关于我国典型设施蔬菜种植区农用地膜污染的研究

作者：张毅

   我国广泛使用的农用地膜均是由聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC)为原料生产的，这些成分如果存在于自然环境中，其降解时间可达几百年甚至根本无法降解。特别是某些超薄地膜产品，极易破碎，一旦残留于土壤中，直接的后果是破坏土壤生态环境，使种植的作物严重减产，如果废旧地膜碎片混杂在作物秸秆饲料中，随饲料进入牲畜体内，甚至导致牲畜发病或死亡。

  我国地膜覆盖栽培技术按照应用方式可以划分为2类。一类是在种植棉花、玉米等大田作物时单独使用地膜覆盖技术，目前由大田种植覆盖地膜导致的地膜残留现象十分严重，并已受到广泛关注。2009年新疆石河子垦区地膜平均回收率在57.5%，最低达到30%; 2011年甘肃省回收利用废旧地膜45 700 t．回收利用率仅57.1%。另一类是与设施大棚或日光温室等配套使用，即在塑料拱棚或者温室内部再覆盖地膜，从而达到更好的增温保湿效果。相比大田种植，地膜覆盖有其自身特点，例如单个地块的地膜覆盖面积较小，受设施大棚影响铺膜和捡膜需人工操作等。现阶段，农用地膜污染受到普遍关注，但针对塑料拱棚或日光温室内部地膜污染问题的探讨却鲜有报道。

  近年来，设施农业在我国得到迅猛发展，其中又以设施蔬菜为主要发展对象。2010年，全国设施栽培面积达363万hm2．其中设施蔬菜面积逾344万hm2，占设施栽培总面积的94.8%。基于此，本文以我国设施蔬菜种植区为视角，调研了我国7个典型设施蔬菜种植区设施大棚内部农用地膜的使用、残留及回收再利用的现状，分析在设施大棚内部使用地膜而造成的环境污染的特点及成因，并初步提出对策建议。

1  材料与方法

1.1  典型设施蔬菜种植区域的选取

  《全国蔬菜产业发展规划（2011-2020年）》将全国蔬菜产区划分为包括黄淮海与环渤海设施蔬菜在内的6个优势区域，2007年，环渤海及黄淮海地区设施蔬菜面积约占全国设施蔬菜总面积的60%，其次是长江中下游地区和西北地区，2007年这2个地区设施蔬菜面积分别占全国的20%和7%，其他地区分布则比较零散。因此，本调查将黄淮海与环渤海地区设施蔬菜优势区作为调查重点，并兼顾长江中下游地区和西北地区，最终筛选出辽宁沈阳的新民市、北京大兴区、河北廊坊的永清县、山东寿光市、江苏徐州的铜山县、江苏南京市和云南昆明的晋宁县7个地区的22个蔬菜基地作为研究对象进行了详细的实地调查，采样点位置示意图如图1所示。

1.2  调查方法

  本次调查于2011年8月-2013年6月间进行，调查采取发放问卷和现场访谈相结合的形式，具体过程是调查者依据问卷向被调查者提问，并给予被调查者对问题的解释，确保被调查者在了解问卷的基础上作答，保证问卷结果真实可靠。

  调查对象是种植设施蔬菜的农户和合作社代表（或公司代表）；调查内容包括设施概况、种植方式、地膜使用及回收情况和个人情况（具体内容见表1）；调查目的是掌握我国几个典型设施蔬菜种植区农用地膜的使用情况、污染来源和污染程度。本次调查7个地区的有效问卷数共计78份，访问人次83人，农户个数73户，合作社（含公司）个数5个。

1.3  地膜使用强度计算

   一般来讲，农膜的用量是评估农膜行业发展和设施农业规模的重要指标之一。农膜的用量从微观角度考虑是由地膜的比重、厚度、覆盖面积和理论覆盖度4个因素决定的。宏观上讲，农膜用量会受到地理气候特征、种植作物种类、经济条件和个人用膜习惯等因素的影响，可以说农膜用量具有一定地域性。本研究根据实地调查数据，分别对各个典型设施农业区每年每公顷农用地膜用量分别进行了计算，并用地膜使用强度来表示，其计算公式如下：

