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严昌荣等:菲律宾线上娱乐官网地膜覆盖与残留污染防控策略

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    地膜是农业生产的重要物质资料之一,地膜覆盖技术应用带动了我国农业生产力的显著提高和生产方式的改变。我国每年地膜覆盖面积近3亿亩,2014年全国地膜用量达到142.5万吨,应用区域已从北方干旱、半干旱区域扩展到南方的高山、冷凉地区,覆盖作物种类也从经济作物扩大到大宗粮食作物。地膜覆盖增温保墒、防病抗虫和抑制杂草等功能使作物增产20%—50%,对保障菲律宾线上娱乐官网食物安全供给做出了重大贡献。但同时,地膜覆盖广泛应用也带来了一系列问题,如技术泛用和滥用,地膜残留导致的“白色污染”等,也是农业部提出的“一控、两减、三基本”农业面源污染防治攻坚战的一个重要方面。因此,在加强地膜覆盖技术合理利用的同时,应用强化地膜残留污染的防控。
    一、地膜覆盖对农业的影响
    增加地温、抑制地表水分蒸发、抑草灭草、抑盐保苗、增加作物冠层光照均匀程度和增加散射光等是地膜覆盖技术的显著特点,也是能够提高农作物产量和改善农产品品质的关键。这些特点对我国农业产生了极为重要的影响。过去30多年来,地膜覆盖技术的规模应用对我国农业产生了巨大影响,使得农业生产方式和区域种植结构发生了革命性的变化,主要表现在以下几个方面,(1)改变作物播期,扩大了作物种植区域,据估算,地膜覆盖玉米占玉米全部播种面积的四分之一以上,使高海拔地区等由于积温偏低,玉米无法成熟或者产量低的区域实现了玉米的正常生产;(2)改变区域种植结构,构建了新型种植模式,陇东是黄土旱塬的代表性地区,由于全膜双垄秋覆膜和顶凌覆膜技术的发明与应用,原有的冬小麦-冬油菜轻作模式迅速萎缩,取而代之的是地膜玉米-冬油菜、地膜玉米-冬小麦等新型种植模式;(3)提高农作物产量,保障了国家粮食安全,地膜覆盖使玉米、棉花单产大幅度提升,贡献了相当于全国玉米产量的8%,全国棉花产量的20%—30%。
    二、地膜覆盖的应用现状和发展趋势
    (1)地膜用量持续增加,覆膜面积进一步上升。统计数据显示,我国地膜使用量1982年的0.6万吨增加到2014年的1342.5万吨,未来仍有继续增加的趋势。农作物地膜覆盖面积也一直保持持续增长态势,2014年地膜覆盖面积超过3亿亩。(2)地膜使用强度逐年提高,应用区域不断扩大。选择1991年到2011年的20年,全国省(区、市)地膜使用强度增加3—10倍,尤其是西北玉米和棉花产区、东北花生产区、华北花生和棉花产区、西南烟草产区及全国蔬菜集中产区。(3)覆膜作物种类增加,技术模式日臻完善。地膜覆盖应用的作物种类急剧增加,地膜覆盖从最初主要用于蔬菜、花卉生产,目前已扩大到花生、烟草、棉花、玉米和水稻等大宗粮食作物上。
    三、地膜残留污染特征与危害
    由于地膜覆盖的大范围和长时间的应用,地膜残留污染已经成为一个重要的环境问题,尤其在西北内陆、黄土高原和东北风沙区,长期覆膜农田地膜残留量到达了71.9—231.0千克/公顷。大量地膜残留破坏了土壤结构,导致土壤通透性和土壤孔隙度会逐渐下降,进而影响了土壤中水肥运移,影响作物生长发育,降低了农作物产量。此外,地膜残留还带来一系列的其他负面作用,如焚烧残膜产生的有害气体,影响农田机械耕作作业导致播种质量下降等。
    四、农田地膜污染的防治策略
