我国地膜使用现状及回收再利用研究

苑 鹤 刘 玥 董红艳 阎富龙

（1廊坊市农业生态环境保护监测站 河北 廊坊 065000；2廊坊市植保植检站 河北 廊坊 065000；3廊坊市动物疫病预防控制中心 河北 廊坊 065000；4廊坊市经济作物站 河北 廊坊 065000）

1 我国地膜使用现状

1970年，地膜覆盖技术引入我国后，对我国农业生产方式及区域种植结构产生了巨大影响，这种具有提高土壤温度、保持土壤湿度、增加土壤肥力、防治病虫害等作用的新型农业技术，被誉为“农业的第二次革命”，覆盖作物涵盖了蔬菜、水果、粮食作物、经济作物、花草、树苗等[1]。据统计，2015年我国地膜覆盖面积为1 833万hm2，占世界地膜应用总量的90%；近年来全国推广面积累计5 000万hm2，约为世界总推广面积的61%。由国家统计局统计数据发现(表1)，我国地膜用量逐年加大。

表1 我国地膜使用量统计

我国广泛使用的地膜是聚乙烯膜和聚氯乙烯膜，膜中会加入增色剂使地膜呈现不同颜色(透明、黑色、银灰色等)；加入增塑剂(如邻苯二甲醛酯类化合物)提高地膜柔韧性、耐寒性和光稳定性。地膜主要成分聚烯烃类化合物在土壤中很难降解，残留地膜可在土壤中存在数百年，对农业生产和农业环境造成严重危害，如降低土壤透气性、蓄水性，阻碍作物根系发育、吸收养分；缠绕农用机械犁头、轮盘，造成机械损伤；添加剂渗透和迁移到土壤、水体和大气中。据调查，新疆长期覆膜棉田每公顷地膜平均残留量在200 kg以上，甘肃、内蒙、东北、山西、河北部分地区每公顷平均残留量在100 kg以上[2]。

我国开始推广地膜覆盖种植技术时，地膜厚度0.012～0.014 mm，随着工业技术的进步，农民为节约生产成本、商家为赢得市场，农用地膜产品越来越薄，个别地区使用地膜厚度甚至小于0.005 mm[2]。地膜厚度变小，造成地膜老化速度快、强度差、回收率低。目前，我国地膜回收方式主要有3种：①填埋，由于残膜在地下分解慢，对环境危害大，近年来已较少采用；②焚烧，添加助燃剂后作为生物质燃料燃烧发电，成本较高且焚烧过程会释放出二噁英、二氧化硫等有害气体和粉尘及细小颗粒物，致使空气中PM2.5、PM10等悬浮颗粒物超标；③分解，回收分解为乙烯，清洗造粒再利用，技术成本较高。

2 新型可降解地膜在农业生产中的应用

为摆脱地膜污染困境，我国积极研发新型可降解地膜，主要包括：光降解地膜、淀粉基降解地膜和生物降解地膜。

2.1 光降解地膜。光降解地膜是将光敏剂和促进剂加入到地膜材料中生产的地膜，具有光敏感性，包括合成型和添加型两种。光降解地膜在光照条件下吸收一定波长的紫外光，在光降解引发剂的作用下，影响地膜的机械性能，使地膜老化、变脆，碎裂成小碎片，最终实现地膜的缓慢降解。光降解引发剂一般为过渡金属的化合物、黄酮类化合物、多核芳香族化合物以及其它一些聚合物。目前国内光降解地膜的研究重点是使用光稳定剂等方法控制降解速度，研发出国产944聚合型高效光稳定剂、BW-6911新型光稳定剂等多种光稳定剂[3]。

2.2 淀粉基降解地膜。淀粉基降解地膜是将脂肪类聚酯化合物加入到以淀粉为基体的地膜材料中生产的地膜，一般加入物有：聚氯乙烯(PVC)、乙烯/丙烯酸共聚物(EAA)、聚乙烯醇(PVA)等。淀粉基降解地膜中的淀粉在土壤中微生物的作用下降解的过程中会将整片地膜初步分解为高分子材料小碎片，随后这些具有生物降解性的高分子材料小碎片在土壤中继续降解。我国从20世纪70年代起开始重视并研究淀粉基降解地膜，目前多种新研发的淀粉基降解地膜都进行了田间实验，取得良好效果。中国农业大学张绍英等用将增塑剂、保水剂加入到淀粉和海藻酸钠为主要原料的地膜中，得到了在自然条件下30 d可完全降解的生物降解地膜[3]。

2.3 生物降解地膜。生物降解地膜是将生物降解聚合物作为原料生产的地膜，主要有天然生物降解聚合物(淀粉、纤维素、蛋白质、甲壳素、壳聚糖等)地膜、生物降解脂肪族聚酯(聚羟基脂肪酸酯PHA、聚已内酯PCL、聚乳酸PLA、聚PBAT等)地膜。自然环境中，生物降解地膜在微生物作用下，最终分解为水、二氧化碳、甲烷、矿物质等对环境无毒无害的小分子，完全降解。中国海洋大学的郭丽玲以海藻为主要原料、丙三醇为增塑剂、氯化钙作为交联剂制作的生物降解地膜，在50 d左右的时间内基本达到完全降解[4]。

[1]褚卫红，石亚辉.农用地膜在农业生产中的作用影响及对策 [J].内蒙古农业科技，2007(7)：142～143.

[2]赵岩，陈学庚，温浩军，等.农田残膜污染治理技术研究现状与展望 [J].农业机械学报，2007，48(6)： 1～14.

[3]许香春，王朝云.国内外地膜覆盖栽培现状及展望[J].中国麻业科学，2006，28(1)：6～11.

[4]郭丽玲.全生物降解海藻干地膜的研制及性能研究[D].山东：中国海洋大学，2015.