华北典型农区棉田土壤中地膜残留特点研究

以华北典型农区一河北省邯郸市作为研究对象,对不同覆膜年限棉田地膜残留状况进行了分析研究.力求揭示棉田土壤中残膜数量、形态的时空变化特点.结果显示,邯郸地区棉田地膜平均残留量在59.1～103.4kg·hm-2之间.土壤中残膜含量与覆膜年限有关,覆膜年限越久,残留量越高.连续覆膜2 a、5 a和10a的棉田中地膜残留量分别为59.1、75.3和103.4kg·hm-2,且土壤中的残膜数量分别为393万片·hm-2、544万片·hm-2和965万片·hm-2.残留地膜主要集中在表层土壤中,3个土层(0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm)中的残膜数量依次约占总量的75%、20%和5%.研究结果还显示覆膜时间越长.深层土壤残膜量越高.小块膜明显多于大块膜,3种不同面积大小(<4 cm2、4～25 cm2、25 cm2)的残膜片数分别约占总量的65%、30%和5%.     

内蒙古农田耕层土壤地膜残留现状及发展趋势

为评估内蒙古农田地膜残留污染现状,本研究于2021年4月选择内蒙古覆膜年限为1~40 a的10个旗县的30个农田地膜残留监测点为研究对象,对各监测点农田耕层土壤地膜残留量分布特征及影响因素进行调查研究。结果表明：内蒙古耕地耕层（0~30 cm）土壤平均地膜残留量已高于我国农田残留量限值,且3个区域残留量差异明显,表现为北方高原山地区>东北湿润平原地区>西北干旱半干旱平原区;农户的回收意识更加影响农田残膜量;土壤残膜主要集中在0~10 cm土层中,且表现为随覆膜年限增加,0~10 cm土层中的残膜含量比例减少,10~30 cm的土层残膜含量比例随覆膜年限增加而增加;随着种植年限的增加,小面积残膜量（<4 cm²）在深层土壤不断增加。研究表明,内蒙古农田残膜污染较为严重,10 cm以下土层中的残膜量和碎片化呈加重趋势,应加强地膜回收、生物降解膜替代等措施,以缓解区域作物种植体系中残膜污染问题。     

新疆阿克苏地区棉田残膜污染现状分析

[目的]调查分析新疆阿克苏地区棉田地膜残留量,为阿克苏地区棉田残膜污染防控提供数据参考和理论依据.[方法]新疆阿克苏地区棉田经过多年的覆膜栽培技术,土壤中地膜残留量较大.对该地区棉田地膜残留状况、残膜分布特点、影响因素进行调查,采用梅花采样法采样,按照不同耕层以及不同残膜面积分类统计.[结果]阿克苏地区棉田土壤中地膜平均残留量高达134.09 kg/hm2,污染严重.残膜在土壤0～30cm耕作层中都有分布,三个层面(地表、0～12 cm、12～30 cm)中的残膜量依次约占总量的5.88;、44.92;和49.20;.残膜主要是以4～25 cm2的大小存在于土壤中,土壤中残膜质量与残膜片数呈正相关关系.阿克苏地区各县与第一师各团场相比棉田地膜残留量较多.[结论]土地管理模式和农作方式是影响地膜残留量的主要因素,通过对阿克苏地区各县和第一师各团场对比表明,土地管理模式较好的地区棉田地膜残留量相对较少.     

河三角洲地区棉田地膜残留特征研究

为准确掌握黄河三角洲地区棉田土壤残膜的分布特征、科学制定棉田地膜污染防治对策,在黄河三角洲棉花主产区东营市开展了棉田地膜调查与残留监测研究,选择5个典型棉田进行取样,测定土壤中的残膜数量、分布密度及残膜面积等.结果表明:20年以上棉田的土壤地膜残留量为18.84～53.53 kg/hm2,地块间差异较大.地膜残留密度22.5万块/hm2～34.0万块/hm2,残膜大小差异较大;25 cm2以上的残膜占残膜总块数的94.1％,100 cm2～500 cm2的残膜占一半以上,500 cm2以上的大片残膜约占21％.黄河三角洲棉区,土壤中地膜残留以”残块大、厚度薄、回收难”为主要特征,并具有向深土层迁移的可能,生态风险较高.     

