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。     

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。     

察布查尔县农田地膜残留及影响因素分析

地膜残留对农田土壤安全和作物产量具有极大的威胁,掌握不同作物农田地膜残留现状及主要影响因素可为采取高效治理措施提供重要依据。选取新疆察布查尔县主要覆膜田棉田和制种玉米田,并各选取覆膜5年以下、6～10年、11～15年和16年以上地块进行地膜残留取样和影响因素分析。结果表明:随着覆膜年数的增加,2个作物农田上层土层(0～10 cm)地膜残留比例均下降,残膜在土层中分布趋于均匀;覆膜年限是棉田而不是制种玉米田地膜残留量的最主要影响因素。     

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。     

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。     

天津市农用地膜残留状况调查及影响因素分析

典型种植制度下农田地膜残留系数及地膜残留状况调查,是制定清洁生产技术规范、保障农田环境安全的基础。按照第一次全国污染源普查《农业污染源产排污系数测算实施方案》的要求,在天津市共计安排各类地膜残留现状监测点6个。结果表明:全市各监测点当季地膜残留系数在4.44%~14.80%之间,平均值为10.30%;农田土壤中地膜残留量平均值为33.69±12.18 kg.hm-2,低于60 kg.hm-2的全国平均水平。在几个典型种植制中,露地蔬菜种植类型残留量最高,达到了52.92±1.36 kg.hm-2;其次是西瓜种植类型,为39.96±2.27 kg.hm-2;春玉米种植类型也较高,为37.63±0.54 kg.hm-2;保护地蔬菜类型较低,为25.55±8.04 kg.hm-2;棉花种植类型的2个监测点也较低,但2个点之间略有差异分别为26.55±0.99 kg.hm-2和19.57±1.96 kg.hm-2;地膜铺设年限、当季地膜铺设量均对地膜残留量产生影响,年限越长、铺设量越大,地膜残留量也越大。而地膜厚度、地膜的规格、揭膜时间和方式等由于监测太少而差异不明显。     

覆膜年限及灌水方法对河套灌区农膜残留的影响

为阐明内蒙古河套灌区农膜残留现状及覆膜年限、灌水方法对农膜残留的影响,该文采用查阅资料、问卷调研及田间取样等相结合的方法,分析了内蒙古河套灌区及典型研究区地膜覆盖现状,并在典型研究区考虑了覆膜年限(覆膜2、5、10、20 a)、灌水方法(膜下滴灌和地面灌溉覆膜)和作物种类(玉米和葵花)3个因子,探索其对农膜残留强度、破碎率、残膜分布及残膜碎片大小的影响。结果表明:内蒙古河套灌区2005—2014年地膜使用量和覆膜面积均呈跨越式增长,分别增长了125.81%和147.62%;而典型研究区更是增长了240%和265.81%,然而单位面积覆膜量却下降了8.82%和7.08%。不同覆膜年限和灌水方法显著影响农膜残留强度和破碎率(P0.05),其中覆膜5、10、20 a后的残留强度平均比覆膜2 a分别增长了80.14%、163.70%、273.64%,破碎率平均比覆膜2 a分别增长了20.97%、38.14%、60.20%;膜下滴灌与地面灌溉覆膜相比残留强度平均提高了42.92%,破碎率平均提高了20.01%。农膜残留主要集中在土壤0~10 cm土层内,占64.89%;典型研究区面积为0~4和4~20 cm2的残膜分别占残膜总片数的31.06%和27.81%,且随着覆膜年限增加,下层残膜片数占总残膜片数的比例逐渐增加,其中覆膜20 a农田与覆膜2 a农田相比0~10 cm土层残膜占总残膜片数由71.47%降低为54.61%,10~20 cm土层由23.37%升高为32.24%,而不同灌水方式对残膜在土壤中的分布影响不大。随着覆膜年限的增加土壤中不同面积残膜比例差异越显著且小面积残膜比例增加,覆膜2~20 a后,面积为20 cm2以下的残膜数量分别是面积为20 cm2以上的1.43~1.59倍(P0.05)。研究结果可为农膜残留防治提供参考。     

