關(guān)于我國典型設(shè)施蔬菜種植區(qū)農(nóng)用地膜污染的研究
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作者：張毅
我國廣泛使用的農(nóng)用地膜均是由聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC)為原料生產(chǎn)的，這些成分如果存在于自然環(huán)境中，其降解時間可達幾百年甚至根本無法降解。特別是某些超薄地膜產(chǎn)品，極易破碎，一旦殘留于土壤中，直接的后果是破壞土壤生態(tài)環(huán)境，使種植的作物嚴重減產(chǎn)，如果廢舊地膜碎片混雜在作物秸稈飼料中，隨飼料進入牲畜體內(nèi)，甚至導致牲畜發(fā)病或死亡。
我國地膜覆蓋栽培技術(shù)按照應用方式可以劃分為2類。一類是在種植棉花、玉米等大田作物時單獨使用地膜覆蓋技術(shù)，目前由大田種植覆蓋地膜導致的地膜殘留現(xiàn)象十分嚴重，并已受到廣泛關(guān)注。2009年新疆石河子墾區(qū)地膜平均回收率在57.5%，最低達到30%; 2011年甘肅省回收利用廢舊地膜45 700 t．回收利用率僅57.1%。另一類是與設(shè)施大棚或日光溫室等配套使用，即在塑料拱棚或者溫室內(nèi)部再覆蓋地膜，從而達到更好的增溫保濕效果。相比大田種植，地膜覆蓋有其自身特點，例如單個地塊的地膜覆蓋面積較小，受設(shè)施大棚影響鋪膜和撿膜需人工操作等�，F(xiàn)階段，農(nóng)用地膜污染受到普遍關(guān)注，但針對塑料拱棚或日光溫室內(nèi)部地膜污染問題的探討卻鮮有報道。
近年來，設(shè)施農(nóng)業(yè)在我國得到迅猛發(fā)展，其中又以設(shè)施蔬菜為主要發(fā)展對象。2010年，全國設(shè)施栽培面積達363萬hm2．其中設(shè)施蔬菜面積逾344萬hm2，占設(shè)施栽培總面積的94.8%�；诖�，本文以我國設(shè)施蔬菜種植區(qū)為視角，調(diào)研了我國7個典型設(shè)施蔬菜種植區(qū)設(shè)施大棚內(nèi)部農(nóng)用地膜的使用、殘留及回收再利用的現(xiàn)狀，分析在設(shè)施大棚內(nèi)部使用地膜而造成的環(huán)境污染的特點及成因，并初步提出對策建議。
1 材料與方法
1.1 典型設(shè)施蔬菜種植區(qū)域的選取
《全國蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》將全國蔬菜產(chǎn)區(qū)劃分為包括黃淮海與環(huán)渤海設(shè)施蔬菜在內(nèi)的6個優(yōu)勢區(qū)域，2007年，環(huán)渤海及黃淮海地區(qū)設(shè)施蔬菜面積約占全國設(shè)施蔬菜總面積的60%，其次是長江中下游地區(qū)和西北地區(qū)，2007年這2個地區(qū)設(shè)施蔬菜面積分別占全國的20%和7%，其他地區(qū)分布則比較零散。因此，本調(diào)查將黃淮海與環(huán)渤海地區(qū)設(shè)施蔬菜優(yōu)勢區(qū)作為調(diào)查重點，并兼顧長江中下游地區(qū)和西北地區(qū)，最終篩選出遼寧沈陽的新民市、北京大興區(qū)、河北廊坊的永清縣、山東壽光市、江蘇徐州的銅山縣、江蘇南京市和云南昆明的晉寧縣7個地區(qū)的22個蔬菜基地作為研究對象進行了詳細的實地調(diào)查，采樣點位置示意圖如圖1所示。
1.2 調(diào)查方法
本次調(diào)查于2011年8月-2013年6月間進行，調(diào)查采取發(fā)放問卷和現(xiàn)場訪談相結(jié)合的形式，具體過程是調(diào)查者依據(jù)問卷向被調(diào)查者提問，并給予被調(diào)查者對問題的解釋，確保被調(diào)查者在了解問卷的基礎(chǔ)上作答，保證問卷結(jié)果真實可靠。
