甘肅省典型旱作區(qū)殘留地膜時(shí)空分布特點(diǎn)研究

牟 燕，王聯(lián)國(guó)，王克鵬，董 博

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

農(nóng)用地膜作為重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，并極大地促進(jìn)了干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展。然而，由于地膜本身的材質(zhì)問(wèn)題，長(zhǎng)期使用使大量殘膜留于土壤中，不僅降低了土壤質(zhì)量，而且對(duì)作物生長(zhǎng)、秸稈利用、畜牧養(yǎng)殖、農(nóng)機(jī)操作、生態(tài)環(huán)境等均產(chǎn)生消極影響。殘膜污染問(wèn)題是地膜應(yīng)用推廣的瓶頸之一，也是制約我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素?？陀^、全面地掌握典型地區(qū)的殘膜污染狀況，探尋殘膜污染的特點(diǎn)、變化趨勢(shì)及危害程度，對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展影響深遠(yuǎn)。我們選擇黃土高原長(zhǎng)期覆膜的典型地區(qū)進(jìn)行了殘膜分布特點(diǎn)及其影響因素的研究，以期為殘膜污染治理提供依據(jù)和借鑒。

1 研究方法

1.1 調(diào)查點(diǎn)概況

調(diào)查點(diǎn)位于定西市安定區(qū)李家堡鎮(zhèn)連續(xù)覆膜種植2、5、10 a的玉米田。該點(diǎn)應(yīng)用覆膜種植技術(shù)時(shí)間較長(zhǎng)，地膜用量、覆膜方式及殘膜回收方法穩(wěn)定，作物種植持續(xù)性好，具備代表性，利于殘膜調(diào)查研究。

1.2 采樣方法

2013年4月，針對(duì)殘膜分布的時(shí)間、空間、面積大小等特點(diǎn)，分別在連續(xù)覆膜種植玉米2、5、10 a的采樣點(diǎn)各選取3塊面積均為1 m2（1 m×1 m）的樣方，每個(gè)樣方均按0～10、10～20、20～30 cm 3個(gè)土層深度進(jìn)行人工采樣，所采樣品均按不同采樣點(diǎn)及土層深度分別收集處理。

1.3 樣品處理

人工去除附著在殘膜上的雜物，仔細(xì)展開(kāi)卷曲的殘膜并進(jìn)行清洗，洗后用濾紙吸干殘膜上的水分，在陰涼干燥處自然晾干至恒重。處理過(guò)程要小心謹(jǐn)慎，以防殘膜破碎。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析方法

用萬(wàn)分之一精度電子天平稱重，統(tǒng)計(jì)各采樣點(diǎn)及不同土層深度的殘膜質(zhì)量，并按大膜（＞25 cm2）、中膜（4～25 cm2）、小膜（＜4 cm2）3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)統(tǒng)計(jì)殘膜數(shù)量。使用DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。為了研究殘膜的破碎程度，本研究特引入“破碎度”這一概念，用公式F=M/N表示，其中F為破碎度（kg/塊），M為樣方內(nèi)殘膜總質(zhì)量（mg），N為樣方內(nèi)殘膜總數(shù)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 質(zhì)量分布

由表1可見(jiàn)，覆膜2、5、10 a樣點(diǎn)0～30 cm土層的殘膜質(zhì)量分別為29.70、35.49、53.13 kg/hm2，覆膜5、10 a的分別較覆膜2 a的增加19.49%、78.89%。各樣點(diǎn)均以0～10 cm土層殘膜質(zhì)量最高，其次是10～20 cm土層，20～30 cm土層殘膜質(zhì)量最小?？梢?jiàn)殘膜質(zhì)量與覆膜年限有關(guān)，覆膜時(shí)間越長(zhǎng)，土壤中的殘膜質(zhì)量越高。殘膜主要集中在淺層土壤中，土層越深，殘膜質(zhì)量越小。

