基于樣方法開展黃淮海蔬菜主產(chǎn)區(qū)地膜殘留狀況研究*

王金強(qiáng)，居學(xué)海，李貴春※

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源保護(hù)總站，北京 100125）

0 引言

地膜覆蓋有保墑、增溫護(hù)根、防凍保溫、調(diào)節(jié)光照、抑制雜草生長(zhǎng)等作用[1-4]，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有成倍增產(chǎn)效果，成為繼化肥、農(nóng)藥投入品之后，大幅提升農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的第三大投入品，被譽(yù)為“白色革命”。20世紀(jì)70年代地膜引入我國(guó)[5]，目前已在糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物、蔬菜、水果、花卉等育苗栽培各個(gè)領(lǐng)域廣泛使用，成為世界上地膜使用量、覆蓋栽培面積最多的國(guó)家[6]，尤其是在蔬菜種植上應(yīng)用范圍廣、使用面積大[7]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年全國(guó)地膜使用量達(dá)到147萬t，覆蓋作物50余種，覆蓋栽培面積超過1 840萬hm2[8,9]，其中蔬菜（含菜用瓜）栽培面積為220.80萬hm2，占全國(guó)農(nóng)作物播種面積的12%[10]。然而，隨著地膜使用年頭增加，地膜在土壤中的殘留累計(jì)量也不斷增加，對(duì)土壤的通透性、農(nóng)作物吸收水分、根系發(fā)芽生長(zhǎng)等造成嚴(yán)重的影響[11-13]。據(jù)調(diào)查，黃淮海蔬菜主產(chǎn)區(qū)露地蔬菜種植地膜使用強(qiáng)度較大，為客觀了解該區(qū)域地膜使用、回收與殘留情況，文章選擇有代表性的安徽省和縣、河南省扶溝縣、山東省壽光市和天津市武清區(qū)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，并采用樣方法開展地膜殘留情況研究。

1 材料與方法

1.1 地膜使用調(diào)查

2019年在黃淮海的安徽、河南、山東和天津市分別選擇了和縣、扶溝縣、壽光市和武清區(qū)4個(gè)蔬菜種植大縣（市/區(qū)）地膜重點(diǎn)使用地區(qū)分別選擇120個(gè)農(nóng)戶，針對(duì)農(nóng)戶地膜使用量、規(guī)格、回收以及使用年限等進(jìn)行入戶調(diào)查。

1.2 地膜殘留樣品采集

樣地選擇：2019年在和縣、扶溝縣和壽光市選擇15個(gè)典型村，每個(gè)典型村選擇一塊有代表性的菜地作為取樣地，按照梅花點(diǎn)法對(duì)取樣地進(jìn)行布點(diǎn)，分別選擇5點(diǎn)取樣。樣品采集：在每個(gè)取樣點(diǎn)分別挖取長(zhǎng)、寬各為100 cm，深度為30 cm的土壤樣方。將挖出來的土樣，通過孔徑為8目的篩子進(jìn)行過篩，撿拾篩出土壤中殘留的地膜，裝入樣品采集袋，并做好標(biāo)簽。清洗晾干：使用洗滌劑清洗采集樣品中土壤殘留地膜，清除泥土和雜質(zhì)；清洗干凈的殘留地膜樣品，用吸水紙吸干殘留地膜上的水分，再放置干燥器內(nèi)干燥，直至水分完全去除。樣品稱重：土壤殘留地膜樣品干燥脫水后，在天平室用百分之一的電子分析天平進(jìn)行樣品稱重。

1.3 統(tǒng)計(jì)指標(biāo)計(jì)算方法

調(diào)查指標(biāo)包括采樣土壤中地膜殘留量（kg/hm2），年均地膜殘留量[kg/(hm2/年)]。地膜殘留量（kg/hm2）=殘留地膜質(zhì)量/面積，年均地膜殘留量[kg/(hm2/年)]=地膜殘留量/覆膜年限。

2 結(jié)果與分析

2.1 地膜使用情況

據(jù)《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒-2020》數(shù)據(jù)[14]顯示，2019年全國(guó)地膜使用量和地膜覆蓋面積分別為13.79×105t和17.63×106hm2。安徽省的地膜使用量為4.52×104t，居全國(guó)第十位，地膜覆蓋面積為4.85×105hm2。河南省的地膜使用量為6.61×104t，居全國(guó)第七位，地膜覆蓋面積為9.95×105hm2。山東省的地膜使用量為1.02×105t，居全國(guó)第三位，地膜覆蓋面積為1.77×106hm2，天津市的地膜使用量是0.30×104t，居全國(guó)第二十九位，地膜覆蓋面積為4.22×104hm2。

