基于样方法开展黄淮海蔬菜主产区地膜残留状况研究*

王金强，居学海，李贵春※

（1.中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京 100081；2.农业农村部农业生态与资源保护总站，北京 100125）

0 引言

地膜覆盖有保墒、增温护根、防冻保温、调节光照、抑制杂草生长等作用[1-4]，对农业生产具有成倍增产效果，成为继化肥、农药投入品之后，大幅提升农业增产的第三大投入品，被誉为“白色革命”。20世纪70年代地膜引入我国[5]，目前已在粮食作物、经济作物、蔬菜、水果、花卉等育苗栽培各个领域广泛使用，成为世界上地膜使用量、覆盖栽培面积最多的国家[6]，尤其是在蔬菜种植上应用范围广、使用面积大[7]。据统计，2016年全国地膜使用量达到147万t，覆盖作物50余种，覆盖栽培面积超过1 840万hm2[8,9]，其中蔬菜（含菜用瓜）栽培面积为220.80万hm2，占全国农作物播种面积的12%[10]。然而，随着地膜使用年头增加，地膜在土壤中的残留累计量也不断增加，对土壤的通透性、农作物吸收水分、根系发芽生长等造成严重的影响[11-13]。据调查，黄淮海蔬菜主产区露地蔬菜种植地膜使用强度较大，为客观了解该区域地膜使用、回收与残留情况，文章选择有代表性的安徽省和县、河南省扶沟县、山东省寿光市和天津市武清区进行实地调查，并采用样方法开展地膜残留情况研究。

1 材料与方法

1.1 地膜使用调查

2019年在黄淮海的安徽、河南、山东和天津市分别选择了和县、扶沟县、寿光市和武清区4个蔬菜种植大县（市/区）地膜重点使用地区分别选择120个农户，针对农户地膜使用量、规格、回收以及使用年限等进行入户调查。

1.2 地膜残留样品采集

样地选择：2019年在和县、扶沟县和寿光市选择15个典型村，每个典型村选择一块有代表性的菜地作为取样地，按照梅花点法对取样地进行布点，分别选择5点取样。样品采集：在每个取样点分别挖取长、宽各为100 cm，深度为30 cm的土壤样方。将挖出来的土样，通过孔径为8目的筛子进行过筛，捡拾筛出土壤中残留的地膜，装入样品采集袋，并做好标签。清洗晾干：使用洗涤剂清洗采集样品中土壤残留地膜，清除泥土和杂质；清洗干净的残留地膜样品，用吸水纸吸干残留地膜上的水分，再放置干燥器内干燥，直至水分完全去除。样品称重：土壤残留地膜样品干燥脱水后，在天平室用百分之一的电子分析天平进行样品称重。

1.3 统计指标计算方法

调查指标包括采样土壤中地膜残留量（kg/hm2），年均地膜残留量[kg/(hm2/年)]。地膜残留量（kg/hm2）=残留地膜质量/面积，年均地膜残留量[kg/(hm2/年)]=地膜残留量/覆膜年限。

2 结果与分析

2.1 地膜使用情况

据《中国农村统计年鉴-2020》数据[14]显示，2019年全国地膜使用量和地膜覆盖面积分别为13.79×105t和17.63×106hm2。安徽省的地膜使用量为4.52×104t，居全国第十位，地膜覆盖面积为4.85×105hm2。河南省的地膜使用量为6.61×104t，居全国第七位，地膜覆盖面积为9.95×105hm2。山东省的地膜使用量为1.02×105t，居全国第三位，地膜覆盖面积为1.77×106hm2，天津市的地膜使用量是0.30×104t，居全国第二十九位，地膜覆盖面积为4.22×104hm2。

2.2 地膜覆盖

调查结果表明（表1），4个县（市/区）均以无色透明的聚乙烯地膜占绝对比例。不同地区的地膜使用量相差较大，从大到小依次为：寿光市＞武清区＞扶沟县＞和县。其中，寿光市地膜使用量为81.69 kg/hm2，其次武清区为75.02 kg/hm2，再次是扶沟县为63.30 kg/hm2，最后和县是59.92 kg/hm2。寿光市和武清区的每公顷地膜使用量均远远高于华北、河北、山东和江苏的使用量，而和县和扶沟县的每公顷地膜使用量与华北、山东和潍坊地区的使用量相仿。不同地区覆膜总面积亦相差较大，其大小规律为：寿光市＞和县＞扶沟县＞武清区，寿光市、和县、扶沟县和武清区覆膜总面积分别为3.31×104hm2、2.46×104hm2、1.54×104hm2和0.61×104hm2。和县、武清区和寿光市的地膜使用年限较长，均在13年以上，扶沟县地膜使用年限较短，平均为6.23年。年内覆膜次数和县、寿光市较多，分别1.87、1.46次/年；武清区、扶沟县较少，均为1.00次/年。

表1 地膜覆盖情况

2.3 地膜宽度和地膜厚度

调查结果显示（表2），在地膜宽度方面，县（市/区）差异较大。和县蔬菜种植选用地膜宽度多为1 800～2 100 mm；扶沟县选择地膜宽度500～2 000 mm不等；寿光市为500～1 300 mm；武清区地膜宽度统一为1 200 mm。在地膜厚度方面，4个县（市/区）存在差异。和县多使用相对较厚的地膜，厚度在0.008～0.010 mm的占66.33%，≤0.008 mm的占33.67%；扶沟县和寿光市使用地膜较薄，厚度≤0.008 mm的，分别占100.00%和97.50%；武清区使用的地膜厚度以0.008～0.01 mm居多，占71.82%，≥0.01 mm的占27.27%。总体看，被调查4个县（市/区）使用的地膜厚度很少符合国家覆膜厚度标准≥0.01 mm的要求。

