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中國地膜覆蓋與殘留汙染防控策略

文章来源 :旱作節水室 作者:Admin 發布時間: 2015-12-21

地膜是農業生産的重要物質資料之一,地膜覆蓋技術應用帶動了我國農業生産力的顯著提高和生産方式的改變。我國每年地膜覆蓋面積近3億畝,2014年全國地膜用量達到142.5萬噸,應用區域已從北方幹旱、半幹旱區域擴展到南方的高山、冷涼地區,覆蓋作物種類也從經濟作物擴大到大宗糧食作物。地膜覆蓋增溫保墒、防病抗蟲和抑制雜草等功能使作物增産20—50,對保障中國食物安全供給做出了重大貢獻。但同時,地膜覆蓋廣泛應用也帶來了一系列問題,如技術泛用和濫用,地膜殘留導致的“白色汙染”等,也是農業部提出的“一控、兩減、三基本”農業面源汙染防治攻堅戰的一個重要方面。因此,在加強地膜覆蓋技術合理利用的同時,應用強化地膜殘留汙染的防控。

一、地膜覆蓋對農業的影響

增加地溫、抑制地表水分蒸發、抑草滅草、抑鹽保苗、增加作物冠層光照均勻程度和增加散射光等是地膜覆蓋技術的顯著特點,也是能夠提高農作物産量和改善農産品品質的關鍵。這些特點對我國農業産生了極爲重要的影響。過去30多年來,地膜覆蓋技術的規模應用對我國農業産生了巨大影響,使得農業生産方式和區域種植結構發生了革命性的變化,主要表現在以下幾個方面,(1)改變作物播期,擴大了作物種植區域,據估算,地膜覆蓋玉米占玉米全部播種面積的四分之一以上,使高海拔地區等由于積溫偏低,玉米無法成熟或者産量低的區域實現了玉米的正常生産;(2)改變區域種植結構,構建了新型種植模式,隴東是黃土旱塬的代表性地區,由于全膜雙壟秋覆膜和頂淩覆膜技術的發明與應用,原有的冬小麥-冬油菜輕作模式迅速萎縮,取而代之的是地膜玉米-冬油菜、地膜玉米-冬小麥等新型種植模式;(3)提高農作物産量,保障了國家糧食安全,地膜覆蓋使玉米、棉花單産大幅度提升,貢獻了相當于全國玉米産量的8,全國棉花産量的20—30。

二、地膜覆蓋的應用現狀和發展趨勢

(1)地膜用量持續增加,覆膜面積進一步上升。統計數據顯示,我國地膜使用量1982年的0.6萬噸增加到2014年的1342.5萬噸,未來仍有繼續增加的趨勢。農作物地膜覆蓋面積也一直保持持續增長態勢,2014年地膜覆蓋面積超過3億畝。(2)地膜使用強度逐年提高,應用區域不斷擴大。選擇1991年到2011年的20年,全國省(區、市)地膜使用強度增加3—10倍,尤其是西北玉米和棉花産區、東北花生産區、華北花生和棉花産區、西南煙草産區及全國蔬菜集中産區。(3)覆膜作物種類增加,技術模式日臻完善。地膜覆蓋應用的作物種類急劇增加,地膜覆蓋從最初主要用于蔬菜、花卉生産,目前已擴大到花生、煙草、棉花、玉米和水稻等大宗糧食作物上。

三、地膜殘留汙染特征與危害

由于地膜覆蓋的大範圍和長時間的應用,地膜殘留汙染已經成爲一個重要的環境問題,尤其在西北內陸、黃土高原和東北風沙區,長期覆膜農田地膜殘留量到達了71.9—231.0千克/公頃。大量地膜殘留破壞了土壤結構,導致土壤通透性和土壤孔隙度會逐漸下降,進而影響了土壤中水肥運移,影響作物生長發育,降低了農作物産量。此外,地膜殘留還帶來一系列的其他負面作用,如焚燒殘膜産生的有害氣體,影響農田機械耕作作業導致播種質量下降等。

