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  农业资源与环境学报  2013, Vol. 30 Issue (5): 23-30

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蔡金洲, 张富林, 范先鹏, 黄敏, 高立
CAI Jinzhou, ZHANG Fulin, FAN Xianpeng, HUANG Min, Gao Li
南方平原地区地膜使用与残留现状调查分析
The Status Quo of Film Application and Residue in the Southern Plains of China
农业资源与环境学报, 2013, 30(5): 23-30
Journal of Agricultural Resources and Environment, 2014, 31(6): 513-520
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收稿日期：2013-06-07
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蔡金洲, 张富林, 范先鹏, 黄敏, 高立. 南方平原地区地膜使用与残留现状调查分析[J]. 农业资源与环境学报, 2013, 30(5): 23-30.
CAI Jinzhou, ZHANG Fulin, FAN Xianpeng, HUANG Min, Gao Li. The Status Quo of Film Application and Residue in the Southern Plains of China[J]. Journal of Agricultural Resources and Environment, 2013, 30(5): 23-30.
南方平原地区地膜使用与残留现状调查分析
蔡金洲1,2, 张富林1 , 范先鹏1, 黄敏2, 高立3    
1. 湖北省农业科学院植保土肥研究所 湖北 武汉 430064;
2. 武汉理工大学资源与环境工程学院 湖北 武汉 430074;
3. 浠水县农业环境保护站 湖北 浠水 438200
收稿日期:2013-06-07
基金项目：公益性行业(农业)科研专项经费资助(201003014).
作者简介:蔡金洲（1987-），男，湖北荆门人，硕士研究生在读，主要从事农业环境污染控制与防治研究。E-mail:jzcai2010@hotmail.com
*通信作者：张富林，fulinzhang@126.com
摘要：选取南方平原区7个省(自治区)作为研究对象,采用文献调研、问卷调查和典型样点采集的方法,对研究区域的地膜使用与残留现状进行了分析。结果表明,南方平原区地膜使用量和地膜覆盖面积都呈现逐年增加的趋势,地膜覆盖面积占耕地总面积的比例也表现出增加趋势,但都低于10%。研究区域内的覆膜作物主要有4类共19种作物,平均覆膜比例为74%,使用地膜的平均厚度为0.006 mm,地膜平均使用量为38.6 kg·hm-2。此外,在地膜使用后只有73.1%的地块中地膜被回收,回收的方式主要为人工拾捡,少数为人工拾捡与机械回收相结合的方式。南方平原区0~30 cm土层地膜残留量为14.28 kg·hm-2,残留的地膜主要集中在0~20 cm土层,约占0~30 cm土壤中残膜总量的78.9%。是否回收地膜是影响南方平原区地膜残留量高低的一个重要因素,回收地膜的地块地膜残留量显著低于不回收地膜的地块。不回收地膜时,地膜残留量与地膜累计使用量呈极显著的正相关关系,而回收地膜时,地膜残留量与地膜累计使用量无明显相关关系。
关键词： 地膜使用     地膜残留     现状     影响因素     南方平原区    
The Status Quo of Film Application and Residue in the Southern Plains of China
CAI Jinzhou1,2, ZHANG Fulin1 , FAN Xianpeng1, HUANG Min2, Gao Li3    
1. Institute of Plant Protection,Soil and Fertilizer Science,Hubei Academy of Agricultural Sciences,Wuhan,430064,China;
2. School of Resource and Environment Engineering,Wuhan University of Technology,Wuhan,430074,China;
3. Agricultural Environment Protection Station of Xishui County,Xishui,438200,China
Abstract:With the application of mulching film technology since 1970s, a large amount of mulching film was accumulated in the field. Pollu-tion of mulching film has become more and more serious because its material is difficult to degrade bio-chemically. In this study, the authors adopted the methods of document research, questionnaire and typical sample collection to find out the present situation of film use and film residue in the Southern Plains of China. The studies showed that, the use and coverage of film was increasing year by year. The proportion of film coverage to total arable land also leaded an increasing trend, but less than 10%. There were four main categories of crops(i.e. strawberry, peanuts, cotton and vegetables)including nineteen kinds of crops covered by plastic film. The average ratio of area film was 74%. The aver-age of thickness used in agriculture was 0.006 mm, and the average amount was 38.6 kg·hm-2. In addition, most of land(73.1%)had recycled the film after they have been used. The hand picking was the main ways of recycling, but combining the hand picking and machine recycling was also used in a few lands. The weight of film residue in the soil of 0~30 cm was 14.28 kg·hm-2, and the residue film was mainly in the soil of 0~20 cm, almost occupied 78.9%of total residue film in the soil of 0~30 cm. Film recycling was a significant factor that affectted the weight of film residue in soil, and the weight in the recycled field was less than the one in the unrecycled field significantly. If unrecycled, the weight of film residue had a significantly positive relation with the total amount of mulching film used in agriculture. However, if recycling, the total amount of mulching film had little effect on the weight of film residue.
Key words: application of mulching film     film residue     status quo     influential factors     the Southern Plains of China    

