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。     

吉林省主要覆膜作物地膜残留情况调查

通过文献调研、问卷调查和典型样点采集的方法对吉林省3种主要覆膜作物的地膜残留情况进行调查分析,结果表明:地膜残留量与覆膜年限、地膜回收方式以及种植作物种类密切相关。随覆膜时间的延长地膜残留量有增加的趋势。3种模式地膜残留量由高到低为:瓜菜模式>玉米连作模式>花生连作模式,连续覆膜10年,3种模式的地膜残留量分别为30、28.35 kg·hm^-2和15.9kg·hm^-2。以一级污染水平作为标准(75 kg·hm^-2),覆膜量每年按75～150 kg·hm^-2、年残留率按1.2%～4.02%计,估算吉林省安全使用地膜的年限约为12～83年。     

西北六省区农田地膜残留特征与关键影响因素

为了探明西北六省区农田地膜残留特征与关键影响因素,本研究于2020—2022年在新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、青海省、宁夏回族自治区、陕西省、甘肃省布设共计 160个农田地膜残留监测点,利用典型样点采集的方法进行农田地膜残留监测,同时对农田农户背景资料进行问卷调查。结果表明：2020—2022年西北六省区160个农田地膜残留监测点的农田地膜残留量介于0.46~369.29 kg·hm^-2之间,平均残膜量70.30 kg·hm^-2,处于接近国家标准限值75 kg·hm^-2的水平。不同省份之间残膜量差异显著（P<0.05）,残膜污染较严重的农田主要分布在新疆和内蒙古,陕西、青海、甘肃和宁夏地区残膜污染较轻。农田地膜残留量与覆膜年限呈显著正相关、与地膜厚度呈负相关关系,在不同作物类型及覆膜比例条件下差异显著,受不同回收方式、不同种植户类型及其距村庄的距离、不同土壤类型影响显著。残膜量主要影响因素及其贡献度分别为回收方式30.8%、作物类型15.2%、覆膜比例 13.8%、覆膜年限 10.8%;种植户类型、地块距村庄距离、土壤类型、地膜标识厚度对农田地膜残留量的贡献度较小,均不足10%。研究表明,西北六省区存在较大的地膜污染隐患,建议因地制宜地加强防治力度、改良防治方案,改进和推广地膜污染防治技术,在充分考虑农民利益的基础上完善地膜防治政策。     

河西绿洲灌区膜下滴灌水稻氮素平衡及氮肥投入阈值研究

为确定河西绿洲灌区膜下滴灌条件下基于产量及环境安全的水稻氮肥投入阈值,于2020、2021年在张掖节水农业试验站开展水稻膜下滴灌栽培田间试验,研究不同施氮水平（纯氮0、135、225、315、405 kg·hm^-2）对水稻产量、土壤矿质氮累积及土壤氮素平衡的影响。结果表明,水稻产量与施氮量呈显著的二次抛物线关系,最佳经济效益氮肥用量为222 kg·hm^-2,对应水稻产量为5 684 kg·hm^-2（最高产量的99.7%）。土壤矿质氮累积量与施氮量呈显著的指数相关关系,施氮量为225 kg·hm^-2时,矿质氮累积量为119 kg·hm^-2,与135 kg·hm^-2施氮量处理差异不显著,施氮量达到315 kg·hm^-2时,矿质氮累积量显著增加,并且出现由浅层向深层迁移的趋势;氮表观平衡值与施氮量呈显著线性正相关,土壤氮素达到表观平衡时,对应的施氮量为171 kg·hm^-2。综合考虑产量、矿质氮累积量、土壤氮盈余与施氮量的关系,得出河西绿洲灌区膜下滴灌水稻合理氮肥投入阈值为171~222 kg·hm^-2。该施氮量比最高产量氮肥用量降低10.8%~31.3%,既保证了水稻高产稳产,又有效降低了氮素在土壤中的盈余与淋失风险,为该区域水稻减氮高产高效栽培提供了理论依据。     

有机物料还田和减施氮肥对麦-玉周年农田碳氮水足迹及经济效益的影响

为研究不同有机物料还田与减施氮肥处理对农田碳氮水足迹及经济效益的影响,本试验以单施化肥处理（CK,纯氮270kg·hm^-2）为对照,设置了秸秆（J）、秸秆+牛粪（JF）、秸秆+菌渣（JZ）3种有机物料还田方式,耦合减施氮肥10%（N1,243 kg·hm^-2）、20%（N2,216 kg·hm^-2）、30%（N3,189 kg·hm^-2）3个施氮水平,共计10个处理。结果表明：与单施化肥相比,有机物料还田与减施氮肥处理能够显著提高作物产量及农田经济效益,且JZN1、JN2和JFN3处理对农田经济效益的提高效果最显著;JN1、JN2、JFN2、JFN3和JZN3处理均可以有效增加农田的净碳值及碳效率,降低农田的生产氮足迹,增加其输出氮足迹,提高氮投入有效利用水平,同时降低农田水足迹。其中JFN3处理可以在保证农田经济效益的同时,显著提高其碳效率、降低生产氮足迹、提高氮投入有效利用水平、降低农田的水足迹。因此建议豫北地区采用秸秆+牛粪还田、配施纯氮189 kg·hm^-2的施肥方式。     

