本篇論文目錄導航：

【題目】農用地膜殘留影響因素探析
【第一章】農膜殘留及防治文獻綜述
【第二章】農膜使用現狀及殘留研究思路和內容
【第三章】永豐鎮農膜殘留現狀調查
【第四章】覆膜方式對農膜殘留情況調查
【第五章】農膜厚度對耕地環境及農作物產量的影響
【結論/參考文獻】永豐鎮農膜殘留問題研究結論與參考文獻

一、文獻綜述

1.1 農業面源污染現狀

隨著工農業的迅速發展，我國的環境問題日益凸顯，土壤作為人類生存和生活物質的重要基礎來源，承受的壓力日益凸顯。在經濟和科學技術飛速發展的今天， 大氣污染、土壤重金屬污染、水體污染等一些與人類生存息息相關環境污染的已被人們越來越重視，并逐步得到合理有效的治理，同時，土壤農膜殘留等農業環境面源污染所占的比例相對增加。據1998 年 Dennis L等的研究表明，面源污染已影響全球約有近一半的地表（Dennis L, et al., 1998）。對面源污染防治的加強，既是環境污染治理面臨的重要課題，也是社會主義新農村建設的必然要求。

農業面源污染主要是在農業生產活動過程中產生的，農業用的生產資料化肥等通過地表徑流、滲漏等進入地下形成的環境污染（李秀芬等，2010）。農業面源污染和造成農業面源污染物的特點使得土壤面源污染成為目前國內外環境污染治理的難點領域。研究資料表明，1998 年農業面源污染約導致全球 1.44 億 hm2耕地退化（Dennis, et al., 1998）。

歐洲國家的水體、特別是地下水硝酸鹽、地表水中磷富集的最主要原因是這些國家的農業面源污染。據研究表明，1987 年地表水殘留總負荷的 1/5-7/10 的磷是由農業面源排放導致的（Vighi and Chiaudani,1987）。瑞典、愛爾蘭、芬蘭、荷蘭等國的湖泊及地下水體中農業面源污染占 50%以上（Boers et al., 1996; Foy et al., 1995; Lena et al., 1994; Uunk et al., 1991）。在美國和歐洲其他國家也存在同樣的農業面源污染情況（Lowrance et al., 2000;Mander et al., 1997）。

作為農業面源污染的主要污染源-農膜，已經成為現代農業生產必不可少的農業生產資料。嚴昌榮等 2005 年的研究數據顯示（嚴昌榮等，2006），我國農膜使用量和覆蓋作物呈上升趨勢。農膜是由人工合成的一種高聚物，如果不進行撿拾在土壤中停留時間很長，如果進行自然分解需要幾百年的時間。近年來，農膜的大量使用和農膜覆膜年限的增加，在土壤中殘留的大量農膜已經對農田土壤造成了污染，在局部地區農膜的殘留已經對農業生產和環境造成了破壞（史海娃等，2008）。

1.2 農膜使用對耕地環境污染的現狀

1.2.1 農膜對農業發展的貢獻

為了提高耕地利用率，我國一些干旱、高寒地區大力推廣使用農膜。農膜能夠使土壤增溫、保墑的這些顯著優點，能夠縮短作物的生長周期，提高農產品的產量和品質，農膜已成為農業生產的第三大農業生產資料。農膜覆蓋已經廣泛應用于糧食作物、經濟作物、蔬菜、水果、花卉培育、育苗等。據研究表明，糧食作物覆蓋農膜可以普遍增產 30%左右，經濟作物增產 20~60%（黃曉梅等，1998）。

農膜的應用不僅保持了土壤水分，使得土壤溫度提高，同時又能夠調解土壤養分的轉化，使得微生物的活動增強，進而提高農作物對溫度、光的利用率，而且有對農田雜草生長和土壤鹽堿化存在抑制作用，從而促進作物生長發育，最終達到農作物產量提高的目的（南殿杰等，1996;Li et al., 2004）。1982 年我國地膜使用量僅有 0.6 萬噸，截止到 2011 年我國地膜的使用量已經達到 124.5 萬噸，在將近30 年間，我國地膜使用量增長了 200 多倍，目前還在繼續增長。農用地膜已經成為我國現代化農業生產中必不可少的農業生產資料之一。

