青岛市农田土壤残膜污染现状及其治理对策

地膜覆盖技术应用带动了我国农业生产力的显著提高和生产方式的改变,对保障我国农产品安全供给做出了重大贡献,但随着地膜应用量和使用年限的不断增加,大量残留地膜造成的"白色污染"严重影响了农业生产的进行,对农业环境的安全与健康也构成了巨大的威胁。本文在青岛市5个农业主产区选择了27个代表性作物种植片区,对常年覆膜农田土壤地膜残留现状进行了调查。结果表明:青岛市农田土壤中地膜残留量在10.7~69.3 kg·hm~(-2)之间,平均残留量为32.3±15.7 kg·hm~(-2),中位值27.3 kg·hm~(-2),其中有7个作物种植片区的残膜量均值超过40 kg·hm~(-2),最高残留量均值达到69.3 kg·hm~(-2),具有一定的残膜污染作物损害风险。青岛市农田土壤中地膜残留量与种植模式、覆膜年限之间没有明显相关性,而与当季残膜回收率有关。农田土壤中残膜大小以大于100 cm2的最多,且90%以上残膜分布在0~20 cm耕作层。为控制农田土壤地膜残留污染,提出3点建议:一是建立和完善地膜残留污染综合治理机制;二是强化超薄型聚乙烯(PE)地膜的质量提升与达标地膜的应用;三是积极研发推广生物可降解地膜,从源头解决PE地膜残留污染问题。     

新疆农田残膜污染现状及防控策略

塑料污染是全球性的难点问题,残膜污染是塑料污染在农田的表现形式。新疆是中国重要的农产品生产基地,覆膜种植总面积达347.8万hm2,年地膜投入量超过20万t,是全国残膜污染最为严重区域,具有代表性。总结新疆农田残膜污染的特点、综合治理现状以及存在问题对全国农田残膜污染的治理有较大的借鉴作用。该文应用文献检索归纳、信息查阅以及田野调查等研究方法,对新疆农田残膜残留区域分布特点与残膜在土壤中的空间分布特点进行了总结归纳;分析了地膜投入成本、地膜力学性能以及回收因素等残膜产生成因;对近年来农田残膜污染综合治理技术进行了梳理,总结了农艺防治、可降解地膜、多种回收组合模式以及机械化回收等4大类综合治理技术。最后,探讨了目前残膜污染综合治理中存在的农机农艺融合综合治理、残膜机械化回收、系统性农艺措施以及监测评价等问题,分析了完善残膜污染治理法规、把握农机-农艺-农膜相结合理念、加大耕层残膜的分级治理、研究新型地膜技术以及创新地膜应用栽培模式等污染防控策略。研究表明:现阶段PE地膜仍是农业生产的主要应用方式,开发新型地膜与可降解地膜,实现PE地膜的完全替代是未来的研究目标;新疆农田残膜污染治理应坚持"遏制增量,减少存量"的方针,加大地膜的机械化回收,规范农用地膜的使用与回收再利用,优化种植模式,建立残膜污染治理的可循环模式,以期对典型区农田残膜污染综合治理提供借鉴参考与解决思路。     

农田残膜污染现状及其治理对策

农田残膜量随覆膜年限的增加而逐渐累积,由传统聚乙烯(PE)地膜引起的污染对作物产生不利影响,解决残膜问题迫在眉睫。目前通过农田传统聚乙烯塑料残膜回收处理、聚乙烯塑料残膜微生物降解和生物降解地膜的推广应用三方面的治理措施,将在一定程度缓解残膜污染问题。本文从传统聚乙烯农田地膜的应用和污染现状,残膜对土壤和作物生产的危害进行了总结,并从农田聚乙烯塑料残膜回收处理现状、微生物降解聚乙烯塑料残膜研究现状和生物降解地膜应用现状及其问题进行了分析和对比。针对残膜回收处理,地膜残留降解和生物降解地膜应用过程中现存的问题提出建议和对策,为地膜的合理利用和残膜污染治理提供参考。     

