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【题目】农用地膜残留影响因素探析
【第一章】农膜残留及防治文献综述
【第二章】农膜使用现状及残留研究思路和内容
【第三章】永丰镇农膜残留现状调查
【第四章】覆膜方式对农膜残留情况调查
【第五章】农膜厚度对耕地环境及农作物产量的影响
【结论/参考文献】永丰镇农膜残留问题研究结论与参考文献
三、永丰镇农膜残留现状调查
3.1 引言
凉州区地处河西走廊东段，石羊河流域中上游，是甘肃省河西地区最大的商品粮生产基地，现有耕地 9.73 万 hm2,其中水浇地 9.07 万 hm2.干旱缺水是制约凉州区农业发展的瓶颈，流域内水资源短缺，耕地平均占有水量约 7800m3/hm2,用水矛盾突出，农业用水量占总用水量的 75%以上，是甘肃省确定的节水型社会建设 10 个试点县区之一。凉州区主要推广以垄膜沟灌、垄作沟灌、膜下滴灌为主要的高效农田节水技术，亩产、总量均有所提高。截止 2015 年，全区农膜使用面积达 1725 万 hm2,亩均农膜用量在 6 kg 左右，覆盖农膜总用量接近 7000 t;棚膜使用面积 480 万 hm2、6600 t 左右。永丰镇位于凉州区城西各乡镇的中心位置，属西营山水冷凉灌区，耕地 42 万 hm2,玉米种植基本实现 100%全膜覆盖，其中 86.4%采用全膜双垄沟灌覆膜方式，13.6%采用全膜平铺覆膜方式。
近年来，研究人员对农膜的使用和土壤农膜残留情况的研究工作较多的集中在新疆、山东等农业主产区（王鹏等，2012;李斌等，2012;陈秀芬，2011;张江华等，2010;刘建国等，2010）。甘肃作为农膜使用大省，关于农膜使用和农膜在土壤中残留情况的研究报道较少，凉州区作为高效节水技术推广区缺乏农膜使用和残留的基础数据。随着农膜的使用，残留农膜对土壤污染的问题日益凸显。
因此，对凉州区永丰镇境内的农膜残留现状进行调查分析，对防治该区域地膜残留具有重要意义，也为进一步对残留农膜回收及合理使用提出对策建议。
2015 年凉州区农技中心与永丰镇按照区委、区政府"两个全覆盖"的要求，加强宣传引导、加大推广力度，整合物资资源，提高土地集约化经营水平。采取行政与技术同步、措施与物资配套的措施，按照"五统一"原则建成了永丰镇永丰村 200 hm2玉米全膜双垄沟灌节水示范点，示范点涉及永丰村所有农户。
示范点主推玉米全膜双垄沟灌技术、测土配方施肥技术和区域化灌溉耕种技术。示范点采用机械起垄、覆膜，每幅垄分为大小两垄，垄幅宽 120 cm,其中大垄宽 70 cm,小垄宽 40 cm,垄高 10~12 cm,在沟内破膜穴播 1 行玉米，株距 22~23 cm,亩保苗 5000~5500 株。同时集成配套优良品种推广、机械化耕作、病虫害综合防治等多项农业技术，主要开展玉米铁肥、锰肥、锌肥等试验。
3.2 调查研究方法
3.2.1 采样点选择
（1）本实验选择了永丰镇具有代表性的永丰村（全部采用全膜双垄沟灌）、四坝桥村（83.2%采用全膜双垄沟灌覆膜，16.8%采用全膜平铺）2 个村为采样区域，由于覆膜年限对土壤农膜残留有影响，所以分别在两个村选取同一种覆膜方式覆膜的年限分别为<5 年，7 年，10 年，>10 年四个地块为采样点，每个样方的面积为 1 m×2 m=2 m2.选取的调查样地都是同一种覆膜方式。