应用灰色关联法分析石灰配施有机肥对镉污染土壤-植物系统的影响

为缓解长期单施石灰对土壤的破坏,本研究以石灰配施有机肥为修复手段,采用盆栽试验,以无处理（CK）、单施有机肥（OF：3 000 kg·hm^-2）及单施石灰（FT：1 500 kg·hm^-2）为对照,设置3个石灰+有机肥配施处理（SO1：1 500 kg·hm^-2+3 000 kg·hm^-2、SO2：2 250 kg·hm^-2+3 000 kg·hm^-2、SO3：3 000 kg·hm^-2+3 000 kg·hm^-2）,探究不同有机肥及石灰配施量对镉（Cd）污染土壤的修复效果,并采用灰色关联法（Grey relational analysis,GRA）对其修复效益进行综合性评价。结果表明：石灰和有机肥均能有效提高土壤pH,且土壤pH随着石灰配施量的增加而增加,其中SO3处理下pH较CK提高了14.9%。与CK相比,各处理中土壤残渣态镉含量增加,可交换态镉含量降低;且随着石灰施用量的增加,残渣态镉含量呈递增趋势,可交换态镉含量呈递减趋势。SO3处理下小白菜地上部生物量最高,与CK相比提高了87.9%。与CK相比,石灰与有机肥均能降低小白菜中镉的含量,降低效果为SO3>SO2>SO1>FT>OF。基于灰色关联法对土壤-植物系统综合效益进行分析可知：石灰和有机肥配施量均为3 000 kg·hm^-2的SO3处理的灰色关联度最大,土壤修复效果最佳。     

新疆地区农田地膜残留影响因素及污染强度评价

为探明新疆地区地膜残留污染强度和污染分布情况,选择新疆地区625个有效点位进行问卷调查和实地采样,通过熵权法、层次分析法进行组合赋权,对地膜残留影响因素地块面积、距村距离、覆膜年限、覆膜比例进行权重计算,根据权重系数优化聚类指标,对2021年地膜残留污染数据进行聚类分析。结果表明：不同地块面积、距村距离、覆膜年限、覆膜比例影响因素下地膜残留量差异极显著（P＜0.01）,权重系数分别为 0.200、0.315、0.265、0.220。优化聚类指标后的 K-means聚类分析将新疆地区地膜污染数据分为四类,地膜残留量第Ⅰ类＜第Ⅱ类＜第Ⅲ类＜第Ⅳ类,地膜平均残留量依次为63、100、110、135 kg·hm^-2,聚类分析的结果符合客观实际,且受到地膜残留影响因素影响。依据聚类结果的地膜残留量划分出低污染、中污染、高污染三个强度等级,不同级别之间具有明显的分布差异。研究表明：新疆地区农田地膜总体污染强度呈现中部高、南北低的分布状态,应重视高污染等级的点位和地区,有针对性地采取相应管理措施,加快地膜残留污染治理进程,进而保护农业可持续发展。     

基于土壤质量的改良剂修复镉污染稻田综合效果评价

受污染农田修复技术应用效果的综合评价,在当前我国土壤污染管控与修复工作中尤为重要和紧迫。本文针对自主研发的改良剂,在我国华南地区受镉（Cd）污染的水稻种植区开展野外大田试验,重点围绕土壤环境、肥力和健康质量的变化,探索改良剂施用对土壤质量的影响;选择DTPA浸提态Cd、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、阳离子交换量（CEC）、糙米Cd和稻谷产量构建指标体系,利用动态加权综合评价模型评判改良剂的修复效果。结果表明,当改良剂施用量为6 000 kg·hm^-2和7 500 kg·hm^-2时,DTPA浸提态Cd含量分别减少10.5%和8.8%。当改良剂用量为6 000 kg·hm^-2时,有机质含量减小6.3%;改良剂没有显著影响碱解氮、有效磷和CEC含量,但是显著提高了速效钾含量。当改良剂用量为1 500 kg·hm^-2时,糙米Cd含量增加23.9%;当改良剂用量≥4 500 kg·hm^-2时,糙米Cd含量显著低于国家标准,且修复效率（RE）均超过40%。当改良剂用量为4 500 kg·hm^-2时,稻谷产量增加18.7%。采用动态加权综合评价模型研究发现,当用量为6 000 kg·hm^-2时,改良剂修复Cd污染稻田的综合效果最佳。     