其中，D为地膜使用强度，kg/(hm2·a)；Q为每棚每次使用量，kg;F为使用频率，times/a；S为单个大棚的面积，hm2。

1.4  数据分析

  本文数据处理和作图分别采用Microsoft Excel 2010和Origin 8.5软件完成。

2  结果与讨论

  本文从地膜类型、地膜厚度、地膜使用强度、地膜残留和废旧地膜的处理处置方式这5个方面来阐述我国典型设施蔬菜种植区农用地膜的使用和污染状况。

2.1  地膜类型

  我国地膜类型主要包括普通地膜（无色透明塑料地膜）、功能性地膜（有色地膜，如黑色地膜）和新型地膜（可降解地膜）。典型设施农业区地膜使用类型的统计结果如图2所示，其中“分情况使用”类型包括：按季节用膜(11%)，按蔬菜种类用膜( 4%)和按设施类型用膜( 2%)。由图2可以看出，目前我国广泛使用的农用地膜均是塑料地膜，占总调查问卷数的98%；塑料地膜中又以可以抑制杂草生长的功能性黑色地膜为主，占总数的50%。从调查结果来看（图2），农户大都沿袭某种习惯固定选用特定类型的农膜，例如83%的农户固定一种地膜类型，包括固定使用黑色地膜、普通地膜或者黑色配色地膜。l7%的农户会根据某些特定情况灵活选用合适的地膜类型，包括：按照季节用膜，即在较为寒冷的冬天和早春选择无色透明地膜，

从而增加保温效果，而在夏季选择黑色地膜来达到防杂草的效果；按照蔬菜种类用膜，是指部分农户在种植黄瓜等需要高温的蔬菜时选用无色透明地膜，而其他对温度需求不高的蔬菜选用黑色地膜；按照设施类型，是指有个别农户在日光温室下用无色透明地膜，而在塑料拱棚内则用黑色地膜。

  此外，从图2可以看出，我国设施农业区可降解地膜使用率很低，仅有2%。由于塑料地膜难降解性，全世界范围内很早就开始研发并推广可降解地膜。可降解地膜的优点是无需揭膜，既减轻劳动强度，又解决了对土壤及环境的污染问题，具有巨大的社会效益。近年来，我国已加速示范推广可降解地膜，例如甘肃省于2012年推广1333 hm2可降解地膜，并在

2013年继续扩大推广面积。但在实际调查中发现，推广可降解地膜仍面临很大困难。央视某期《焦点访谈》提到，由于可降解农膜价格偏高且无政府补贴，农民不愿购买，导致大部分产品被迫出口。本研究的78份有效问卷中仅有一份记录的农户用到可降解地膜，部分农民表示对可降解地膜一无所知，部分农民称价格偏高不愿购买，还有农民称试用过但效果不理想。由此可见，不论是对可降解地膜的研发技术还是使用推广．未来仍有很多工作要做。

2.2  地膜厚度

  典型设施农业区地膜厚度统计结果如图3所示。由图3可以看出，农户使用最多的是厚度为0.004

mm的地膜，占总问卷数的54%。然而，我国标准《聚乙烯吹塑农用地面覆盖薄膜(GB 13735-92》>对农用地膜产品的厚度有明确规定，农用地膜厚度应在( 0.008+0.003) mm。依照标准，76%的农户所使用的地膜均达不到厚度0.008 mm的标准，即使按照标准下限

(0.005 mm)，仍有64%的农户的用膜厚度不达标。造成这一问题的主要原因除了农民为了降低成本选用更便宜的超薄农膜外，最根本的原因还在于国家对超薄农膜的生产和销售监管力度不够，对农膜厚度的要求和标准不能有效落实。

