Characteristics of Mulching Plastic Film Residue in Cotton Fields in the Yellow River Delta

In order to get a clear picture of distribution characteristics of mulching plastic film residue in cotton fields in the Yellow River Delta and make scientific pollution prevention and control strategies, an investigation was conducted in Dongying City. Five typical cotton fields were chosen, and then the number, distri- bution density and area of residual film were measured. The results showed that the residual film was 18. 84-53. 53 kg/hm^2 in cotton fields for more than 20 years, and the differences between fields were larger. The residual density was 225-340 thousand per hectare. There were great differences among residual pieces. The proportion of residual pieces over 25 cm^2 was 94. 1%, that between 100 cm^2 and 500 cm^2 was more than 50. 0%, and that bigger than 500 cm^2 was about 21. 0%. In the Yellow River Delta cotton region, large, thin and difficult to recovery were the main characteristics of mulching plastic film residue, and it had the possibility of mi- grating to deep soil. Thus, the ecological risk of mulching plastic film residue was higher. Key words The Yellow River Delta; Cotton field; Residue of mulching plastic film; Distribution characteristic

农田残留地膜累积生态效应研究进展

地膜覆盖是一项优良的现代农业生产技术,显著提高生产力,但随着使用年限的持续增加残留在土壤中的地膜不断累积,对土壤环境与生态健康构成巨大威胁。为系统了解残留地膜带来的生态环境影响,本文基于残留地膜污染特征,通过查阅国内外文献,初次引入累积生态效应概念,总结了残留地膜对土壤健康、动植物生长发育甚至人类健康产生影响的相关工作,并对目前研究中存在的问题和未来发展方向进行了探讨。结果表明:随着覆膜时间的增加土壤中地膜残留量不断增加,受耕作、老化与降解等因素的影响残留地膜的大小、形状和状态不断改变,产生的直接和间接累积生态效应也不断变化;残留地膜老化与降解过程会加重其累积生态效应,残留地膜类型不同、老化程度与降解过程不同产生累积生态效应的程度也不同;随着生物降解地膜使用量的增加,残留地膜累积生态效应的多样化增加,而残留生物降解膜累积生态效应的危害程度不亚于普通残留地膜;残留地膜的直接和间接累积生态效应都对人类健康构成威胁。总之,残留地膜累积生态效应是一个长期动态变化的过程。目前残留地膜累积生态效应的研究多以短期的、静态的效应研究为主,对长期系统性的研究不够深入,应在未来的研究中开展长期性、时空动态性的系统研究,并深化地膜残留累积生态效应机理与管控技术的研究,为农业可持续及人类可持续发展的研究提供理论支撑。

新疆棉花主产区土壤残膜赋存特征及相关性

【目的】研究新疆棉花主产区土壤地膜残留量状况,为棉田地膜残膜防控措施提供科学依据。【方法】对新疆9个地(州)20县(市)典型棉区不同耕层土壤进行采样,统计地膜残留量、残片数量、面积、质量、膜厚,研究土壤残膜赋存特征及影响因素,分析相关性及残膜量对塑化剂含量的影响。【结果】新疆棉花主产区土壤残膜量水平在3.19~454.03 kg/hm^(2),均值为126.24 kg/hm^(2),残膜区域空间分布顺序依次为南疆>北疆>东疆;分布在0~20 cm土层内的残膜显著高于20~40 cm土层,随着覆膜年限增加,残膜呈现向深层土壤下移的趋势。残膜含量与破碎度呈显著正相关(P<0.05),与膜厚呈显著负相关(P<0.05)。土壤中的PAEs含量与对应的残膜含量呈显著正相关(P<0.01)。【结论】新疆棉花主产区土壤残膜留量属于中度水平,土层残膜垂直分布存在残膜含量和残片数量随土壤深度增加而逐渐降低,不同残膜区域空间分布差异性明显,随着覆膜年限的增加,耕层土壤中残膜的含量和数量均呈上升趋势,土壤残膜量与土壤中PAEs显著相关。