坡耕地不同种植模式对农田水土保持效应及土壤养分流失的影响

针对云南彝良地震灾区灾后坡耕地水土流失的现状,进行了不同种植模式的水土保持效应的研究。通过对试验小区不同种植模式下的径流小区的监测,以探明不同种植模式对农田水土和养分流失及对收获期作物粒重的影响,寻求控制和减少农田水土流失及增产的有效种植模式。结果表明,不同种植模式3次地表总径流量顺序为黄豆单作(17.0 m³·hm^-2)>马铃薯单作(15.9 m³·hm^-2)>玉米单作(13.7 m³·hm^-2)>玉米//马铃薯顺坡种植(12.6 m³·hm^-2)>玉米//黄豆(12.3 m³·hm^-2)>玉米//马铃薯(11.7 m³·hm^-2);土壤总侵蚀量顺序为马铃薯单作(930.15 kg·hm^-2)>黄豆单作(821.70 kg·hm^-2)>玉米单作(739.05 kg·hm^-2)>玉米//马铃薯顺坡种植(716.70 kg·hm^-2)>玉米//马铃薯(651.90 kg·hm^-2)>玉米//黄豆(620.10 kg·hm^-2);在地表径流量方面,最好模式玉米//马铃薯间作,比最差模式黄豆单作削减地表径流量31.2%,比马铃薯单作、玉米单作分别削减地表径流量26.4%、14.3%;在土壤侵蚀量方面,最好模式玉米//黄豆间作,比最差模式马铃薯单作削减土壤侵蚀量33.3%,比黄豆单作、玉米单作分别削减土壤侵蚀量24.5%、16.1%。在土壤养分流失方面,玉米//黄豆间作比马铃薯单作削减总氮流失30.6%;玉米//黄豆间作比马铃薯单作削减氨氮流失22.2%,并有显著差异。可见,在彝良地震灾区玉米//马铃薯和玉米//黄豆间作种植模式在减少水土养分流失方面有一定效果。     

南方平原地区地膜使用与残留现状调查分析

选取南方平原区7个省(自治区)作为研究对象,采用文献调研、问卷调查和典型样点采集的方法,对研究区域的地膜使用与残留现状进行了分析。结果表明,南方平原区地膜使用量和地膜覆盖面积都呈现逐年增加的趋势,地膜覆盖面积占耕地总面积的比例也表现出增加趋势,但都低于10%。研究区域内的覆膜作物主要有4类共19种作物,平均覆膜比例为74%,使用地膜的平均厚度为0.006 mm,地膜平均使用量为38.6 kg·hm^-2。此外,在地膜使用后只有73.1%的地块中地膜被回收,回收的方式主要为人工拾捡,少数为人工拾捡与机械回收相结合的方式。南方平原区0~30 cm土层地膜残留量为14.28 kg·hm^-2,残留的地膜主要集中在0~20 cm土层,约占0~30 cm土壤中残膜总量的78.9%。是否回收地膜是影响南方平原区地膜残留量高低的一个重要因素,回收地膜的地块地膜残留量显著低于不回收地膜的地块。不回收地膜时,地膜残留量与地膜累计使用量呈极显著的正相关关系,而回收地膜时,地膜残留量与地膜累计使用量无明显相关关系。     

残膜对棉田耗水特性及干物质积累与分配的影响

采用大田微区控制性模拟试验,测定并比较了新疆覆膜滴灌棉田3种不同残膜含量(0、225、450 kg·hm~(-2))对棉花的耗水量、耗水模数、棵间蒸发量、水分利用效率、干物质积累分配及其与耗水相关性的影响。结果表明,试验条件下,与无残留处理相比,随着残膜量的增加,生育期总耗水量有降低趋势,C_(225)和C_(450)处理分别降低了25.60、33.74 mm,但差异未达显著性水平,其中苗期、蕾期耗水模数降低较为显著,说明残膜降低了作物的耗水量,明显抑制了生育前期的耗水需求。与此同时,残膜污染的加剧,增大了生育期平均棵间蒸发强度,两个生长季C_(225)和C_(450)处理的棵间蒸发强度显著比C_0处理高0.07、0.16 mm·d~(-1),降低了有效耗水所占比例;此外,残膜不利于干物质的快速积累和在生殖器官中的高效分配,C_(450)处理籽棉产量和水分利用效率较无残膜处理分别降低了8.7%和5.6%。     

