新疆農(nóng)用地膜應(yīng)用與殘留污染現(xiàn)狀分析

周明冬，侯　洪，董合干，董道瑞，秦曉輝*

（1.新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境保護(hù)站，新疆 烏魯木齊 830000；2.伊犁州農(nóng)村能源環(huán)境工作站，新疆 伊寧 835000）

新疆農(nóng)用地膜應(yīng)用與殘留污染現(xiàn)狀分析

周明冬1，侯洪1，董合干2，董道瑞1，秦曉輝1*

（1.新疆維吾爾自治區(qū)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境保護(hù)站，新疆 烏魯木齊 830000；2.伊犁州農(nóng)村能源環(huán)境工作站，新疆 伊寧 835000）

根據(jù)新疆31個(gè)典型縣市的地膜使用、回收情況，對(duì)9個(gè)地州12種作物農(nóng)田的地膜殘留數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，全疆的地膜使用量較大，各縣市間地膜使用、殘膜回收情況差異也較大。種植面積和種植結(jié)構(gòu)共同影響地膜使用量，地膜使用量與地膜回收量差異顯著相關(guān)，但其與地膜回收率無明顯相關(guān)關(guān)系。新疆各地州農(nóng)田殘膜分布差異顯著，表現(xiàn)為北疆與南疆最高，東疆次之、西疆最少。新疆不同作物農(nóng)田間殘膜分布差異顯著。棉田殘膜是新疆地膜污染的關(guān)鍵問題。

新疆；地膜；使用量；殘留；現(xiàn)狀

文獻(xiàn)著錄格式：周明冬，侯洪，董合干，等.新疆農(nóng)用地膜應(yīng)用與殘留污染現(xiàn)狀分析 ［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，56（12）：2058-2061.

新疆地處歐亞大陸腹地，是典型的內(nèi)陸干旱半干旱氣候特征，干燥少雨，蒸發(fā)量大。年降水量不足200 mm，大部分地區(qū)在100 mm以下，降雨基本上為無效降水。為解決干旱和惡劣的自然條件給農(nóng)業(yè)帶來的巨大危害，早在20世紀(jì)80年代，新疆就開始在棉花上推廣地膜覆蓋種植。實(shí)踐證明，地膜覆蓋可以保墑節(jié)水，減少雜草生長，促進(jìn)植物提早成熟［1-2］。大力發(fā)展地膜覆蓋種植技術(shù)，不僅有效地解決春旱問題，還可增加積溫，在發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和促進(jìn)農(nóng)民增收方面發(fā)揮作用。但隨著地膜用量逐年增大，廢舊地膜回收利用卻嚴(yán)重滯后，農(nóng)田“白色污染”［3-5］不斷加劇，逐步成為新疆農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)民持續(xù)增收的重要制約因素［6］。

由于新疆地域面積廣闊，氣候類型多樣，各地種植作物和地膜使用情況差異較大，造成新疆地膜殘留的多樣性。本試驗(yàn)在調(diào)查全疆9個(gè)地州、31個(gè)典型縣市地膜使用和回收情況，以及不同作物農(nóng)田殘膜差異的基礎(chǔ)上，全面分析全疆地膜使用與殘留現(xiàn)狀，為準(zhǔn)確把握未來農(nóng)田殘膜分布狀況及提供相應(yīng)解決措施提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1調(diào)查范圍

1.1.1地膜使用和回收縣市

以沙灣縣、庫爾勒市、精河縣、庫車縣、莎車縣、尉犁縣、阿瓦提縣、疏勒縣、瑪納斯縣、烏蘇市、沙雅縣、阿克蘇市、額敏縣、新和縣、溫泉縣、福?？h、博樂市、岳普湖縣、布爾津縣、富蘊(yùn)縣、裕民縣、哈巴河縣、伊寧縣、焉耆縣、鞏留縣、鄯善縣、伊吾縣、吐魯番市、麥蓋提縣、和靜縣等31個(gè)典型縣市為調(diào)查對(duì)象。

1.1.2殘膜分布地州與作物調(diào)查

通過昌吉州、喀什地區(qū)、博爾塔拉州、塔城地區(qū)、阿克蘇地區(qū)、巴音郭勒州、吐魯番地區(qū)、阿勒泰地區(qū)、伊犁州直屬縣市等9個(gè)地州的辣椒、棉花、玉米、色素辣椒、根莖葉蔬菜、小麥、花卉、加工番茄、瓜果蔬菜、向日葵、馬鈴薯、制種玉米等12種主要覆膜作物進(jìn)行殘膜分布調(diào)查。