2.2 數(shù)量分布

殘膜數(shù)量是衡量農(nóng)田土壤污染嚴(yán)重程度的重要指標(biāo)。由表1可知，覆膜2、5、10 a樣點(diǎn)0～30 cm土層的殘膜數(shù)量分別為198、273、483片，其中覆膜5、10 a的分別較覆膜2 a的增加37.88%、143.94%。各樣點(diǎn)均以0～10 cm土層殘膜數(shù)量最多，約占總量的58.4%～76.2%；其次是10～20 cm土層，約占總量的比例為22.3%～35.0%；20～30 cm土層殘膜數(shù)量最少，僅為1.5%～6.6%。由此可見(jiàn)，殘膜數(shù)量與覆膜年限及土壤深度有關(guān)，覆膜年限越長(zhǎng)，殘膜數(shù)量越多；覆膜田塊的殘膜主要集中在0～20 cm土層，隨著覆膜時(shí)間延長(zhǎng)，殘膜進(jìn)入深層土壤的機(jī)會(huì)增加。

表1 不同覆膜年限玉米田殘膜質(zhì)量及數(shù)量

2.3 形態(tài)分布

由表2可知，覆膜2、5、10 a樣點(diǎn)中，大（＞25 cm2）、中（4～25 cm2）、?。ǎ? cm2）面積殘膜數(shù)量均隨覆膜年限的增加而增加，覆膜5、10 a樣點(diǎn)較覆膜2 a樣點(diǎn)的大膜數(shù)量分別增加10、21片，中膜數(shù)量分別增加29、75片，小膜數(shù)量分別增加36、189片。各樣點(diǎn)均以小膜所占比例最大，分別為72.5%、66.3%、69.2%。由此可見(jiàn)，覆膜年限越長(zhǎng)，殘膜積累量的增加和各影響因素作用時(shí)間的延長(zhǎng)，均可導(dǎo)致殘膜破裂加速，使小膜數(shù)量及所占比例也相應(yīng)增加。

2.4 覆膜年限對(duì)殘膜破碎度的影響

影響殘膜破碎的因素除材質(zhì)本身外，人為因素（如耕作等）及自然因素（如農(nóng)田中光照、溫度、水、肥等）均對(duì)殘膜的破碎程度影響較大。覆膜年限越長(zhǎng)，引起殘膜破碎的因素增加、作用時(shí)間增長(zhǎng)。由表2可知，殘膜破碎度以覆膜10 a樣點(diǎn)的最小，為11 mg/塊；其次是覆膜5 a樣點(diǎn)，為13 mg/塊；覆膜2 a樣點(diǎn)最大，為15 mg/塊。即覆膜時(shí)間越長(zhǎng)，殘膜的破碎程度越高，破碎度越小。

表2 不同覆膜年限玉米田不同形態(tài)殘膜數(shù)量及破碎度

3 結(jié)論與討論

1）研究結(jié)果表明，定西市長(zhǎng)期覆膜玉米田存在一定程度的殘膜污染，且覆膜時(shí)間越長(zhǎng)，殘留地膜越多，覆膜2、5、10 a玉米田0～30 cm土層的殘膜重量分別為29.70、35.49、53.13 kg/hm2，殘膜數(shù)量分別為198、273、483片。殘膜主要集中在淺層土壤中，土層越深，殘膜所占比例越小，其中0～10 cm土層約占58.4%～76.2%，10～20 cm土層約占22.3%～35.0%，20～30 cm約占1.5%～6.6%。不同覆膜年限不同形態(tài)殘膜所占比例均表現(xiàn)為，小膜（＜4 cm2）最多，中膜（4～25 cm2）次之，大膜（＞25 cm2）最少，且隨著覆膜年限增加，不同面積的殘膜均呈現(xiàn)出明顯的增加趨勢(shì)。覆膜年限越長(zhǎng)，殘膜的破碎程度越大，破碎度越小。

2）當(dāng)前，我國(guó)黃土高原地區(qū)殘膜污染狀況比較嚴(yán)重，若不妥善解決必將威脅該地區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。但在干旱地區(qū)，地膜作為一種高效率、低成本、易推廣和便于應(yīng)用的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，仍將在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。因此，全面、客觀的掌握殘膜污染狀況是解決殘膜污染的首要問(wèn)題。今后應(yīng)針對(duì)殘膜危害特性，開(kāi)展大量的研究，全面掌握殘膜污染的危害程度，為殘膜污染治理、新型環(huán)保地膜產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等提供必要的依據(jù)。