湖北省典型區(qū)域地膜使用與殘留現(xiàn)狀分析

摘要：選取湖北省4個(gè)典型區(qū)域作為研究對(duì)象，通過(guò)開(kāi)展問(wèn)卷調(diào)查和典型樣點(diǎn)采集的方式，對(duì)湖北省地膜的使用與殘留現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，湖北省4個(gè)典型區(qū)域覆膜比例為10%～88%，地膜厚度為0.005～0.014 mm，每年地膜使用量為17.29～50.16 kg/hm2，地膜使用量與覆膜比例有關(guān)，地膜使用后均不作回收；0～30 cm土層地膜殘留量為10.72～38.20 kg/hm2，殘留的地膜主要集中在0～20 cm土層中，該土層殘膜量占0～30 cm土層殘膜量的92%及以上；0～30 cm土層殘留的地膜為18.83萬(wàn)～80.47萬(wàn)片/hm2，0～20 cm土層殘膜數(shù)量占0～30 cm土層殘膜數(shù)量的78%及以上；殘留的地膜主要以中塊膜（4～25 cm2）和大塊膜（>25 cm2）為主，小塊膜（<4 cm2）相對(duì)較少。

關(guān)鍵詞：地膜殘留；現(xiàn)狀；典型區(qū)域；湖北省

中圖分類(lèi)號(hào)：X71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）11-2500-05

20世紀(jì)70年代中國(guó)引進(jìn)地膜覆蓋技術(shù)，由于地膜覆蓋具有顯著的保溫保墑、增強(qiáng)光照、促進(jìn)土壤養(yǎng)分釋放、促進(jìn)作物早熟、防治病蟲(chóng)、抑制雜草生長(zhǎng)、保持土壤疏松、抑鹽保苗等多種功能[1-4]，使用后不但能擴(kuò)大作物適作區(qū)，而且還能增加作物產(chǎn)量和提高經(jīng)濟(jì)效益[3]，因此地膜被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[5]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年中國(guó)地膜使用量達(dá)到了112.8萬(wàn)t，覆膜面積達(dá)到1 550萬(wàn)hm2[6]。但由于地膜材料在自然條件下降解速度緩慢[7]，在土壤環(huán)境中降解周期為200～400年[8，9]，因而隨著地膜用量和地膜覆蓋面積的逐年增加，殘留的地膜越來(lái)越多，污染面積也逐漸擴(kuò)大。殘留的地膜會(huì)對(duì)土壤理化性質(zhì)、土壤微生物、農(nóng)作物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量以及農(nóng)事耕作等產(chǎn)生不利影響[4，10-12]。

近年來(lái)國(guó)內(nèi)研究者對(duì)中國(guó)華北[13-16]和西北[17-19]的地膜殘留現(xiàn)狀、殘留特點(diǎn)等內(nèi)容做了較多研究。湖北省從20世紀(jì)80年代開(kāi)始推廣地膜覆蓋技術(shù)，至今已有30年，主要用于蔬菜和棉花等經(jīng)濟(jì)作物。近20年湖北省地膜使用量和地膜覆蓋面積整體呈逐年上升的趨勢(shì)，2009年地膜使用量為3.5萬(wàn)t，覆膜面積為69.1萬(wàn)hm2，分別是1991年的1.5倍和1.7倍，年增長(zhǎng)率分別為3.25%和3.14%[20]。目前有關(guān)湖北省地膜殘留狀況的報(bào)道較少，僅李秋洪等[21]在湖北省覆膜初期對(duì)農(nóng)用塑料薄膜殘留與污染狀況開(kāi)展過(guò)調(diào)查，但覆膜多年后湖北省地膜使用與殘留情況還未見(jiàn)報(bào)道，為了弄清湖北省當(dāng)前地膜的使用情況以及多年覆膜后地膜的殘留現(xiàn)狀和分布特點(diǎn)，特對(duì)湖北省典型區(qū)域農(nóng)用地膜展開(kāi)調(diào)查、取樣，分析了湖北省的地膜殘留現(xiàn)狀和殘留分布特點(diǎn)，為湖北省今后的地膜污染防治工作提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域采樣點(diǎn)選擇