四、農田地膜汙染的防治策略

地膜汙染治理難度大,主要體現在以下幾個方面,一是執行標准低,我國當前地膜生産標准寬松,對地膜生産、銷售、使用和回收監管不足,大量超薄、低強度、易老化、壽命短的地膜充斥市場,導致大量地膜殘留在農田中,難以回收;二是機械回收難,目前大部分地區地膜回收主要以人工撿拾爲主,難度大、成本高,表面地膜機械回收有了很大進展,但需要解決回收率低、與稭稈和土壤分離等問題;三是回收經濟效益差,回收的積極性不高,現有地膜回收加工企業普遍面臨回收成本高、收益差等問題;四是可降解膜研發還存在一些技術瓶頸,推廣也面臨著成本控制等多方面的制約;五是政策扶持不完善,鼓勵殘膜回收的政策支持力度不夠,廢舊地膜回收渠道不暢,還沒有形成長效治理機制。針對目前地膜汙染治理難度大的原因,提出農田地膜汙染的防治策略。

1、新型降解地膜替代技術

隨著材料科學的發展,新型可降解地膜正在逐漸走向成熟,生物降解地膜原料分爲天然型和合成型兩大類。以澱粉爲代表的天然高分子材料來自可再生的自然資源,來源豐富,但是它們的力學性能、加工性能,以及親水性等都難以達到普通塑料,使其應用受到很大限制。脂肪族聚酯是另一大類重要的合成型可完全生物降解高分子材料,這類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。二十世紀九十年代以來,發達國家一直在進行生物降解塑料産品的研發工作,如日本、歐洲已經研制和生産了比較成熟的可生物降解地膜産品,並在生産中較大規模應用。另一類降解地膜是氧化生物降解地膜,通過在普通聚乙烯塑料中添加具有引發和促進氧化反應作用的助化劑,在抗氧劑和助氧化劑的數量和種類相平衡狀態下,在預定時期內可以較好地保持其力學和加工性能,而當抗氧劑消耗完後能迅速降解碎化聚乙烯。綜合利用生物降解和氧化降解技術生産的雙降解塑料,克服了一般完全生物降解塑料的加工複雜、成本高和強度差等問題。但關于這類産品存在較大的爭議,歐洲一些國家正在通過不同方式禁止該類地膜的應用,但也有人認爲這是能夠以較低成本解決地膜殘留汙染的方案,雖然存在降解不一致,大量碎片可能存在農田中等問題,但對農田環境不會産生影響。

2、地膜殘留農藝防治技術

爲了提高地膜回收率,根據作物種類和區域條件,形成合理的揭膜時間和揭膜方式,在地膜完成其功能且又未老化破損前進行揭膜回收,提高地膜回收率。采用適期揭膜是一種減少地膜殘留的有效措施,可以較好地解決殘留地膜汙染問題,但由于作物不一樣,不同作物最佳揭膜時間也不一樣,在使用該技術中要因地制宜,根據區域和種植對象正確選擇地膜回收時機。減少地膜投入量也是目前控制殘膜汙染的重要農藝措施,包括選用厚度適中、韌性好、抗老化能力強的地膜在第一年使用後基本沒有破損,第二年直接在膜面打孔播種,實現減少地膜投入量和農事作業工序,達到省時、省工和環保的目的;在水熱條件較好地區,通過適當減少地膜田間覆蓋度,減少地膜投入量和實現作物增産增效的目的;通過作物輪作倒茬及農作制度的改變,減少地膜總投入量。

3、地膜回收再利用技術

按照循環經濟原則和“資源-産品-再生資源”的原著,對廢舊地膜進行回收再利用。采取合理措施使一次性地膜得到回收利用,不僅使環境得到保護,而且做到資源再生,實現變廢爲寶,化害爲利。具體包括回收廢棄地膜作爲再生塑料的原料、利用回收薄膜生産環境友好型填充母料、利用回收地膜進行燃料提取和作爲建築材料等。

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