調(diào)查對象是種植設(shè)施蔬菜的農(nóng)戶和合作社代表（或公司代表）；調(diào)查內(nèi)容包括設(shè)施概況、種植方式、地膜使用及回收情況和個人情況（具體內(nèi)容見表1）；調(diào)查目的是掌握我國幾個典型設(shè)施蔬菜種植區(qū)農(nóng)用地膜的使用情況、污染來源和污染程度。本次調(diào)查7個地區(qū)的有效問卷數(shù)共計78份，訪問人次83人，農(nóng)戶個數(shù)73戶，合作社（含公司）個數(shù)5個。
1.3 地膜使用強度計算
一般來講，農(nóng)膜的用量是評估農(nóng)膜行業(yè)發(fā)展和設(shè)施農(nóng)業(yè)規(guī)模的重要指標之一。農(nóng)膜的用量從微觀角度考慮是由地膜的比重、厚度、覆蓋面積和理論覆蓋度4個因素決定的。宏觀上講，農(nóng)膜用量會受到地理氣候特征、種植作物種類、經(jīng)濟條件和個人用膜習慣等因素的影響，可以說農(nóng)膜用量具有一定地域性。本研究根據(jù)實地調(diào)查數(shù)據(jù)，分別對各個典型設(shè)施農(nóng)業(yè)區(qū)每年每公頃農(nóng)用地膜用量分別進行了計算，并用地膜使用強度來表示，其計算公式如下：
其中，D為地膜使用強度，kg/(hm2·a)；Q為每棚每次使用量，kg;F為使用頻率，times/a；S為單個大棚的面積，hm2。
1.4 數(shù)據(jù)分析
本文數(shù)據(jù)處理和作圖分別采用Microsoft Excel 2010和Origin 8.5軟件完成。
2 結(jié)果與討論
本文從地膜類型、地膜厚度、地膜使用強度、地膜殘留和廢舊地膜的處理處置方式這5個方面來闡述我國典型設(shè)施蔬菜種植區(qū)農(nóng)用地膜的使用和污染狀況。
2.1 地膜類型
我國地膜類型主要包括普通地膜（無色透明塑料地膜）、功能性地膜（有色地膜，如黑色地膜）和新型地膜（可降解地膜）。典型設(shè)施農(nóng)業(yè)區(qū)地膜使用類型的統(tǒng)計結(jié)果如圖2所示，其中“分情況使用”類型包括：按季節(jié)用膜(11%)，按蔬菜種類用膜( 4%)和按設(shè)施類型用膜( 2%)。由圖2可以看出，目前我國廣泛使用的農(nóng)用地膜均是塑料地膜，占總調(diào)查問卷數(shù)的98%；塑料地膜中又以可以抑制雜草生長的功能性黑色地膜為主，占總數(shù)的50%。從調(diào)查結(jié)果來看（圖2），農(nóng)戶大都沿襲某種習慣固定選用特定類型的農(nóng)膜，例如83%的農(nóng)戶固定一種地膜類型，包括固定使用黑色地膜、普通地膜或者黑色配色地膜。l7%的農(nóng)戶會根據(jù)某些特定情況靈活選用合適的地膜類型，包括：按照季節(jié)用膜，即在較為寒冷的冬天和早春選擇無色透明地膜，
從而增加保溫效果，而在夏季選擇黑色地膜來達到防雜草的效果；按照蔬菜種類用膜，是指部分農(nóng)戶在種植黃瓜等需要高溫的蔬菜時選用無色透明地膜，而其他對溫度需求不高的蔬菜選用黑色地膜；按照設(shè)施類型，是指有個別農(nóng)戶在日光溫室下用無色透明地膜，而在塑料拱棚內(nèi)則用黑色地膜。
此外，從圖2可以看出，我國設(shè)施農(nóng)業(yè)區(qū)可降解地膜使用率很低，僅有2%。由于塑料地膜難降解性，全世界范圍內(nèi)很早就開始研發(fā)并推廣可降解地膜�？山到獾啬さ膬�(yōu)點是無需揭膜，既減輕勞動強度，又解決了對土壤及環(huán)境的污染問題，具有巨大的社會效益。近年來，我國已加速示范推廣可降解地膜，例如甘肅省于2012年推廣1333 hm2可降解地膜，并在