據統計表明，截止 2011 年，全國有 1979.1 萬 hm2的農作物覆蓋地膜。我國的高山丘陵地區、冷涼和干旱區域如華北、西北、東北及南方等地，農膜覆蓋使得土壤溫度增加，土地利用潛力得到提高。目前，已在海拔 1000~1500 m 的高寒地區采用農膜技術種植玉米，相當于又增加了 19.5 億 hm2的耕地（蔡金洲等，2013;劉金軍等，2009）。農膜覆蓋技術已經成為我國貧困地區 6000 多萬人口的重要的農業生產技術投入，幫助農民擺脫貧困落后的局面。

農膜的覆蓋不僅能阻隔土壤水分的蒸發，減少土壤水分損失，起到蓄水的作用，還可以在雨量大時，起到防澇的作用。研究表明，農膜覆蓋可以促進植株的生長發育，覆蓋農膜可以縮短農作物的發育期約有一周左右。此外，農膜覆蓋可以抑制田間雜草的生長，使用黑色農膜覆蓋抑制雜草生長的作用尤其明顯。研究表明，覆蓋了農膜的農田與不覆膜的農田相比農田雜草相對減少 1/3（劉金軍等，2009）。農膜的大力推廣使用促進了現代農業發展的同時，農膜技術的發展又將促進農業的發展。

1.2.2 農膜使用現狀

20 世紀 50 年代初，研究人員發現，覆蓋農膜能夠使土壤溫度和水分得到保持，歐美、日本等發達國家最先在農業生產中使用塑料薄膜，農業生產力和生產方式隨著農膜的應用有了飛躍式的發展。我國農膜覆蓋技術的應用是 1978 年從日本引進，到 80 年代全國已有 23 個省份推廣使用農膜覆蓋技術來提高農產品產量及質量。目前，在我國的東北、西北地區農膜覆蓋技術應用尤其廣泛；在新疆、山東、內蒙古、黑龍江、甘肅等省份（張東興，1998）農膜已經成為農業生產必不可少的農業生產資料之一。截止目前，我國的農膜年用量已接近幾百萬 t,使用農膜的耕地已達上千萬公頃（李明洋和馬少輝，2014），約有 50 余種的農作物生產覆蓋地膜 （杜曉明等，2002;王罕博等，2012;肖軍等，2005），應用面積和范圍的擴大，使我國已經成為農膜覆蓋栽培面積最大的國家（嚴昌榮等，2010）。

涼州區氣候干旱少雨，主要靠祁連山冰雪融水進行農業灌溉，是甘肅重要的糧食作物主產區，年均降水 200 mm 左右，農膜覆蓋技術作為旱作農業的一場技術革命，近年來，涼州區大面積推廣使用農膜覆蓋技術，使得農膜的使用量逐年增長。截止 2015 年，全區農膜使用面積達 7.67×104hm2、農膜用量 90.00 kg/hm2左右，農膜總用量近 7000 t;棚膜使用面積 2.13×104hm2、6600 t 左右。

農膜覆蓋技術的廣泛應用，對于提高農作物產量效果顯著。隨著農膜覆蓋技術在為農業發展帶來巨大變化的同時，也給生態環境帶來了嚴重的負面影響（何文清等，2009）。目前，我國使用最多的是以聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）為主要材料的塑料農膜（呂江南等，2007）。這種高分子化合物在自然條件下進行降解很困難，在土壤中殘留時間可達 200~400 年（王頻，1998），降解過程中還會有有毒物質融出。

國產農膜最主要的原料是石油的下游產品，主要來源于線型低密度聚乙烯（LLDPE），這是我國企業生產農用薄膜的主要原料。而我國作為最大消費領域的薄膜，其中農用薄膜約占 1/4（錢曉涵，2007）。據 2006 年的統計數據顯示，我國農膜生產產量位居世界第一位，這相當于世界其他所有國家農膜生產總量的 1.6倍，農膜的產量約占塑料薄膜產量的 16.28%,同比增長 9.6%（楊偉才，2007）。