一种烤烟移栽新方式——杯罩式移栽技术

为了揭示杯罩式移栽技术替代地膜应用的特征、优势和局限性。以专用杯罩和配套地膜为试材,研究了杯罩和覆膜2种移栽方式对烤烟产量产值、烟叶品质及生产成本的影响。烤烟杯罩移栽技术通过“微型温室”效应,发挥了增温保墒和防虫避雹作用,形成了类型、外观、功能产品特性和育苗、穴栽、扣杯、取杯农艺标准。与覆膜移栽相比,虽然在高海拔、冷凉条件下有功能局限性,但是杯罩移栽平均产量增加75.40 kg/hm~2,平均产值提高2770.75元/hm~2,塑料材料使用减少60.00%,用工减少63.40%,表现出较大的减工降本、绿色环保优势,已累计推广超过7万hm~2。杯罩式移栽作为移栽技术的革新,为地膜残留污染防控提供了新的模式,有广阔的应用前景。

农用地膜残留污染的现状与防治

农用地膜良好的增温保墒效果已对中国农业产生了重大的、积极的作用,但同时随着地膜覆盖技术的普及,残留农用地膜也已经带来了一系列的负面影响,大量的残留地膜破坏土壤结构、危害作物正常生长发育并造成农作物减产,进而影响到农业环境,通过对中国有关地膜残留研究文献的综述,对农用地膜的应用现状、残留地膜的分布特征及影响因素,以及残留地膜的危害特点进行了综合分析,并针对目前存在的实际情况,提出了农用地膜残留污染的防治技术措施。

我国地膜覆盖和残留污染特点与防控技术

地膜覆盖技术已成为我国农业应用最为广泛的农艺技术之一，但同时地膜残留污染也成为影响农业可持续发展的一个重大问题，系统分析梳理地膜覆盖种植技术、地膜残留污染的特点及防控技术对于该技术合理利用具有重要意义。本文在已有工作基础上，系统分析了我国地膜覆盖种植技术应用情况、地膜残留污染特点和防治技术。结果表明，20世纪80年代以来，我国地膜用量及覆盖面积一直呈大幅度上升态势，年增长率在8％左右，1991—2011年20年间，地膜使用强度增加了3～10倍，但存在明显区域差异。总体上，北方省区的地膜使用强度大，增长幅度快。地膜覆盖应用作物也从经济作物扩大到粮食作物，应用面积最大作物依次为玉米、蔬菜、棉花、烟草和花生等。地膜覆盖技术的应用产生了巨大效益，但同时也带来了一系列污染危害。长期覆膜农田土壤中都存在程度不同的残膜污染，残留量一般在71．9-259．1kg·hm-2。西北地区是残膜污染最严重的地区，土壤中残膜量远远高于华北和西南地区。残留地膜大小和形态多种多样，主要有片状、蜷缩圆筒状和球状等，在土壤中呈水平、垂直和倾斜状分布。目前，我国地膜残留污染防治技术滞后，人工回收是普遍和主要的回收形式，其他防治技术如机械回收、节约型地膜应用、生物降解地膜尚未较大规模应用。当前，为防止地膜残留污染进一步加剧，急需修订完善地膜标准和加强质量监管，提高可回收性；推广节约型地膜使用技术和残膜回收技术；开展地膜覆盖技术适应性研究，促进技术合理利用。

滚筒式残膜回收机的性能试验研究

针对"11SM-1.5型滚筒式残膜回收机"核心工作参数匹配不合理,机具在作业时,常常由于使用者操作方式与水平存在差异,影响残膜回收的总体拾膜性能,进而降低残膜拾净率。滚筒式残膜回收机是一种以弧线往复式挑膜装置为核心部件的典型残膜回收机具,该研究根据滚筒式残膜回收机的结构和工作原理,分析弧线往复式挑膜装置的挑膜齿尖运动轨迹特点,确定影响机具性能的主要因子为挑膜装置转速、机具前进速度和挑膜齿入土深度,采用正交试验分析法进行田间试验,分析不同参数配比对残膜拾净率的影响,得出各因素的影响显著性及主次顺序。综合考虑挑膜装置各项指标,选择最优的水平组合,获取机具的最佳工作参数匹配,即:挑膜装置转速45 r/min、机具工作速度4 km/h和挑膜齿入土深度35 mm时,残膜拾净率为88.2%,达到残膜回收机设计标准,比目前成熟的秸秆还田联合式残膜回收机的官方测定捡拾率高6.2个百分点,为机具优化设计提供数据参考,进而指导实际生产。