1.2調(diào)查方法

2014年，由各縣市農(nóng)業(yè)局負(fù)責(zé)，對(duì)31個(gè)典型縣市的地膜投入量和回收量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。對(duì)9個(gè)地州12種作物農(nóng)田殘膜分0～20和20～30 cm土層進(jìn)行調(diào)查。在選擇取樣農(nóng)田時(shí)，采用在各作物覆膜時(shí)間為0～5，6～10，11～15，16～20年 （部分作物無），21～25年 （部分作物無）和26～30年 （部分作物無）的時(shí)間區(qū)間上取樣，求其平均值，計(jì)為該地州該農(nóng)田的地膜殘留量。

土壤殘膜量測定。劃定采樣樣方后，邊挖土邊清理殘留地膜。首先去除附著在殘膜上的雜物，然后帶回實(shí)驗(yàn)室清洗，洗凈后用吸水紙吸干殘膜上的水分，小心展開卷曲的殘膜，防止殘膜破裂，放在干燥處自然陰干，再利用0.000 01 g的電子天平稱重。

1.3數(shù)據(jù)分析

用SPSS 20.0進(jìn)行方差分析及LSD多重比較，通過origin 8.5作圖。

2　結(jié)果與分析

2.1地膜使用情況

由圖1可知，全疆31個(gè)典型縣市地膜使用量差異明顯。其中沙灣縣最多，達(dá)到8 740 t，是吉木薩爾縣的近90倍。地膜使用量前10位的縣市共使用46 858 t，占31個(gè)重點(diǎn)監(jiān)測縣的69.3%，所以治理全疆地膜污染的重點(diǎn)應(yīng)該放在以上10縣市上。31個(gè)縣市的地膜平均使用量為3 692 t，地膜使用量在平均值以上的縣有8個(gè)，平均值以下的有23個(gè)。種植面積差異是造成各縣市地膜使用量差異的原因，如沙灣縣、庫爾勒市。此外，種植結(jié)構(gòu)也對(duì)地膜使用量影響顯著。伊寧縣、鞏留縣的農(nóng)業(yè)種植面積較大，但地膜使用量卻相對(duì)較少，主要是因?yàn)榉N植玉米、小麥、甜菜等作物多不采用地膜覆蓋技術(shù)；沙灣縣、庫爾勒市、精河縣等地膜用量較大的幾個(gè)縣均是以種植棉花為主，而棉花的覆膜率已達(dá)到100%。

圖1　新疆31個(gè)縣市地膜的使用量情況

2.2地膜回收情況

由圖2可知，全疆31個(gè)縣市地膜回收量差異明顯，其中庫爾勒市最多，吐魯番市最少。31個(gè)縣市的地膜回收量為39 542 t，占使用量的1/2以上。

地膜回收量前10位的縣市中，有9個(gè)是屬于地膜使用量前10位的縣市。說明地膜的回收量與地膜使用量相關(guān)。

圖2　新疆31個(gè)縣市地膜的回收量情況

由圖3可知，全疆31個(gè)重點(diǎn)地膜使用縣市地膜回收率差異明顯，其中伊吾最高，額敏最低。31個(gè)縣市的平均地膜回收率為58.47%，有18個(gè)縣市的回收率高于平均回收率。地膜使用量前10位的縣市中，庫車、瑪納斯、庫爾勒、烏蘇、精河、尉犁和疏勒等7個(gè)縣市的地膜回收率大于平均回收率，阿瓦提、沙灣和莎車回收率較低，特別是沙灣，地膜使用量在31個(gè)縣市中最多，但回收率極低，只有34.38%，這勢必造成的大量的農(nóng)田地膜殘留。綜上所述，全疆地膜使用量依然較大，各縣市間使用、回收殘膜情況差異也較大。種植面積和種植結(jié)構(gòu)共同影響地膜使用量，地膜使用量影響地膜回收量，但跟地膜回收率無明顯關(guān)系。

圖3　新疆31個(gè)縣市地膜的回收率情況

2.3農(nóng)田地膜殘留現(xiàn)狀

由圖4可知，新疆9個(gè)重點(diǎn)使用地膜的地州農(nóng)田殘膜密度差異較大。其中，昌吉、喀什和博爾塔拉等地州農(nóng)田殘膜密度最大；塔城、阿克蘇、巴音郭勒和吐魯番等地州次之，阿勒泰地區(qū)和伊犁州最小。昌吉州農(nóng)田殘膜密度已達(dá)263.3 km.hm-2，伊犁州農(nóng)田殘膜密度只有20.1 km.hm-2，昌吉州農(nóng)田殘膜密度是伊犁州的13倍。

造成各地州農(nóng)田殘膜巨大差異的主要原因是種植結(jié)構(gòu)差異。昌吉、喀什和博爾塔拉地州以種植棉花、加工番茄等地膜覆蓋率高的作物為主，而伊犁州以種植玉米、小麥等使用地膜覆蓋技術(shù)較少的作物為主，從而造成地區(qū)間農(nóng)田殘膜巨大差異。由圖4可知，0～20 cm農(nóng)田殘膜量占總殘膜量的比重越來越大，農(nóng)田殘膜量最小的阿勒泰和伊犁州比重卻越大，說明殘膜殘留在累積量較少的階段在0～30 cm分布較均勻。綜上所述，新疆農(nóng)田殘膜分布各地區(qū)差異明顯，表現(xiàn)為北疆與南疆最高，東疆次之、西疆最少。