山东省花生种植区耕层土壤残膜赋存特征

通过对山东省花生典型种植区耕层土壤地膜残留量分布特征及影响因素的调查研究,准确评估花生种植农田系统地膜残留污染现状,为该地区农田地膜污染防控措施的提出提供科学依据。选择覆膜年限为1～15 a的18个农田为研究对象,调查土壤质地、地膜使用情况等指标,同时分析不同耕层土壤中地膜残留量和残片数量。结果表明,覆膜1～15 a的4个典型花生种植区耕层(0～30 cm)土壤残膜量在2.48～46.01 kg·hm~(-2),不同区域间差异不明显,均低于我国农田残留量限值。随着覆膜年限的增加,耕层土壤中残膜的含量和数量均呈逐年上升趋势。残膜含量和残片数量随土壤深度增加而逐渐降低,分布在0～10 cm土层内的残膜显著高于10～20 cm和20～30 cm土层,随着覆膜年限增加,残膜呈现向深层土壤下移的趋势。25、4～25 cm~2和4 cm~2残片数均随土壤深度的增加而降低。随覆膜年限增加,耕层(0～30 cm)土壤中小面积残膜数量和比例不断提高,且在20～30 cm深层土壤4 cm~2的小残片呈明显增多趋势,加大了长期覆膜农田的残膜回收难度,可能对耕层土壤环境造成长期影响。因此,采取适当措施增加地膜回收,以减少该地区地膜污染,对保护该地区花生产地健康有积极作用。     

典型地区农用地膜残留水平及其形态特征研究

选取黑龙江和河北等使用农用地膜的典型地区,对温室大棚、蔬菜田和作物田农用地膜使用及残留情况进行了调查研究。结果表明,这些地区在相应地块上所从事的农事活动及农膜使用上具有一定的相似性。残膜尺寸大小一般集中在5～15cm左右。农用地膜使用后,其表面出现龟裂、分层现象。黑龙江地区温室大棚、蔬菜田和作物田中土壤残留地膜的平均水平分别为4122.3、3660.1和2497.3g·hm-2;河北保定、邯郸地区温室大棚、蔬菜田及作物田土壤残留地膜的水平分别为5629.5、7369.5和2821.8g·hm-2,两地区使用农膜地块残留地膜水平显著高于相应对照土壤。研究结果还表明,河北受调查的三种农田农用地膜平均残留水平普遍高于黑龙江相应农田残留平均水平,两地对照土壤中平均残留水平均很低。     

定西市农用地膜残留特点及防控对策

通过查阅资料、问卷调查和实地采样的方法对定西市地膜残留情况进行调查分析。结果表明：定西市废旧地膜农田平均残留量为13.6kg/hm2,对土壤生态环境影响微弱。但还有近6万t的残留地膜未回收利用,或随意丢弃在农田之外,或被就地焚烧,对农业生态环境造成二次污染。地膜农田残留量主要受覆膜年限的影响,覆膜年限越长,地膜残留量越大;除此之外,地膜残留量还受耕作模式和农民环保意识的影响,机械化耕作技术的推广导致农田残膜破碎度变小,深层土壤中的残膜量增多,农膜回收意识淡薄也导致农田中残膜量逐渐增多。为防止地膜残留污染进一步加剧,急需严格落实相关法律法规,建立考核监管机制;加强宣传引导,推广节约型地膜使用和回收技术。     