2.2 地膜覆蓋

調(diào)查結(jié)果表明（表1），4個(gè)縣（市/區(qū)）均以無色透明的聚乙烯地膜占絕對(duì)比例。不同地區(qū)的地膜使用量相差較大，從大到小依次為：壽光市＞武清區(qū)＞扶溝縣＞和縣。其中，壽光市地膜使用量為81.69 kg/hm2，其次武清區(qū)為75.02 kg/hm2，再次是扶溝縣為63.30 kg/hm2，最后和縣是59.92 kg/hm2。壽光市和武清區(qū)的每公頃地膜使用量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于華北、河北、山東和江蘇的使用量，而和縣和扶溝縣的每公頃地膜使用量與華北、山東和濰坊地區(qū)的使用量相仿。不同地區(qū)覆膜總面積亦相差較大，其大小規(guī)律為：壽光市＞和縣＞扶溝縣＞武清區(qū)，壽光市、和縣、扶溝縣和武清區(qū)覆膜總面積分別為3.31×104hm2、2.46×104hm2、1.54×104hm2和0.61×104hm2。和縣、武清區(qū)和壽光市的地膜使用年限較長(zhǎng)，均在13年以上，扶溝縣地膜使用年限較短，平均為6.23年。年內(nèi)覆膜次數(shù)和縣、壽光市較多，分別1.87、1.46次/年；武清區(qū)、扶溝縣較少，均為1.00次/年。

表1 地膜覆蓋情況

2.3 地膜寬度和地膜厚度

調(diào)查結(jié)果顯示（表2），在地膜寬度方面，縣（市/區(qū)）差異較大。和縣蔬菜種植選用地膜寬度多為1 800～2 100 mm；扶溝縣選擇地膜寬度500～2 000 mm不等；壽光市為500～1 300 mm；武清區(qū)地膜寬度統(tǒng)一為1 200 mm。在地膜厚度方面，4個(gè)縣（市/區(qū)）存在差異。和縣多使用相對(duì)較厚的地膜，厚度在0.008～0.010 mm的占66.33%，≤0.008 mm的占33.67%；扶溝縣和壽光市使用地膜較薄，厚度≤0.008 mm的，分別占100.00%和97.50%；武清區(qū)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%?？傮w看，被調(diào)查4個(gè)縣（市/區(qū)）使用的地膜厚度很少符合國(guó)家覆膜厚度標(biāo)準(zhǔn)≥0.01 mm的要求。

表2 地膜寬度和厚度

2.4 地膜回收和處理

調(diào)查結(jié)果顯示（表3），4個(gè)縣（市/區(qū)）地膜回收率相差較大，依次為：武清區(qū)＞壽光市＞和縣＞扶溝縣，其中，武清區(qū)地膜回收率接近100%；壽光市為97.16%；和縣回收率也較高，為71.15%；扶溝縣最低，僅為34.13%。4個(gè)縣（市/區(qū)）回收后的地膜處理方式差異較小，主要以填埋或廢棄為主；第三方專業(yè)公司收購再生利用率很低，再生利用率排序和縣＞壽光市＞武清區(qū)＞扶溝縣，其中，和縣和壽光市分別為11.74%和5.42%，武清區(qū)和扶溝縣均不足1.00%。

表3 地膜回收和處理方式

2.5 土壤地膜殘留

如表4所示，露地蔬菜地膜殘留情況，和縣的地膜殘留量為18.10 kg/hm2，遠(yuǎn)大于扶溝縣的5.95 kg/hm2；保護(hù)地蔬菜地膜殘留情況，和縣為15.03 kg/hm2，遠(yuǎn)高于壽光市和扶溝縣。露地蔬菜年均地膜殘留量和縣遠(yuǎn)高于扶溝縣，分別為4.25 kg/(hm2·年)和0.99 kg/(hm2·年)；保護(hù)地蔬菜地膜殘留系數(shù)也是和縣遠(yuǎn)高于扶溝縣、壽光市，分別為2.51 kg/(hm2·年)、0.15 kg/(hm2·年)、0.20 kg/(hm2·年)。從地膜殘留量來看，和縣的地膜殘留狀況嚴(yán)重于扶溝縣和壽光市。