新疆棉田地膜残留对棉花产量及土壤理化性质的影响

为了探讨地膜残留对棉花产量的影响,该文在全面调查新疆北疆短绒棉主栽区地膜残留状况的基础上,根据地膜残留趋势,人工设置地膜残留密度梯度（0、250、500、1 000、1 500、2 000 kg/hm2）,选择新陆早33号（发达根系）和新陆早13号（不发达根系）2个棉花主栽品种,研究了地膜残留对棉花产量性状和土壤理化性质的影响。结果表明,随着地膜残留密度的升高,2个品种产量和成苗率均呈下降趋势,新陆早13号减产趋势更加明显,早熟度明显提前。如果按照现有的地膜残留趋势,则覆膜68 a左右,即现在往后38 a,残膜密度将达到1 000 kg/hm2,新陆早33号和新陆早13号产量分别下降18.1%、13.5%,成苗率分别下降8.4%、16.5%,早熟度分别上升17.0%、26.7%。当残膜密度为2 000 kg/hm2（覆膜141 a左右）时,新陆早33号和新陆早13号产量分别下降38.3%、45.2%,成苗率分别下降13.0%、21.1%,早熟度分别上升32.2%、27.7%;生物量、根冠比和根系表面积等生长指标都与没有残膜下生长的棉株存在显著差异。地膜残留可导致土壤理化性质恶化,水分分布不均,土壤营养下降。其中在残膜密度为2 000 kg/hm2时,碱解氮、速效磷分别下降55.0%、60.3%。研究表明新疆地膜残留对棉花产量和土地产生明显影响,如不及时采取措施,将严重危害棉花可持续发展与土地的可持续利用,必须引起足够重视。同时发现,应用、培育发达根系的棉花品种可以一定程度上缓解地膜残留对产量的不利影响。     

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。     

地膜残留量对新疆棉田蒸散及棵间蒸发的影响

为探讨残膜对干旱区农田蒸散耗水特征的影响,在新疆阿克苏典型覆膜滴灌棉田开展2 a小区试验研究,设计0、225、450 kg/hm2共3种不同的地膜残留量,采用水量平衡法,微型棵间蒸发仪法,于主要生育时期测定并计算土壤含水量、蒸散量、棵间蒸发量、作物蒸腾量、棵间蒸发占蒸散的比例。结果表明:随着地膜残留量增加棵间蒸发量、棵间蒸发占蒸散的比例呈增大趋势,而蒸散量及作物蒸腾量则逐渐减小。与无残膜处理相比,225和450 kg/hm2处理全生育期田间无效耗水的棵间蒸发量分别增加了9.27和22.20 mm,棵间蒸发占蒸散的比例增幅分别为2.6%和6.1%,作物蒸腾量降低34.89和55.94 mm。在棉花生育期内,棵间蒸发占蒸散的比例(E/ET)与叶面积指数(leaf area index,LAI)呈幂函数关系,各处理间棵间蒸发占蒸散的比例对叶面积指数的响应差异不同,450 kg/hm2处理蒸发占蒸散的比例随着LAI的增加,曲线下降趋势较明显;无残膜处理棵间蒸发占蒸散的比例与LAI的决定系数最高,均在0.9以上。土壤水分利用率也随残膜量的增加依次降低,当残膜量由0增加到450 kg/hm2时,土壤水分利用率从28.25%降至24.91%,可见,残膜增大了农田的无效耗水,不利于土壤水分的有效利用。研究可为制定缓解或克服残膜危害的应变调控技术提供依据。     