  厚度在0.008 mm以下地膜一般称为“超薄农膜”，超薄农膜延展性差、老化快，有的甚至不到收获季节就会破损，极易残留于土壤中；耗时耗力清理出来的超薄农膜残片还会与农作物的根茬、泥土混杂在一起，清洗难度极大；这类超薄农膜经光照而自然风化，塑化性严重降低，几乎没有再利用的价值。国外农用地膜产品厚度一般在0.012-0.08 mm，其中日本规定农用地膜厚度在0.015 mm，意大利和法国的标准是0.015-0.020 mn1。相比之下，我国地膜厚度标准值大概仅有国外的1/2，而我国市场流通的地膜产品其厚度大多只达到国外标准的1/3。目前，业内专家已提出修订我国塑料农膜厚度标准的相关建议，我国部分农膜污染严重的地区也积极出台了相关政策，例如甘肃省决定从2014年起，在全省范围内禁止生产厚度小于0.008 mm、耐候期小于12个月的用于农业生产的地膜。

2.3  地膜使用强度

  我国典型设施农业区地膜的使用强度如图4所示，图4中横坐标上的数字表示样本量，矩形框表示25%-75%数据量的含量范围，上下误差线之间表示5%-95%数据量的含量范围，上下×表示各组数据的最小和最大值，矩形框中的横线表示中位值，黑色空心方块表示算术平均值。由图4可以看出，7个地区中地膜使用强度的平均值从大到小分别是江苏铜山(215 kg/(hm2·a))>江苏南京(188 kg/( hm2.a))>山东寿光(158 kg/( hm2·a》>云南晋宁(141 kg/(hm2·a》>辽宁新民( 75 kg/( hm2·a))=河北永清( 75 kg/( hm2·a))=北京大兴(75 kg/( hm2·a》。本调查已证实，各地以使用超薄地膜为主，且均为一次性地膜产品，因此，造成各地区地膜使用强度差异主要与种植作物种类及其种植频率有关，以种植茄果类或瓜类蔬菜为主的地区其地膜用量较大，每年播种茄果类或瓜类蔬菜的季／茬数越多，其地膜用量越大。

  本调查发现，山东和江苏种植茄果类蔬菜较多，且部分地区一年要种植两茬茄果类蔬菜，故地膜使用强度较高，而沈阳、大兴和永清这3个地区多采用茄果类与叶菜类轮作，一年只种植一茬茄果类蔬菜，且有的大棚仅种植叶菜类蔬菜，因此该地区地膜使用强度偏低。因此，应该更加重视预防江苏和山东等黄淮海与环渤海地区设施蔬菜优势区内的地膜污染问题．

2.4  地膜残留

  本文将地膜残留程度的估算结果划分为4个级别：(1)残留严重，指肉眼清晰可见，残膜直径达10cm或以上，数量较多；(2)残留较多：翻土后肉眼可见，残膜直径达5-10 cm，有一定数量；(3)残留较少：翻土后肉眼可见，残膜直径5 cm及以下，数量极少；(4)无残留：肉眼不可见。本调查中地膜残留程度估算的统汁结果如图5所示。从图5可以看出，48%的设施菜地可以达到本文给出的无残留级别，大概有一半的设施菜地均存在地膜残留现象．其中10%的设施菜地达到残留严重的级别。

  不论是大田种植还是设施种植，地膜残留都是农膜田间污染的主要问题。我国多使用超薄地膜，覆盖期较长，导致地膜回收困难，残膜现象严重。我国西北部地膜覆盖种植区的残膜问题严重，因此开展了残膜回收机械的研发工作，并已取得了一定成效。与大田种植不同，设施种植都是在一定空间内作业，适用于大田种植的机械设备无法发挥其效用，设施大棚内的揭膜和残膜回收均依靠人工捡拾，这无疑增加了农民的劳动量，同时降低了农民积极性。本调查中农民普遍反映，即使知道残膜对于土壤及作物的种种危害，但鉴于劳动量较大，在农忙时去捡拾残膜仍是不现实的。

  本调查中，地膜残留严重的设施菜地均来源于公司经营模式，这可能是因为农户经营模式下，农民有一定的保护自己土地的意识，会尽力捡拾农膜残片，农膜残留较少，而个别公司经营模式下的企业老板，将经济利益排在第一位，可能对暂时租用的土地是否受到污染并不关心，这是部分企业经营者对土壤环境保护缺乏责任心的表现。