华北地区地膜残留及典型覆膜作物残膜系数

为阐明华北地区残膜污染现状及当年地膜残留系数,2008-2011年采用问卷调查及样方检测方法对华北地区主要作物的地膜残留状况进行系统调查,在此基础上2011-2014年通过定点试验监测方法研究典型覆膜作物(花生、棉花)的地膜残留系数。结果表明:华北地区土壤耕层地膜残留强度分布范围为0.2~82.2 kg/hm2,其平均值为26.8 kg/hm2。区域内不同作物和不同省份间地膜残留强度存在显著差异(P0.05),花生和棉花地膜残留强度较高,分别为32.0和31.8 kg/hm2;华北地区所有省份中,河北省农田地膜残留强度最高,为36.8 kg/hm2。2011年,华北地区农田地膜残留总量为14.8万t,其中地膜残留总量居前3位的作物是蔬菜(5.5万t)、棉花(3.9万t)、花生(3.0万t),占残膜总量的83.8%。3 a的地膜残留系数定点监测试验结果表明,花生和棉花的地膜残留系数分别为9.7%和14.3%,如果一直沿用目前的地膜使用模式,预计到2021年,花生地和棉田的地膜残留强度将会达到69.1和70.4 kg/hm2,超过国家农田残膜限值标准,成为残膜污染区域。研究可为华北地区残膜防治提供参考。     

半干旱地区地膜覆盖栽培马铃薯平衡施肥研究

通过马铃薯"3414"试验,利用回归分析,研究了氮磷钾配合施用对地膜覆盖栽培马铃薯商品率及经济目标等重要指标的影响。结果表明:氮磷钾配合施用能显著提高地膜马铃薯商品率及经济目标,经济目标提高效应随着肥力的降低而增大。商品率平均提高2.8~2.0个百分点、鲜薯产量提高16.6%~95.8%、商品薯产量提高20.3%~101.1%、产值提高18.9%~99%、收益提高15.4%~86.8%。施肥水平控制在经济合理范围内,方有较高的利用率,现阶段极限施肥量为纯氮340.95~221.4 kg hm-2、五氧化二磷177.75~158.55 kg hm-2、氧化钾0~77.85 kg hm-2;经济合理施肥量为纯氮293.85~221.1 kg hm-2、五氧化二磷148.5~151.95 kg hm-2、氧化钾0~55.2 kg hm-2。     

地膜残留量对河西绿洲灌区玉米田土壤理化性状的影响

为探究残留地膜对土壤理化性状的影响,以玉米品种沈单16为指示品种,在半膜覆盖平作栽培条件下,于2015年4月至2020年10月在河西绿洲灌区模拟设置5个地膜残留量水平(0、110、220、440、660 kg/hm2),测定不同残膜水平下土壤容重、土壤紧实度、土壤水分、土壤养分含量等指标。结果表明,随地膜残留量增加,0～30 cm土层土壤容重呈逐渐增加趋势,且玉米拔节前0～10 cm土层土壤温度提高0.14、0.25、0.28、0.43 ℃。残膜的存在能够减少土壤表层水分蒸发,提高播前土壤含水量,但在玉米苗期由于残膜阻碍水分的下渗,导致30～40 cm土层土壤含水量分别比地膜残留量为0 kg/hm2降低0.11%、1.89%、6.07%、5.93%。当地膜残留量为660 kg/hm2时,土壤有机质、全氮、矿质氮、Olsen-P养分含量显均著低于地膜残留量为0 g/hm2,降幅分别为15.57%、10.53%、18.89%、36.32%。长期残膜作用使土壤容重增加、通透性降低,并会降低土壤有机质、全氮、矿质氮及Olsen-P含量,引起土壤质量退化。     

