常熟市地膜土壤残留现状与可降解地膜发展思考

陶启威何旻珊席庆李依晨金静华邹敏

(1.南农大(常熟)新农村发展研究院有限公司，江苏 常熟 215500；2.常熟市作物栽培技术指导站，江苏 常熟 215500；3.常熟市植保植检站，江苏 常熟 215500；4.常熟市农业科学研究所，江苏 常熟 215500；5.常熟市农业农村局，江苏 常熟 215500)

地膜属于农膜中的一类，是农业生产中的重要投入品。地膜覆盖栽培技术起源于日本，于1978年引入国内，自此地膜在我国农业生产中得到迅速推广应用[1]。我国是地膜生产和消费大国，预计到2025年，地膜使用量将达到227.9万t，覆盖面积将达到2340万hm2[2,3]。地膜覆盖栽培具有诸多优点，可以提高地温，减少水分蒸发，抗病防虫，抑制杂草，均衡利用光、热和养分，可以促进种子萌发，加速根系和植物地上部分生长，延长有效生育期，达到作物早熟、高产、优质的良好效果[4,5]。但是国内地膜大都为传统的聚乙烯(PE)地膜，随着使用量的逐年增加，而回收利用又相对滞后，导致残膜、土壤微塑料等白色污染问题出现，严重影响了土壤环境和生化功能[6,7]。

常熟市素有苏州“菜篮子”的美誉，2021年蔬菜种植面积为21800hm2次，在新冠疫情严峻环境下有力保障了蔬菜供应，但在生产过程中也使用了大量地膜，当年全市地膜覆盖面积2169hm2，产生地膜232.74t，土壤残膜面源污染风险较大。新形势下，苏州市加强废旧农膜回收利用工作，并纳入探索率先基本实现农业农村现代化三年行动计划、乡村振兴、农村人居环境整治和打好污染防治攻坚战等重点工作同步考核[8]。常熟市出台《废旧农膜回收处置实施意见(试行)》，加快构建“一体系、一中心、一平台”废旧农膜回收“常熟模式”，在开展全市地膜土壤残留调查的同时，在玉米、西兰花、水果黄瓜等经济作物上积极探索应用生物可降解地膜[9]。生物可降解地膜既具有增温保墒的功能，又能最终降解为对环境无毒无害的物质，是解决农田白色污染的理想途径[10,11]。由于生产成本较高、环境条件要求较严等因素，仍处于大田试验阶段，大面积推广有难度，但是随着社会科技的发展，可降解地膜的种类不断丰富，生产成本也将逐渐下降，必将有广阔的应用前景。本文整理了常熟市地膜土壤残留量4a数据，分析了影响因素，对可降解地膜未来发展提出一些思考，为在常熟市更好地推广应用可降解地膜从而减少残膜污染提供参考。

1 常熟市地膜土壤残留现状

1.1 采样设计及方法

1.1.1 采样作物的确定

根据适合地膜覆盖的作物类别，选取了瓜类、茄果类、豆类、甘蓝类、根茎类、谷物类、浆果类等果蔬作为调查对象。

1.1.2 采样时间

在作物覆膜种植收获之后且未揭膜之时为最宜，选择无雨天，连续4～5d完成采样。

1.1.3 采样点的确定

选取常熟市果蔬种植面积较大镇(街道)，综合考虑土壤类型、作物种类与布局、种植制度、耕作方式、排灌方式等因素，每年选定15个采样点，各采样点需在作物生长期间均没有揭膜。

1.1.4 样品采集及处理方法

采用样方法采样，样方规格为100cm×100cm，深度为30cm，每个采样点取5个样方，样方分布采用梅花点位法或对角线法。采样时用铁锹铲开土壤，用小耙子敲开土块并反复翻土，人工捡拾土壤中残留的地膜，装入自封袋标记密封保存。将采集的样品清水浸泡24h，多次冲洗干净后，采用烘箱烘干或者自然晾干2～3d，用万分之一天平称重并装袋标记密封保存。

1.1.5 地膜残留量标准

按《农田地膜残留量限值及测定(GB/T 25413-2010)》标准中农田地膜残留量限值(75kg·hm-2)为阈值，根据常熟市地膜应用情况，将地膜土壤残留污染程度划分为5个级别：0kg·hm-2为无污染；0～25kg·hm-2为低污染；25～50kg·hm-2为中污染；50～75kg·hm-2为高污染；75kg·hm-2以上为重污染。

