基于文献计量的塑料地膜研究发展态势分析刘婷婷侯丽君刘佳茜王沛媛林雁冰党亚爱

为深入了解塑料地膜研究的发展现状,本研究以2000—2019年Web of Science数据库收录的1 895篇论文为数据来源,采用文献计量学方法,结合运用Excel、VOSviewer等软件对该领域发文量、主要发文国家和机构、研究主题、研究前沿等进行了统计分析。结果表明:该领域发文量呈上升趋势,2013年后发文量迅速增长;从国家研究实力上来看,中国、美国、意大利为发文量较高的国家;以西北农林科技大学、中国科学院、中国农业大学为主的中国研究机构在该领域发文量最高;该领域的研究方向主要包括:塑料地膜在农业上的应用(包括覆膜对农产品产量、土壤水分、温度的影响等),地膜的高分子材料分析、生物可降解地膜的研发与应用,地膜的生物降解,塑料残膜对土壤环境、生态环境的影响等方面;从研究趋势上看,鉴于农业残膜在土壤中的大量残留,未来研究热点可能会趋于塑料残膜对生态环境、土壤质量的影响,尤其是塑料残膜中增塑剂及降解后的微塑料对土壤食物链安全、生态系统和人体健康的风险值得进一步探究。研发新型生物地膜替代传统塑料地膜,并及时评估其农业应用效果、尽早大范围推广至关重要。     

基于文献计量分析中国全生物降解地膜研究发展态势

为深入了解全生物降解地膜研究的发展现状、研究热点和趋势,整理并筛选了1990—2022-08CNKI数据库、万方数据库和Web of Science核心合集收录的全生物降解地膜的论文,采用文献计量学方法,结合Citespace对该领域发文量、主要发文机构和试验省份、试验作物和高引文献等进行了可视化分析。结果表明:该领域发文量呈上升趋势,2011年后发文量迅速增长;从发文机构来看,西北农林科技大学、中国农业科学院和石河子大学为主要的研究机构,在该领域发文量最高;主要试验省份集中在西北地区,涉及试验作物包括马铃薯、棉花和花生等;研究趋势主要集中在全生物降解地膜本身降解性能和对作物产量、土壤水分、水分利用率影响及其应用效果等方面。鉴于全生物降解地膜在不同地区的使用效果不同,不同配方的全生物降解地膜对作物产量影响不同,未来研究热点应是全生物降解地膜替代普通地膜进行农田应用以及不同颜色、厚度和成分的全生物降解地膜对增温保墒除草的影响。     

经济发展程度对农用地膜污染处理的影响研究

随着广大农村对农用塑料薄膜的需求量的不断增大,农用塑料残膜清理回收十分困难,土壤中塑料农用地膜的残留量逐年增加,给农业生态环境和人体健康构成威胁.为此,该研究在南京市、莱州市和晋中市6个村镇问卷调研的基础上,对农户使用地膜现状、地膜污染认知情况以及废膜处理情况等方面进行描述性统计分析,探究不同经济发展程度对地膜使用及处理情况的影响,在此基础上从差别化管理及技术推广等角度提出相应的政策建议.     

农田残膜的危害及处理方式

农田残膜作为农业污染物的一种且持续难降解,对土壤生态环境造成了巨大的危害。该文综述了地膜在田间主要分布情况、残膜存在的主要危害以及残膜回收方式。具体概述了残膜对土壤中生物菌群及离子组分的影响、对作物生长发育的威胁以及对土壤含水率的影响。残膜还存在降低棉田肥力、不利于化肥减量、降低作物产量、造成白色污染等问题。     

土壤中微塑料污染现状及其热点趋势可视化分析

为深入了解土壤中微塑料污染相关的研究信息和发展趋势，利用VOSviewer和CiteSpace整理了CNKI和Web of Science^TM数据库中2000—2022-05在土壤微塑料污染领域已发表的研究成果，从发文数量、发文期刊、作者及所属机构、国家/地区、关键词和共被引信息进行分析。结果表明:1)探索初期土壤中微塑料污染相关文献的发表量略有波动，研究热度在2018年之后持续增长；中国科学院、西北农林科技大学和瓦格宁根大学研究中心这3所研究机构在该领域发文量排名前3。2)农田土壤是最具代表性的一类土壤类型，沙漠、湿地和高山中的微塑料污染已经受到国内外学者的高度关注。3)研究方向包括微塑料进入陆地土壤的方式及其在土壤中的丰度分布特征、土壤样本中微塑料检测技术的选择与优化、微塑料作为载体吸附运输土壤中的重金属和溶解有机物并经食物链传递对生物可能带来的有害影响等。4)从研究热点上看，土壤中微塑料污染领域的研究对象逐渐从农田土壤扩展到多种类型及偏远地区的土壤中，微塑料在各类土壤中的运输与尺寸选择机制及其适用的检测手段取得进一步发展，对土壤中不同粒径大小的微塑料的分析方法发展成为更细分的研究方案，对土壤中微塑料的风险评估以及从细胞、分子和基因等微观角度分析微塑料由土壤进入动植物不同组织和人体器官后的潜在风险成为该领域新的研究热点。本研究计量分析结果可为土壤中微塑料污染现状的深入研究提供参考。     

