地膜覆盖技术引入我国后, 有效地提高了干旱, 半干旱地区的水资源利用率和粮食生产能力, 促进了这些地区的农作物增产和农民增收, 在保障国家粮食安全方面发挥了重要的作用, 产生了巨大的经济效益, 曾被誉为 '白色革命' . 然而, 随着使用量的增加和使用范围的扩大, 农田残膜污染问题也变得越来越严重, 成为了农村 '白色污染' 的主要来源.
当前, 我国的地膜总体使用情况如何?在农业生产上起到了什么效果?地膜残留的现状和危害是什么?地膜污染防控和治理回收又该如何着手?近日, 记者围绕上述问题采访了相关专家.
年使用量达145万吨, 覆盖 12%的耕地
地膜覆盖技术是20世纪50年代由日本科学家发明的, 70年代末被引入中国. 据中国工程院院士, 新疆农垦科学院研究员陈学庚回忆, '早在1980年, 新疆生产建设兵团第八师石河子垦区就引进了地膜覆盖技术, 快速实现了地膜植棉机械化. 目前, 新疆以及新疆兵团覆膜种植的农作物已由棉花扩展到番茄, 玉米, 甜菜, 辣椒, 瓜类等, 总面积5000余万亩, 产生了巨大的经济效益. '
我国干旱, 半干旱地区水资源总量不足, 而且降水时空分布不均, 60%以上集中在7, 8, 9三个月, 冬春降水少, 春旱发生频率高, 危害大. 全国农业技术推广服务中心主任刘天金认为, 地膜覆盖保墒技术, 实现了秋雨春用, 能够有效缓解春旱对农业生产的影响, 提高自然降水的粮食生产能力. '我国北方玉米种植主要分布在降雨量450毫米以上, 海拔1800米以下的地区. 通过推广地膜覆盖技术, 玉米种植范围已扩大到降雨量300毫米以上, 海拔2350米以下的地区. '
在中国农科院农业环境与可持续发展研究所研究员严昌荣看来, 地膜覆盖解决了干旱地区农业生产长期受缺水制约, 提高了资源利用效率, 摆脱了年年抗旱的被动局面. '不仅使玉米种植区北移了2~5个纬度, 而且增产30%~50%. 我们通过对全国756个试验点, 2644对(覆膜与不覆膜)田间对照试验结果的统计分析表明, 地膜覆盖能够明显提高农作物产量和水分利用效率. ' 此外, 地膜覆盖可以保持良好的土壤结构, 能够抑制土壤盐碱, 杜绝病害随水传播, 抑制杂草和病虫害, 节省了农药, 肥料, 灌溉水和劳动力的投入;可以增温保墒, 调整水果和蔬菜的播种及生育期, 实现反季节生产, 改善冠层光照, 提高果蔬品质.
国家统计局的数据显示: 2015年, 我国地膜覆盖面积达2.75亿亩, 使用量达145.5万吨. 而据预测, 到2024年, 我国地膜覆盖面积将达3.3亿亩, 使用量超过200万吨. 严昌荣忧心忡忡地表示, '这意味着我国每年12%以上的耕地在使用地膜, 在棉花产量占全国70%的新疆, 所有的棉田都使用地膜, 全国93%的烤烟田也使用地膜. 而且使用地膜的作物种类, 正不断从蔬菜向经济作物乃至大宗粮食作物发展. '
'白色革命' 衍生出了 '白色污染'
如此大规模的地膜使用有利也有弊, 一方面在农业提质增效方面起到了巨大的作用, 另一方面却也对土壤环境造成严重危害, 导致 '白色革命' 衍生出了 '白色污染' 这样的负面产物.
严昌荣说: '普通的聚乙烯地膜(PE地膜)是高分子化合物, 在自然条件下很难分解或降解. 随着使用年限的增加以及残膜回收措施的不力, 土壤中残膜积累越来越多, 局部地区形成了严重的残留污染, 导致了一系列生产和环境问题, 如: 破坏土壤结构, 影响作物生长和农事操作, 导致作物减产, 增加劳动投入, 造成资源浪费. ' 刘天金也表示, '当前我国地膜残留问题突出, 根据典型调查, 西北黄土旱塬区平均地膜残留7公斤/亩, 严重的地方超过15公斤/亩, 地膜残留破坏了土壤结构, 影响水肥运移, 作物出苗和生长发育, 降低了农作物产量和农产品品质. '
一项研究结果表明, 当土壤中地膜残留量达到每公顷120公斤的时候, 小麦, 玉米, 棉花的产量将分别下降17.8%, 13.2%和16%. 当前, 由于机采棉的不断推广, 地膜进入棉花已成为影响棉花品质的一个重要因素, 这会导致棉花印染困难, 商品率降低. 另外, 许多作物秸秆都是重要的牲畜饲料, 比如花生秸秆就是非常优质的饲料, 但近年来, 山东, 东北部分地区采地膜覆盖技术种植花生以后, 使花生秸秆中夹杂地膜的问题十分突出, 只要是地膜花生, 老百姓都不敢用其秸秆作饲料.
