天津市农用地膜残留状况调查及影响因素分析_成振华

代表性 占全市棉花面积 29%
著名三辣主产区 占全市棉花面积 25% 根茎 / 瓜果类主产区 占全市玉米面积 44% 占全市瓜类面积 22%
地块代码 TJD01 TJD02 TJD03 TJD04 TJD05 TJD06 平均值
表 2 天津市各监测点地膜残留系数监测结果（2008 年）
种植制度 棉花
3.1 监测点地膜残留系数 天津市各监测点地膜铺设后当季的残留系数在
4.44%~14.80%，平均值为 10.30%，最高的是露地蔬菜 监测点，达到 14.8%，其次是西瓜监测点，为 14.25%， 其他依次为春玉米、棉花、保护地蔬菜，分别为 11.02%、8.64%和 4.44%（表 2）。 3.2 各监测点地膜残留量
监 测 分 析·MONITORING
天津市农用地膜残留状况调查及影响因素分析
成振华 1，刘淑萍 1，孙占潮 2，孙春元 3，韩桐华 4，门士阳 5，张文霞 6，赵宝福 1
（1.天津市农业环境保护管理监测站，天津 300061；2.武清区农业环保站，天津 301700 ；3.宁河县农业环保站，天津 301500 ；4.静海县农业环保站，天津 301600 ；5.宝坻区农业环保站，天津 301800 ；6.津南区农业环保站，天津 300350）
表 3 天津市各地膜监测点地膜残留量监测结果（2008 年）
种植制度 棉花
露地蔬菜 棉花
保护地蔬菜 春玉米 西瓜
地膜残留总量 /kg·hm-2 19.57±1.96 52.92±1.36 26.55±0.99 25.50±8.04 37.63±0.54 39.96±2.27 33.69±12.18
铺设前残留量 /kg·hm-2 16.46±0.99 39.60±1.92 22.80±0.79 23.83±7.02 30.19±1.67 29.27±2.41 27.03±7.91
1 研究背景
地膜覆盖作为一项成熟的栽培技术，对农业节水、 增产和增收起到重要的作用，随着农业现代化的不断 发展，地膜已成为农业的稳产高产的重要手段[1-3]。2007 年天津市农用地膜覆盖面积已达 107×103 hm2，主要用 于棉花、蔬菜、瓜类、春玉米等作物，其中，棉田 100% 已使用地膜覆盖，达到 70×103 hm2；其次是蔬菜地膜覆 盖已达 24.5×103 hm2，占菜田播种面积的 38.6%；另外 西甜瓜地膜覆盖面积约 6×103 hm2，春播玉米地膜覆盖 面积约 4×103 hm2 [4]。根据最近的市场调查，天津市地 膜使用品种和规格均较单一，主要是普通聚乙稀薄 膜，厚度一般在 0.004~0.008 mm 之间，宽度一般是 80~90 cm。根据农村的实地调查，天津市棉花地膜平 均使用量为 30~52.5 kg·hm-2，西甜瓜、蔬菜地膜使用 量平均 75 kg·hm-2，全市每年农膜使用量高达 5 600 t 以上[4]。
天津市监测点地膜在土壤中的残留总量平均值 为 33.69±12.18 kg·hm-2，低于 20 世纪 90 年代农业部在 全国 17 个省（市）调查的平均残留 60 kg·hm-2 的水平[1]。 各监测点的残留量差异较大，最高是露地蔬菜种植 制，达到 52.92±1.36 kg·hm-2，也只是接近全国的平均 水平；其次是西瓜种植制，为 39.96±2.27 kg·hm-2；春玉 米种植制也较高，为 37.63±0.54 kg·hm-2；保护地蔬菜 种植制较低，为 25.55±8.04 kg·hm-2；棉花种植制的 2
各监测点在作物生长期间，均没有揭膜，在作物 收获后均进行了地膜回收，回收的方法与当地农户习 惯一致，均是人工用耙子搂。
地膜样品采集的时间：各监测点分别在当季作物 种植铺设地膜前和作物收获回收地膜后进行随机取 样方进行采集样品。前后 2 次的采样点均在地块的同 一位置。