1.2 结果与分析

1.2.1 2018—2021年常熟市地膜土壤残留量分析

经过每年对15个采样点地膜土壤残留量平均值进行比较，可以较为清楚地知晓全市地膜土壤残留量的变化情况。从图1可以看出，2018—2021年常熟市地膜土壤残留量呈逐年下降趋势且均为低污染等级，其中2018年地膜土壤残留量最高为16.0310kg·hm-2，2021年地膜土壤残留量最低为5.3198kg·hm-2。2019年常熟市地膜土壤残留量增长率最低，为-55.1%，说明自2018年江苏省政府办公厅印发《关于加强废旧农膜回收利用工作的实施意见》(苏政发〔2018〕60号)以及江苏省农业技术推广总站印发《江苏省农膜生产应用及回收利用情况普查方案》(苏农技〔2018〕22号)以来，常熟市地膜土壤残留总量有所下降，地膜回收利用工作取得一定成效。

图1 2018—2021年常熟市地膜土壤残留量年度变化图

1.2.2 常熟市地膜土壤残留影响因素分析

造成地膜在土壤中残留主要有作物生长周期、地膜覆盖面积、地膜质量、地膜使用年限等直接因素以及地膜回收价格、种植户环保意识等间接因素。常熟市地膜土壤残留影响因素如下。

1.2.2.1 作物生长周期

作物生长周期越长，地膜覆盖的时间就越长，加大了地膜的破损程度及回收难度，导致地膜在土壤中残留量的不断增加。

1.2.2.2 地膜覆盖面积

不同作物种植类型及种植密度不同，地膜覆盖面积就不同，覆盖面积大的作物，地膜用量大，在土壤中残留的潜在威胁也大。

1.2.2.3 地膜质量

地膜越厚质量越好越利于卷起回收再利用，且省时省工，而地膜越薄质量越差，在作物生长过程中越容易与土壤黏连，在回收过程中增加难度，费时费工，容易产生碎屑长期残留在土壤中。

1.2.2.4 地膜使用年限

在一块土地上使用地膜年限越久，日积月累，地膜残留量就越大。

1.2.2.5 种植户环保意识

种植户环保意识的强弱对土壤地膜残留量有一定的影响，由于社会经济快速发展，种植户整体素质逐渐提高，为了生产优质无污染的农产品，不得不考虑营造安全的土壤环境，在作物收获后主动做好地膜的回收工作，因此种植户保护环境意识越强，土壤中残留的地膜就越少。

1.2.2.6 地膜回收价格

地膜回收价格越高，种植户回收地膜的积极性就越高，就能一定程度减少土壤中地膜残留量。而地膜回收价格越低，易使回收成本高于回收价值，种植户回收地膜的积极性就越低，甚至干脆不回收直接翻耕入土，导致土壤中地膜残留量增加。

2 可降解地膜发展思考

2.1 适用作物种类更多

根据不同作物的生长周期和对环境条件的需求，生产厂家通过调整配方改变地膜降解速率，使之成为各类作物的专用可降解地膜。旱地作物如瓜类、茄果类、豆类、根茎类等，采用可降解地膜替代传统地膜种植具有操作性强、环保性好等优点，近年来已广泛开展相关试验并逐步推广应用。采用可降解地膜进行水稻种植具有节水保肥、减肥减药、防病抗草等优点，由于水稻种植环境不同于旱地，前期生长于水环境，覆膜作业操作难度较大，人工及材料成本高且覆膜效率不高，目前仍处于田间试验阶段。果树因生长周期较长，农户一般采用较厚的地膜方便回收二次利用，较少采用可降解地膜。

2.2 产品种类更加多样

传统地膜的原材料主要为聚乙烯(PE)，其制造的原料主要是从石油、煤炭和天然气中提取[12]。而可降解地膜原材料来源更为广泛，产品种类也更多，罗峻等[13]将其分为3类：添加型降解地膜，如淀粉基降解地膜、纤维素基降解地膜、木质素基降解地膜等；光降解地膜，如加入二苯甲酮、对苯醌等光敏剂的地膜；全生物降解地膜，如天然高分子型、微生物合成型、化学合成型完全生物降解地膜以及全生物降解复合地膜。其中，全生物可降解地膜具有更绿色环保的降解机理，生产厂家可根据农业生产的实际需求开发出更丰富的种类，市场前景广阔。

2.3 降解性能更加优化

聚乙烯(PE)材料降解后形成的塑料微粒难以清除，易对作物根系发育和土壤理化性质造成影响，为了从源头减少农用地膜污染，使之完全“消失”于土壤，科研人员不断探索降解机理，改良降解性能，研发出全生物降解地膜，其所有组成物都能被微生物分解，转化为二氧化碳、甲烷、水，可完全被自然界吸收。由于全生物降解地膜降解周期与作物生长周期不易同步，在使用过程中存在前期降解过快、压不住草，或后期温度升高后不易降解等情况，效果不够理想[14]。研究开发降解周期可控、保温保墒性能优越、抗张性能良好的全生物可降解地膜具有重要意义。