华北典型农区棉田土壤中地膜残留特点研究

以华北典型农区-河北省邯郸市作为研究对象,对不同覆膜年限棉田地膜残留状况进行了分析研究,力求揭示棉田土壤中残膜数量、形态的时空变化特点。结果显示,邯郸地区棉田地膜平均残留量在59.1～103.4kg·hm-2之间。土壤中残膜含量与覆膜年限有关,覆膜年限越久,残留量越高。连续覆膜2a、5a和10a的棉田中地膜残留量分别为59.1、75.3和103.4kg·hm-2,且土壤中的残膜数量分别为393万片·hm-2、544万片·hm-2和965万片·hm-2。残留地膜主要集中在表层土壤中,3个土层(0～10cm、10～20cm、20～30cm)中的残膜数量依次约占总量的75%、20%和5%。研究结果还显示覆膜时间越长,深层土壤残膜量越高。小块膜明显多于大块膜,3种不同面积大小(<4cm2、4-25cm2、>25cm2)的残膜片数分别约占总量的65%、30%和5%。

地膜覆盖对农作物产量的影响

综合考虑地膜覆盖技术对农作物产量的正面效应和地膜残留对农作物产量的负面影响,构建了地膜覆盖技术对农作物产量影响的评价模型,并以湖北省为例进行了评价。结果表明,湖北省在使用地膜覆盖技术36a后,残膜所造成的农作物减产率将大于由地膜覆盖技术引起的农作物增产率,残膜对农作物产量的负效应再持续16a则可以抵消由于地膜覆盖增温保墒使农作物增加的全部产量。由此可见,从长远来看,在现有残膜回收技术条件下使用地膜覆盖技术是不经济的。

旱地小麦不同栽培条件对土壤硝态氮残留的影响

在陕西渭北旱塬进行了2a田间试验,研究不同栽培模式、施氮量和小麦种植密度对旱地硝态氮残留的影响.结果表明,种植小麦2a后0～200 cm土壤剖面中残留硝态氮58.6～283.9kg/hm2,数量可观,短期内在渭北旱塬深厚的土壤中不会对地下水造成威胁,但夏季休闲期间容易下迁至作物无法吸收的土壤深度.与常规无覆盖模式相比,地膜覆盖和垄沟种植显著提高了作物对氮素的吸收,但同时也增加了土壤0～200 cm的硝态氮残留,这与地膜覆盖导致有机氮矿化增加有关;秸秆覆盖对作物氮素吸收和硝态氮残留均没有明显影响.施氮量低于120kg/hm2时,各种栽培模式土壤剖面残留硝态氮的分布差异较小,只有地膜覆盖和垄沟种植处理在土壤表层有少量硝态氮累积;施氮量为240 kg/hm2时,无覆盖和秸秆覆盖土壤60～120 cm深度都有明显累积峰,地膜覆盖和垄沟种植土壤残留硝态氮则在60 cm以上土层累积较多.小麦种植密度也影响了各种栽培模式土壤硝态氮及其分布特点.垄沟种植条件下,从土壤表层到200 cm的深层,垄上土壤残留硝态氮均显著高于沟内土壤;上层差异最大,随着土壤深度的增加其差异逐渐降低;随着施氮量的增加,这种差异显著增大;随小麦种植密度的增加则显著降低.随着施氮量增加,小麦吸氮量和土壤中残留硝态氮量均显著提高;施氮增加的残留硝态氮占施氮量的0.3%～44.6%.垄沟种植模式施氮增加的残留硝态氮最多,地膜覆盖处理次之,垄沟种植处理垄上土壤增加量远远高于沟内土壤.施氮量提高1倍,增加的残留硝态氮量平均提高了3倍多.提高小麦种植密度,施氮增加的残留硝态氮平均减小13.2 kg/hm2.由于种植密度增加显著提高了小麦对氮素的吸收,因此硝态氮残留有降低的趋势.其中,秸秆覆盖模式80～140 cm土层降低显著;地膜覆盖条件下高密与低密残留硝态氮的差异主要在深层;垄沟模式中,低密度种植硝态氮残留量在整个土壤剖面都高于高密度处理;而无覆盖条件下,残留硝态氮则随种植密度的提高呈增加趋势.