選取湖北省4個(gè)典型覆膜種植區(qū)作為研究區(qū)域，4個(gè)區(qū)域基本情況見(jiàn)表1。在4個(gè)區(qū)域內(nèi)選擇25個(gè)典型樣點(diǎn)進(jìn)行農(nóng)戶(hù)問(wèn)卷調(diào)查，每個(gè)區(qū)域再分別從25個(gè)調(diào)查的典型樣點(diǎn)中選取3個(gè)不同覆膜年限范圍（<5年、5～10年和>10年）的地塊作為代表該區(qū)域地膜殘留情況的采集樣點(diǎn)。

1.2 研究方法

1.2.1 地膜使用情況 采用問(wèn)卷調(diào)查的方法進(jìn)行，每個(gè)區(qū)域發(fā)放問(wèn)卷25份，共計(jì)100份，回收100份，有效問(wèn)卷95份。主要調(diào)查地膜使用量、覆膜年限、覆膜作物、覆膜比例、地膜厚度和是否回收地膜等信息。其中，覆膜比例=覆膜寬度/地塊寬度×100%。

1.2.2 地膜殘留情況 每個(gè)地塊隨機(jī)選取5個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)大小為100 cm×200 cm，采用人工邊挖邊撿的方式分別對(duì)0～20 cm和20～30 cm土層的殘膜進(jìn)行收集，收集的殘膜帶回實(shí)驗(yàn)室用超聲波清洗儀進(jìn)行洗滌，洗凈后用吸水紙吸干殘膜上的水分，小心展開(kāi)卷曲的殘膜，放在干燥處自然陰干后利用萬(wàn)分之一的電子天平稱(chēng)重。然后根據(jù)土壤深度（0～20 cm和20～30 cm）分類(lèi)統(tǒng)計(jì)殘膜的數(shù)量和不同面積（<4 cm2、4～25 cm2、>25 cm2）殘膜的數(shù)量。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2007和SPSS 20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 4個(gè)典型區(qū)域地膜使用與回收現(xiàn)狀

調(diào)查結(jié)果（表2）表明，4個(gè)典型覆膜種植區(qū)覆膜方式有很大差異，紅安縣地膜花生的覆膜寬度為180 cm，覆膜比例高達(dá)86%～88%；洪湖市地膜棉花的覆膜寬度為60 cm，覆膜比例為60%～70%；浠水縣地膜棉花的覆膜寬度為50 cm，平均覆膜比例為50%；嘉魚(yú)縣地膜南瓜、冬瓜的覆膜寬度為80 cm，覆膜比例僅為10%～19%。此外，調(diào)查區(qū)域所用地膜的厚度也不同，除嘉魚(yú)縣地膜外，其余3個(gè)區(qū)域的地膜厚度均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)水平（0.008 mm）。由于覆膜方式和地膜厚度的不同，4個(gè)區(qū)域的地膜使用量有很大差別，其中地膜使用量最大的為紅安縣，為50.16 kg/hm2；嘉魚(yú)縣地膜使用量最小，僅為17.29 kg/hm2。此外，4個(gè)區(qū)域的地膜覆蓋后均不作回收。

2.2 4個(gè)典型區(qū)域地膜污染現(xiàn)狀

2.2.1 地膜殘留量及分布特點(diǎn) 對(duì)4個(gè)典型區(qū)域3個(gè)地塊0～30 cm土層的地膜殘留量調(diào)查結(jié)果（表3）表明，紅安縣地膜花生的地膜平均殘留量最大，為38.20 kg/hm2；浠水縣地膜棉花的地膜平均殘留量最小，為10.72 kg/hm2；洪湖市（地膜棉花）和嘉魚(yú)縣（地膜南瓜）地膜平均殘留量分別為16.31和12.04 kg/hm2。

對(duì)4個(gè)區(qū)域0～20 cm和20～30 cm土層地膜殘留量的分析結(jié)果（表3）表明，4個(gè)典型區(qū)域殘留的地膜主要集中在0～20 cm土層中，紅安縣和洪湖市殘留的地膜在兩個(gè)土層中均有分布，0～20 cm土層地膜殘留量占0～30 cm土層地膜殘留量的比例分別為95%和92%，浠水縣和嘉魚(yú)縣殘留的地膜全部集中在0～20 cm土層，20～30 cm土層中無(wú)地膜殘留。