2013年繼續(xù)擴大推廣面積。但在實際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，推廣可降解地膜仍面臨很大困難。央視某期《焦點訪談》提到，由于可降解農(nóng)膜價格偏高且無政府補貼，農(nóng)民不愿購買，導致大部分產(chǎn)品被迫出口。本研究的78份有效問卷中僅有一份記錄的農(nóng)戶用到可降解地膜，部分農(nóng)民表示對可降解地膜一無所知，部分農(nóng)民稱價格偏高不愿購買，還有農(nóng)民稱試用過但效果不理想。由此可見，不論是對可降解地膜的研發(fā)技術(shù)還是使用推廣．未來仍有很多工作要做。
2.2 地膜厚度
典型設(shè)施農(nóng)業(yè)區(qū)地膜厚度統(tǒng)計結(jié)果如圖3所示。由圖3可以看出，農(nóng)戶使用最多的是厚度為0.004
mm的地膜，占總問卷數(shù)的54%。然而，我國標準《聚乙烯吹塑農(nóng)用地面覆蓋薄膜(GB 13735-92》>對農(nóng)用地膜產(chǎn)品的厚度有明確規(guī)定，農(nóng)用地膜厚度應在( 0.008+0.003) mm。依照標準，76%的農(nóng)戶所使用的地膜均達不到厚度0.008 mm的標準，即使按照標準下限
(0.005 mm)，仍有64%的農(nóng)戶的用膜厚度不達標。造成這一問題的主要原因除了農(nóng)民為了降低成本選用更便宜的超薄農(nóng)膜外，最根本的原因還在于國家對超薄農(nóng)膜的生產(chǎn)和銷售監(jiān)管力度不夠，對農(nóng)膜厚度的要求和標準不能有效落實。
厚度在0.008 mm以下地膜一般稱為“超薄農(nóng)膜”，超薄農(nóng)膜延展性差、老化快，有的甚至不到收獲季節(jié)就會破損，極易殘留于土壤中；耗時耗力清理出來的超薄農(nóng)膜殘片還會與農(nóng)作物的根茬、泥土混雜在一起，清洗難度極大；這類超薄農(nóng)膜經(jīng)光照而自然風化，塑化性嚴重降低，幾乎沒有再利用的價值。國外農(nóng)用地膜產(chǎn)品厚度一般在0.012-0.08 mm，其中日本規(guī)定農(nóng)用地膜厚度在0.015 mm，意大利和法國的標準是0.015-0.020 mn1。相比之下，我國地膜厚度標準值大概僅有國外的1/2，而我國市場流通的地膜產(chǎn)品其厚度大多只達到國外標準的1/3。目前，業(yè)內(nèi)專家已提出修訂我國塑料農(nóng)膜厚度標準的相關(guān)建議，我國部分農(nóng)膜污染嚴重的地區(qū)也積極出臺了相關(guān)政策，例如甘肅省決定從2014年起，在全省范圍內(nèi)禁止生產(chǎn)厚度小于0.008 mm、耐候期小于12個月的用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的地膜。
2.3 地膜使用強度
我國典型設(shè)施農(nóng)業(yè)區(qū)地膜的使用強度如圖4所示，圖4中橫坐標上的數(shù)字表示樣本量，矩形框表示25%-75%數(shù)據(jù)量的含量范圍，上下誤差線之間表示5%-95%數(shù)據(jù)量的含量范圍，上下×表示各組數(shù)據(jù)的最小和最大值，矩形框中的橫線表示中位值，黑色空心方塊表示算術(shù)平均值。由圖4可以看出，7個地區(qū)中地膜使用強度的平均值從大到小分別是江蘇銅山(215 kg/(hm2·a))>江蘇南京(188 kg/( hm2.a))>山東壽光(158 kg/( hm2·a》>云南晉寧(141 kg/(hm2·a》>遼寧新民( 75 kg/( hm2·a))=河北永清( 75 kg/( hm2·a))=北京大興(75 kg/( hm2·a》。本調(diào)查已證實，各地以使用超薄地膜為主，且均為一次性地膜產(chǎn)品，因此，造成各地區(qū)地膜使用強度差異主要與種植作物種類及其種植頻率有關(guān)，以種植茄果類或瓜類蔬菜為主的地區(qū)其地膜用量較大，每年播種茄果類或瓜類蔬菜的季／茬數(shù)越多，其地膜用量越大。