（2）选择四坝桥村、永丰村为采样点，全部采用全膜双垄沟灌覆膜技术，四坝桥村玉米品种选择为金凯 3 号，永丰村玉米品种选择为先玉 335,同时选择没有覆膜的地块为对照采样点，选择覆膜年限分别为<5 年、7 年、10 年、>10 年的地块为采样点。
3.2.2 采样及分析方法
（1）用梅花点法在选定的采样点中取 0.25 m2耕作层的土壤（0~20 cm）。将所取土壤风干后用 1 mm 筛分离土壤中的残留膜进行检测。
（2）选择永丰村、四坝桥村农户常用的厚度为 0.010 mm 农膜，玉米取样采用三三制五点取样法，即选择上、中、下生产水平不同的三个组，每个组选择不同产量水平的三块地，每块地按对角线法取五个样点，每样点连续取 11 行、21 株，测定株行距，计算平均株行距；每样点连续取 10 株玉米果穗数穗粒数，计算平均穗粒数，千粒重按多年平均值 380 g 计算。
3.2.3 数据分析方法
用Excel 2007 进行数据处理，用 SAS 数据分析软件进行最小显着性差异检验（LSD 法）（P<0.05）。
亩产=0.000667×0.85×380 （千粒重）×果穗数×穗粒数/（株距×行距）。
3.3 结果与分析
3.3.1 农膜覆盖年限对土壤农膜残留量的影响
表 3.1 是不同农膜覆盖年限对土壤农膜残留量的影响。从表 3.1 中可以看出，覆膜年限不同，土壤中农膜残留量平均值存在差异（P<0.05）。农膜覆盖年限<5 年，永丰村、四坝桥村的土壤农膜残留量均最小，永丰村土壤农膜残留量平均值为48.02 kg/hm2,四坝桥村土壤农膜残留量平均值为 52.20 kg/hm2;当覆膜年限=7年时，两个村的土壤农膜残留量均比年限<5 年时增加明显，四坝桥村覆膜年限=7 年时农膜残留量比覆膜年限<5 年时增加 32.82 kg/hm2,永丰村覆膜年限=7 年时农膜残留量比覆膜年限<5 年时增加 28.28 kg/hm2,当覆膜年限=7 年时，四坝桥村、永丰村土壤农膜残留量分别比覆膜年限<5 年时增加 62.87%、58.58%;当覆膜年限=10 年时，四坝桥村、永丰村土壤中农膜残留量分别为 91.01 kg/hm2、80.75 kg/hm2,与覆膜年限=7 年相比，四坝桥村、永丰村土壤农膜残留量分别增加 7.0%、6.1%,比覆膜年限<5 年时分别增加 73.35%、68.16%;当覆膜年限>10年时，四坝桥村、永丰村土壤农膜残留量分别为 93.54 kg/hm2、82.40 kg/hm2,与覆膜年限<5 年相比，四坝桥村、永丰村土壤农膜残留量分别增加 79.2%、71.6%,与覆膜年限=7 年相比，四坝桥村、永丰村土壤农膜残留量分别增加 10.0%、8.2%,与覆膜年限=10 年相比，四坝桥村、永丰村土壤农膜残留量分别增加 2.8%、2.0%.
覆膜年限≥7 年时，四坝桥村、永丰村土壤中农膜残留量与覆膜年限<5 年和覆膜年限≥10 年存在差异（P>0.05）；当覆膜年限≥7 年时，永丰村土壤中农膜残留量与覆膜年限<5 年和覆膜年限≥10 年差异性不显着（P>0.05）；覆膜年限>10 年时，四坝桥村、永丰村的土壤中农膜残留量分别是覆膜年限<5 年的 1.73、1.68 倍。
其中当覆膜年限<5 年时，四坝桥的农膜残留量比永丰村的农膜残留量要大 4.18kg/hm2,覆膜年限=7 年时，四坝桥的农膜残留量比永丰村的农膜残留量要大 8.87kg/hm2,覆膜年限=10 年时，四坝桥的农膜残留量比永丰村的农膜残留量要大10.26 kg/hm2,覆膜年限>10 年时，四坝桥的农膜残留量比永丰村的农膜残留量要大 11.14 kg/hm2.