地膜样品采集方法：每个监测点确定 3~5 个地膜 采集的样方，667 m2 或不足 667 m2 的地块设 3 个样 方，667 m2 以上地块设 5 个样方；样方的设置具有代 表性，3 个样方平行分布，5 个样方梅花状分布。在确 定的监测样方点，按长 200 cm、宽 100 cm、深 20 cm 作
露地蔬菜 棉花
保护地蔬菜 春玉米 西瓜
当季地膜残留量 /kg·hm-2 3.110 13.320 3.750 1.667 7.440 10.690
6.663±4.63
当季地膜铺设量 /kg·hm-2 52.500 90.000 33.000 37.500 67.500 75.000
59.250±22.22
90 农业环境与发展 2011 年第 2 期
监 测 分 析·MONITORING
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主要应用在棉花、蔬菜、西瓜以及春玉米上，分布在全 市的 12 个区（县）。在前期调查的基础上，综合考虑了 地形、气候、土壤、作物种类与布局、种植制度、耕作方 式、灌排方式等各种因素以后，选定了 6 个地膜残留 监测点（表 1），静海县和宁河县的监测点代表了地膜 面积最大的棉花产区；宝坻区监测点是著名的三辣主 产区，代表了露地蔬菜产区；津南区的监测点是蔬菜 的主产区，代表了保护地种植类型；武清区的 2 个监 测点则分别代表了西瓜及春玉米的产区。 2.2 监测方法
摘 要：典型种植制度下农田地膜残留系数及地膜残留状况调查，是制定清洁生产技术规范、保障农田环境安全的基 础。按照第一次全国污染源普查《农业污染源产排污系数测算实施方案》的要求，在天津市共计安排各类地膜残留现状 监测点 6 个。结果表明：全市各监测点当季地膜残留系数在 4.44%~14.80%之间，平均值为 10.30%；农田土壤中地膜残留 量平均值为 33.69±12.18 kg·hm-2，低于 60 kg·hm-2 的全国平均水平。在几个典型种植制中，露地蔬菜种植类型残留量最 高，达到了 52.92±1.36 kg·hm-2；其次是西瓜种植类型，为 39.96±2.27 kg·hm-2；春玉米种植类型也较高，为 37.63±0.54 kg· hm-2；保护地蔬菜类型较低，为 25.55±8.04 kg·hm-2；棉花种植类型的 2 个监测点也较低，但 2 个点之间略有差异分别为 26.55±0.99 kg·hm-2 和 19.57±1.96 kg·hm-2；地膜铺设年限、当季地膜铺设量均对地膜残留量产生影响，年限越长、铺设量 越大，地膜残留量也越大。而地膜厚度、地膜的规格、揭膜时间和方式等由于监测太少而差异不明显。 关键词：天津；农用地膜；残留；调查 文章编号：1005-4944（2011）02-0090-05
地块代码 TJD01 TJD02 TJD03 TJD04 TJD05 TJD06
表 1 监测地点及所属产区的代表性
监测地点 静海县双塘镇杨家园村 宝坻区林亭口镇帐房圈村
宁河县廉庄乡于怀村 津南区咸水沽镇新兴村
武清区高村乡牛镇村 武清区高村乡牛镇村
种植制度 棉花
露地蔬菜 棉花
保护地蔬菜 春玉米 西瓜
所在产区 棉花产区 三辣种植区 棉花产区 蔬菜主产区 春玉米产区 西瓜产区
当季残留量 /kg·hm-2 3.110 13.320 3.750 1.667 7.440 10.690
6.663±4.63
个监测点也较低，但 2 个点之间略有差异分别为 26.55±0.99 kg·hm-2 和 19.57±1.96 kg·hm-（2 表 3）。 3.3 地膜残留量影响因素分析 3.3.1 农田种植制度
因此，开展天津市农用地膜残留现状调查，全面 了解天津市农用地膜残留现状，意义重大。同时结合 全国第一次污染源普查，按全国统一的要求，调查天 津市主要农作物农用地膜的地膜残留系数，并分析影 响因素，为科学地控制土壤中地膜的残留提供精确的 参数。
2 研究区域与研究方法
2.1 监测地点及代表性 天津市属于黄淮海半湿润平原区，地膜覆盖技术
当季地膜残留量受当季地膜铺设量影响，铺设量
表 4 地膜覆盖年限对地膜残留量的影响
地块代码
TJD01 TJD02 TJD03 TJD04 TJD05 TJD06