基于CiteSpace的重金属污染土壤修复研究文献计量分析

以Web of Science数据库及中国知网的文献资料为数据源,利用CiteSpace文献计量工具,对1998—2018年重金属污染土壤修复研究领域的相关文献从发文量、发文国家、发文机构、关键词、作者群体、载文期刊及论文被引频次方面进行分析,以此探讨国内外该领域研究现状及未来发展态势。结果表明,土壤重金属修复研究文献数量呈快速增长态势,中国、美国、西班牙、意大利、韩国等是外文文献发文量较多的国家;外文文献主要载文期刊有Chemosphere、Journal of Hazardous Materials、Environmental Science and Pollution Research等,中文文献主要载文期刊有《农业环境科学学报》《生态环境学报》等;在外文文献发文数量、论文被引频次方面,中国科研机构都占据重要地位,表明我国在该研究领域有着较强的国际学术影响力;从关键词出现频次及文献被引频次分析可知,土壤镉、铅、锌、铜的累积特征及修复是当前该领域主要研究内容,而植物修复及生物炭在土壤重金属修复研究中的应用是当前该领域研究热点;修复机理研究、新型修复技术的研发、综合修复体系研究以及土壤重金属修复大田实践示范工作是未来该领域研究的重要方向。     

农田土壤残膜的污染现状及应对措施

因普通农用地膜在自然条件下难以降解,地膜覆盖的负面效应日趋严重,已严重影响我国土壤再生产能力,并严重威胁着农业生产与生态环境的可持续发展。在查阅文献资料的基础上,对我国目前农田残膜的分布情况,残膜对土壤环境、作物生长发育和产量等方面的影响,以及残膜污染应对措施——残膜回收再利用和新型环保地膜的开发利用进行了综述,旨在为环保地膜的开发和地膜覆盖应用过程中地膜的合理选择提供参考,以降低土壤残膜污染。     

基于CNKI的我国生物炭研究趋势文献计量学分析

为客观全面地分析我国生物炭领域的发展脉络及研究动态,利用CNKI中国期刊全文数据库的出版年份、论文数量、研究机构、资助资金等指标,结合Citespace关键词可视化分析方法,系统阐述我国生物炭研究领域的概况,综合分析我国生物炭研究的主要热点及趋势。结果表明：我国生物炭领域的研究处在快速发展阶段,总发文量呈指数增长;发文量最多的研究机构是南京农业大学,被引频次最多的是西北农林科技大学;我国生物炭领域的研究主要受国家层面的基金引导;南京农业大学的潘根兴发表生物炭文章最多,被引频次最多的作者是西北农林科技大学的耿增超;发文量和总被引频次最多的期刊均是《农业环境科学学报》,篇均被引用次数最多的期刊是《应用生态学报》;我国生物炭研究的热点主要集中在肥料、土壤有机碳、土壤养分、吸附、解吸、改良剂等方向。总体而言,我国生物炭研究热点从农业领域向环境领域转变,土壤环境污染修复、土壤质量改善和土壤可持续发展、碳库储量提升是我国未来生物炭研究的主要趋势。     

甘肃省农膜利用现状和存在问题及解决途径

甘肃是一个地膜覆盖栽培大省,地膜已经覆盖不同农作区及不同作物,随着地膜应用量和使用年限不断增加,农用地膜大量残留于土壤中,地膜降解速度缓慢,加上残膜的回收利用率低,土壤中残膜不断增加,造成土壤污染,导致农作物产量下降,耕地质量变劣.通过对甘肃省农用地膜利用现状分析,指出残膜对农业生态环境和农作物产生的危害,提出了农田残膜回收的对策和措施.     

基于CNKI的土壤微生物措施改良土壤研究

为深入了解我国运用土壤微生物措施改良土壤的研究领域发展概况,同时为该领域的科研提供数据参考,利用CNKI数据库,采用文献计量学的方法,通过分析比对年度发文量趋势、主要发文机构、高被引文章和主要关键词,了解研究状况.结果表明:我国运用土壤微生物改良土壤的研究呈逐年增加趋势;主要研究机构集中在农业类大学中,以河南农业大学研究质量较高;土壤改良剂、生物炭等微生物措施是该方面研究的热点.     