黄河三角洲地区棉田地膜残留特征研究

为准确掌握黄河三角洲地区棉田土壤残膜的分布特征,科学制定棉田地膜污染防治对策,在黄河三角洲棉花主产区东营市开展了棉田地膜调查与残留监测研究,选择5个典型棉田进行取样,测定土壤中的残膜数量、分布密度及残膜面积等。结果表明:20年以上棉田的土壤地膜残留量为18.84~53.53 kg/hm~2,地块间差异较大。地膜残留密度(22.5~34.0)万块/hm~2;残膜大小差异较大,25 cm~2以上的残膜占残膜总块数的94.1%,100~500 cm~2的残膜占一半以上,500 cm~2以上的大片残膜约占21.0%。黄河三角洲棉区,土壤中地膜残留以"残块大、厚度薄、回收难"为主要特征,并具有向深土层迁移的可能,生态风险较高。     

绿洲棉田长期连作下残膜分布及对棉花生长的影响

通过田间调查和长期连作定点微区试验相结合,研究了长期连作棉田,集中连续使用地膜后,地膜在土壤中的累积、空间分布和形态变化,及其残膜对土壤物理性状、棉花根系生长及产量的影响。结果表明:随着地膜使用年限增加土壤中残膜平均每年以11.2kg·hm-2速率增加,长期连作棉田残膜主要分布在0～30cm土层,占到了85%,在耕作层(0～30cm)以下随着根层深度的增加,残膜量减少;大于50cm2残膜在土壤中平均占30%,10～50cm2占36.5%,小于10cm2占33.4%,随连作年限增加,在0～15cm土层残膜量减少,15～30cm土层残膜量逐渐增加,残膜破碎度提高。土壤孔隙度、田间持水量随着地膜残留量增加而增加,而土壤容重下降。棉田中残膜阻碍棉花主根垂直生长,使根系形态呈现鸡爪型和丛生型等畸形,但对棉花产量未造成影响。     

黄河三角洲地区棉田地膜残留特征研究（英文）

为准确掌握黄河三角洲地区棉田土壤残膜的分布特征、科学制定棉田地膜污染防治对策,在黄河三角洲棉花主产区东营市开展了棉田地膜调查与残留监测研究,选择5个典型棉田进行取样,测定土壤中的残膜数量、分布密度及残膜面积等。结果表明:20年以上棉田的土壤地膜残留量为18.84~53.53 kg/hm~2,地块间差异较大。地膜残留密度22.5万块/hm~2~34.0万块/hm~2,残膜大小差异较大;25 cm~2以上的残膜占残膜总块数的94.1%,100 cm~2~500 cm~2的残膜占一半以上,500 cm~2以上的大片残膜约占21%。黄河三角洲棉区,土壤中地膜残留以"残块大、厚度薄、回收难"为主要特征,并具有向深土层迁移的可能,生态风险较高。     

白色污染对棉花根系生长发育的影响

研究了土壤中地膜残留对土壤物理性状、棉花根系生长发育及产量的影响.结果表明,(1)土壤含水量和孔隙度随残留地膜的增加而减小,而土壤容重和比重随之增加.(2)在0～40 cm土壤中,残膜能够刺激棉花根系的生长,当残膜量为900 kg/hm2 以下时,棉花根表面积、根长密度和根重都大量增加;在40～100 cm土壤中,残膜阻碍根系生长,使根系生物量下降.(3)随着残膜数量增加,棉花干物质重和冠/根均随着残膜量的增加而减小,棉花地下部地上部生长不协调,产量降低.因此,一定数量的残膜刺激根系生长的现象是棉花植株的适应性反应,而残膜对棉花的生物学产量和经济学产量均有负面影响,残膜数量越大,减产作用越明显.     

