留总量总趋势均为逐年递增，覆膜年限越长地膜残留总量越大，但是地膜年均残留量均呈现不同程度的递增趋势，最高为种植年限5年的大蒜玉米轮作监测点DS001，达到3.248 kg/hm2（图2）。

2.3 不同土壤类型土壤残留系数

根据对不同土壤类型种植年限为5年的春花生地膜残留定位监测结果，可以看出，同类型土壤当季地膜残留系数差异很小，均在0.2%以内，但是不同土壤类型间当季地膜残留差异明显，随着土壤紧实度的提高地膜残留总量和当季残留系数明显升高，中壤土和重壤土花生地膜残留分别是砂壤土地膜残留的1.64倍和1.96倍（表4）。

表3 不同覆膜作物不同覆膜年限当季地膜残留系数

图1 不同覆膜作物不同覆膜年限地膜残留总量

图2 不同覆膜作物不同覆膜年限地膜年均残留量

表4 不同土壤类型花生地膜当季地膜残留系数

3 地膜残留影响因素分析

3.1 种植制度

综合分析地膜残留总量、当季地膜残留量和地膜残留系数，不同种植制度间地膜残留差异明显，大蒜玉米轮作明显高于春花生，两种种植制度覆膜时间长短不同，时间越长地膜破碎程度越严重，回收越难，因此残留量也就越大。虽然长时间覆膜的大棚蔬菜残留少于春花生，但是由于大棚蔬菜属于保护地精细栽培，经济效益明显高于露地覆膜的春花生，农户对于大棚蔬菜残留地膜回收相对细致，因此地膜残留相对较少。

3.2 覆盖年限

通过不同种植制度不同覆膜年限监测，覆膜年限越长，地膜残留总量越多，地膜在土壤中的累积效应明显，准确地反应了农用地膜难降解的特点。同时地膜年均残留量均呈现不同程度的递增趋势，说明随着种植习惯、地膜质量等情况的改变，地膜残留增加的速度越来越快。

3.3 土壤类型

春花生种植制度下，中壤土和重壤土花生地膜残留分别是沙壤土地膜残留的1.64倍和1.96倍，说明土壤类型严重影响地膜的附着性和回收的难易程度。土壤疏松有利于土壤的耕翻，从而利于残膜的回收；土壤保水蓄水性能越好，残膜附着土壤越紧密，越难回收，通过耕翻和风吹带出土壤的几率就越小，残留就越多。

3.4 其他因素

首先，由于本研究地膜回收均采用人工捡拾和耙子搂的方式，未将回收习惯考虑在内，由于实际生产中很多农户只是人工捡拾，特别是露地栽培作物，地膜残留量比试验数据偏大，除种植制度、覆盖年限和土壤类型对地膜残留有影响外，农户回收习惯很大程度上决定了地膜残留量。农户精耕细作地膜残留就少，粗放种植残留量就大，这也是大棚蔬菜地膜残留相对较少的原因。

其次，现行地膜生产主要依据是1993年6月实施的国标《聚乙烯吹塑农用地面覆盖薄膜》(GB13735-1992)，该标准根据使用原料、产品厚度及推荐覆盖时间不同，将地膜产品分为4类，厚度从0.008 mm到0.02 mm分为5个档次。但是在实际生产中，企业为了经济利益普遍生产厚度只有0.005～0.006 mm的地膜，造成地膜老化程度加快，易破碎、难捡拾，回收越来越难，这也是种植年限5年的地膜年均残留量比10年、15年的高的原因之一。

另外，由于地膜回收难度大，费工费力，加之地膜回收企业缺乏和残膜再利用价值低，造成生产中农户只是简单捡拾后堆放于田间地头，甚至不捡拾就耕翻，残膜基本是遗留在土壤和田间地头。

4 结论

从本次研究发现，所有监测地块农田土壤中地膜残留量均低于20世纪90年代农业部在全国17个省（市）调查的平均残留60 kg/hm2的水平，也没有超过GB/T 25413-2010《农田地膜残留量限值及测室》中地膜污染的一级标准，按污染一级标准折算(75 kg/hm2)，在春花生连作情况下，覆膜的安全年限为25～39年，大蒜玉米轮作为23～37年，大棚蔬菜为44～92年；同种种植制度不同年限当季地膜残留系数差异不明显，但是，随着地膜越来越薄、强度和抗拉力下降，年均地膜残留量呈上升趋势；种植制度、覆膜年限、土壤类型、回收习惯和地膜质量对地膜残留影响较大，耕作粗放、覆膜年限越长、土壤越粘重，地膜残留量越大。