玉米地膜复合覆盖栽培技术

地膜覆盖栽培是有效保持寒旱区土壤水热条件、促进作物生产的措施之一。为解决长期覆盖普通地膜造成的土壤地膜残留污染及生物降解地膜破裂,且成本高的问题,通过多年试验研究,从地膜选择、肥料配比、绿色地膜复合覆盖技术、田间管理、地膜回收、秸秆与生物降解地膜还田等方面总结了寒旱区玉米普通地膜与生物降解膜覆盖栽培技术。     

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。     

可降解地膜覆盖对土壤水温和玉米成苗的影响

为了减轻农田白色污染,加快可降解地膜的应用,采用模拟实验,比较了新开发的3种淀粉基可降解地膜对土壤温度和水分保持的效应及其对玉米成苗的影响。结果表明,覆膜处理的土壤5 cm温度明显高于无覆膜对照,土壤10 cm处温度无明显差异,降解膜B的保温性能与普通膜D相当;各覆膜处理的保水性能均高于无覆膜对照,出苗前和幼苗后期各覆膜处理差异不明显,幼苗中期,降解膜B的保水效果明显优于降解膜A、C;3种降解膜和普通地膜对玉米株高和叶面积的影响显著,而对干鲜重的影响差别不大。可降解地膜B可作为普通膜的替代产品投入应用。     

可降解农用地膜应用效能评价

随着地膜覆盖栽培技术的推广,残膜对土地的污染问题日益突出,为了解决残膜对农田造成的“白色污染”问题,我们试验研究了国内主要可降解地膜生产厂家生产的可降解地膜,在田间的保水、保温和降解性能以及对作物产量的影响情况,分析评价了各产品的应用效能。结果表明,生物可降解地膜可在土壤中降解,但降解的速率有很大的差距。在试验中也有表现相对较好的可降解地膜,但是在生产使用中也还存在一定难度,比如韧性差容易断裂等。建议各厂家在生产可降解地膜时要根据各地的自然资源条件、种植作物的种类、覆膜方式、机械化程度等,生产不同等级的可降解地膜,以适应生产需求。     

地膜残留污染防控技术现状及发展趋势

地膜已成为我国农业生产的重要物资之一,地膜覆盖已广泛应用到全国,尤其是北方干旱、半干旱和南方的高山冷凉地区,且呈现持续增长的态势,2015年地膜用量达145.5万t,覆盖面积达1 831.8万hm~2。地膜覆盖技术对保障中国食物安全供给做出了重大贡献,但是,随着地膜投入量和使用年限不断增加,大量农膜残留在土壤中,不但严重影响了农业生产的持续进行,而且对农业环境安全与健康构成了巨大威胁。通过分析生物降解地膜替代、一膜两(多)用、机械化地膜回收等地膜残留污染防控关键技术的现状,提出未来应对地膜残留污染的技术措施和策略,为地膜覆盖技术合理应用和残膜污染防控提供科学依据。     

临沂市农用地膜残留系数研究与影响因素分析

农业地膜作为农业增产的重要手段,在带来显著经济效益的同时,残膜污染越来越引起重视,本研究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3种主要覆膜作物、不同土壤类型设立定位监测点进行采样分析,初步摸清了影响地膜残留的主要因素和变化规律。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;同种种植制度不同年限当季地膜残留系数差异不明显,而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。     

不同地膜与覆盖方式土壤水温与作物增产效应

通过大田试验研究了不同地膜(宽幅普通地膜、窄幅普通地膜、宽幅微孔地膜与窄幅微孔地膜)与不同覆盖方式(平铺覆盖和起垄覆盖)下土壤水分和温度的动态变化规律以及对玉米生长发育、产量和水分利用效率的影响。结果表明,不同地膜与覆盖方式都具有明显的增温保水作用,且增温作用强于保水作用,增温作用主要表现在玉米生育前期,显著促进了玉米前期生长,为后期生殖生长奠定了良好的基础。玉米产量均显著高于CK,增产原因主要是显著增加了玉米百粒重,水分利用效率也显著高于CK。在试验区低温干旱并存的气候条件下,宽幅普通地膜平铺覆盖是一种简单、低成本、高效的覆盖栽培方式,能有效提高水分利用率,增加表层土壤温度,显著提高玉米产量,实现最大的经济效益。     

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。     

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。