而在同样大面积使用地膜的欧洲和日本, 却不存在 '白色污染' 问题. 严昌荣解释说: '除了日本和欧洲的法律规定聚乙烯地膜必须按照产业废弃物回收和处理外, 他们的地膜多是厚度在0.018~0.03毫米之间的高成本, 高强度地膜, 容易回收. 而我国主要使用的是0.005~0.01毫米之间的超薄地膜, 既难以回收, 也不可降解. '
其实, 1992年颁布的国家标准规定, 地膜的厚度为0.008±0.003毫米. 但在实际的生产和应用中, 为了降低成本, 0.005毫米厚的地膜成了我国市场上的主流产品. 2017年10月, 新修订的强制性国家标准《聚乙烯吹塑农用地面覆盖薄膜》发布. 与1992年版的标准相比, 变化主要表现为 '三提高一标示' , 即提高了地膜厚度, 力学性能, 耐候性能和在产品合格证上明显位置标示 '使用后请回收利用, 减少环境污染' 字样. 特别是明确规定地膜厚度不得小于0.01毫米, 并规定自2018年5月1日起新国标正式实施后, 未达标的地膜不再允许生产和销售. 专家表示, 新国标为用好地膜, 解决地膜残留问题, 减少 '白色污染' 提供了强有力的技术支撑和法律保障, 有利于地膜机播作业和回收再利用.
'因为残膜难回收而且劳动强度大, 不少农民将残膜直接翻到地下, 常年积累下来对土壤和农作物的危害不可小觑. ' 担忧之余, 陈学庚也认为, 缺乏适用的残膜回收机械也是 '白色污染' 愈演愈烈的原因之一, '其实我国从上世纪80年代就开始研发残膜回收机械, 先后涌现了100多种机械, 但是能真正达到使用要求的不多. '
推广替代技术, 降解膜, 机械回收逐步减量
2017年5月, 农业部印发《农膜回收行动方案》的通知, 加强农膜污染治理, 提高废旧农膜资源化利用水平, 提出到2020年, 全国农膜回收网络不断完善, 资源化利用水平不断提升, 农膜回收利用率达到80%以上, '白色污染' 得到有效防控. 那么, 如何治理地膜污染?增加其回收利用率, 专家们也谈了自己的看法.
刘天金提出, '坚持减量, 增效, 替代, 降解, 循环五措并举, 抓好残膜治理. 开展地膜覆盖技术适宜性评价, 科学规划, 合理退减部分地膜玉米种植, 调整种植结构. 开展旱作农业技术创新, 集成地膜替代技术, 以秸秆覆盖, 生草覆盖, 保水剂, 抗旱抗逆制剂, 集雨补灌, 水肥一体化等技术替代地膜覆盖, 实现地膜减量, 从源头上控制残膜危害. '
对此, 陈学庚建议, 在农田地膜减量化应用方面, 覆膜种植生产的效益不是很明显, 而且生长期能满足作物成熟要求的, 建议不使用地膜覆盖栽培. 严昌荣也提出, 尽量减少地膜覆盖度, 防止地膜覆盖滥用, 提倡一膜多用, 降低覆盖比例, 减少地膜投入量, '选用厚度适中, 韧性好, 抗老化能力强的地膜产品, 在第一次使用后基本没有破损, 第二次可以直接在上面打孔免耕播种, 实现减少地膜投入和耕作用工, 达到省时省工又环保的目的. 比如在湖北恩施, 先是地膜覆盖种植烤烟, 烟叶收获后在原来的覆膜垄上种植白菜, 萝卜等;甘肃陇东地区在覆膜玉米收获后, 第二茬种植油菜, 小麦等. '
专家们都认为, 推广生物降解地膜是今后解决地膜残留污染问题的重要途径. 尽管近年来我国在降解地膜研发上取得了很大进展, 但严昌荣也坦陈, 目前降解膜的价格要高出不少, 而且在增温保墒方面较普通聚乙烯地膜有较大差异, 加之拉伸强度不够难以满足农机覆膜的要求. '需要进一步加强降解地膜在原材料, 配方, 工艺和技术等方面的研究, 提高产品质量并降低产品成本, 另外, 要根据不同的作物和区域, 选择合理的降解地膜, 并配套合适的农艺技术和应用模式, 推广应用降解地膜. ' 严昌荣说.
陈学庚说: '降解膜替代聚乙烯地膜是最终趋势, 但聚乙烯地膜在未来10~15年内仍是主流, 两者存在相当长的共存期. 要将当年新铺地膜全回收和耕层内残留地膜逐步回收放在同等重要位置, 不欠新账, 逐步还老账, 土壤中的残膜含量就会逐渐减少, 而实现残膜机械化回收是必然举措. ' 他认为, 先进适用的残膜回收机应满足5项标准: 要容易操作, 不需要对机具进行复杂的调整, 驾驶员进行简单调整后即可正常作业;作业效率高, 使用可靠性高;残膜回收率能达90%以上, 回收作业费成本不超过20元/亩;具备自动卷膜功能, 回收的残膜卷可方便集中堆放;回收后的残膜含杂率要偏低, 为资源化利用创造基本条件. 2015年以来, 陈学庚的团队先后研制出16种残膜回收机, 获得多项发明专利. 在去年10月的现场作业演示中, 部分机械的残膜回收率可达80%~90%, 这使我国机械回收残膜有了很好开端. '接下来, 我打算进一步完善这些残膜回收机, 争取到2020年进入实用阶段. 真正实现对 '白色污染' 的有效治理, 还农业生产一片净土. '
陈学庚最后建议, '国家尽快制定相应的政策和法规, 逐步用法律法规去约束地膜的使用和回收, 形成规矩. 确立 '谁使用谁回收' 的原则, 严格规定当年新铺地膜的残膜回收率, 达不到回收标准的, 用经济手段予以处罚, 达到回收标准的, 明确给予奖励和补贴. ' 他最后表示: '残膜回收是世界性难题, 估计到2020年, 我国会有新的起色, 如果能够做到增量不增加, 存量就会逐渐减少. '