圖4　新疆典型地州的地膜殘留情況

由圖5可知，新疆12個(gè)主要使用地膜的作物，農(nóng)田殘膜密度差異較大。其中，棉花、玉米和辣椒作物的農(nóng)田殘膜密度較高，馬鈴薯、制種玉米的農(nóng)田殘膜密度較低。棉田殘膜量達(dá)到197 km.hm-2，而馬鈴薯田只有38 km.hm-2，棉田是馬鈴薯田殘膜密度的5.2倍。

圖5　新疆主要覆膜作物的地膜殘留情況

造成各作物農(nóng)田殘膜密度差異的主要原因是作物累積覆膜時(shí)間和作物生理特征。棉花在新疆的覆膜歷史已超過30年，而制種玉米的覆膜時(shí)間較短，這自然就造成棉田的殘膜量遠(yuǎn)大于制種玉米田殘膜量。此外，棉花、玉米根系較發(fā)達(dá)，地上部分較高，增加了地膜回收和適時(shí)結(jié)膜的難度；馬鈴薯等蔬菜類作物根系較簡單，地上部分也較矮小，有利于地膜回收和適時(shí)結(jié)膜。圖5顯示，向日葵田的0～20 cm殘膜密度小于20～30 cm的殘膜密度，其余作物都是0～20 cm殘膜密度大于20～30 cm。造成作物間殘膜空間分布差異的主要原因是作物間不同的生理特征。綜上所述，新疆不同作物農(nóng)田間殘膜分布差異明顯。綜合殘膜密度和作物種植面積看，以棉田的殘膜問題最為突出。

3　小結(jié)

全疆地膜使用量非常大，各縣市間地膜使用、回收殘膜情況差異也較大。種植面積和種植結(jié)構(gòu)共同影響地膜使用量，地膜使用量影響地膜回收量，但與地膜回收率無明顯相關(guān)性。建議治理殘留回收問題應(yīng)從重點(diǎn)縣市入手，特別是像沙灣、莎車這類地膜使用量大、地膜回收率低的縣市。

新疆農(nóng)田殘膜分布各地區(qū)差異顯著，北疆與南疆最高，東疆次之、西疆最少。一方面南北疆的昌吉、博州、巴州、阿克蘇和喀什等地農(nóng)業(yè)種植面積大，以棉花、加工番茄為主，且覆膜歷史較長，加之其水資源缺乏，造成地膜使用量相對(duì)較高，地膜殘留累積也較多；伊犁、阿勒泰等地具有相對(duì)充足的水資源，地膜覆蓋技術(shù)運(yùn)用較少，地膜殘留累積也較少。新疆不同作物農(nóng)田間殘膜分布差異明顯。新疆是全國棉花的主產(chǎn)區(qū)，而棉田殘膜殘留問題又非常突出，所以治理殘膜的關(guān)鍵作物在棉花。

［1］ Anikwe M A N，Mbah C N，Ezeaku P I，et al.Tillage and plastic mulch effects on soil properties and growth and yield of cocoyam （Colocasia esculenta）on an ultisol in southeastern Nigeria［J］. Soil and Tillage Research，2007，93（2）：264-272.

［2］ Mahajan G，Sharda R，Kumar A，et al.Effect of plastic mulch on econom izing irrigation water and weed control in baby corn sown by differentmethods［J］.A frican Journal of Agricultural Research，2007，2（1）：19-26.

［3］ 杜曉明，徐剛，許端平，等.中國北方典型地區(qū)農(nóng)用地膜污染現(xiàn)狀調(diào)查及其防治對(duì)策 ［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2005，21（13）：225-227.

［4］ 解紅娥，李永山，楊淑巧，等.農(nóng)田殘膜對(duì)土壤環(huán)境及作物生長發(fā)育的影響研究 ［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26（增刊）：153-156.

［5］ 嚴(yán)昌榮，梅旭榮，何文清，等.農(nóng)用地膜殘留污染的現(xiàn)狀與防治 ［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2006，22（11）：269-272.

［6］ 董合干，劉彤，李勇冠，等.新疆棉田地膜殘留對(duì)棉花產(chǎn)量及土壤理化性質(zhì)的影響 ［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29 （8）：91-99.

（責(zé)任編輯：張瑞麟）

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0528-9017（2015）12-2058-03

10.16178/j.issn.0528-9017.20151246

2015-07-20

周明冬 （1981-），女，高級(jí)農(nóng)藝師，碩士，從事農(nóng)業(yè)資源環(huán)境保護(hù)工作。E-mail：xjzhzzmd@sina.cn。

秦曉輝。E-mail：xjzhzqxh@sina.cn。