PBAT全生物降解地膜在辽西半干旱区的降解及残留特性

为明确全生物降解地膜在辽西半干旱区农田中的降解特性,以普通地膜(CPF)为对照,设置2年田间试验,结合扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR),测定PBAT全生物降解地膜(BPF)的降解及残留指标。结果表明:全生物降解地膜从玉米苗期(40 d左右)开始出现降解,拔节时地膜降解已进入破裂期,抽穗之后进入崩解期。随着覆盖年限的增加,地膜残留量也相应增加,普通地膜和全生物降解地膜表层残膜累积量分别增加165%和47%,残片总数分别增加80%和21%;2种地膜残留量均随土层加深而减少,但伴随覆膜年限增加,深层土壤中残膜占残膜总量比例呈增加趋势,其中,普通地膜比例由8.2%增至12.4%,全生物降解地膜由2.9%增至3.7%。通过2年覆盖,表层土壤中普通地膜和全生物降解地膜的残片数分别为277万和236万片/hm²,残膜质量分别为73.6和57.6 kg/hm²,与普通地膜相比,PBAT全生物降解地膜可实现自身降解,有效减少农田残留,以其替代普通地膜应用于辽西半干旱区玉米覆盖栽培具有可行性。     

我国地膜覆盖和残留污染特点与防控技术

地膜覆盖技术已成为我国农业应用最为广泛的农艺技术之一,但同时地膜残留污染也成为影响农业可持续发展的一个重大问题,系统分析梳理地膜覆盖种植技术、地膜残留污染的特点及防控技术对于该技术合理利用具有重要意义。本文在已有工作基础上,系统分析了我国地膜覆盖种植技术应用情况、地膜残留污染特点和防治技术。结果表明,20世纪80年代以来,我国地膜用量及覆盖面积一直呈大幅度上升态势,年增长率在8%左右,1991-2011年20年间,地膜使用强度增加了3~10倍,但存在明显区域差异。总体上,北方省区的地膜使用强度大,增长幅度快。地膜覆盖应用作物也从经济作物扩大到粮食作物,应用面积最大作物依次为玉米、蔬菜、棉花、烟草和花生等。地膜覆盖技术的应用产生了巨大效益,但同时也带来了一系列污染危害。长期覆膜农田土壤中都存在程度不同的残膜污染,残留量一般在71.9~259.1 kg·hm^-2。西北地区是残膜污染最严重的地区,土壤中残膜量远远高于华北和西南地区。残留地膜大小和形态多种多样,主要有片状、蜷缩圆筒状和球状等,在土壤中呈水平、垂直和倾斜状分布。目前,我国地膜残留污染防治技术滞后,人工回收是普遍和主要的回收形式,其他防治技术如机械回收、节约型地膜应用、生物降解地膜尚未较大规模应用。当前,为防止地膜残留污染进一步加剧,急需修订完善地膜标准和加强质量监管,提高可回收性;推广节约型地膜使用技术和残膜回收技术;开展地膜覆盖技术适应性研究,促进技术合理利用。     

完全降解(Reverte添加剂)地膜在棉花中的应用与示范

[目的]验证Reverte添加剂生物降解地膜在棉田中消除残膜污染和对棉花产量的影响.[方法]试验设置:(1)在相同田间水肥条件下,设置Reverte降解地膜与普通地膜在棉花上的生产对比试验;(2)分四个时间段,观测降解过程,测量Reverte降解地膜在棉田中的破碎情况;(3)把埋土和暴露在阳光下不同时间的8个样品放置老化箱中,测其脆化度.[结果]Reverte降解地膜与普通地膜相比,对棉花生育期和产量无明显影响;Reverte降解地膜在棉田中达到了消除残膜污染的效果.棉花诱导期120 d覆膜129 d时,地膜大面积崩裂并形成不规则小块和碎片,部分土地裸露面在85;左右,达到生物降解第一阶段(崩裂阶段).土壤表面小块残膜和埋于土壤中的残膜经红外线分析测定其羰基系数,进行计算分别为2～3月和3.8～4月进入生物降解第二阶段(生物降解阶段).[结论]Reverte生物降解地膜在棉田中有显著的崩裂,小块残膜脆裂现象.小块残膜最终在自然环境中被完全降解为二氧化碳、水,进一步研究还有待于堆肥模拟试验.     

