农用残膜危害及其防治措施研究进展

赵玺　周彦芳　张亚萍　施志国　张英英

摘要概述了残膜分布的现状，分析了残膜污染形成的主要原因，综述了残膜对土壤、作物的危害以及残膜污染的治理措施，以期为解决残膜危害提供理论依据。

关键词 残膜分布；残膜危害；防治措施

中图分类号 X592 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）11-0014-02

地膜覆盖栽培技术在我国农业生产中占有重要地位，具有显著的集雨、蓄水、增温、保墒等作用，该技术的推广应用为我国农业的发展做出了重要贡献。但随着地膜使用量的逐年增加，大量残留地膜严重威胁农业生产土壤环境，近年来引起国内外学者的高度重视。因此，研究残膜危害及其防治措施对促进农业生产、改善土壤环境、保障粮食安全具有重要意义。

1农膜残留现状

20世纪70年代，地膜覆盖栽培技术被引入我国，其应用区域逐渐遍及全国，覆盖作物种类也从粮食作物发展到经济作物及中药材等。地膜覆盖技术的不断推广及应用，使我国地膜使用量逐年增加，从1981年的0.6万t增加到2015年的145.5万t，使用量增长约250倍，且占世界地膜使用总量的近90%。

20世纪90年代初，覆盖地膜的农田均出现不同程度的地膜残留，残留量平均为60kg/hm²。2005年调查表明，各地区均有农膜残留现象，如河南省花生地耕层土壤地膜残留量为66kg/hm²；新疆地区棉田土壤残膜量约为265.3kg/hm²，其中石河子地区残膜量高达300.7kg/hm²，阿克苏地区平均残膜量为240.19kg/hm²。张丹等2014年调查结果表明，华北地区土壤耕作层残膜量为0.2～82.2kg/hm²，其平均值为26.8kg/hm²。白云龙等研究表明地膜残留量随覆膜年限的增加而累积。

2残膜危害及成因分析

2.1残膜危害

2.1.1对土壤的危害。土壤理化性状的破坏、水肥运移特性的转变、土壤生物活性的降低是残膜对土壤的主要危害。残留在土壤中的地膜会破坏土壤内部结构，增加土壤容重，阻碍水分的运移以及作物对养分的吸收。随着土壤中残膜量的增加，土壤容重不断增大，土壤孔隙率减小，延长了水分入渗时间，湿润峰运移的距离随着残膜量的增加而减小，同时湿润体的体积随残膜量的增加而递减。随着土壤水分入渗受阻，致使土壤pH上升，碱解氮、速效磷、有机质等含量呈下降趋势。此外，高残膜强度会使土壤中微生物量碳、微生物量氮含量均降低，研究表明，残膜强度为600kg/hm²时土壤酶活性显著降低，残膜表面的微生物活性随着残膜量的增加而降低，尤其是放线菌、真菌变化更大。

2.1.2对作物生长的危害。残留在土壤中的地膜对作物出苗保苗、生长发育产生严重影响。残膜主要分布于0～30cm的土壤中，对作物的出苗率、烂芽率及作物根系的畸形率均产生影响。当土壤中残膜量超过180kg/hm²时，作物的根系生长指标随着残膜量的增加而降低；当残膜密度达1000kg/hm²时，棉花的成苗率下降16.5%，产量下降18.0%。另外，土壤中的残膜还会阻碍作物生长发育，研究表明，当残膜量大于360kg/hm²时，小麦的单株分蘖、叶片数、根数均减少；番茄苗期和开花坐果期的根部、株高、茎粗等均受土壤中残膜含量的影响，且残膜量的增加提前了番茄养分积累的始盛期和高峰期。

2.2地膜残留的原因 治理残膜污染、改善生态环境已经进入了刻不容缓的阶段，但想要取得较理想的治理效果，必须从解决残膜的源头入手。造成残膜危害的主要原因：①农用地膜材质结构稳定，难以分解。农用塑料薄膜是人工高分子材料，其结构相对稳定，自然条件下难以降解，在土壤中可残存200-400年。②农用地膜太薄，加大残膜回收难度。为了减少成本，获得更大的经济效益并迎合农民的需求，将农膜的厚度从最初的0.014mm减小到O.005～0.006mm，甚至更薄，导致农膜强度降低，易破损且回收难度大。③环保意识不强，影响残膜回收效果。过去人们对残膜污染不够重视，残膜基本不回收或者回收率较低，长期大量残膜累积于土壤中，破坏环境的同时影响作物的正常生长。④农用地膜回收再利用产业链不健全。回收价格较低，农民回收出售的积极性不高，加之收购网点少、加工企业少，加工技术不成熟、成本较高、经济效益较低等，导致回收再利用难度大。