本調(diào)查發(fā)現(xiàn)，山東和江蘇種植茄果類蔬菜較多，且部分地區(qū)一年要種植兩茬茄果類蔬菜，故地膜使用強度較高，而沈陽、大興和永清這3個地區(qū)多采用茄果類與葉菜類輪作，一年只種植一茬茄果類蔬菜，且有的大棚僅種植葉菜類蔬菜，因此該地區(qū)地膜使用強度偏低。因此，應該更加重視預防江蘇和山東等黃淮海與環(huán)渤海地區(qū)設(shè)施蔬菜優(yōu)勢區(qū)內(nèi)的地膜污染問題．
2.4 地膜殘留
本文將地膜殘留程度的估算結(jié)果劃分為4個級別：(1)殘留嚴重，指肉眼清晰可見，殘膜直徑達10cm或以上，數(shù)量較多；(2)殘留較多：翻土后肉眼可見，殘膜直徑達5-10 cm，有一定數(shù)量；(3)殘留較少：翻土后肉眼可見，殘膜直徑5 cm及以下，數(shù)量極少；(4)無殘留：肉眼不可見。本調(diào)查中地膜殘留程度估算的統(tǒng)汁結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出，48%的設(shè)施菜地可以達到本文給出的無殘留級別，大概有一半的設(shè)施菜地均存在地膜殘留現(xiàn)象．其中10%的設(shè)施菜地達到殘留嚴重的級別。
不論是大田種植還是設(shè)施種植，地膜殘留都是農(nóng)膜田間污染的主要問題。我國多使用超薄地膜，覆蓋期較長，導致地膜回收困難，殘膜現(xiàn)象嚴重。我國西北部地膜覆蓋種植區(qū)的殘膜問題嚴重，因此開展了殘膜回收機械的研發(fā)工作，并已取得了一定成效。與大田種植不同，設(shè)施種植都是在一定空間內(nèi)作業(yè)，適用于大田種植的機械設(shè)備無法發(fā)揮其效用，設(shè)施大棚內(nèi)的揭膜和殘膜回收均依靠人工撿拾，這無疑增加了農(nóng)民的勞動量，同時降低了農(nóng)民積極性。本調(diào)查中農(nóng)民普遍反映，即使知道殘膜對于土壤及作物的種種危害，但鑒于勞動量較大，在農(nóng)忙時去撿拾殘膜仍是不現(xiàn)實的。
本調(diào)查中，地膜殘留嚴重的設(shè)施菜地均來源于公司經(jīng)營模式，這可能是因為農(nóng)戶經(jīng)營模式下，農(nóng)民有一定的保護自己土地的意識，會盡力撿拾農(nóng)膜殘片，農(nóng)膜殘留較少，而個別公司經(jīng)營模式下的企業(yè)老板，將經(jīng)濟利益排在第一位，可能對暫時租用的土地是否受到污染并不關(guān)心，這是部分企業(yè)經(jīng)營者對土壤環(huán)境保護缺乏責任心的表現(xiàn)。
2.5 廢舊地膜處理處置方式
調(diào)查結(jié)果顯示，廢舊農(nóng)膜的處理處置方式主要包括隨地丟棄、焚燒、棄至垃圾桶和賣掉，不同方式的應用比例如圖6。其中，隨地丟棄的方式比例最大，占總問卷數(shù)的一半以上；其他3種處理方式的比例則相差不大。4種處理處置方式中，隨地丟棄和焚燒均是造成農(nóng)膜二次污染的重要來源，這2種方式占到總體的69%，處于絕對優(yōu)勢。
超薄塑料地膜在揭膜后容易殘留于土壤中，回收再利用的價值極低，導致農(nóng)民回收積極性不高，從而出現(xiàn)了各種不規(guī)范的處理處置方式。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，隨意丟棄的方式致使田間地埂、馬路邊、附近的水渠中都堆積著大片的“黑白垃圾”，造成嚴重環(huán)境污染，對人們的視覺帶來不良感受。有些農(nóng)民還采取對廢舊農(nóng)膜進行焚燒的方式，農(nóng)民在揭膜時一般會將地膜連同枯萎的秧苗一同收起，回收的超薄地膜因嚴重老化已無法和秧苗完全分開，故采用焚燒的方式將其全部銷毀。塑料成分燃燒會釋放出以二噁英為代表的多種化學有毒氣體，從而對生態(tài)環(huán)境和人類健康造成極大危害。