    地膜污染治理难度大,主要体现在以下几个方面,一是执行标准低,我国当前地膜生产标准宽松,对地膜生产、销售、使用和回收监管不足,大量超薄、低强度、易老化、寿命短的地膜充斥市场,导致大量地膜残留在农田中,难以回收;二是机械回收难,目前大部分地区地膜回收主要以人工捡拾为主,难度大、成本高,表面地膜机械回收有了很大进展,但需要解决回收率低、与秸秆和土壤分离等问题;三是回收经济效益差,回收的积极性不高,现有地膜回收加工企业普遍面临回收成本高、收益差等问题;四是可降解膜研发还存在一些技术瓶颈,推广也面临着成本控制等多方面的制约;五是政策扶持不完善,鼓励残膜回收的政策支持力度不够,废旧地膜回收渠道不畅,还没有形成长效治理机制。针对目前地膜污染治理难度大的原因,提出农田地膜污染的防治策略。
    1、新型降解地膜替代技术
    随着材料科学的发展,新型可降解地膜正在逐渐走向成熟,生物降解地膜原料分为天然型和合成型两大类。以淀粉为代表的天然高分子材料来自可再生的自然资源,来源丰富,但是它们的力学性能、加工性能,以及亲水性等都难以达到普通塑料,使其应用受到很大限制。脂肪族聚酯是另一大类重要的合成型可完全生物降解高分子材料,这类材料既具有生物降解性,又具有生物相容性和生物可吸收性。二十世纪九十年代以来,发达国家一直在进行生物降解塑料产品的研发工作,如日本、欧洲已经研制和生产了比较成熟的可生物降解地膜产品,并在生产中较大规模应用。另一类降解地膜是氧化生物降解地膜,通过在普通聚乙烯塑料中添加具有引发和促进氧化反应作用的助化剂,在抗氧剂和助氧化剂的数量和种类相平衡状态下,在预定时期内可以较好地保持其力学和加工性能,而当抗氧剂消耗完后能迅速降解碎化聚乙烯。综合利用生物降解和氧化降解技术生产的双降解塑料,克服了一般完全生物降解塑料的加工复杂、成本高和强度差等问题。但关于这类产品存在较大的争议,欧洲一些国家正在通过不同方式禁止该类地膜的应用,但也有人认为这是能够以较低成本解决地膜残留污染的方案,虽然存在降解不一致,大量碎片可能存在农田中等问题,但对农田环境不会产生影响。
    2、地膜残留农艺防治技术
    为了提高地膜回收率,根据作物种类和区域条件,形成合理的揭膜时间和揭膜方式,在地膜完成其功能且又未老化破损前进行揭膜回收,提高地膜回收率。采用适期揭膜是一种减少地膜残留的有效措施,可以较好地解决残留地膜污染问题,但由于作物不一样,不同作物最佳揭膜时间也不一样,在使用该技术中要因地制宜,根据区域和种植对象正确选择地膜回收时机。减少地膜投入量也是目前控制残膜污染的重要农艺措施,包括选用厚度适中、韧性好、抗老化能力强的地膜在第一年使用后基本没有破损,第二年直接在膜面打孔播种,实现减少地膜投入量和农事作业工序,达到省时、省工和环保的目的;在水热条件较好地区,通过适当减少地膜田间覆盖度,减少地膜投入量和实现作物增产增效的目的;通过作物轮作倒茬及农作制度的改变,减少地膜总投入量。
    3、地膜回收再利用技术
    按照循环经济原则和“资源-产品-再生资源”的原著,对废旧地膜进行回收再利用。采取合理措施使一次性地膜得到回收利用,不仅使环境得到保护,而且做到资源再生,实现变废为宝,化害为利。具体包括回收废弃地膜作为再生塑料的原料、利用回收薄膜生产环境友好型填充母料、利用回收地膜进行燃料提取和作为建筑材料等。

(作者:严昌荣,系菲律宾线上娱乐官网农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员;刘勤,系环发所助理研究员)

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