1.2.3 農膜在土壤中的現狀及殘留原因

由于我國多使用厚度<0.008 mm 的超薄膜，強度低，耐用性差，使用壽命短，熔融指數（VII）偏高，一些不適合被用作農膜的樹脂材料也被農膜生產企業用作原料制造塑料農膜，這些不符合國家標準的劣質農膜（約占農膜用量的 1/5）不易清除，易破碎，極易殘留在土壤中（魏迎春和唐琳，2010）。對于殘留在土壤中的農膜不及時進行回收，隨著逐年使用，土壤中殘留的農膜不斷累積。研究表明，如果農田覆膜 5 年，農田中地膜殘留量可以達到 78 kg/hm2,農膜殘留造成的污染，已經成為當前農業生態環境面源污染的重要問題之一（張超坤，2001）。農業環境監測部門及國內一些研究人員對農膜的殘留情況進行的調查顯示，在廣泛使用的區域，農膜都有不同程度的殘留污染。馬輝等對華北典型區域棉田中的農膜殘留調查數據顯示，棉田土壤農膜殘留量達 59.1~103.4 kg/hm2（馬輝等，2008;孫志浩，2005）；研究人員在對河南省的花生地農膜殘留情況調查中發現，耕層土壤中農膜殘留為每年平均達到 66 kg/hm2,嚴昌榮等對新疆棉田的耕層土壤中調查發現，耕層棉田中農膜平均殘留量是全國水平的 4.5 倍 （嚴昌榮等，2008）。

當殘留農膜過多時，就會對土壤造成破壞。研究表明，在土壤中殘留的農膜主要集中分布在 0-10 cm 厚的土壤耕作層中，占到土壤殘留農膜的 2/3,其余的農膜則分布在 10-30 cm 厚的土壤之間，土壤深度在 40 cm 以上則幾乎沒有分布（溫明，2014）。據統計數據表明，覆膜 5 年農田土壤中的農膜殘留量可達 78kg/hm2（孫鐵珩，宋雪英，2008）。統計數據顯示，2006 年我國農田覆蓋農膜約有670 萬 hm2,農田殘膜殘留狀況日趨嚴重（方淑榮、劉正庫，2006）。

1.3 農膜殘留特點及其影響因素

1.3.1 農膜殘留的特點

農膜殘留具有累積性。殘留在土壤中的農膜在土壤中可以殘存長達 200-400 年，這就使得土壤存在時間上的累積，這是殘膜殘留的最大特點（何文清等，2009）。2008 年馬輝等對棉田里農膜殘留特點的研究表明，覆膜年限越長，農田耕作層中農膜殘留量越大（馬輝等，2008），2009 年，何文清對新疆的農八師 147團的調查結果也得出了同一結論（何文清等，2009）?；厥沾胧┞浜?，回收力度不夠，覆膜年限越長，導致土壤農膜殘留越嚴重（程桂蓀等，1991）。

農膜殘留具有層次性。農膜主要是在土壤的耕作層上覆蓋，所以大部分殘膜集中在土壤的耕作層，齊小娟和馬輝等的研究表明土壤中殘留的農膜 2/3 左右集中分布在 0-10 cm 的土壤耕作層，其余則分布在 20-30 cm,往下則沒有分布（齊小娟等，2001;馬輝等，2008）。嚴昌榮等的研究表明，對于土壤中農膜殘留量受到農膜覆蓋年限的影響，如表 1.1 所示，隨著覆膜年限的增加而增加，但增加比例變化不大。

殘留農膜形態具有不規則性。受耕作方式和農膜使用情況的影響，殘留在土壤中的農膜大小和形態呈現不規則性。由于殘留形狀的不同，在土壤中的分布也不同。片狀主要呈水平狀分布（何文清等，2009）。安瓊的研究表明，農膜殘片面積在 10-15 cm2約占土壤中農膜殘留量的 3/4,殘片面積小于 5 cm2的約占 13%（安瓊，1996）。東北和華北地區的土壤中農膜殘片面積大多在 20-50 cm2.

農膜殘留具有復合型。為了使農膜保持穩定性，在農膜添加一些含有重金屬的鹽類作為穩定劑。在覆蓋過程中從農膜中溶出，滲入土壤中，造成土壤重金屬殘留，在作物中產生積累，對農作物品質產生影響，進而威脅到人類健康（劉金軍等，2009）。

