地膜應(yīng)用與地膜殘留污染防控新思考
地膜已經(jīng)成為我國(guó)農(nóng)業(yè)亟需生產(chǎn)要素之一，浸入農(nóng)業(yè)的骨髓，在西北一些地區(qū)，沒有地膜農(nóng)民就不知道怎么種地，已經(jīng)成為一種事實(shí)存在。但由于地膜來自于塑料，在塑料污染成為全球最為熱門話題的前提下，地膜應(yīng)用與殘留污染也成為我國(guó)廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。許多人在談地膜，談地膜應(yīng)用與殘留污染，但這片地膜承載著什么，與農(nóng)業(yè)農(nóng)村農(nóng)民的厲害關(guān)系是什么，也許還需要深入思考。地膜應(yīng)用與回收已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了農(nóng)業(yè)、環(huán)境本身的范疇，需要我們認(rèn)真審視和對(duì)待。
一、地膜產(chǎn)品及應(yīng)用概況
（一）地膜產(chǎn)品價(jià)格和質(zhì)量情況
在2019年，普通聚乙烯地膜仍然是市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，尤其是隨著聚乙烯原料價(jià)格下降（LLDPE價(jià)格在8000元/噸左右），總體上2019年地膜產(chǎn)品成本和價(jià)格仍然雙雙走低（1.0萬—1.2萬元/噸）。雖然國(guó)標(biāo)GB 13735-2017 實(shí)施使地膜單位面積重量增加，但單位耕地面積地膜產(chǎn)品投入成本與上年持平，或者略有下降。這種情況，在一定程度上影響了地膜新產(chǎn)品的研發(fā)和應(yīng)用。
2019年初，相關(guān)機(jī)構(gòu)通過電商平臺(tái)和農(nóng)資銷售市場(chǎng)直接購買獲得了104個(gè)地膜樣品，委托第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)產(chǎn)品標(biāo)識(shí)（推薦性指標(biāo)）、厚度和厚度偏差（強(qiáng)制性指標(biāo)）與力學(xué)性能（強(qiáng)制性指標(biāo)）進(jìn)行了檢測(cè)。104個(gè)樣品中符合國(guó)標(biāo)強(qiáng)制性指標(biāo)要求的僅2個(gè)，不合格率達(dá)98.1%，其中低于10微米樣品占95.2%，低于8微米樣品占85.6%，低于6微米樣品占62.5%，地膜質(zhì)量脫標(biāo)問題依然十分嚴(yán)重。
?。ǘ┑啬ば庐a(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用
在地膜新產(chǎn)品研發(fā)上的亮點(diǎn)無疑是生物降解地膜，全國(guó)有近20家企業(yè)，包括生物降解樹脂生產(chǎn)和地膜生產(chǎn)企業(yè)一直在開展相關(guān)工作，研發(fā)生產(chǎn)出各種生物降解地膜新產(chǎn)品，包括超薄生物降解地膜（6微米）。相比而言，生物降解地膜產(chǎn)品的質(zhì)量和性能得到大幅度改善，尤其是在“五性”（安全性、操作性、功能性、可控性和經(jīng)濟(jì)性等）方面。生物降解地膜在水稻、馬鈴薯、加工番茄、煙草、甜菜和短季蔬菜都有良好應(yīng)用效果，并基本形成了與生物降解地膜相匹配的農(nóng)藝技術(shù)。2019年，全國(guó)生物降解地膜應(yīng)用面積近10萬畝，主要分布在新疆維吾爾自治區(qū)、云南省、甘肅省、河北省、內(nèi)蒙古自治區(qū)和東北黑龍江、吉林和遼寧三省等地區(qū)。
圖1 黑龍江省延壽縣有機(jī)水稻生物降解地膜試驗(yàn)示范
此外，為應(yīng)對(duì)新疆維吾爾自治區(qū)棉花地膜應(yīng)用和殘留污染防控的需求，超高強(qiáng)度易回收地膜產(chǎn)品的研制和應(yīng)用有了突破性進(jìn)展，5種配方的超高強(qiáng)度易回收地膜產(chǎn)品面世，并在新疆維吾爾自治區(qū)不同區(qū)域開展試驗(yàn)示范3萬多畝。棉花收獲后仍保持高強(qiáng)度大幅度提高了地膜可回收性，相對(duì)低的產(chǎn)品成本、高可回收性以及配套回收機(jī)具的研發(fā)，為徹底解決新疆維吾爾自治區(qū)棉田地膜殘留污染問題帶來了曙光。