新疆棉田残膜回收方式及资源化再利用现状问题与对策

地膜覆盖栽培技术在促进农作物增产增收的同时,地膜残留问题也给农业生产环境及生态环境带来了诸多危害,地膜使用与农业生态环境保护及农业绿色可持续发展之间的矛盾日益突出。新疆作为中国棉花主产区,受种植面积增长、长年连作、地膜强度差及回收力度不够等多重因素影响,棉田残膜污染问题尤为严重。该文在实地调研的基础上,分析归纳当前新疆棉田地膜使用基本状况及残留污染情况,以当前新疆棉田残膜回收方式及资源化利用情况为主要研究内容,对采用不同回收方式回收的棉田残膜特点进行分析。通过实地调查当前新疆残膜初清理方式、再加工处理工艺流程及利用途径等基本情况,分析了各生产环节配套设备及工作过程,结果表明:先进适用的农田残膜回收机械缺乏、机收棉田残膜含杂量较高、残膜初清理及再加工设备缺乏且技术不成熟、残膜初清理及再加工企业较少等是阻碍新疆农田残膜资源化利用进程的主要影响因素,建议通过加快耐候性及高强度地膜推广与示范,提升农田残膜机械化回收技术水平,合理布局残膜初清理及再加工企业等多种途径,实现地膜生产、使用、回收及资源化利用各环节协同推进,形成全产业链闭环残膜污染治理模式,全方位及多层次解决新疆农田残膜污染问题,为新疆乃至全国农田残膜污染治理及资源化利用提供一定借鉴与参考。     

残膜对棉田土壤水盐、氮素及产量的影响

为探讨滴灌条件下棉田中地膜残留含量对土壤水盐及作物生长的影响,在棉田设置150(T1),230(T2),465(T3),857(T4),1 250(T5),1 640(T6) kg/hm~2、原试验地土壤(CK1)和无残膜对照组(CK2)8种残膜含量处理,分析了地膜残留含量对滴灌棉田中的土壤水盐、土壤和作物根系氮素以及产量的影响。结果表明:随着残膜含量的增加,土壤含水率逐渐降低,土壤盐分的富集效果逐渐增强;0—40 cm土层土壤水盐变异程度与残膜含量呈正相关,T5和T6的土壤水盐变异系数(CV)明显较大,水分CV分别为0.52,0.44,盐分CV分别为0.34,0.31;土壤中的氮素含量随着残膜含量的增大逐渐增多,根系全氮含量与残膜含量呈负相关;棉花产量随残膜含量的增加逐渐降低,当残膜含量230 kg/hm~2时,下降幅度显著增强,T3、T4、T5和T6较CK2产量分别下降14.19%,21.69%,29.19%,37.29%。研究结果可为新疆覆膜滴灌棉田可持续发展和对残膜污染的防控提供理论基础和科学支撑。     

多年采用不同捡拾方式对地膜残留系数及玉米产量的影响

随着地膜用量和覆盖面积的不断增加,在作物产量提高的同时,田间残膜残留量也随之增加,加剧了农业地膜污染。本论文以连续4年(2011—2014)长期定位试验为依托,探明完全捡拾、常规捡拾及不捡拾3个处理对地膜残留量、残留系数及玉米产量的影响。结果表明:0~10 cm土层地膜残留最多,不捡拾处理残膜量显著高于常规捡拾,完全捡拾与常规捡拾差异不显著;10~20 cm土层地膜残留量其次,不捡拾处理残膜量与常规捡拾差异不显著,完全捡拾则显著少于常规捡拾;20~30 cm土层地膜残留最少,处理间差异不显著;0~30 cm土层,完全捡拾处理下,面积25 cm~2、4~25 cm~2中大块残膜片数显著少于常规捡拾和不捡拾处理,而面积4cm~2残膜片数与常规捡拾和不捡拾差异不显著;2014年玉米收获后,常规捡拾、完全捡拾及不捡拾处理下地膜残留量分别为80.85、52.71 kg·hm~(-2)及152.65 kg·hm~(-2),地膜残留系数分别为8.53%、-9.45%及54.42%;3种捡拾处理对玉米茎粗、穗长、穗粗、穗行数、行粒数及百粒重均有影响,随捡拾度增加,各指标均呈增加趋势;与常规捡拾相比,不捡拾处理下4年平均减产15.08%,完全捡拾处理下平均增产4.70%。综合分析不同捡拾方式对地膜残留量、残留系数及玉米产量的影响,建议在没有适宜的残膜回收机械的情况下,应采用农民常规捡拾方式,但从长远发展来看,须尽快研发推广适宜的残膜回收机械。     