覆膜年限及灌水方法对河套灌区农膜残留的影响

为阐明内蒙古河套灌区农膜残留现状及覆膜年限、灌水方法对农膜残留的影响,该文采用查阅资料、问卷调研及田间取样等相结合的方法,分析了内蒙古河套灌区及典型研究区地膜覆盖现状,并在典型研究区考虑了覆膜年限(覆膜2、5、10、20 a)、灌水方法(膜下滴灌和地面灌溉覆膜)和作物种类(玉米和葵花)3个因子,探索其对农膜残留强度、破碎率、残膜分布及残膜碎片大小的影响。结果表明:内蒙古河套灌区2005—2014年地膜使用量和覆膜面积均呈跨越式增长,分别增长了125.81%和147.62%;而典型研究区更是增长了240%和265.81%,然而单位面积覆膜量却下降了8.82%和7.08%。不同覆膜年限和灌水方法显著影响农膜残留强度和破碎率(P<0.05),其中覆膜5、10、20 a后的残留强度平均比覆膜2 a分别增长了80.14%、163.70%、273.64%,破碎率平均比覆膜2 a分别增长了20.97%、38.14%、60.20%;膜下滴灌与地面灌溉覆膜相比残留强度平均提高了42.92%,破碎率平均提高了20.01%。农膜残留主要集中在土壤0~10 cm土层内,占64.89%;典型研究区面积为0~4和>4~20 cm2的残膜分别占残膜总片数的31.06%和27.81%,且随着覆膜年限增加,下层残膜片数占总残膜片数的比例逐渐增加,其中覆膜20 a农田与覆膜2 a农田相比0~10 cm土层残膜占总残膜片数由71.47%降低为54.61%,>10~20 cm土层由23.37%升高为32.24%,而不同灌水方式对残膜在土壤中的分布影响不大。随着覆膜年限的增加土壤中不同面积残膜比例差异越显著且小面积残膜比例增加,覆膜2~20 a后,面积为20 cm2以下的残膜数量分别是面积为20 cm2以上的1.43~1.59倍(P<0.05)。研究结果可为农膜残留防治提供参考。

地膜厚度对马铃薯生长及农田水热条件和残膜污染的影响

为寻求阴山北麓农牧交错带马铃薯种植适宜的农用地膜厚度,揭示地膜厚度对马铃薯生长发育、土壤水热状况及地膜残留的影响规律,并评价其经济效益,选择当地主栽作物马铃薯为研究对象,在膜下滴灌栽培方式下通过设置4种地膜厚度(0.006、0.008、0.011 mm和0.012 mm)的田间试验,研究地膜厚度对马铃薯生长发育及地膜残留的影响。结果表明,增加地膜厚度对株高有促进作用,出苗率在0.008 mm处理最高。生育期土壤水热状况:增厚地膜可提升4周内0～20 cm土壤贮水量,随后作用相反,播后4周是土壤贮水量响应的拐点,并且在5周内可促进地表以下5 cm处的土壤积温。0.008 mm处理的产量、商品薯率和经济效益均最高。土壤残膜量随地膜厚度增加而增大,但回收难度随之降低,且加深翻耕深度加重了20～30 cm土层的残膜污染,需要通过加强残膜回收机具的研发利用来削减残膜系数,降低农田白色污染,提高土壤环境承载力。推荐阴山北麓农牧交错带马铃薯种植采用0.008 mm地膜配套适宜残膜回收机具以获得优良的经济效益与生态效益。

新疆典型绿洲棉秆还田对覆膜滴灌棉田残膜分布的影响

为探寻长期膜下滴灌棉田在采取棉秆还田后残膜的分布状况,于2016年棉花采摘后在应用膜下滴灌开始年份分别为2006年、2002年和1998年的3块棉田中采集土壤样品,然后进行棉秆粉碎还田,2017年对3块试验棉田再次进行取样,分析秸秆还田前后0～40 cm土层中残膜面积、质量及棉杆残留量。结果表明:1)秸秆还田前,3块试验田的地膜残留密度随覆膜年限增加逐年增加,棉田土壤处于严重污染状态;2)采取棉秆粉碎还田后,3个取样地块0～40 cm土壤中棉秆分布总体上呈现由上至下先增加后减少并在15～25 cm深度土壤中聚集分布的特点;3)秸秆还田后,3块取样棉田0～15 cm耕作层土壤中残膜面积占比58%以上、残膜质量占比60%以上,该层中面积>5～30 cm2和质量>50～100 mg残膜均增加显著,相对秸秆还田前的土壤残膜分别平均增加20%和10%左右。