我国引进地膜覆盖技术至今已有30 多年，由于 地膜覆盖具有显著的保温保墒和增强光照等功能[1, 2, 3, 4]， 地膜覆盖技术不仅扩大了我国农作物的适作区域，而 且提高了我国农作物的产量和经济效益[1]，目前地膜 已被广泛应用于农业生产[5]。据统计，截止到2010年我 国地膜使用量达到了112.8万t，覆盖面积达到了1 550 万hm2[6]。但地膜是一种人工合成的高分子化合物，在 土壤环境中需要上百年的时间才可完全降解[7, 8]，随着 地膜用量和地膜覆盖面积的不断增加，残留的地膜势必会造成“白色污染”，不但影响农村生态景观，而且 影响农业生产活动。此外，残留在土壤中的地膜还会 对土壤理化性质、土壤微生物、农作物的生长和产量 等产生不利影响[2, 9, 10, 11]。地膜污染问题已逐渐成为被关 注的焦点之一。

近年来，国内部分科研单位和研究人员对我国新 疆[12, 13, 14, 15]、内蒙古[16]、天津[17]和山东[18]等区域的地膜使用 和残留情况开展了较多的调查研究工作，但有关南方 平原区地膜使用与残留的研究报道较少，缺乏地膜使 用和残留的基础信息。随着地膜的广泛使用，南方平 原区地膜残留的危害会逐渐凸显。因此，弄清南方平 原区当前地膜的使用和地膜残留情况，对防治该区域 地膜污染具有重要意义。 1 材料与方法 1.1 研究区域与采样点选择

本文选取我国南方平原区（主要包括江苏省、安 徽省、浙江省、湖北省、湖南省、广东省和广西壮族自 治区）作为研究区域，其地理位置坐标范围为东经 104°26′~121°57′与北纬20°54′~35°20′之间，研究区域 见图 1。在研究区域内首先调查主要覆膜作物，然后 根据覆膜作物的种植面积大小和覆膜年限长短选取 若干具有代表性的样点进行残膜取样。

图 1 研究区域
图选项
1.2 研究方法 1.2.1 文献调研法

查阅1991—2010年《中国农村统计年鉴》[19]资料， 分别统计1991—2010 年期间南方平原区各省（自治 区）地膜使用量、地膜覆盖面积和耕地面积等信息，分 析研究区域近20 年来的地膜使用量、覆膜面积和覆 膜面积占耕地面积比例的变化趋势。 1.2.2 问卷调查法

在南方平原区各省（自治区）的覆膜典型区域发 放农户调查问卷，主要调查覆膜地块的覆膜作物、覆 膜年限、覆膜比例、常用地膜厚度、地膜使用量、是否 回收地膜以及回收方式和回收量等信息，从而了解研 究区域的地膜使用现状。其中覆膜比例为实际覆膜面 积占单位面积的百分比。 1.2.3 地膜残留污染调查与处理方法

每个地块随机选取5个采样点，每个采样点大小 为100 cm×200 cm，深度为30 cm，采用人工收集残膜， 按照0~20 cm 和20~30 cm 2个层次收集残膜。将采 集到的残膜带回实验室用超声波清洗仪进行洗涤，洗 净后用吸水纸吸干残膜上的水分，小心展开卷曲的残 膜，放在干燥阴凉处自然晾干后称量至恒重，统计不同土壤深度（0~20 cm和20~30 cm）残留地膜的质量。 1.3 数据统计分析

采用EXCEL 2007 和SPSS 20.0 软件对数据进行 分析和绘图。 2 结果与分析 2.1 地膜使用与回收现状 2.1.1 区域地膜应用情况

对研究区域的地膜使用量和地膜覆盖面积数据 进行统计，各省（自治区）1991—2009 年的地膜使用 量详见表 1，地膜覆盖面积详见表 2。分析结果表明： 地膜使用量和地膜覆盖面积随着时间的推移都呈现 增加的趋势。1991 年研究区域的地膜使用量为9.69 万t，2009 年达到了23.09 万t，2009 年是1991 年地 膜使用量的2.38 倍，年平均增长率为4.94%。1993 年 研究区域的地膜覆盖面积为142.12 万hm2，2009 年 增加到272.43 万hm2，2009 年是1993 年地膜覆盖面 积的1.92 倍，年平均增长率为4.16%。此外，区域地 膜覆盖面积占总耕地面积的比例也呈增加的趋势（图 2），2001 年该比例为7.84%，2009 年增加到9.76%， 总体而言，区域地膜覆盖面积占总耕地面积的比例都 低于10%，平均比例为8.92%。