从图 3.1 可以看出，随着覆膜年限的增加，四坝桥村、永丰村的采样点土壤中的农膜残留量与覆膜年限有很好的线性相关性，相关系数达 0.9052、0.8971.这表明，随着农田土壤覆膜盖年限的增加，土壤中的农膜残留量也随之增加。
从图 3.1 可以看出四坝桥村地膜覆盖年限对土壤农膜残留量有影响。四坝桥村分别选取覆盖年限为<5 年、=7 年、=10 年、>10 年的覆膜时间的地块进行取样，四个不同覆膜年限下土壤农膜残留量分别为 52.20 kg/hm2、85.02 kg/hm2、91.01 kg/hm2、93.54 kg/hm2.对四坝桥村覆膜年限和土壤农膜残留量进行相关性分析表明，随着覆膜年限的增加，四坝桥村的采样点土壤中的农膜残留量与覆膜年限有很好的线性相关性，相关系数达 0.9052,这表明，随着农膜覆盖年限的增加，四坝桥村土壤中的农膜残留量也随之增加，四坝桥村土壤农膜残留量与农膜覆盖年限间存在正相关。
从图 3.2 可以看出永丰村地膜覆盖年限对土壤农膜残留量有影响。永丰村分别选取覆盖年限为<5 年、=7 年、=10 年、>10 年的覆膜时间的地块进行取样，四个不同覆膜年限下土壤农膜残留量分别为 48.02 kg/hm2、76.15 kg/hm2、80.75kg/hm2、82.40 kg/hm2.对永丰村覆膜年限和土壤农膜残留量进行相关性分析表明，随着覆膜年限的增加，永丰村的采样点土壤中的农膜残留量与覆膜年限有很好的线性相关性，相关系数达 0.8971,这表明，随着农膜覆盖年限的增加，永丰村土壤中的农膜残留量也随之增加，永丰村土壤农膜残留量与农膜覆盖年限间存在正相关。
3.3.2 农膜覆盖年限对农膜残留系数的影响
农膜残留量是衡量农膜对农田残留程度的一项重要指标。选用同一地块的同一覆膜方式当年覆膜，分别对<5 年、7 年、10 年、>10 年四个时间段的土壤农膜残留系数分析。农膜残留系数（%）=[（所收获后农膜残留总量-铺设农膜前残留总量）/农膜铺设量]×100%.
从表 3.2 可以看出，当覆膜年限<5 年时，覆膜前四坝桥村、永丰村土壤农膜残留量风别为 52.20 kg/hm2、48.02 kg/hm2,两个村当年农膜使用量分别为 102.00kg/hm2、98.00 kg/hm2,覆膜后，四坝桥村、永丰村土壤农膜残留量分别为 72.25kg/hm2、53.17 kg/hm2,四坝桥村、永丰村土壤农膜残留系数分别为 3.97、5.26;当覆膜年限=7 年时，覆膜前四坝桥村、永丰村土壤农膜残留量风别为 85.03kg/hm2、76.15 kg/hm2,两个村当年农膜使用量分别为 98.00 kg/hm2、100.00kg/hm2,覆膜后，四坝桥村、永丰村土壤农膜残留量分别为 95.23 kg/hm2、82.29kg/hm2,四坝桥村、永丰村土壤农膜残留系数分别为 4.23、6.14;当覆膜年限=10 年时，覆膜前四坝桥村、永丰村土壤农膜残留量风别为 91.01kg/hm2、80.75 kg/hm2,两个村当年农膜使用量分别为 100.00 kg/hm2、97.00kg/hm2,覆膜后，四坝桥村、永丰村土壤农膜残留量分别为 94.68 kg/hm2、88.37kg/hm2,四坝桥村、永丰村土壤农膜残留系数分别为 5.58、7.86;当覆膜年限>10 年时，覆膜前四坝桥村、永丰村土壤农膜残留量风别为 93.54kg/hm2、82.40 kg/hm2,两个村当年农膜使用量分别为 97.00 kg/hm2、101.00kg/hm2,覆膜后，四坝桥村、永丰村土壤农膜残留量分别为 99.75 kg/hm2、88.98kg/hm2,四坝桥村、永丰村土壤农膜残留系数分别为 7.43、6.51;根据表 3.2 的结果表明，当覆膜年限≤7 年时，四坝桥村、永丰村土壤中农膜残留系数差异性不显着；覆膜年限≥10 年时，四坝桥村覆膜土壤中农膜残留系数存在差异性（P<0.05），并随着覆膜年限的增加而增大；覆膜年限≥10 年时，永丰村覆膜土壤中农膜残留系数差异性不显着（P>0.05）。