华北集约农区马铃薯地膜覆盖安全期的探讨

作物地膜覆盖安全期指某一作物在某一区域要求地膜覆盖的最佳天数,也就是地膜覆盖农田土面能保持膜面完整的日数,在此日数之前地膜应该保持基本完整,维持增温保墒等功能,此日数之后,这些功能基本消失。华北集约农区水分条件基本能满足马铃薯生长的需求,因此,生产中主要根据该区域自然条件和作物对温度需求的特点适期揭膜。为确定华北集约农区马铃薯种植的最佳揭膜时间,在青岛市以露地种植为对照（T1）,分别设置了播种后覆膜30d（T2）、60d（T3）、75d（T4）、90d（T5）4个中途揭膜和全生育期覆膜不揭（T6）共6个处理,观测田间10cm土层土壤温度以及马铃薯生育期、出苗率及产量等指标。结果发现：与露地（T1）相比,地膜覆盖（T2、T3、T4、T5和T6）可以促使研究区马铃薯提前5d出苗,且出苗率得到提高;全生育期覆膜（T6）通过提高地温从而促进马铃薯的生长发育,在马铃薯播种-出苗期,全生育期覆膜（T6）处理较露地（T1）10cm土层土壤日平均温度提高1.1℃,10cm土层地积温增加66.1℃·d。不同揭膜时间的试验结果显示,在播种后60d揭膜处理中,马铃薯田10cm土层的地积温较高,为1795.6℃·d。此外,在马铃薯播种60d内地膜覆盖可以显著提高马铃薯田10cm土层地温日较差,播种60d后揭膜对10cm土层地温日较差影响不大。研究结果显示马铃薯产量与地膜覆盖和揭膜时间密切相关,对照露地种植（T1）产量最低,为40.3thm⁻²;60d揭膜（T3）最高,为45.7thm⁻²,较露地种植（T1）增产13.4%;75d揭膜（T4）较高,较露地种植（T1）增产10.4%。综合看,在该地区马铃薯生产中覆膜后60～75d进行揭膜最合适,即该地区马铃薯地膜覆盖安全期为60～75d。     

中国北方典型地区农用地膜污染现状调查及其防治对策

通过对我国北方典型地区的调查，初步探索了该地区土壤农膜残留量和残膜特征。研究表明，河北省典型地区温室大棚、蔬菜田和作物田的农膜土壤残留量平均分别为5.629、7.369和2.822 kg·hm^-2，黑龙江省典型地区温室大棚、蔬菜田和作物田残留量平均分别为4.169、3.682和2.430 kg·hm^-2，各采样点之间存在着较大差异，但普遍较高，均明显高于未使用农膜的对照土壤。两地区之间除作物田的土壤农膜残留量没有明显差异外，河北地区其他两类土壤中的农膜残留量水平明显高于黑龙江地区，这种差异与各地区在农事活动及农膜使用上的差异具有一定的相关性。上述两地区土壤中残留农膜尺寸基本一致，主要集中在10～15 cm之间。该文针对我国目前农膜使用情况及其污染现状，提出了相应的防治对策。     

农用地膜残留污染的现状与防治

农用地膜良好的增温保墒效果已对中国农业产生了重大的、积极的作用，但同时随着地膜覆盖技术的普及，残留农用地膜也已经带来了一系列的负面影响，大量的残留地膜破坏土壤结构、危害作物正常生长发育并造成农作物减产，进而影响到农业环境，通过对中国有关地膜残留研究文献的综述，对农用地膜的应用现状、残留地膜的分布特征及影响因素，以及残留地膜的危害特点进行了综合分析，并针对目前存在的实际情况，提出了农用地膜残留污染的防治技术措施。     

中国北方典型地区农用地膜污染现状调查及其防治对策

通过对我国北方典型地区的调查,初步探索了该地区土壤农膜残留量和残膜特征.研究表明,河北省典型地区温室大棚、蔬菜田和作物田的农膜土壤残留量平均分别为5.629、7.369和2.822 kg·hm-2,黑龙江省典型地区温室大棚、蔬菜田和作物田残留量平均分别为4.169、3.682和2.430 kg·hm-2,各采样点之间存在着较大差异,但普遍较高,均明显高于未使用农膜的对照土壤.两地区之间除作物田的土壤农膜残留量没有明显差异外,河北地区其他两类土壤中的农膜残留量水平明显高于黑龙江地区,这种差异与各地区在农事活动及农膜使用上的差异具有一定的相关性.上述两地区土壤中残留农膜尺寸基本一致,主要集中在10～15 cm之间.该文针对我国目前农膜使用情况及其污染现状,提出了相应的防治对策.     

滚筒式残膜回收机的性能试验研究

针对“11SM-1.5型滚筒式残膜回收机”核心工作参数匹配不合理,机具在作业时,常常由于使用者操作方式与水平存在差异,影响残膜回收的总体拾膜性能,进而降低残膜拾净率.滚筒式残膜回收机是一种以弧线往复式挑膜装置为核心部件的典型残膜回收机具,该研究根据滚筒式残膜回收机的结构和工作原理,分析弧线往复式挑膜装置的挑膜齿尖运动轨迹特点,确定影响机具性能的主要因子为挑膜装置转速、机具前进速度和挑膜齿入土深度,采用正交试验分析法进行田间试验,分析不同参数配比对残膜拾净率的影响,得出各因素的影响显著性及主次顺序.综合考虑挑膜装置各项指标,选择最优的水平组合,获取机具的最佳工作参数匹配,即:挑膜装置转速45 r/min、机具工作速度4km/h和挑膜齿入土深度35 mm时,残膜拾净率为88.2％,达到残膜回收机设计标准,比目前成熟的秸秆还田联合式残膜回收机的官方测定捡拾率高6.2个百分点,为机具优化设计提供数据参考,进而指导实际生产.     