表4 地膜殘留情況

3 結(jié)論與討論

（1）該調(diào)研發(fā)現(xiàn)，被調(diào)查4個(gè)縣（市/區(qū)）使用的地膜厚度很少符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《聚乙烯吹塑農(nóng)用地膜覆蓋薄膜》（GB 13735-2017）規(guī)定的覆膜厚度≥0.01mm的要求[15]。其中和縣和武清區(qū)地膜厚度均以0.008～0.01 mm為主，扶溝縣和壽光市使用0.008 mm以下的地膜占比分別為100%和97.50%。地膜厚度增加，覆膜成本提高約300～600元/hm2[16]，因此僅靠農(nóng)民自發(fā)去使用≥0.01mm的地膜難度較大。在黃淮海地區(qū)關(guān)于覆膜厚度也有不少學(xué)者得出與該文類似的研究結(jié)果。李曉鵬等[17]研究發(fā)現(xiàn)邢臺(tái)市超薄地膜（0.008 mm以下）用量為6 000 t左右，占地膜總用量的90%。曹劍等[18]研究結(jié)果顯示承德市蔬菜、馬鈴薯和花卉等覆膜作物以0.008mm以下的超薄地膜為主。陳慧穎[19]調(diào)研廊坊市地膜結(jié)果發(fā)現(xiàn)，0.008 mm以上厚度的地膜主要應(yīng)于蔬菜作物，其使用量為2015.50 t，占總量的63.1%；超薄地膜（0.008 mm以下）使用量為1 178.7 t，占36.9%。周鶴調(diào)研發(fā)現(xiàn)江陰市蔬菜種植區(qū)地膜以超薄地膜為主，使用量占地膜使用總量的99%；厚度≥0.01mm的地膜使用量?jī)H占1%[20]。大量的研究表明，推廣厚度≥0.01mm的地膜，需要各級(jí)政府加強(qiáng)監(jiān)督管理，強(qiáng)化政策宣貫，制定相關(guān)激勵(lì)措施或獎(jiǎng)懲辦法。

（2）被研究的縣市地膜回收率差異很大，武清區(qū)和壽光市地膜回收率達(dá)到90%以上，而其他地區(qū)回收率不理想，有很大的提升空間。根據(jù)2016年原農(nóng)業(yè)部的數(shù)據(jù)，全國(guó)當(dāng)季農(nóng)膜回收率不足2/3[21]。郭繼民[22]研究發(fā)現(xiàn)以地膜生產(chǎn)企業(yè)、基層再生資源回收站和農(nóng)資經(jīng)營(yíng)店主的“3個(gè)模式”提高了濰坊市地膜回收利用率，回收總量約0.91萬t，回收率達(dá)76%。菏澤市廢舊地膜主要是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者自發(fā)撿拾，回收率在75%左右[23]。李靖[24]調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)徐州地區(qū)菜地中地膜回收率達(dá)74%，但地膜回收點(diǎn)覆蓋率仍不足60%。各地應(yīng)建立健全地膜的收、貯、運(yùn)的網(wǎng)絡(luò)體系，探索回收補(bǔ)貼機(jī)制，鼓勵(lì)使用便于回收的厚膜或可降解地膜。

（3）農(nóng)民或合作社回收的地膜主要以填埋或廢棄為主，造成環(huán)境二次污染及資源浪費(fèi)。其中，扶溝縣以小規(guī)模普通種植農(nóng)戶為主，缺少集中統(tǒng)一的回收途徑，回收的殘膜全部采用填埋或廢棄；其余3個(gè)縣（市/區(qū)）回收的殘膜以填埋或廢棄處置占比均高于88%以上，資源化利率較低。這與李靖、秦國(guó)偉等研究結(jié)果相似[24,25]。該研究認(rèn)為，在黃淮海地區(qū)露地蔬菜生產(chǎn)仍以一家一戶生產(chǎn)為主，規(guī)劃化機(jī)械化回收程度低，回收的地膜夾雜大量的秸稈和土，清理麻煩，再生利用難度大。為提高殘膜再生利用，應(yīng)加大殘膜利用技術(shù)研發(fā)，建立再生利用機(jī)制，扶持廢舊農(nóng)膜回收加工利用企業(yè)。

（4）該試驗(yàn)研究中和縣、扶溝縣和壽光市調(diào)研樣方也出現(xiàn)不同程度地膜殘留問題，地膜平均殘留量分別為18.10、3.31和1.39 kg/hm2。周鶴[20]對(duì)15個(gè)蔬菜田進(jìn)行原位檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，兩年平均地膜殘留量為5.93～34.41 kg/hm2。王宗國(guó)[26]調(diào)研發(fā)現(xiàn)，青島市采樣土壤中平均殘膜量約為32±16 kg/hm2。煙臺(tái)市花生地膜殘留量平均殘留量為36.36 kg/hm2[27]。倪宏正[28]研究發(fā)現(xiàn)鹽城市不同作物不同栽培年限的土壤地膜殘留量均值為3.75 kg/hm2。為加強(qiáng)露地蔬菜地膜回收，應(yīng)鼓勵(lì)農(nóng)民使用厚度≥0.01mm的地膜，加強(qiáng)地膜回收監(jiān)管，提高機(jī)械化作業(yè)水平。