对四坝桥村土壤农膜残留系数与农膜覆盖年限<5 年、=7 年、=10 年、>10年进行相关性分析。从图 3.3 可以看出，随着覆膜年限的增加，四坝桥村的采样点土壤中的农膜残留系数与覆膜年限具有正相关性，相关系数达 0.8483.这表明，随着覆膜年限的增加，四坝桥村土壤中的农膜残留系数随之增加，说明覆膜年限对于四坝桥村农膜在土壤中的残留有影响，覆膜年限越长，在土壤中的农膜残留系数就越大。
对永丰村土壤农膜残留系数与农膜覆盖年限<5 年、=7 年、=10 年、>10 年进行相关性分析。从图 3.3 可以看出，随着覆膜年限的增加，永丰村村的采样点土壤中的农膜残留系数与覆膜年限具有正相关性，相关系数达 0.8607.这表明，随着覆膜年限的增加，永丰村土壤中的农膜残留系数随之增加，说明覆膜年限对于永丰村农膜在土壤中的残留有影响，覆膜年限越长，在土壤中的农膜残留系数就越大。
3.3.3 覆膜方式对农膜使用量的影响
选择四坝桥村相同大小的十个地块，一块是采用全膜双垄沟灌覆膜方式，另一块是采用全膜平铺覆膜方式，各选取 5 个采样点，在农民春种进行覆膜前，对覆膜量进行计算。如表 3.3 所示，全膜双垄沟灌农膜使用量在 97.00~105.00 kg/hm2之间，全膜平铺覆膜方式农膜使用量在 80.00~89.00 kg/hm2之间。全膜双垄沟灌农膜平均用量是 102.10 kg/hm2,全膜平铺覆膜平均用量是 83.08 kg/hm2.全膜双垄沟灌所投入的农膜比全膜平铺所投入的农膜量要多，约是 19.00 kg/hm2.通过T 检验（P<0.05）说明全膜双垄沟灌和全膜平铺覆膜方式对四坝桥村农膜的使用量存在差异。
选择永丰村相同大小的十个地块，一块是采用全膜双垄沟灌覆膜方式，另一块是采用全膜平铺覆膜方式，各选取 5 个采样点，在农民春种进行覆膜前，对覆膜量进行计算。如表 3.3 所示，全膜双垄沟灌农膜使用量在 99.00~106.00 kg/hm2之间，全膜平铺覆膜方式农膜使用量在 85.00~90.00 kg/hm2之间。全膜双垄沟灌农膜平均用量是 101.80 kg/hm2,全膜平铺覆膜平均用量是 86.40 kg/hm2.全膜双垄沟灌所投入的农膜比全膜平铺所投入的农膜量要多，约是 15.40 kg/hm2.通过T 检验（P<0.05）说明全膜双垄沟灌和全膜平铺覆膜方式对永丰村农膜的使用量存在差异。
3.3.4 覆膜年限对农作物产量的影响
从表 3.5 可以看出，永丰村没有覆膜的地块玉米的产量是 10931.46 kg/hm2,覆膜年限<5 年的农田地块玉米品种先玉 335 产量是 14246.94 kg/hm2,覆膜年限=7 年的农田地块玉米品种先玉 335 产量是 13934.81 kg/hm2,覆膜年限=10 年的农田地块玉米品种先玉 335 产量是 13664.50 kg/hm2,覆膜年限>10 年的农田地块玉米品种先玉 335 产量是 13503.14 kg/hm2;不同覆膜年限的农田种植的玉米品种先玉 335,覆膜年限<5 年的农田地块玉米品种先玉 335 产量增加 3315.48kg/hm2,覆膜年限=7 