聚苯乙烯包膜尿素的缓释效果研究

采用实验室不同温度水培和淋洗试验,研究了膜材料比例、膜厚度、堵孔材料加入量以及尿素颗粒大小与包膜尿素养分释放的关系,温度对养分释放的影响,以确定不同释放速率系列包膜尿素配方。结果表明,膜材料增加、膜厚度增加,包膜尿素养分释放速率降低;单用网孔状膜材料包裹尿素,养分释放速率过快,肥料氮从土壤淋出量大,不可能用于水田作物;加入堵孔材料2%后,30℃水中养分释放期超过70 d,膜材料抗水性、耐挤压性好;在温度低于30℃条件下,温度对养分释放影响不大,温度高于45℃影响膜稳定性。     

冻期土壤水热盐运动规律的试验研究

对冻期土壤的水分、温度和盐分的变化规律进行了定量测定,并对其在裸地与地膜覆盖地的运动规律进行了比较,得到了冻土水热盐运动的一些重要特性,冬季覆盖可提高土壤温度,保持较高的含水率,减少土壤表层含盐量,提出了冬季覆盖是防春旱、春寒和土壤次生盐碱化的较为有效的途径。     

浑水膜孔灌多向交汇入渗湿润体特征数值研究

为了研究浑水膜孔灌不同膜孔直径对多点源交汇入渗湿润体特征的影响,设置4种不同大小的膜孔直径,通过室内试验,在膜孔灌入渗方式下,测量不同膜孔直径多向交汇湿润体特征的变化过程。结果表明：膜孔直径越大,相同入渗时间内水平和垂直湿润锋运移距离越大;自由入渗剖面,水平和垂直湿润锋运移距离均与入渗时间符合幂函数模型,运移参数随膜孔直径的增大而增大,运移指数则减小;交汇剖面水平和垂直湿润锋运移距离与入渗时间符合对数函数模型;随着膜孔直径的增大,膜孔周围土壤含水率均接近土壤饱和含水率,其他相同位置土壤含水率增大,发生单向交汇和多向交汇的时间逐渐减小;浑水膜孔灌湿润体内灌水均匀系数均大于90%,灌水均匀度非常高。     

辽西地区覆膜条件对不同土层土壤氮磷钾累积量的影响

为了探明覆膜技术对辽西半干旱区土壤氮磷钾累积量及其剖面分布状况的影响,本试验以农业部阜新农业环境与耕地保育科学观测实验站为研究平台,设置裸地种植、春季覆膜、秋季覆膜3种处理,通过对土壤剖面各层次全量氮、磷、钾的测定,定量分析辽西半干旱区覆膜条件下土壤全量养分含量及剖面分布差异,结果表明:不同覆膜处理对土壤全量氮、磷、钾累积量影响各不相同。2种覆膜处理可有效提高0～40 cm土层土壤全氮和全磷累积量,与裸地相比,春覆膜与秋覆膜处理可使土壤全氮提高34.4%和21.0%,秋覆膜处理可使全磷累积量提高17.0%。40～60 cm土层,裸地处理全氮、全磷累积量显著高于覆膜处理,其中全氮累积量较春覆膜处理提高65.7%,且为秋覆膜处理的2.16倍;全磷累积则表现为裸地种植比春覆膜和秋覆膜处理分别提高44.2%和39.4%。不同处理间全钾含量差异显著,总体表现为秋覆膜春覆膜裸地。3种处理土壤养分的剖面分布规律也各不相同,覆膜处理土壤全氮和全磷随剖面深度的增加呈逐渐减少的规律,而不覆膜处理则呈现先减少再增加的趋势;不同处理土壤全钾的剖面分布规律相似,即随剖面加深全钾含量均无显著变化,即使是表层土壤也未显示出全钾聚集的特征。