内蒙古地膜残留污染现状及残膜回收利用对策研究

内蒙古地区自20世纪70年代末开始,地膜覆盖技术得到了大面积的推广,但同时地膜残留污染约束了农业的可持续发展。据统计2011年以后全区地膜覆盖总面积达到133万hm2以上,农用地膜年使用量超过了4.9万t,并且保持逐年增加的趋势。本次调研结果显示,目前全区使用的地膜厚度一般在0.006~0.008 mm之间,回收率仅为60%左右,全区地膜平均残留量为84 kg/hm2,回收率较2010年第一次全国污染源普查公报数据低20%左右,而地膜残留量较公报数据高40.5%。地膜残留主要分布在0~20 cm耕层土壤中,并且近年刚开始实行地膜覆盖的地块年平均地膜残留量增长速度显著高于覆膜年限较长的地块。针对内蒙古地区地膜污染现状,从地膜的标准化生产、节约使用、高效回收以及未来需要研发的新材料、新技术、新政策等机制体制方面提出相应的防治技术途径,达到地膜覆盖技术大面积推广和农作物增产的同时实现农业的可持续发展。     

新疆典型绿洲棉秆还田对覆膜滴灌棉田残膜分布的影响

为探寻长期膜下滴灌棉田在采取棉秆还田后残膜的分布状况,于2016年棉花采摘后在应用膜下滴灌开始年份分别为2006年、2002年和1998年的3块棉田中采集土壤样品,然后进行棉秆粉碎还田,2017年对3块试验棉田再次进行取样,分析秸秆还田前后0～40 cm土层中残膜面积、质量及棉杆残留量。结果表明：1）秸秆还田前,3块试验田的地膜残留密度随覆膜年限增加逐年增加,棉田土壤处于严重污染状态;2）采取棉秆粉碎还田后,3个取样地块0～40 cm土壤中棉秆分布总体上呈现由上至下先增加后减少并在15～25 cm深度土壤中聚集分布的特点;3）秸秆还田后,3块取样棉田0～15 cm耕作层土壤中残膜面积占比58%以上、残膜质量占比60%以上,该层中面积>5～30 cm2和质量>50～100 mg残膜均增加显著,相对秸秆还田前的土壤残膜分别平均增加20%和10%左右。     

滴灌条件下液体地膜覆盖土壤保温保湿效应及棉花生长响应

为解决干旱区棉田日益严重的"白色污染"问题,从根本上杜绝农田残膜增加,采用桶栽试验研究了5种处理方式:液体地膜1 900 kg/hm~2(LFD1),液体地膜2 200 kg/hm~2(LFD2),液体地膜2 500 kg/hm~2(LFD3),塑膜滴灌(PFD),裸地对照(NFD)对土壤的保温保湿效应及棉花生长响应,探讨了滴灌条件下液体地膜代替塑料地膜的可行性。结果表明:液体地膜覆盖可提高土壤温度,降低土壤水分蒸发量,增强棉株根系吸收与合成能力,加快滴灌棉花前期生长速度,适度抑制后期旺长,增产效果显著。液体地膜覆盖滴灌棉花对土壤环境无不良影响,在干旱区滴灌棉田具有重要研究价值和应用前景。     