1.3.2 農膜殘留的影響因素

農膜在土壤中的殘留受地形及耕作方式和作業機械的影響。由于地形及耕作機械及方式的不同，殘膜分布在土壤中的各層也有所不同。2014 年，嚴其昌等人的研究表明，甘肅由于其干旱、寒冷的氣候因素，農業生產中農膜使用量在調查的省份中最大，為 75 kg/hm2,農膜使用量最少的是河北，為 33 kg/hm2,新疆、甘肅、寧夏三省農田農膜覆蓋率達 80%以上，而西南山地和華北平原地區覆蓋率約是西北三省的 1/2（嚴昌榮等，2014）。何文清等在新疆的調查中則由于耕作機械及土壤耕翻尺度的不同，在 30 cm 以下的土壤中仍然有殘膜分布（何文清等，2009）。

土壤地膜殘留量受到地膜使用量和使用方式的影響。如表 1.2 所示，嚴昌榮等的調查結果表明，新疆由于受到地理、氣候等因素的影響，農田長期覆蓋地膜，土壤中地膜殘留量最高達 259.10 kg/hm2,湖北地區由于雨水充足，氣溫較高，農田地膜殘留量在所調查的地區內最低，達 71.90 kg/hm2（嚴昌榮等，2014）。從區域上看，氣候因素是影響農膜使用量的重要原因，西北地區干旱、寒冷，農田土壤中農膜殘留量較大，華北和西南地區溫暖、濕潤，作物對地膜的覆蓋要求低，遠低于西北地區土壤中農膜殘留量 （何文清等，2009）。

農膜在土壤中的殘留受農膜使用情況和農事耕作活動的影響（徐剛等，2005）。殘留土壤中的農膜大小和形態各異，殘膜分布也存在差異。區域農田土壤中由于耕作方式的不同，農膜殘片數量、面積差異性很大，研究表明殘膜片數與農膜殘留量之間存在正相關關系，隨著覆膜年限的增加，土壤中殘膜數量也隨之增加，深層土壤殘膜數量遠遠低于淺層土壤（嚴昌榮等，2014）。

1.4 殘留農膜對農業生態環境的危害及其影響

1.4.1 破壞土壤的原有結構和平衡

被殘膜擋住的重力水在自身的重力下向下很難滲入，土壤通透性降低，從外界吸收水分、養分受到阻礙，最終影響了土壤與外界空氣的交換（肖軍、趙景波，2005），對土壤微生物活動和土壤正常結構的形成造成影響最終使土壤板結，嚴重的會造成土地的鹽堿化，使作物難以生長。在新疆等干旱地區的研究表明，土壤中的殘膜可以導致地下水下滲困難等（吾甫爾江·托乎提等，2000）。

1.4.2 影響農作物產量

殘留在土壤中的農膜致使根系吸水、吸肥的能力下降。播種在殘膜上的種子由于殘膜的阻擋無法吸收水分和養分，播種在殘膜下面的種子則難以穿透殘膜，影響作物出苗（李明洋和馬少輝，2014）。趙紅萍的研究表明，每公頃土地的農膜殘留量超過 189 kg 時，玉米、蔬菜、棉花三種農作物平均減產約 8%（趙紅萍，2009;姜益娟等，2001）。據田間試驗研究表明，農田中農膜殘留量達 60-90 kg/hm2時，玉米的產量可減少 8.96-10.78%;蔬菜產量與土壤農膜殘留量二者呈負相關（劉金軍等，2009）。根據新疆兵團環境部門測定，土壤中農膜殘留量達 58.5 kg/hm2時，可使玉米、大豆、蔬菜、小麥分別減產 11-23%、5.5-9%、14.6-59.2%、9-16%（謝靜，2009;張保民等，1996）。趙素榮等研究數據（趙素榮等，1998）表明，土壤中農膜的殘留嚴重影響田間作物的產量，在寧夏地區的研究（楊素梅等，1999）表明，殘膜殘留的危害主要是影響作物的出苗率。但蔣麗萍等的研究表明，有些作物受殘留地膜的影響較小，土壤中農膜殘留量低于 360 kg/hm2時西紅柿的株、莖、葉受道的影響不大（蔣麗萍等，1998）這可能是由于作物根系特性所決定的（何文清等，2009）。

1.4.3 影響農村面貌和牲畜生命健康

殘膜與飼草收在一起，牲畜誤吃后，會導致牲畜腸胃紊亂、消化不良，嚴重的會造成牲畜死亡，給農民財產造成損失。農膜中含有的增塑劑具有顯著的低水溶性和生物累積性，通過土壤進入飼草作物產生毒性，影響牲畜健康，進而危險人體健康（謝靜，2009）。