表2 地膜宽度和厚度

2.4 地膜回收和处理

调查结果显示（表3），4个县（市/区）地膜回收率相差较大，依次为：武清区＞寿光市＞和县＞扶沟县，其中，武清区地膜回收率接近100%；寿光市为97.16%；和县回收率也较高，为71.15%；扶沟县最低，仅为34.13%。4个县（市/区）回收后的地膜处理方式差异较小，主要以填埋或废弃为主；第三方专业公司收购再生利用率很低，再生利用率排序和县＞寿光市＞武清区＞扶沟县，其中，和县和寿光市分别为11.74%和5.42%，武清区和扶沟县均不足1.00%。

表3 地膜回收和处理方式

2.5 土壤地膜残留

如表4所示，露地蔬菜地膜残留情况，和县的地膜残留量为18.10 kg/hm2，远大于扶沟县的5.95 kg/hm2；保护地蔬菜地膜残留情况，和县为15.03 kg/hm2，远高于寿光市和扶沟县。露地蔬菜年均地膜残留量和县远高于扶沟县，分别为4.25 kg/(hm2·年)和0.99 kg/(hm2·年)；保护地蔬菜地膜残留系数也是和县远高于扶沟县、寿光市，分别为2.51 kg/(hm2·年)、0.15 kg/(hm2·年)、0.20 kg/(hm2·年)。从地膜残留量来看，和县的地膜残留状况严重于扶沟县和寿光市。

表4 地膜残留情况

3 结论与讨论

（1）该调研发现，被调查4个县（市/区）使用的地膜厚度很少符合国家标准《聚乙烯吹塑农用地膜覆盖薄膜》（GB 13735-2017）规定的覆膜厚度≥0.01mm的要求[15]。其中和县和武清区地膜厚度均以0.008～0.01 mm为主，扶沟县和寿光市使用0.008 mm以下的地膜占比分别为100%和97.50%。地膜厚度增加，覆膜成本提高约300～600元/hm2[16]，因此仅靠农民自发去使用≥0.01mm的地膜难度较大。在黄淮海地区关于覆膜厚度也有不少学者得出与该文类似的研究结果。李晓鹏等[17]研究发现邢台市超薄地膜（0.008 mm以下）用量为6 000 t左右，占地膜总用量的90%。曹剑等[18]研究结果显示承德市蔬菜、马铃薯和花卉等覆膜作物以0.008mm以下的超薄地膜为主。陈慧颖[19]调研廊坊市地膜结果发现，0.008 mm以上厚度的地膜主要应于蔬菜作物，其使用量为2015.50 t，占总量的63.1%；超薄地膜（0.008 mm以下）使用量为1 178.7 t，占36.9%。周鹤调研发现江阴市蔬菜种植区地膜以超薄地膜为主，使用量占地膜使用总量的99%；厚度≥0.01mm的地膜使用量仅占1%[20]。大量的研究表明，推广厚度≥0.01mm的地膜，需要各级政府加强监督管理，强化政策宣贯，制定相关激励措施或奖惩办法。

（2）被研究的县市地膜回收率差异很大，武清区和寿光市地膜回收率达到90%以上，而其他地区回收率不理想，有很大的提升空间。根据2016年原农业部的数据，全国当季农膜回收率不足2/3[21]。郭继民[22]研究发现以地膜生产企业、基层再生资源回收站和农资经营店主的“3个模式”提高了潍坊市地膜回收利用率，回收总量约0.91万t，回收率达76%。菏泽市废旧地膜主要是农业生产者自发捡拾，回收率在75%左右[23]。李靖[24]调查研究发现徐州地区菜地中地膜回收率达74%，但地膜回收点覆盖率仍不足60%。各地应建立健全地膜的收、贮、运的网络体系，探索回收补贴机制，鼓励使用便于回收的厚膜或可降解地膜。

（3）农民或合作社回收的地膜主要以填埋或废弃为主，造成环境二次污染及资源浪费。其中，扶沟县以小规模普通种植农户为主，缺少集中统一的回收途径，回收的残膜全部采用填埋或废弃；其余3个县（市/区）回收的残膜以填埋或废弃处置占比均高于88%以上，资源化利率较低。这与李靖、秦国伟等研究结果相似[24,25]。该研究认为，在黄淮海地区露地蔬菜生产仍以一家一户生产为主，规划化机械化回收程度低，回收的地膜夹杂大量的秸秆和土，清理麻烦，再生利用难度大。为提高残膜再生利用，应加大残膜利用技术研发，建立再生利用机制，扶持废旧农膜回收加工利用企业。

（4）该试验研究中和县、扶沟县和寿光市调研样方也出现不同程度地膜残留问题，地膜平均残留量分别为18.10、3.31和1.39 kg/hm2。周鹤[20]对15个蔬菜田进行原位检测发现，两年平均地膜残留量为5.93～34.41 kg/hm2。王宗国[26]调研发现，青岛市采样土壤中平均残膜量约为32±16 kg/hm2。烟台市花生地膜残留量平均残留量为36.36 kg/hm2[27]。倪宏正[28]研究发现盐城市不同作物不同栽培年限的土壤地膜残留量均值为3.75 kg/hm2。为加强露地蔬菜地膜回收，应鼓励农民使用厚度≥0.01mm的地膜，加强地膜回收监管，提高机械化作业水平。