2.2.2 殘膜數(shù)量及分布特點(diǎn) 4個(gè)典型區(qū)域不同覆膜年限地塊0～30 cm土層的殘膜數(shù)量調(diào)查（表4）結(jié)果表明，紅安縣地膜花生的殘膜數(shù)量最多（80.47萬(wàn)片/hm2），3個(gè)地塊的殘膜數(shù)量差別較大，為13.20萬(wàn)～122.10萬(wàn)片/hm2；浠水縣地膜棉花的殘膜數(shù)量最少，為18.83萬(wàn)片/hm2，3個(gè)地塊之間殘膜數(shù)量差別相對(duì)較小，為11.20萬(wàn)～23.00萬(wàn)片/hm2；洪湖市（地膜棉花）和嘉魚(yú)縣（地膜南瓜）的殘膜數(shù)量分別為54.07萬(wàn)和49.07萬(wàn)片/hm2。

因0～20 cm土層地膜殘留量所占比例較大，故0～20 cm土層中殘膜數(shù)量明顯多于20～30 cm土層，紅安縣和洪湖市0～20 cm土層平均殘膜數(shù)量占0～30 cm土層平均殘膜數(shù)量的比例分別為80%和78%，由于浠水縣和嘉魚(yú)縣的地膜全部集中在0～20 cm土層，因此0～20 cm土層的殘膜數(shù)量占0～30 cm殘膜數(shù)量的比例均為100%。

2.2.3 不同面積殘膜的數(shù)量及分布特點(diǎn) 對(duì)4個(gè)典型區(qū)域不同覆膜年限地塊0～30 cm土層不同面積殘膜的數(shù)量進(jìn)行分析，結(jié)果（表5）表明，浠水縣0～30 cm土層不同面積殘膜的數(shù)量大小關(guān)系為大塊膜（>25 cm2）>中塊膜（4～25 cm2）>小塊膜（<4 cm2），其他3個(gè)區(qū)域不同面積殘膜的數(shù)量大小關(guān)系與浠水縣不同，大小關(guān)系為中塊膜>大塊膜>小塊膜。

4個(gè)區(qū)域0～20 cm和20～30 cm土層中不同面積殘膜的數(shù)量統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果（圖1）表明，浠水縣0～20 cm土層以大塊膜最多，其次是中塊膜，小塊膜最小，其他3個(gè)區(qū)域0～20 cm土層為中塊膜>大塊膜>小塊膜；而在20～30 cm土層中不同面積殘膜的數(shù)量均為中塊膜>小塊膜>大塊膜（浠水縣和嘉魚(yú)縣20～30 cm土層中無(wú)殘留的地膜）。

3 討論

湖北省4個(gè)典型區(qū)域的主要覆膜作物為棉花、花生、南瓜和冬瓜，不同作物覆膜方式不同，棉花、南瓜和冬瓜種植采用單壟覆膜的方式，花生種植采用全地塊覆膜的方式，覆膜方式?jīng)Q定覆膜比例，覆膜比例越大，單位面積地塊的地膜使用量也就越大。4個(gè)典型區(qū)域中，地膜年平均使用量和覆膜比例均為紅安縣>洪湖市>浠水縣>嘉魚(yú)縣，并且地膜使用量越大其殘留量也越大?？梢?jiàn)，覆膜比例是影響地膜使用量的主要因素，地膜使用量決定土壤中的地膜殘留量，與成振華等[13]和何文清等[22]的研究結(jié)果一致。

4個(gè)區(qū)域均不回收地膜，農(nóng)戶(hù)調(diào)查結(jié)果表明主要由以下幾個(gè)因素所致：①目前農(nóng)民環(huán)保意識(shí)差，對(duì)殘膜的危害普遍認(rèn)識(shí)不夠，不注重殘膜回收[23]；②4個(gè)區(qū)域使用的地膜厚度都低于日美和西方國(guó)家農(nóng)膜厚度標(biāo)準(zhǔn)（0.015～0.020 mm）， 且除嘉魚(yú)縣外，其他3個(gè)區(qū)域均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（0.008 mm），使用低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的地膜雖然節(jié)約了生產(chǎn)成本，但由于地膜太薄，無(wú)論是人工回收或機(jī)械回收均難以進(jìn)行[24]；③人工拾撿田間地膜工作量大，區(qū)域?qū)埬な召?gòu)的價(jià)格低或不收購(gòu)，無(wú)法調(diào)動(dòng)農(nóng)民的積極性[25]。