表 1 南方平原区各省（自治区）1991—2009年地膜使用量（万t）
表选项

表 2 南方平原区各省（自治区）1993—2009 年地膜覆盖面积（万hm2）
表选项

图 2 南方平原区地膜覆盖面积占耕地面积的比例
图选项
2.1.2 地膜使用与回收现状

农户问卷调查结果（表 3）显示，南方平原区采用 地膜覆盖技术的作物主要有4 类，分别是地膜草莓、 地膜花生、地膜棉花和地膜蔬菜，地膜蔬菜中主要有 南瓜、茄子、番茄、莴苣、辣椒、黄瓜、豇豆、瓠子、四季 豆、丝瓜、芹菜、甜瓜、小白菜、冬瓜、豆角和大蒜，共 16 种。不同作物的覆膜年限不同，同种作物在不同的 地块其覆膜年限也不同，最早覆膜种植的是安徽省安 庆市，早在1977年便开始覆膜种植地膜蔬菜。区域平 均覆膜比例为74%，不同覆膜作物的覆膜比例不同， 湖北地膜南瓜的覆膜比例最低，仅为19%；江苏地膜 大蒜的覆膜比例高达100%，同种作物在不同地区其覆膜比例也不同，如地膜棉花在湖北地区种植时覆膜hm-2） 比例为33%，而在安徽地区种植时覆膜比例可高达 84%；地膜花生在湖北地区种植时覆膜比例为86%~ 88%，而在广东地区种植时覆膜比例为67%。区域内 使用地膜的厚度为0.004~0.012 mm，平均厚度为 0.006 mm。不同作物使用地膜的厚度不同，江苏地膜 大蒜和广东地膜花生所使用地膜的厚度最小，仅 0.004 mm，浙江地膜茄子等所使用地膜的厚度较大， 为0.012 mm；同种作物在不同地区所使用地膜的厚 度也不同，如地膜茄子在浙江地区种植使用地膜的厚 度为0.012 mm，在湖南地区种植使用地膜的厚度为 0.008 mm，而在安徽地区种植时地膜厚度又只有 0.005 mm。总之，不同地区不同作物所使用地膜的厚 度存在差异，但调查的地块中大部分地块覆膜种植采 用的地膜厚度都较薄，82.1%的地块使用地膜的厚度 都低于国家标准（0.008 mm）。由于覆膜比例和使用地 膜的厚度不同，不同作物或同一作物不同地块的地膜 使用量都可能不同，介于18.0~90.0 kg·hm-2之间，平 均使用量为38.6 kg·hm-2。此外，区域内有73.1%的地 块在地膜使用后进行地膜回收，回收的方式主要为人 工拾捡，少数农户采用人工拾捡与机械回收相结合的 方式。

表 3 地膜使用与回收现状
表选项
2.2 地膜残留现状 2.2.1 地膜残留量

研究区域0~30 cm 土壤中的地膜残留监测结果 （表 4）表明，地膜残留量为1.79~72.15 kg·hm-2，平均 残留量为14.28 kg·hm-2，平均值低于农业部20 世纪 90 年代初对全国17 个省（市）的调查结果60.00 kg· hm-2[20]，甚至不足1/4。其中，地膜草莓和地膜花生的 地膜平均残留量高于区域地膜残留的平均水平，分 别为51.42 和27.96 kg·hm-2，地膜棉花和地膜蔬菜的 地膜残留量差别不大，分别为10.37 kg·hm-2 和11.27 kg·hm-2。

表 4 0~30 cm 土壤中的地膜残留量（kg·hm-2）
表选项
2.2.2 残留地膜分布特征

研究区域地膜在土壤中的残留具有明显的层次 性（表 5），0~20 cm土壤中的地膜残留量为0.75~63.19 kg·hm-2，平均残留量为11.27 kg·hm-2，20~30 cm 土壤 中的地膜残留量为0~16.32kg·hm-2，平均残留量为3.01 kg·hm-2，可见，南方平原区地膜残留量主要集中在0~ 20cm土壤中，约占0~30cm土壤中残膜总量的78.9%。