2.5  废旧地膜处理处置方式

  调查结果显示，废旧农膜的处理处置方式主要包括随地丢弃、焚烧、弃至垃圾桶和卖掉，不同方式的应用比例如图6。其中，随地丢弃的方式比例最大，占总问卷数的一半以上；其他3种处理方式的比例则相差不大。4种处理处置方式中，随地丢弃和焚烧均是造成农膜二次污染的重要来源，这2种方式占到总体的69%，处于绝对优势。

  超薄塑料地膜在揭膜后容易残留于土壤中，回收再利用的价值极低，导致农民回收积极性不高，从而出现了各种不规范的处理处置方式。调查中发现，随意丢弃的方式致使田间地埂、马路边、附近的水渠中都堆积着大片的“黑白垃圾”，造成严重环境污染，对人们的视觉带来不良感受。有些农民还采取对废旧农膜进行焚烧的方式，农民在揭膜时一般会将地膜连同枯萎的秧苗一同收起，回收的超薄地膜因严重老化已无法和秧苗完全分开，故采用焚烧的方式将其全部销毁。塑料成分燃烧会释放出以二噁英为代表的多种化学有毒气体，从而对生态环境和人类健康造成极大危害。

  央视某栏目也曾报道，农资回收部门对于回收的废旧地膜是“白给都不要”，农民则表示废旧超薄地膜“不值钱”，“不在意”用什么方式进行处置。主要原因之一可能是我国目前还没有统一的农膜回收和处理处置规范，没有对农民进行规范引导，从而为塑料农膜的“二次污染”埋下了隐患。

3  设施蔬菜种植区地膜污染的控制对策初探

  基于我国设施蔬菜种植区农用地膜使用中存在的问题和残留污染状况，笔者初步给出以下几点污染控制对策：(1)鼓励农用地膜的生产者和经营者积极提高和改善农膜品质，鼓励研发可降解农膜和天然材料的农膜替代品；(2)严禁生产、经营和使用厚度小于0.008 mm超薄地膜，推荐使用厚度在0.012 mm以上的地膜；(3)建议建立土壤中农膜残留控制标准及技术政策，将农膜残留量作为常规监控指标；(4)尽快出台废旧农膜回收再利用的地方法规或管理办法，建立废旧农膜回收处置点，鼓励废1日农膜的田间捡拾和清理；(5)加强宣传教育，提高从业者对农膜污染危害的认知程度，强化环保意识，同时在此基础上增强从业者对土壤环境保护工作的责任心和公德心。

4  结语

通过对我国设施蔬菜优势区7个典型设施蔬菜种植区共22个蔬菜基地进行了实地调查发现，设施农业区地膜使用主要存在以下几个问题：可降解地膜使用率低；64%的农户使用的地膜厚度低于标准下限0.005 mm;不同地区地膜使用强度差异大；10%的设施菜地地膜残留严重；废旧地膜处置不规范，69%的农户采取随意扔掉和焚烧方式。主要原因在于农膜生产者、经营者和使用者环保意识的薄弱，在利益驱使下生产或使用易破碎的超薄塑料地膜，以及我国现有标准的宽松、相关管理规范的缺失等。建议从禁止超薄地膜使用、加强残留监测和回收处置等方面加强相关管理，有效防治地膜造成的污染。

5摘  要：地膜覆盖技术得到普遍运用的同时也带来了严重的环境污染问题。大田作物覆盖地膜导致的地膜残留污染等问题已受到广泛关注，而大棚或温室等设施条件下地膜覆盖的残留污染问题鲜有研究。文章通过问卷调查与现场访谈相结合的方法，对中国典型设施蔬菜种植区进行了实地调查。调查结果表明，中国设施蔬菜种植区地膜残留情况总体上虽不十分严重，但仍需加强管理。地膜使用主要存在以下几个问题：地膜种类选择过于单一，可降解地膜使用率低；地膜厚度达标率低，超薄地膜使用广泛；废旧地膜处置不规范，随意扔掉和焚烧很多。针对以上问题，建议从禁止超薄地膜使用、加强残留监测和回收处置等方面，加强相关管理，有效防治地膜造成的污染。