?。ㄈ┑啬じ采w技術(shù)應(yīng)用和貢獻(xiàn)
根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)膜污染防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室預(yù)測(cè)，2019年全國(guó)地膜用量149.7萬-157.6萬噸，農(nóng)作物地膜覆蓋面積2.76億—3.05億畝。地膜用量和作物覆蓋面積較2018年分別略有增加。總體上，我國(guó)地膜覆蓋面積處于穩(wěn)中有增的態(tài)勢(shì)。Meta分析顯示，地膜覆蓋技術(shù)使作物水分利用效率提高30%左右，大幅度減少了肥料流失和降低除草劑用量，作物產(chǎn)量提高30%左右。初步估算，我國(guó)地膜覆蓋應(yīng)用年直接經(jīng)濟(jì)效益為840億—1260億元。
作物類型 | 覆蓋面積 (百萬公頃/年） | 凈經(jīng)濟(jì)收益 (元/公頃） | 總經(jīng)濟(jì)收益 (百億元) |
低值農(nóng)作物 | 6.5 | 1400—2100 | 3.1—14.0 |
中值農(nóng)作物 | 7.0 | 4200—5600 | 29.4—39.2 |
高值農(nóng)作物 | 6.5 | 7000—11200 | 45.5—72.8 |
總經(jīng)濟(jì)收入(百億元) | 84.0—126.0 |
表1 中國(guó)地膜覆蓋技術(shù)應(yīng)用的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出估算表
注：低值農(nóng)作物—玉米、雜糧、小麥等。中值農(nóng)作物—花生、棉花、煙草和一些常規(guī)蔬菜；高值農(nóng)作物—西瓜、大蒜、生姜和一些反季節(jié)蔬菜。
同時(shí)，地膜技術(shù)貢獻(xiàn)不僅僅體現(xiàn)在直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值，間接價(jià)值也不應(yīng)低估，如節(jié)水的價(jià)值，作物水分利用率提高30%，對(duì)保障我國(guó)安全持續(xù)用水意義重大；減少3億畝部分農(nóng)藥用量對(duì)環(huán)境保護(hù)的價(jià)值；干旱缺水地區(qū)貧困人口食物安全解決和經(jīng)濟(jì)收入提高等方面的價(jià)值，沒有量化的數(shù)據(jù)并不可否認(rèn)地膜覆蓋技術(shù)的貢獻(xiàn)，這也是我們未來需要研究的問題。
二、地膜回收機(jī)具與回收應(yīng)用
?。ㄒ唬┑啬せ厥諜C(jī)具的新進(jìn)展
2019年，地膜回收機(jī)具出現(xiàn)突破性進(jìn)展，一大批與區(qū)域特點(diǎn)和作物種植模式相適宜的回收機(jī)具被研制出來，部分實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
圖2 4JMLE-210二階鏈板撿拾秸桿粉碎還田和殘膜回收聯(lián)合作業(yè)機(jī)
石河子大學(xué)研制的“4JMLE-210二階鏈板撿拾秸桿粉碎還田和殘膜回收聯(lián)合作業(yè)機(jī)”和“4JMLQ-210前置清雜秸桿粉碎還田和殘膜回收聯(lián)合作業(yè)機(jī)”，已完成了10臺(tái)回收機(jī)具的試生產(chǎn)。在北疆石河子總場(chǎng)和南疆的阿拉爾市及沙雅縣進(jìn)行了大面積示范應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)演示結(jié)果顯示，殘膜回收率超過95%，膜雜分離效果好，并實(shí)現(xiàn)了地膜卷收易于運(yùn)輸，機(jī)器性能可靠。產(chǎn)品的技術(shù)性能和工作可靠性得到了進(jìn)一步的驗(yàn)證，為將來的批量生產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)。
甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)研制定型的“11MFJ-125/210系列雙升運(yùn)鏈卷軸自卸式殘膜回收機(jī)”適合于西北旱區(qū)全膜雙壟溝播玉米種植模式，地膜回收率達(dá)96%，作業(yè)效率15畝/小時(shí)。研制量產(chǎn)了“4UMJ-2系列馬鈴薯挖掘殘膜回收聯(lián)合作業(yè)機(jī)”，能適合黃土高原地區(qū)馬鈴薯收獲和地膜回收聯(lián)合作業(yè)，殘膜回收率達(dá)97%，回收殘膜含雜率小于20%，這兩種回收機(jī)具被列入2019年甘肅省農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼目錄。
圖3 11MFJ-125/210系列雙升運(yùn)鏈卷軸自卸式殘膜回收機(jī)
針對(duì)東北地區(qū)花生地膜機(jī)械化回收需要，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制出“1MCDS-100A型鏟篩式殘膜回收機(jī)”“1MP-240A型耙齒式自卸膜殘膜回收機(jī)”和“1MP-240A型耙齒式自卸膜殘膜回收機(jī)”等3種回收機(jī)具，能夠?qū)崿F(xiàn)秸稈、地膜分離和高效回收。試驗(yàn)結(jié)果表明完全適合東北地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要。
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系統(tǒng)普查結(jié)果表明，全國(guó)90%地膜回收通過人工撿拾完成，特別是在中東部人多地少，農(nóng)業(yè)集約化程度高的地區(qū)，而在西北地區(qū)，特別是新疆維吾爾自治區(qū)、甘肅省和內(nèi)蒙古自治區(qū)等地區(qū)，地膜回收主要以政府的引導(dǎo)和激勵(lì)為主，地膜回收的機(jī)械化程度相對(duì)較高，同時(shí)，由于農(nóng)事操作及其他自然因素將地膜從農(nóng)田帶出，實(shí)際存留農(nóng)田地膜約25%—35%。回收地膜處理方式區(qū)域差異較大，在西北黃土高原、新疆維吾爾自治區(qū)等地區(qū)，農(nóng)民將相當(dāng)一部分回收地膜交給回收處理站，而在華北平原、西南山地，回收后的地膜則以丟棄和焚燒為主。甘肅隴東中東部調(diào)查結(jié)果顯示，89.3%農(nóng)戶采用人工進(jìn)行地膜回收，回收后的地膜50%交給當(dāng)?shù)剞r(nóng)膜回收站，30%在田頭被焚燒，丟棄和堆放在田頭占20%左右。根據(jù)全國(guó)抽樣調(diào)查，回收地膜80%左右被丟棄、焚燒或者填埋，20%左右回收地膜得到了再利用。
三、全國(guó)農(nóng)田地膜殘留污染特點(diǎn)
?。ㄒ唬┑啬埩粑廴究傮w狀況
總體上，使用地膜覆蓋農(nóng)田都存在不同程度的殘留污染問題，765個(gè)調(diào)查點(diǎn)數(shù)據(jù)顯示，農(nóng)田土壤中地膜殘留量小于30公斤/公頃的點(diǎn)位不足40%，大于90公斤/公頃以上的點(diǎn)位占調(diào)查點(diǎn)位30.1%。西北內(nèi)陸、北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶、云貴高原是殘留污染較嚴(yán)重的區(qū)域，三級(jí)和四級(jí)污染點(diǎn)位主要分布在上述區(qū)域，如新疆部分地區(qū)地膜殘留量265.3—381.1公斤/公頃，而東南地區(qū)農(nóng)田土壤地膜殘留污染相對(duì)較輕，地膜殘留量一般在30公斤/公頃以下。
?。ǘ┑啬?yīng)用及殘留污染監(jiān)測(cè)預(yù)警