年的农田地块玉米品种先玉 335 产量增加 3003.35 kg/hm2,覆膜年限=10 年的农田地块玉米品种先玉 335 产量增加 2733.04 kg/hm2,覆膜年限>10 年的农田地块玉米品种先玉 335 产量增加 2571.68 kg/hm2,玉米的产量与不覆膜的农田相比较增加明显（P<0.05）；覆膜年限为<5 年的农田种植玉米先玉335 的产量比覆膜年限为 7 年的农田种植同一种玉米品种的产量高 312.13kg/hm2,覆膜年限为<5 年的农田种植玉米先玉 335 的产量比覆膜年限为 10 年的农田种植同一种玉米品种的产量高 582.44 kg/hm2,覆膜年限为<5 年的农田种植玉米先玉 335 的产量比覆膜年限为>10 年的农田种植同一种玉米品种的产量高743.88 kg/hm2,覆膜年限为 7 年的农田种植玉米先玉 335 的产量比覆膜年限为10 年的农田种植同一种玉米品种的产量高 270.31 kg/hm2,覆膜年限为 7 年的农田种植玉米先玉335的产量比覆膜年限>10年的农田种植同一种玉米品种的产量高 431.67 kg/hm2,覆膜年限为 10 年的农田种植玉米先玉 335 的产量比覆膜年限>10 年的农田种植同一种玉米品种的产量高 161.36 kg/hm2;数据分析表明，覆膜年限为<5年的农田上种植的玉米先玉335的产量比覆膜年限为7年、10年、>10年的农田土壤上种植的同一品种玉米的产量都要高，覆膜年限为 7 年的农田上种植的玉米先玉 335 的产量比覆膜年限为 10 年、>10 年的农田土壤上种植的同一品种玉米的产量都要高，覆膜年限为 10 年的农田上种植的玉米先玉 335 的产量比覆膜年限为>10 年的农田土壤上种植的同一品种玉米的产量高，对农田覆膜年限与玉米先玉 335 的产量的最小显着性差异分析表明，覆膜年限对玉米先玉 335的产量影响不大或没有影响（P>0.05）。
从表3.5可以看出，四坝桥村没有覆膜的地块玉米的产量是11171.42 kg/hm2,覆膜年限<5 年的农田地块玉米品种金凯 3 号产量是 13470.13 kg/hm2,覆膜年限=7 年的农田地块玉米品种金凯 3 号产量是 13096.97 kg/hm2,覆膜年限=10 年的农田地块玉米品种金凯 3 号产量是 12859.71 kg/hm2,覆膜年限>10 年的农田地块玉米品种金凯 3 号产量是 12765.15 kg/hm2;不同覆膜年限的农田种植的玉米品种金凯 3 号，覆膜年限<5 年的农田地块玉米品种金凯 3 号产量增加 2298.71kg/hm2,覆膜年限=7 年的农田地块玉米品种金凯 3 号产量增加 1925.55 kg/hm2,覆膜年限=10 年的农田地块玉米品种金凯 3 号产量增加 1688.29 kg/hm2,覆膜年限>10 年的农田地块玉米品种金凯 3 号产量增加 1593.73 kg/hm2,玉米的产量与不覆膜的农田相比较增加明显（P<0.05）；覆膜年限为<5 年的农田种植玉米金凯 3号的产量比覆膜年限为 7 年的农田种植同一种玉米品种的产量高 373.16 kg/hm2,覆膜年限为<5 年的农田种植玉米金凯 3 号的产量比覆膜年限为 10 年的农田种植同一种玉米品种的产量高 610.42 kg/hm2,覆膜年限为<5 年的农田种植玉米金凯3 号的产量比覆膜年限为>10 年的农田种植同一种玉米品种的产量高 704.98kg/hm2,覆膜年限为 7 年的农田种植玉米金凯 3 号的产量比覆膜年限为 10 年的农田种植同一种玉米品种的产量高 