种植制度
棉花 露地蔬菜
棉花 保护地蔬菜
春玉米 西瓜
覆膜年限
6 2 7 24 2 2
铺设前残留量 /kg·hm-2
16.460 39.600 22.800 23.833 30.190 29.270
为样方的大小，仔细开挖土壤，人工捡拾土壤中残存 的地膜，进行样品采集。残存的地膜以肉眼可见为标准。
地膜样品处理方法：将每次采集完的残膜样品， 带回单位多次冲洗干净后自然晾干，用天平称重。
计算方法：地膜残留系数（%）=（作物收获后地膜残 留总量-铺设地膜前地膜残留量）÷地膜铺设量×100%
3 结果与分析
但是，农用地膜作为一种人工合成的高分子化合 物，分子量大，性能稳定，自然条件下能够在土壤中长 期存留，随着地膜使用量和使用年限不断增加，大量 残留在土壤中的地膜，对农业生产及农业环境带来较
大的影响。残留在土壤耕层的地膜，阻碍土壤毛管水 和自然水的渗透，影响土壤的吸湿性，从而破坏土壤 结构，降低肥力水平，阻碍作物生长发育，甚至引起地 下水难于下渗和土壤次生盐碱化，最终导致大幅度减 产 [5-7]；残膜的阻隔作用影响了农作物对土壤养分的正 常吸收以及根系的生长，当土壤中的地膜残留量达到 一定数量时，作物的产量受到影响[8-11]；另外，残膜弃于 田边、地头、林带中，大风过后，被吹至田间、树梢，影 响农村环境卫生；当其积存于农田排灌体系中，会造 成排灌水体污染，影响排灌质量；残留地膜还可能缠 绕在犁头或播种机轮盘上，影响田间耕作作业。
当季地膜残留系数 /% 5.924 14.800 11.364 4.444 11.022 14.253
10.301±4.27
Agro-Environme nt & De ve lopme nt 91
地块代码 TJD01 TJD02 TJD03 TJD04 TJD05 TJD06 平均值
监 测 分 析·MONITORING
综合分析地膜在土壤中残留的总量、以往年份地 膜在土壤中累积残留量以及当季地膜在土壤中残留 量，主要是受作物种植制度的影响，其中露地蔬菜种 植制残留量均最大，其次是西瓜及春玉米种植制，棉 花种植制次之，保护地蔬菜种植制最小（图 1）。不同作 物种植制下地膜覆盖的时间长短不同，覆盖时间越 长，地膜残破的程度越大，增加了地膜回收的难度，因
天津市各监测点都是多年覆盖地膜的地块，最短 的地块已经覆盖地膜 2 年，最长则覆盖了 24 年。各监 测点年均地膜残留量与 2008 年地膜残留量相比，除 TJD05 监测点外，其他监测点相差不大（表 4），从另一 方面说明，覆盖年限越久，地膜残留量越大[12-13]。分析 各种种植类型地膜残留总量的构成，发现其中以往年 份地膜在土壤中残留累积的量占有很大的比重，占到 总残留量的 74.83%~93.64%（表 4）。因此地膜在土壤 中残留的累积效应不容忽视。 3.3.3 地膜铺设用量
年均残留量 /kg·hm-2
2.743 19.800 3.257 0.993 15.095 14.635
2008 年残留量 /kg·hm-2
铺设前残留量占总残留 量比重%
3.110
84.11
13.320
74.83
3.750
85.88
1.667
93.46
7.440
80.23
10.690
农膜在土壤中残留量/kg·hm-2
70.00 60.00 50.00
以前年份农膜在土壤中残留 农膜在土壤中残留总量 农膜当季残留量
40.00
30.00
20.00 10.00
0.00 棉花 1 露地蔬菜 棉花 2 保护地蔬菜 春玉米 西瓜
图 1 不同作物种植类型农膜在土壤中的残留与累积
此在土壤中残留的量也越大。其次，不同作物种植类 型，因种植密度不同，也就决定地膜的覆盖率不同，覆 盖率大的作物类型地膜用量大，因此在土壤中残留的 潜在威胁也大。在天津市的几种主要种植制中，露地 蔬菜（辣椒）生育期长，而且地膜覆盖是全程覆盖，直 到作物收获后才回收地膜，因此地膜覆盖的时间长,而 且地膜覆盖率高，在 90%以上，所以该种植制的地膜 残留量最大。 3.3.2 地膜覆盖年限