液体地膜对滴灌棉花生理特性和产量的影响

为探寻解决干旱区棉田日益严重的"白色污染"问题的途径,明晰液体地膜代替塑料薄膜与滴灌结合对棉花生理特性与产量的影响效果,通过桶栽试验,设置了5种处理(液体地膜1 900 kg/hm2,LFD1;液体地膜2 200 kg/hm2,LFD2;液体地膜2 500 kg/hm2,LFD3;普通塑膜,PFD;裸地对照,CK),监测和分析了不同处理对滴灌棉花叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度、水分利用效率和产量的影响。结果表明,液体地膜覆盖用量的大小对滴灌棉花叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度等生理特性指标和水分利用效率及产量均具有重要影响。随着液体地膜用量的增加,滴灌棉花叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度及产量也不断增加,并与塑料地膜覆盖处理的差距变小。液体地膜覆盖对滴灌棉花生理特性的影响作用效果在棉花生理活动旺盛的生育前期和中期更为显著,随着作物生育期的推进(液体地膜覆盖时间的延长)而逐渐降低。在所有观测时间点,3个液体地膜覆盖处理的滴灌棉花叶片净光合速率均高于CK且与CK具有显著性差异(P0.05);在不同阶段和同一阶段的不同观测时段不同用量液体地膜处理对棉花叶片净光合速率均具有不同的影响。在棉花生理活动相对旺盛的蕾期6月26日14:00,LFD1、LFD2和LFD3的叶片净光合速率较CK分别提高11.12%、29.76%和40.20%,较PFD分别降低24.96%、12.38%和5.33%;液体地膜覆盖滴灌棉花水分利用效率、单株铃数、单铃质量、产量等指标均高于CK处理(P0.05),液体地膜用量最大的LFD3处理与PFD处理的水分利用效率、单株铃数、单铃质量、产量均没有显著性差异(P0.05)。LFD1、LFD2和LFD3较CK分别增产7.10%、11.79%和14.39%。不同用量的液体地膜覆盖处理对于滴灌棉花水分利用效率及产量具有重要影响,液体地膜通过不断对棉花生理特性的影响最终影响到水分利用效率与产量;适量液体地膜(不低于2 500 kg/hm2)与滴灌结合可以与塑料地膜膜下滴灌棉花具有相当的节水、增产效果(与CK相比),液体地膜具有的可降解、无污染特点将使该技术具有较大的应用潜力。     

2ZZ-3型深松培垄施肥联合作业机的设计与试验

深松培垄施肥是玉米等作物种植过程中重要的田间管理环节,具有打破犁底层,加深耕作层,改善耕层结构,提高土壤蓄水保墒、抗旱耐涝的能力。针对东北地区常年作业所导致的土壤耕层较浅、土壤板结严重以及深松阻力大的问题,结合了深松、培土和施肥等关键技术,设计一种与32.5 kW以上拖拉机相配套的可一次性完成深松培垄和追肥等多项作业的深松培垄联合作业机。以拖拉机前进速度、垄沟深松深度、培土器开角为因素,伤苗率和比阻作为评价指标,进行了三因素三水平正交试验。结果表明：各因素对伤苗率和比阻影响的主次顺序依次为深松深度、培土器开角、前进速度;因素水平上的最优组合为深松深度为25 cm,起垄犁开角为60°,前进速度为5 km/h,伤苗率均值为3.31%,比阻均值为1.97 N/cm2。经过田间试验作业性能好,各项作业指标达到了农艺要求。深松培垄同时作业减少了动力消耗,减少了工作阻力,为旱地合理耕层的构建配套机具提供了参考。     

全生物降解膜覆盖对玉米生长、产量及氮素利用的影响

【目的】研究全生物降解膜替代普通塑料膜对西北干旱农业区膜下滴灌玉米生长和氮素吸收利用、产量、经济效益的影响以及两种膜的降解性能,以探究缓解中国西北地区玉米农田残膜污染问题的方法。【方法】2019—2020年田间试验在宁夏平吉堡农场进行。试验采用裂区设计,主因素(覆膜材料)包括覆全生物降解膜(生物膜)、覆普通地膜和不覆膜对照,副因素(氮施用量)处理包括施氮0、120、240和360 kg/hm²,依次记为N0、N120、N240和N360。测定了玉米生长速率、产量和植株氮素利用效率,并分析了生物膜降解率。【结果】与不覆膜相比,覆生物膜两年后,玉米地上部干物质累积量平均增加了10.82%,最大累积速率提高了0.034t/(hm²·d),最大累积速率出现时间提前了6.86天,吸氮量、氮肥回收利用率和氮肥农学效率分别提升了11.97%、31.47%和26.20%,且与普通地膜覆盖处理无显著差异。多曲线回归分析发现,生物膜和普通地膜处理下的玉米最大产量分别为1.42×10⁴和1.43×10⁴ kg/hm