馬輝等[26]的研究顯示，殘膜數(shù)量隨覆膜年限延長(zhǎng)而增加，與此次調(diào)查結(jié)果基本一致，研究所選擇的4個(gè)區(qū)域中，平均覆膜年限從小到大依次分別為5年（嘉魚(yú)縣）、7年（浠水縣）、12年（洪湖市）和14年（紅安縣），對(duì)應(yīng)區(qū)域0～30 cm土層的殘膜數(shù)量分別為49.07萬(wàn)、18.83萬(wàn)、54.07萬(wàn)和80.47萬(wàn)片/hm2，雖然嘉魚(yú)縣平均覆膜年限小于浠水縣，殘膜數(shù)量反而多于浠水縣，但是從4個(gè)區(qū)域整體來(lái)看，殘膜數(shù)量仍然隨著覆膜年限的增加呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。

殘留在土壤中的地膜具有明顯的層次性，地膜殘留量和分布情況是影響農(nóng)田質(zhì)量的一個(gè)重要特征[27]。4個(gè)典型區(qū)域殘留的地膜主要集中在0～20 cm土層，與之前研究結(jié)果[1，18，22，26，27]一致。農(nóng)藝措施是影響地膜層次分布的主要因素，何文清等[22]的研究結(jié)果顯示，新疆地區(qū)殘膜污染層次明顯深于河北邯鄲地區(qū)，造成這一結(jié)果的主要原因是新疆地區(qū)以大型農(nóng)場(chǎng)為主，機(jī)械化程度高，每年翻耕整地大型機(jī)械作業(yè)的幅度深，而湖北省以小型機(jī)械為主，整地幅度多集中在0～20 cm土層，因而地膜大多殘留在0～20 cm土層。本研究所選擇的4個(gè)區(qū)域中，隨著覆膜年限增加，對(duì)應(yīng)區(qū)域20～30 cm土層的地膜殘留量分別為0、0、1.27和1.95 kg/hm2，殘膜數(shù)量分別為0、0、12.10萬(wàn)和16.13萬(wàn)片/hm2，可見(jiàn)，隨著覆膜年限的增加，殘留的地膜有向深層轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)，這與何文清[22]的研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

1）湖北省4個(gè)典型區(qū)域平均覆膜比例為紅安縣（86%～88%）>洪湖市（60%～70%）>浠水縣（50%）>嘉魚(yú)縣（10%～19%）；紅安縣和浠水縣使用的地膜厚度均為0.006 mm，洪湖市和嘉魚(yú)縣使用的地膜厚度分別為0.005 mm和0.014 mm；每年地膜投入量大小關(guān)系為紅安縣（50.16 kg/hm2）>洪湖市（33.25 kg/hm2）>浠水縣（28.50 kg/hm2） >嘉魚(yú)縣（17.29 kg/hm2），地膜投入量主要與覆膜比例有關(guān)。此外，4個(gè)典型區(qū)域地膜使用后都不進(jìn)行回收。

2）4個(gè)典型區(qū)域0～30 cm土層的地膜殘留量為10.72～38.20 kg/hm2，大小關(guān)系為紅安縣（38.20 kg/hm2）> 洪湖市（16.31 kg/hm2）>嘉魚(yú)縣（12.04 kg/hm2）>浠水縣（10.72 kg/hm2）；殘留的地膜主要集中在土壤0～20 cm土層，該土層地膜殘留量占0～30 cm土層地膜殘留量的92%及以上。

3）4個(gè)典型區(qū)域0～30 cm土層殘留的地膜為18.83萬(wàn)～80.47萬(wàn)片/hm2，紅安縣殘膜數(shù)量最多（80.47萬(wàn)片/hm2），其次分別是洪湖市（54.07萬(wàn)片/hm2）、嘉魚(yú)縣（49.07萬(wàn)片/hm2）和浠水縣（18.83萬(wàn)片/hm2）；0～20 cm土層殘膜數(shù)量多于20～30 cm土層，占0～30 cm土層殘膜數(shù)量的78%及以上。

4）0～30 cm土層殘留的地膜主要以中塊膜（4～25 cm2）和大塊膜（>25 cm2）為主，小塊膜（<4 cm2）相對(duì)較少；浠水縣0～20 cm土層大塊膜最多，其他3個(gè)區(qū)域0～20 cm土層中塊膜最多，而20～30 cm土層均以中塊膜最多。

致謝：調(diào)查工作得到了浠水縣農(nóng)業(yè)局高立、嘉魚(yú)縣農(nóng)業(yè)局劉宏斌、紅安縣農(nóng)業(yè)局農(nóng)技推廣中心馮旭東和洪湖市農(nóng)業(yè)局李循早等的支持與幫助。特此致謝。

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