為了全面掌握地膜殘留污染情況，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在第二次全國(guó)污染源普查工作的基礎(chǔ)上，建立了全國(guó)地膜污染源檔案和信息數(shù)據(jù)庫，涉及2800個(gè)涉農(nóng)縣（市、區(qū)），基本掌握了我國(guó)不同區(qū)域、不同作物的地膜應(yīng)用、回收和殘留情況；同時(shí)，通過整合和新建，形成了由500個(gè)國(guó)家級(jí)地膜長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)點(diǎn)，2000多個(gè)省級(jí)地膜監(jiān)測(cè)點(diǎn)構(gòu)成的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，并開發(fā)完成了地膜應(yīng)用及污染相關(guān)數(shù)據(jù)上報(bào)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，構(gòu)建了全國(guó)地膜應(yīng)用、回收處理及殘留污染監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)。
農(nóng)田地膜殘留不僅有破壞土壤結(jié)構(gòu)，影響農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致土壤中水肥運(yùn)移不均一等直接危害外，而且殘膜老化降解過程中可能產(chǎn)生巨量微塑料成為一個(gè)新的關(guān)注焦點(diǎn)，2019年國(guó)家自然科學(xué)基金批準(zhǔn)了5項(xiàng)該類研究課題，重點(diǎn)開展土壤微塑料分離方法、形態(tài)和分布特征，以及危害方面的研究工作，已有研究結(jié)果顯示農(nóng)田土壤微塑料改變土壤微生物種群結(jié)構(gòu)。
四、地膜殘留污染防控政策措施
地膜殘留是我國(guó)一個(gè)特有的污染問題，國(guó)際上很少有人關(guān)注，現(xiàn)有政策、法規(guī)和規(guī)劃對(duì)象基本為生活塑料和工業(yè)塑料，希望通過法律法規(guī)實(shí)施將塑料的線性消費(fèi)改變?yōu)檠h(huán)利用，因此，在地膜殘留污染防控方面可以借鑒的不多。
2019年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部貫徹落實(shí)綠色發(fā)展理念，以主要覆膜地區(qū)為重點(diǎn)，以加厚地膜應(yīng)用、機(jī)械化撿拾、專業(yè)化回收、資源化利用為主攻方向，健全制度體系，完善扶持政策，加強(qiáng)試點(diǎn)示范，強(qiáng)化科技支撐，推進(jìn)農(nóng)膜污染防治工作有序開展。在政策措施方面重點(diǎn)有如下幾個(gè)方面的創(chuàng)新和突破。
一是落實(shí)《中國(guó)人民共和國(guó)土壤法》要求，研究起草了《農(nóng)用薄膜管理辦法》，加強(qiáng)生產(chǎn)、銷售、使用和回收等環(huán)節(jié)監(jiān)管，建立農(nóng)膜回收全程監(jiān)管體系，目前已按照規(guī)范性文件的程序，正式面向全國(guó)征求意見。
二是國(guó)家發(fā)展改革委、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、工業(yè)和信息化部、財(cái)政部、生態(tài)環(huán)境部、國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局等6部委聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)用地膜污染防治的意見》，推動(dòng)聯(lián)合治理白色污染，規(guī)范農(nóng)膜生產(chǎn)者、銷售者、使用者的行為。
三是100個(gè)農(nóng)膜污染治理示范縣建設(shè)，試點(diǎn)農(nóng)膜生產(chǎn)者責(zé)任延伸機(jī)制，扶持建設(shè)了400多家回收加工企業(yè)、3000多個(gè)回收網(wǎng)點(diǎn)，初步構(gòu)建了以政府扶持、市場(chǎng)主導(dǎo)的地膜回收利用體系，地膜回收率不斷提高。
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科技前沿
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