不同可降解地膜对棉花生理及产量的影响

[目的]可降解地膜是治理棉田残膜污染的有效途径,探讨可降解地膜对棉花生长及产量的影响.[方法]通过不同可降解地膜和普通PE地膜的比较,研究其对棉花生理、植株性状及产量的影响.[结果]最大叶面积指数(LAImax)和全生育期群体光合势的大小顺序一致,依次为:BXS90>BJS90>HYS50>CK,LAI>3.5,BXS90和BJS90为21 d,HYS50为14 d,CK为7 d.4种地膜的棉花干物质积累均可用Logistic曲线表示,成熟时积累量BJS90、BXS90、HYS50、CK分别为1 099.20、1 329.35、1 085.08和1 019.49 g/m2,产量依次为:5 537.13、5 644.15、5 060.58和4 855.83 kg/hm2.[结论]可降解地膜LAImax和群体光合势较高,具有较长的LAI>3.5持续时间,决定了其具有较高的干物质积累量和产量.     

高强度地膜应用对棉花生产及地膜回收的影响

为探讨高强度地膜对棉花生产和地膜回收的影响,于2020年在新疆维吾尔自治区阿拉尔市棉花地对4种不同配方的高强度PE地膜和1种传统PE地膜进行实地测试,统计分析不同地膜覆盖棉花的种植及生产性状,并对使用后的残留地膜进行回收。结果表明：高强度地膜能够明显提高棉田0~5 cm土层的土壤温度,且其透湿量为20.7~35.7 g·m^-2·d^-1,显著低于传统PE地膜,具有良好的增温保墒功能。高强度地膜覆盖显著增加了棉花出苗率和真叶长出率（P<0.05）,较传统PE地膜更利于棉花的生长和产量的提高,增产率为3.1%~4.7%。除此之外,高强度地膜在使用前后拉伸负荷和断裂标称应变指数整体上均高于传统PE地膜,更有利于地膜的回收,一次性机械加人工回收率高于83%,具有较高的经济效益。研究表明：高强度地膜在新疆棉田具有较好的增温保墒作用,较传统地膜更利于棉花的生长和发育,且回收效率和回收后的残膜再利用率均较高,具有很好的综合效益,但高强度地膜在更广泛区域和作物上的应用仍需进一步评估和确认。     

PBAT型全生物降解地膜对南疆棉花和玉米产量及土壤理化性质的影响

为探讨聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)材料的全生物降解地膜的降解过程和对作物产量及土壤环境的影响,以PBAT型全生物降解地膜和普通聚乙烯塑料(PE)地膜为处理,在南疆四地州主要棉区和玉米种植区,开展降解地膜大面积应用试验与示范,系统分析了降解地膜的降解性能以及对作物产量、土壤温湿度和土壤养分的影响。结果表明:降解地膜的降解过程为先出现裂纹,然后出现孔洞,最后破碎成小块,中间伴随着地膜变薄、变脆。巴州棉花降解地膜出现碎裂期的时间较阿克苏提前4 d,喀什玉米出现大裂期的时间较和田地区提前7 d;但同一作物不同地区之间降解时间差异均不显著(P0.05)。降解地膜降解处于诱导期之前,除巴州棉花降解地膜膜下5 cm的平均土温低于PE地膜外,四地州棉花和玉米降解地膜膜下5 cm和10 cm的土壤温湿度均高于PE地膜,但两种地膜的土壤温湿度差异均不显著(P0.05)。同一地区,降解地膜覆盖下作物收获期和播种前土壤养分略有不同,但差异不显著(P0.05)。巴州和阿克苏地区降解地膜覆盖下的棉花产量分别较PE地膜提高8.33%和6.48%,喀什与和田地区玉米分别较PE地膜提高3.67%和14.97%,但两种地膜的作物产量差异均不显著(P0.05)。降解地膜降解性能良好,对土壤水分和温度及作物产量的影响与PE地膜相当,以PBAT型全生物降解地膜代替PE地膜应用于南疆农业生产具有可行性,对作物和土壤环境无显著影响。     