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。     

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 cm²、4~25 cm²中大块残膜片数显著少于常规捡拾和不捡拾处理,而面积<4 cm²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。     

覆膜对伴矿景天生长和吸镉动态影响研究

为探讨覆膜对伴矿景天生长和吸镉动态影响,以湖南某休耕地试验区为供试农田,研究了镉锌超积累植物伴矿景天在垄上覆膜和未覆膜两种栽培条件下,移栽后不同时间的植物生物量、地上部镉浓度变化与吸取修复动态。结果表明:伴矿景天的单株鲜质量和干质量在移栽后157～214 d范围内增速最快。覆膜和未覆膜处理的单株鲜质量增速分别为3.92 g·d~(-1)和3.25 g·d~(-1),单株干质量增速则分别为0.23 g·d~(-1)和0.17 g·d~(-1)。随着生长时间的延长,伴矿景天地上部镉浓度呈先降低后升高再降低的变化趋势;而吸镉量则因生物量的增加而呈现逐渐增大的趋势,其中在30～63 d范围内的日平均吸镉量较高(覆膜和未覆膜处理分别为3.62 g·hm~(-2)·d~(-1)和3.10 g·hm~(-2)·d~(-1)),最小值为移栽初期的0～30 d(覆膜和未覆膜处理分别为0.90 g·hm~(-2)·d~(-1)和0.26 g·hm-2·d~(-1))和生育后期的214～240 d(覆膜和未覆膜处理分别为0.20 g·hm~(-2)·d~(-1)和0.25 g·hm-2·d~(-1))。覆膜和未覆膜处理下,伴矿景天的镉总吸收量分别为447.00 g·hm~(-2)和329.85 g·hm~(-2);供试田块0～20 cm土层土壤镉去除率分别为16.18%和12.16%。研究表明,相对于未覆膜处理,覆膜能显著提高伴矿景天地上部生物量、镉吸收量及对污染土壤中镉的吸取修复效率。     

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。     

典型乌龙茶产区氮素平衡状况及减排潜力研究

为探讨典型乌龙茶产区氮素平衡状况及温室气体减排潜力,基于2015-2017年在福建省安溪县和武夷山市茶园开展的355户农户调研数据和207个土壤数据,采用Boundary line方法,分析了典型乌龙茶产区的氮肥施用特征、氮素平衡状况以及温室气体减排潜力。结果表明：安溪县茶园平均氮肥投入量509.4 kg·hm^-2,主要来源于复合肥和尿素,全年氮盈余量479.1 kg·hm^-2;武夷山市茶园平均氮肥投入量218.1 kg·hm^-2,主要来源于复合肥,全年氮盈余量189.8 kg·hm^-2;氮素投入与氮养分盈余量之间具有极显著的正相关关系;随着氮素盈余量的增加,土壤全氮含量也随之增加,并且安溪茶园的土壤全氮含量比武夷山茶园更高;基于Boundary line方法,安溪县和武夷山市茶园的氮肥优化用量分别为411.3 kg·hm^-2和157.7 kg·hm^-2;通过优化氮肥投入和管理水平可分别实现安溪县和武夷山市茶园温室气体减排62.0%和68.0%。在安溪县和武夷山市乌龙茶产区中,氮肥施用严重过量,导致氮素盈余量和温室气体排放量较高,应通过优化氮肥用量达到减少氮素过量盈余和降低茶园温室气体排放的目的。     

覆膜处理对藠头根际土壤细菌群落的影响

为探究覆膜措施对津市藠头产量及根际土壤细菌群落多样性、结构、生态功能、物种之间网络互作的影响,本研究采集了未覆膜、覆普通地膜、覆蓝色地膜3个处理下的藠头根际土壤,利用高通量测序技术和生物信息学的相关方法进行研究。结果表明：覆膜措施提高了藠头产量,其中未覆膜处理产量为29 766.7 kg·hm^-2,普通地膜处理产量为31 466.7 kg·hm^-2,增产5.7%,蓝色地膜处理产量为39 966.7 kg·hm^-2,增产34.3%。覆膜处理显著改变了细菌群落结构,并显著降低了细菌群落多样性。此外,藠头根际土壤细菌群落对不同地膜处理的响应不同,在门和属水平上均存在一定差异。网络分析结果表明,未覆膜处理具有124个模块,普通地膜和蓝色地膜处理的根际细菌分子生态网络分别具有77个和80个模块。覆膜措施使藠头根际细菌分子生态网络的模块数降低,这可能会导致细菌群落生态功能多样性降低。覆膜措施还导致根际细菌关键物种改变。基于功能预测,相较于未覆膜处理,覆盖蓝色地膜显著提高了尿素分解功能(P<0.05),而普通地膜处理相对于蓝色地...