旱地春玉米地表覆盖对土壤硝态氮残留的影响

在山西晋中旱塬进行了6年定点定位田间春玉米试验,研究了旱地不同地表覆盖栽培模式对土壤硝态氮残留累积的影响。结果表明,不同覆盖耕作处理对春玉米吸氮量有显著影响,地表覆盖处理春玉米吸氮量均显著高于无覆盖处理,比无覆盖处理增加10.04%-26.29%;种植春玉米6a后,无覆盖（CK）、渗水地膜覆盖（S）、渗水地膜与行间秸秆覆盖（SJ）、普通地膜覆盖（P）、普通地膜与行间秸秆覆盖（PJ）和秸秆覆盖（J）处理中0—300cm土层硝态氮储量依次为818.32,555.42,450.25,421.49,511.49,399.96kg/hm2,CK处理NO3--N主要分布于60-220cm土层,S、SJ、P、PJ和J处理NO3--N主要分布于160—300cm土层;不同降水年型,地表覆盖均能降低氮素在土壤中的累积,但其累积深度有所不同;干旱年份,地表覆盖处理增加0—100cm土层土壤硝态氮的累积,有效降低深层土壤硝态氮的累积;丰水年,地表覆盖处理增加了深层土壤中的硝态氮累积,甚至部分肥料氮已被淋洗到玉米根区以外。因此,应采取合理的覆盖耕作措施减少土壤剖面中NO3--N的累积量。

甘肃省农田地膜污染及防控措施调查

根据甘肃省第一、二次污染源普查结果和78个监测点数据,采用问卷调查与实地调研相结合的方法,分析了甘肃省农田残膜污染现状和防控措施。结果表明,2013年全省地膜使用总量152 025 t,年残留总量44 574 t,地膜污染地区差异明显,从大到小依次为中部黄土高原区、陇东黄土高原区、河西走廊、陇南山区、天水地区和甘南牧区。不同覆膜作物的污染量不同,污染最严重的是玉米。残膜碎片面积越大,残存在田间的数量越小。种植年限1-〈10、10-〈20、20-30 a的0-30 cm田间地膜残留量分别为27.62、30.78和42.26 kg·hm^-2。耕地利用类型不同,残膜量大小则不同,从大到小依次为粮食作物、花卉、蔬菜和经济作物。不同年限、不同种植作物及不同覆膜方式的田间地膜残留系数不同,综合残留系数为4.64 kg·hm^-2·a^-1。影响地膜残留量的因素主要有残膜碎片大小、地膜厚度、种植模式、农田距村庄距离、土壤质地、地膜重复利用和捡拾方式。2013年甘肃省已建立起了完整的废旧地膜回收体系,有回收企业231家,回收网点2130个,残膜回收率为70.7%。同时采取了增加地膜厚度、调整种植模式、增施有机肥改变土壤质地、减少地膜重复利用、采用人工加机械捡拾、建立废旧地膜回收体系等农艺农机技术,大幅度减少了地膜残留量,有效防治了农田残膜污染。

山东省典型覆膜作物地膜残留情况解析

为阐明山东省地膜污染现状及地膜残留系数,2011—2014年采用问卷调查及取样检测方法对山东省典型覆膜作物(棉花和花生)的地膜残留状况进行系统调查,分析其影响因素,并通过定点试验监测方法研究地膜残留系数,以期为山东省残膜防治提供参考。结果表明:10个调查地块的土壤耕层地膜残留量范围介于5.33~46.99 kg/hm^2,平均23.91 kg/hm^2,未超过国家农田残膜限值标准,地膜污染状况较轻。统计分析表明,农田土壤地膜残留量与地膜厚度呈反比,与覆膜年限呈正比;与壤土区相比,砂土区地膜残留风险较小。受地膜厚度、覆膜年限、覆膜比例和土壤质地的综合影响,花生和棉花种植区的地膜残留量相当。3年的定点监测试验结果表明,棉花和花生的地膜残留系数分别为13.02%和8.56%,维持生产和地膜回收现状不变的情况下,两种作物的种植年限分别超过21年和19年,地膜残留量将超过国家农田残膜限值标准,成为残膜污染区域。因此,不能忽视地膜残留的防治工作,要以预防为主,注重防治结合。