237.26 kg/hm2,覆膜年限为 7 年的农田种植玉米金凯 3 号的产量比覆膜年限>10 年的农田种植同一种玉米品种的产量高331.82 kg/hm2,覆膜年限为 10 年的农田种植玉米金凯 3 号的产量比覆膜年限>10年的农田种植同一种玉米品种的产量高 94.56 kg/hm2;数据分析表明，覆膜年限为<5 年的农田上种植的玉米金凯 3 号的产量比覆膜年限为 7 年、10 年、>10 年的农田土壤上种植的同一品种玉米的产量都要高，覆膜年限为 7 年的农田上种植的玉米金凯 3 号的产量比覆膜年限为 10 年、>10 年的农田土壤上种植的同一品种玉米的产量都要高，覆膜年限为 10 年的农田上种植的玉米金凯 3 号的产量比覆膜年限为>10 年的农田土壤上种植的同一品种玉米的产量高，对农田覆膜年限与玉米金凯 3 号的产量的最小显着性差异分析表明，覆膜年限对玉米金凯 3 号的产量影响不大或没有影响（P>0.05）。
3.4 结论与讨论
本实验通过对凉州区永丰镇农田地膜使用现状的调查研究表明，覆膜年限对土壤中农膜残留量和残留系数均有影响。
（1）土壤中农膜残留量随着覆膜年限的增加而增加，这与马辉等的调查研究结果相似（马辉等，2008）。对四坝桥村、永丰村土壤农膜残留系数与农膜覆盖年限<5 年、=7 年、=10 年、>10 年进行相关性分析，随着覆膜年限的增加，四坝桥村、永丰村的采样点土壤中农膜残留量与覆膜年限有很好的线性相关性，相关系数达 0.9052、0.8971.这表明，随着覆膜年限的增加，农膜在土壤中的残留量出现累积。土壤中的农膜残留系数与覆膜年限相关系数达 0.8483、0.8607.这表明，随着覆膜年限的增加，土壤中的农膜残留系数随之增加，说明，覆膜年限对于农膜在土壤中的残留有影响（P<0.05），年限越长，农膜残留系数越大。
（2）通过对不同覆膜方式对农膜使用量的研究表明，四坝桥村全膜双垄沟灌使用的农膜量要比全膜平铺使用的农膜量要多 19.00 kg/hm2,永丰村全膜双垄沟灌使用的农膜量要比全膜平铺使用的农膜量要多 15.40 kg/hm2,这与蒙永军和杨虎德在 2012 年对河西走廊覆膜方式对农膜使用量的调查研究结果一致，2012 年蒙永军和杨虎德的研究结果表明，全膜覆盖双垄沟灌比全膜平铺的地膜使用量多1.20 kg/hm2（蒙永军和杨虎德，2012）。在调查过程中发现，永丰村、四坝桥村全膜双垄沟灌使用的农膜是由政府按每亩 2.00 kg 提供补贴（厚度>0.008 mm,宽度 1.20 m），而全膜平铺所用的农膜则是由农户自行购买市场上的农膜，厚度<0.008 mm,宽度是 1.40 m 的超薄膜，在厚度上要比政府提供的要薄很多，这可能是造成农膜用量小的一个原因。另外，全膜双垄沟灌需要起垄，覆膜呈现双拱形，也可能是造成农膜用量大的原因。
（3） 数据分析表明，覆膜年限为<5 年的农田上种植的玉米品种先玉 335、金凯 3 号的产量比覆膜年限为 7 年、10 年、>10 年的农田土壤上种植的同一品种玉米的产量都要高，覆膜年限为 7 年的农田上种植的米品种先玉 335、金凯 3 号的产量比覆膜年限为 10 年、>10 年的农田土壤上种植的同一品种玉米的产量都要高，覆膜年限为 10 年的农田上种植的米品种先玉 335、金凯 3 号的产量比覆膜年限为>10 年的农田土壤上种植的同一品种玉米的产量高，对农田覆膜年限与米品种先玉 335、金凯 3 号的产量的最小显着性差异分析表明，覆膜年限对玉米品种先玉 335、金凯 3 号的产量影响不大或没有影响（P>0.05）。