央視某欄目也曾報道，農(nóng)資回收部門對于回收的廢舊地膜是“白給都不要”，農(nóng)民則表示廢舊超薄地膜“不值錢”，“不在意”用什么方式進行處置。主要原因之一可能是我國目前還沒有統(tǒng)一的農(nóng)膜回收和處理處置規(guī)范，沒有對農(nóng)民進行規(guī)范引導，從而為塑料農(nóng)膜的“二次污染”埋下了隱患。
3 設(shè)施蔬菜種植區(qū)地膜污染的控制對策初探
基于我國設(shè)施蔬菜種植區(qū)農(nóng)用地膜使用中存在的問題和殘留污染狀況，筆者初步給出以下幾點污染控制對策：(1)鼓勵農(nóng)用地膜的生產(chǎn)者和經(jīng)營者積極提高和改善農(nóng)膜品質(zhì)，鼓勵研發(fā)可降解農(nóng)膜和天然材料的農(nóng)膜替代品；(2)嚴禁生產(chǎn)、經(jīng)營和使用厚度小于0.008 mm超薄地膜，推薦使用厚度在0.012 mm以上的地膜；(3)建議建立土壤中農(nóng)膜殘留控制標準及技術(shù)政策，將農(nóng)膜殘留量作為常規(guī)監(jiān)控指標；(4)盡快出臺廢舊農(nóng)膜回收再利用的地方法規(guī)或管理辦法，建立廢舊農(nóng)膜回收處置點，鼓勵廢1日農(nóng)膜的田間撿拾和清理；(5)加強宣傳教育，提高從業(yè)者對農(nóng)膜污染危害的認知程度，強化環(huán)保意識，同時在此基礎(chǔ)上增強從業(yè)者對土壤環(huán)境保護工作的責任心和公德心。
4 結(jié)語
通過對我國設(shè)施蔬菜優(yōu)勢區(qū)7個典型設(shè)施蔬菜種植區(qū)共22個蔬菜基地進行了實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，設(shè)施農(nóng)業(yè)區(qū)地膜使用主要存在以下幾個問題：可降解地膜使用率低；64%的農(nóng)戶使用的地膜厚度低于標準下限0.005 mm;不同地區(qū)地膜使用強度差異大；10%的設(shè)施菜地地膜殘留嚴重；廢舊地膜處置不規(guī)范，69%的農(nóng)戶采取隨意扔掉和焚燒方式。主要原因在于農(nóng)膜生產(chǎn)者、經(jīng)營者和使用者環(huán)保意識的薄弱，在利益驅(qū)使下生產(chǎn)或使用易破碎的超薄塑料地膜，以及我國現(xiàn)有標準的寬松、相關(guān)管理規(guī)范的缺失等。建議從禁止超薄地膜使用、加強殘留監(jiān)測和回收處置等方面加強相關(guān)管理，有效防治地膜造成的污染。
5摘 要：地膜覆蓋技術(shù)得到普遍運用的同時也帶來了嚴重的環(huán)境污染問題。大田作物覆蓋地膜導致的地膜殘留污染等問題已受到廣泛關(guān)注，而大棚或溫室等設(shè)施條件下地膜覆蓋的殘留污染問題鮮有研究。文章通過問卷調(diào)查與現(xiàn)場訪談相結(jié)合的方法，對中國典型設(shè)施蔬菜種植區(qū)進行了實地調(diào)查。調(diào)查結(jié)果表明，中國設(shè)施蔬菜種植區(qū)地膜殘留情況總體上雖不十分嚴重，但仍需加強管理。地膜使用主要存在以下幾個問題：地膜種類選擇過于單一，可降解地膜使用率低；地膜厚度達標率低，超薄地膜使用廣泛；廢舊地膜處置不規(guī)范，隨意扔掉和焚燒很多。針對以上問題，建議從禁止超薄地膜使用、加強殘留監(jiān)測和回收處置等方面，加強相關(guān)管理，有效防治地膜造成的污染。
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