新疆农田地膜污染现状及对策

【目的】对新疆农田地膜残留量进行调查分析,以期为新疆地膜污染治理提供数据支撑。【方法】采取抽样方式,五点梅花形法。【结果】地膜的大范围应用,对农业节水、增产、增效起着重要作用,新疆地膜的使用,已经有几十年的历史,地膜在农业中的应用大大提高了作物产量,增加了农民的经济收益,但同时随着地膜覆盖技术的普及,残留的农田地膜也带来了一系列的负面影响。【结论】农田地膜逐年的残留积累致使土壤耕作层对水分的吸湿性降低,渗透量减少,孔隙度下降,影响了作物正常的生长发育,特别对作物的前期生长影响较为严重,从而导致作物减产。

渭北旱塬小麦不同栽培模式对土壤硝态氮残留的影响

在陕西渭北旱塬进行了4年田间小麦试验，研究了旱地不同栽培模式、施氮量睇Ⅱ种植密度对土壤硝态氮残留累积的影响。结果表明，种植小麦4年后，0-200cm土壤剖面中残留硝态氮为29．87-462．59kg／hm0，且主要积累在80-160cm土层，土壤氮库不仅明显．且残留比前3年土壤剖面显著下移（前3年主要累积在100cm），差异达显著和极显著水平；不同栽培模式和种植密度0-200cm土层硝态氮残留累积规律及其小麦籽粒吸氮量基本相似，排序均为：地膜覆盖〉常规种植〉秸秆覆盖〉垄沟种植；随施氮量的增加土壤硝态氮残留量也相应增加．N0处理0-200cm土壤平均硝态氮残留量为57．69kg／hm^2．N120处理平均为97．04kg／hm^2，虽然高于无氮处理，但两者差异未达到显著水平．N240处理平均为355．43kg／hm^2，比前者增加的幅度更大，其差异达到极显著水平。因施氮肥而增加的土壤硝态氮残留量为14．9～401．18kg／hm^2．平均占4年施氮量的19．59％，其中地膜覆盖占26．07％，常规种植占20．98％，秸秆覆盖占17．46％，垄沟种植种植占13．87％。

旱地全膜双垄沟残膜回收机关键作业参数试验分析

为提高弹齿式旱地全膜双垄沟残膜回收机的拾净率,以起膜齿齿数、起膜齿入土深度、搂膜耙齿齿径和齿数为试验因素,拾净率为试验指标,进行单因素试验;在单因素试验基础上,选取对拾净率影响显著的因素——起膜齿齿数、起膜齿入土深度、搂膜耙齿齿径进行三因素三水平正交试验,并对试验数据进行极差分析,以确定残膜回收机最佳工作性能参数。正交试验结果表明,起膜齿齿数为4个,起膜齿入土深度为50 mm,前、中、后搂膜耙齿齿径分别为10、8和6 mm时,拾净率最高,为93.6%。重复试验结果表明:该机残膜拾净率为93.4%,远高于75%的标准,能满足残膜回收作业质量要求。

塑料和可降解地膜的残留与降解及对土壤健康的影响:进展与思考

传统塑料地膜覆盖带来巨大经济效益的同时,也引起了严重的土壤退化和污染。可降解地膜代替传统塑料地膜是未来的必然选择。本文对近年来国内外关于传统地膜覆盖带来的土壤塑料残留和可降解地膜的最新研究进行了综述,并总结了该领域一些亟待解决的问题。主要包括:(1)传统塑料地膜覆盖土壤中塑料的残留数量巨大,覆膜20 a的农田中大塑料(粒径大于5 mm)的残留最高能达到307.95 kg/hm^(2),覆膜农田中微塑料的残留也不容忽视,目前亟需制定出统一的土壤微塑料(粒径小于5 mm)残留检测标准。(2)新型可降解地膜被认为是解决塑料地膜污染最有效的途径之一,但目前没有考虑到可降解地膜会碎裂成微塑料,可能会危害土壤健康,未来应加强这方面的研究;最后,本文对以上方向进行了展望,并提出可降解地膜是一种微生物可以利用的碳源,未来应利用同位素示踪技术来研究可降解地膜参与的土壤碳循环过程。