3残膜危害的防治措施

3.1加大机械回收力度我国地膜污染残留量大、范围广，要彻底回收土壤中的残膜，仅靠人工回收是不够的，必须通过人机结合的方式来解决。20世纪80年代，我国已经开展了残膜回收机械的研制，针对不同作物的残膜回收机也有区别，如马铃薯挖掘与残膜回收一体机、马铃薯收获与气力辅助残膜回收联合作业机等，其残膜回收率均达90%左右；链条式薯类残膜回收机能够独立完成起膜、捡膜及收膜等功能。棉花的残膜回收机械，如沈阳农业大学研制的起膜、拾膜协同作业的铲齿组合式残膜回收装置，该装置相对分步作业机其残膜回收率提高5.3%，含杂率降低4.8%；石河子大学于2016年研制的1MSF-2型搂膜机，该机械集单体动态仿形搂膜、自动卸膜和折翼运输为一体；新疆农业科学院研制的4JSM-1800型抛送式棉秆粉碎还田及残膜回收联合作业机，新疆农垦科学院研制的4SJ-1.6型残膜回收与秸秆粉碎还田机，以及石河子大学研制的SMS-1500型秸秆粉碎与残膜回收机等，均能对残膜进行有效回收。玉米残膜的回收机，如玉米全膜双垄沟残膜回收机、玉米苗期地膜回收机以及1MC-70型农田残膜回收起茬机等。机械回收成本较高，采用机械回收应更多地考虑与农艺、地域及地方政策扶持相融合。

3.2鼓励研发优质降解膜 近年来，生物降解膜逐渐得到广泛应用，周昌明等研究表明降解膜能够有效提高土壤贮水量，增加玉米根系表面积、密度和体积等，还能有效提高肥料利用效率，并提高玉米产量。有研究将降解膜应用于冬油菜的种植，结果表明，降解膜比普通地膜在生育期后期更能促进冬油菜主根生长及侧根生长，同时还能明显降低油菜中对人体不利的芥酸和硫苷。此外，生物降解膜对小麦及马铃薯等作物的生长环境及产量提高等方面效果显著。综上，生物降解膜代替塑料薄膜在技术上是可行的。应加大降解膜的研发力度，在保证质量的前提下降低成本。

3.3健全回收激励机制 地膜覆盖技术在日本及欧美很多国家使用均较早，但残膜污染问题几乎不存在，这与国家严格的法律制度以及土地私有化是分不开的。意大利、法国等都制定了残膜回收的法律条文；日本针对薄膜的质量也出台了相应的法律，要求地膜厚度必须达0.02mm以上。近年来，我国对残膜污染的重视程度也越来越高。

要解決残膜污染问题，必须坚持“谁使用，谁回收”原则；对厚度低于0.008mm的塑料薄膜禁止生产及使用；建立地膜回收奖励和污染处罚机制；构建科研、企业和农民利益共同体，使残膜污染治理成为全民的自觉行为。

3.4示范推广揭膜种植 确定作物生长的某一个时间段，其生长对薄膜的保温保湿等作用不再依赖或依赖性较小，在此时间段进行提前揭膜，这样既不会影响薄膜覆盖作用，又降低残膜污染。针对不同作物，确定其最佳的揭膜时间尤为重要。秦舒浩等对马铃薯揭膜试验，结果表明，在播种后75d揭膜能够有效提高产量及品质；扶胜兰等、何淑玲等分别对丹参和麻花艽进行揭膜研究，结果表明，返青期揭膜能够使丹参产量高达10015.5kg/hm²，返青后揭膜使麻花艽产量达10716.67kg/hm²，其品质也得到了显著提高；关中西部地区，玉米抽雄期揭膜能够降低土壤温度，缓解高温不利影响，并增加水氮利用效率和产量；甘肃陇东旱塬区，抽雄期揭膜较拔节期揭膜及全生育期覆膜能提高籽粒产量和水分利用效率；赵玺对陕西夏玉米揭膜试验，结果表明，夏玉米在定植后60d揭膜能有效提高其产量及水分利用效率；陈茂建等研究表明，烤烟在移栽后35d揭膜，其产量与品质均达到最优。因此，选择作物的最佳揭膜时间进行揭膜，不仅能充分利用薄膜的覆盖作用，还能有效缓解残膜对土壤及环境带来的污染。

4小结

残膜污染已严重制约我国农业可持续发展，其中西北绿洲灌区国有农场的污染问题尤其突出，对内陆区脆弱的农业生态环境造成严重影响，解决这一问题已经刻不容缓。政府部门应建立健全长效机制，制定有效的政策法规，鼓励和约束残膜污染行为；用可降解材料替代塑料薄膜，加强高质量、低成本、无污染的降解膜研发；同时加大机械残膜回收力度等措施；从“资源一产品一废弃物一再生资源”产业链全面考虑，进一步推进残膜回收再利用技术创新。