表 5 0~20 cm和20~30 cm 土壤中的地膜残留量（kg·hm-2）
表选项
3 讨论

对研究区域的地膜残留结果进行分析，结果（图 3）显示，回收地膜与不回收地膜2 类地块其地膜平均 残留量存在显著性差异（P<0.05），不回收地膜的地块 地膜平均残留量（28.79 kg·hm-2）明显高于回收地膜 的地块（8.95 kg·hm-2），可见是否回收地膜是影响研 究区域地膜残留量的一个重要因素。

图 3 是否回收地膜对地膜残留量的影响
图选项

此外，地膜残留量与地膜累计使用量的相关性分 析结果（图 4）显示，地膜在回收与不回收2 种情况 下，其累计使用量对残留量的影响不同。图 4（a）显 示，回收地膜时，地膜残留量与地膜累计使用量无明显相关关系（r=0.0300）；而图 4（b）显示，不回收地膜时， 地膜累计使用量与地膜残留量之间存在极显著的正 相关关系（r=0.875 4**，P<0.01）。刘祥雷等[21]曾研究了 不回收地膜时地膜残留量与地膜使用量的关系，结果 表明，地膜残留量与使用量呈正相关关系，与本研究 结果一致。回收地膜时地膜残留量与地膜累计使用量 之所以没有表现出明显的相关关系，可能主要与地膜 回收情况有关，地膜回收量越大，其残留量就会越小。

图 4 地膜残留量与地膜累计使用量的相关性分析
图选项

土壤中残留地膜的分布情况是影响农田质量的重要特征之一[22]，国内相关研究人员在内蒙古[22]和河 北[23]的研究结果显示残留地膜主要分布在0~20 cm表 层土壤中，与本研究结果一致。但新疆地区深层土壤 中的残膜量与南方平原区的深层土壤中的残膜量存 在差异，如新疆地区棉田中20~30 cm 土层残膜量达 到20.00 kg·hm-2[24]，大于本研究区域棉田中20~30 cm 土壤中的残膜量（3.55 kg·hm-2），这可能是由于新疆 石河子地区棉田长期覆膜以及采用大型机械作业所 致，大型机械翻地、耕地深度较大，残膜从浅层土壤进 入深层土壤机会较大，多为30 cm，而南方平原区农 作多采用小型机械作业，翻耕深度多为20 cm，因此 残膜进入深层土壤的机会相对较少。也有研究表明，随着覆膜年限的延长土壤中的残膜呈逐年下移的趋 势[25]，新疆棉区平均覆膜年限为18 年，而南方平原区 棉田的平均覆膜年限仅为8 年，新疆棉区覆膜年限较 长导致地膜残留在土壤中的层次更深，南方平原区残 膜层次相对较浅。 4 结论

（1）南方平原区地膜使用量和覆盖面积都呈现逐 年增加的趋势，到2009 年地膜使用量和覆盖面积分 别增加到23.09 万t 和272.43 万hm2；地膜覆盖面积 占总耕地面积的比例也表现出增加趋势，但都低于 10%。

（2）南方平原区的主要覆膜类型为地膜草莓、地膜 花生、地膜棉花和地膜蔬菜，共包括19 种作物，其中 安徽省安庆市覆膜时间最早；覆膜比例为19%~ 100%，平均覆膜比例为74%；使用地膜的厚度为 0.004~0.012 mm，平均厚度为0.006 mm，有82.1%的 地块使用地膜的厚度低于国家标准（0.008 mm）；地膜 使用量为18.0~90.0 kg·hm-2，平均使用量为38.6 kg· hm-2。

（3）南方平原区在地膜使用后只有73.1%的地块 中地膜被回收，回收的方式主要为人工拾捡，少数为 人工拾捡与机械回收相结合的方式。

（4）南方平原区0~30 cm土层地膜残留量为1.79~ 72.15 kg·hm-2，平均残留量为14.28 kg·hm-2。残留的 地膜主要集中在0~20 cm 土层，约占土壤中0~30 cm 残膜总量的78.9%。

（5）是否回收地膜是影响南方平原区地膜残留量 高低的一个重要因素，回收地膜的地块地膜残留量低 于不回收地膜的地块。不回收地膜时，地膜残留量与 地膜累计使用量呈极显著的正相关关系，而回收地膜 时，地膜残留量与地膜累计使用量无明显相关关系。

致谢：感谢广东省农业科学院农业资源与环境研究所曾招 兵老师、安徽农业大学马友华老师、江苏省农业环境监测与保 护站邱丹老师、湖南省土壤肥料研究所纪雄辉老师、浙江省农 业科学院资源与土壤肥料研究所陈义和俞巧刚老师、广西农业 科学院农业资源与环境研究所谭宏伟老师等在地膜使用和残 留调查中的大力协助。

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