地膜厚度对马铃薯生长及农田水热条件和残膜污染的影响

为寻求阴山北麓农牧交错带马铃薯种植适宜的农用地膜厚度,揭示地膜厚度对马铃薯生长发育、土壤水热状况及地膜残留的影响规律,并评价其经济效益,选择当地主栽作物马铃薯为研究对象,在膜下滴灌栽培方式下通过设置4种地膜厚度（0.006、0.008、0.011 mm和0.012 mm）的田间试验,研究地膜厚度对马铃薯生长发育及地膜残留的影响。结果表明,增加地膜厚度对株高有促进作用,出苗率在0.008 mm处理最高。生育期土壤水热状况：增厚地膜可提升4周内0~20 cm土壤贮水量,随后作用相反,播后4周是土壤贮水量响应的拐点,并且在5周内可促进地表以下5 cm处的土壤积温。0.008 mm处理的产量、商品薯率和经济效益均最高。土壤残膜量随地膜厚度增加而增大,但回收难度随之降低,且加深翻耕深度加重了20~30 cm土层的残膜污染,需要通过加强残膜回收机具的研发利用来削减残膜系数,降低农田白色污染,提高土壤环境承载力。推荐阴山北麓农牧交错带马铃薯种植采用0.008 mm地膜配套适宜残膜回收机具以获得优良的经济效益与生态效益。     

我国典型区域农户地膜应用与回收处理行为的调查研究

地膜是我国重要的农业生产资料,其残留污染的有效防控对于促进我国农业绿色发展具有重要意义。农户是地膜残留污染防控的基本单元,其行为直接影响防控成效。本研究采用互联网发放调研问卷的方式,在我国新疆、山东和湖北3个地膜使用具有代表性的省（自治区）,对农户的地膜购买、使用、回收和处理行为开展调研,共收集389份有效调查问卷;使用二元Logistic回归分析方法,进一步研究了影响农户回收与处理地膜的因素。结果表明：调研农户中有85.9%的农户地膜购买渠道为农资零售店,且购买时有68.3%的农户主要关注地膜质量,53.2%的农户关注地膜价格;调研农户中有64.5%的农户在购买地膜时通过其拉伸强度来判断质量,但只有49.5%的农户了解新国标对地膜厚度的规定。在新疆地膜主要用于棉花、瓜类和玉米,作物地膜覆盖率分别为96.3%、48.3%和96.0%;在山东地膜主要用于花生和瓜类,作物地膜覆盖率分别为72.9%和92.3%;在湖北地膜主要用于瓜类和烟草,作物地膜覆盖率分别为40.1%和100%。地膜使用的主要驱动因素为提高收入,在新疆还有增温与保水、在山东有增温、在湖北则有控草等差异化的因素。人工回收是3个省份主要的回收方式,残膜回收率超过80%的农户仅有45.7%,回收的主要影响因素为农户的生态环境保护意识。网点回收是主要的残膜处理方式,占47.8%;塑料对环境的影响和投入成本是影响农户残膜处理行为的主要因素。农户年龄、家庭人口和不回收是否会影响耕种在5%水平上显著正向影响农户的回收行为;学历为高中以上人数、农业收入、是否会受到处罚在5%水平上显著正向影响农户的处理行为,是否有回收网点在1%水平上显著正向影响农户的处理行为。研究表明,农资零售店是调研区域农户购买地膜的主要渠道,调研区域的主要覆膜作物为棉花、瓜类、玉米和烟草,人工回收是主要的回收方式,并主要通过网点回收进行处理。此外,3个省份农户对地膜的科学认知水平还有待进一步提高,学历、农业收入、监管和是否设置回收网点会显著影响农户的处理行为。