部分殘留農膜被填埋，回收利用不徹底。大量的殘膜堆積在田間地頭不能及時運出，起風時，殘膜被吹到水里，樹上，村莊里，對農村環境造成了嚴重的影響，形成"視覺殘留"（袁俊霞，2003），嚴重影響到新農村的建設和發展。殘留在農田中的農膜如不及時清理，還可能在機械翻地時纏繞上面，影響田間作業。

1.5 農膜殘留防治的技術與途徑

1.5.1 農田殘膜機械化回收技術

西方國家農膜覆蓋主要用于水果、蔬菜等經濟作物覆蓋期較糧食作物相對較短，使用的農膜厚度一般為 0.015 mm,同時采用收卷式回收機進行卷收（薛文瑾等，2005;王能勇等，2000）。該類機型結構簡單，農膜成卷回收便于處理，部分破損不嚴重的回收農膜可以繼續使用（曹肆林等，2008;曹肆林等，2012）。我國覆蓋農膜厚度一般在 0.006-0.008 mm,甚至有<0.008 mm 的超薄膜，這種農膜拉伸度和強度都比較小，極易碎碎，清除和回收困難，收卷式農膜回收機并不適合我國（嚴昌榮等，2014;涂良斌，2012）。根據我國農膜特性及農膜殘留的情況，我國現已開發出了彈齒式、齒鏈式、滾筒式、氣力式等廢舊農膜回收機具，但殘膜回收作業難度大 （王吉奎等，2006;王吉奎等，2011）；部分機型不能使用于農田，還有待進一步改進（劉偉峰等，2003;薛文瑾等，2005）。

1.5.2 生物降解農膜替代技術

日本和德國是世界上最早開展生物降解塑料研發的國家（田巖，2004）。日本昭和電工已開發出可以生物降解農膜的綠色環保型的產品。德國 BASF 公司也生產出可降解的農膜產品。隨著生物降解材料生產技術的成熟，我國塑料行業對可降解材料的研發則主要用于包裝上，在對可降解農膜的產品研發方面則技術不成熟而受到局限。此外由于受到高成本的影響，生物降解農膜推廣應用面臨困難。

1.5.3 節約型農膜應用技術

農民在使用農膜覆蓋時，為了減少農膜投入量，選用韌性、抗老化能力強、厚度適中的農膜，第一年使用后，破損程度小或基本沒有破損，第二年耕種的時候可以不用再覆膜，直接在原有農膜上打孔播種，減低農膜使用量和農業生產成本，保障了農作物產量。農膜重復使用避免了長期覆蓋農膜使用量的增加，減少農膜嚴重碎片化，降低了農膜回收難度（徐玉宏，2003）；在對作物生長不造成影響的前提下，減少了農膜的使用量，一定程度上減少了農膜覆蓋度。研究結果顯示，應用這種技術某些作物農膜覆蓋度可降低 30%,作物增產效果變化基本沒有（嚴昌榮，2014）。根據區域氣候條件和作物的種類，揭膜方式和揭膜時間的合理選擇，可以提高農膜回收率，對部分地區的調查表明回收率可達 90%.

1.5.4 嚴格標準，規范生產

國際上使用的農膜厚度一般為 0.012 mm,最薄不能<0.008 mm（王曉方等，1998），日本使用的農膜厚度為 0.015 mm,歐美等國農膜厚度一般是 0.020 mm,我國在農膜使用初期的 80 年代初，農膜厚度一般在 0.014 mm.隨著經濟的發展，我國塑料農膜生產企業降低成本，生產銷售的農膜厚度基本在 0.005~0.006mm（何文清等，2009），甚至有的農膜厚度<0.005 mm.這種超?。ê穸?0.008 mm）的農膜極易老化，回收困難，極易殘留在土壤中。為了降低農膜在農田的殘留，在生產上國家制定了嚴格的標準，規劃企業生產，保障農用地膜的質量，使農膜的質量達到國家標準，農民在使用時，提高了殘膜回收率，降低農膜破損殘留率，從而減輕殘膜在農田的殘留（周大綱，2010）。

1.5.5 強化環保宣傳，加大殘膜回收力度

強化環保宣傳教育，提高環保意識，增強環保觀念。政府制定殘留農膜回收管理辦法，充分調動農民回收農膜的積極性。建立殘膜回收機構，提高回收的價格，鼓勵農民回收殘留農膜。