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土壤中地膜残留量的调查分析

时间:2016-07-04来源: 作者: 点击: 143次



 

摘要:在昌吉回族自治州棉花种植基地,对使用地膜覆盖技术不同年限的地块进行调查,详细调查了地膜的残留量及残地膜在土壤中的分布情况,得出随时间的增长,残地膜在土壤中的含量呈现直线增长趋势;残地膜在整个耕作层内的所占的比例0~100mm为70.40%、100~200mm为20.33%、200mm以上为9.27%。

关键词:地膜残留量;调查;分析

Investigation and Analysis on Residual Quantity of Plastic Mulch Film

Abstract: An investigation was made in cotton planting base in Changji Hui Autonomous prefecture which use plastic film mulching techniques of different years. A detailed study was made on the plastic film residue and residue mulching film distribution in soil.Draw a conclusion that With the increase of time, residual mulch film content in soils showed a linear increase trend,and residual plastic film in the whole plough layer was in distribution of 0 ~ 100mm accounted for 70.40% and 100 ~ 200mm accounted for 20.33% and more than 200mm accounted for 9.27%.

Key words: residual quantity of plastic mulch film; investigation;analysis

0 引言

上世纪80年代,地膜覆盖技术在新疆推广应用,30多年来,这项技术给新疆农业增产、农民增收带来了巨大效益。但是,随着地膜用量的逐年增大及回收措施的不利,土壤中的地膜残留量越来越多,多年来新疆一直使用传统的翻耕模式,新的残地膜被翻入土层,旧的残地膜再翻出地表,如此反复,致使残地膜分布在整个耕作层中,不但影响作物播种、发芽和生长,还造成严重的环境污染。为降低生产成本,农用地膜的厚度也降至最薄的0.008mm,抗拉强度不够,不利于回收。对耕作层中地膜残留的研究量国内学术期刊中有所报道,但只是片面报道某块地或某地区的地膜残留量,没有进行系统研究。本文通过大量田间调查,详细研究了使用地膜覆盖技术不同时间后,耕作层中残地膜的残留量及残地膜的分布情况。

1  调查取样方法

试验地点在昌吉回族自治州棉花种植基地,种植方式为多年连续使用地膜覆盖技术,总面积333 hm2,分别挑选出使用地膜覆盖技术5年、10年、15年、20年和25年的地块进行调查,每个地块选取6.7hm2为定点取样面积,定点取样采用五点法,每个测点长2000mm、宽2000mm、深300mm。收集每个测点的残地膜时,将每个测点0100mm100200mm200mm土层内的长边长度大于20mm的残留地膜分别收集、洗净、凉干、称重,计算每个土层内的残地膜质量和每个测点的总残地膜质量。

测量仪器:钢卷尺,精度1mm;电子天平,精度0.1g

2  调查结果

    地膜覆盖技术使用时间越长,向土壤中增加的地膜越多,近年来虽然加强了残地膜回收技术,但是,即便是机械化回收率也不超过80%,因此,土壤中的残地膜量逐年增加,随着每年的翻耕,残地膜进入到土壤深层。

使用地膜覆盖技术5年后,土壤中5个测点的地膜残留量见表1

土壤中地膜残留量

测点

土层深度,mm

测点合计,g

0-100

100-200

200以上

1

27.5

7.9

3.9

39.3

2

23.5

6.6

4.5

34.6

3

23.4

6.2

3.3

32.8

4

21.5

7.3

4.3

33.1

5

23.8

7.0

2.7

33.5

土层合计,g

119.7

34.9

18.7

173.0

占总质量百分比,%

69.21

20.19

10.79

 

使用地膜覆盖技术10年后,土壤中5个测点的地膜残留量见表2.

土壤中地膜残留量

测点

土层深度,mm

测点合计,g

0-100

100-200

200以上

1

44.85

15.18

8.97

69

2

54.9

13.176

5.124

73.2

3

55.488

16.32

9.792

81.6

4

53.298

21.15

10.152

84.6

5

53.874

13.284

6.642

73.8

土层合计

262.41

79.11

40.68

382.2

占总质量百分比,%

68.66%

20.70%

10.64%

 

使用地膜覆盖技术15年后,土壤中5个测点的地膜残留量见表3

土壤中地膜残留量

测点

土层深度,mm

测点合计,g

0-100

100-200

200以上

1

64.4

21.8

12.9

99.0

2

61.6

20.9

12.3

94.8

3

72.9

24.7

14.6

112.2

4

63.2

21.4

12.6

97.2

5

60.8

20.6

12.2

93.6

土层合计

322.9

109.3

64.6

496.8

占总质量百分比,%

65.00%

22.00%

13.00%

 

使用地膜覆盖技术20年后,土壤中5个测点的地膜残留量见表4

土壤中地膜残留量

测点

土层深度,mm

测点合计,g

0-100

100-200

200以上

1

112.5

27.0

10.5

150.0

2

93.3

28.5

7.8

129.6

3

105.4

32.2

8.8

146.4

4

120.2

36.8

3.2

160.2

5

124.5

32.8

6.6

163.8

合计

555.9

157.3

36.8

750

占总质量百分比,%

74.11

20.98

4.91

 

使用地膜覆盖技术25年后,土壤中5个测点的地膜残留量见表5

土壤中地膜残留量

测点

土层深度,mm

测点合计,g

0-100

100-200

200以上

1

176.1

42.3

16.4

234.8

2

125.1

30.0

11.7

166.8

3

103.4

24.8

9.6

137.8

4

163.0

39.1

15.2

217.3

5

137.0

32.9

12.8

182.6

土层合计

704.5

169.1

65.8

939.3

占总质量百分比,%

75.00

18.00

7.00

 

3 地膜残留量分析

3.1  土地翻耕技术对地膜残留量的影响

使用地膜进行农业生产时,地膜仅仅覆盖在土壤的表层,覆土深度不大于100mm,但是,在犁地作业时将残留地膜带到地下200~300mm处,长此以往,深层土壤中的残留地膜越来越多。汇总表1至表5中“土层深度”栏目中的“0100”、“100200”、“200以上”土层中残留地膜“占总质量的百分比”,残留地膜在土壤中的所占的比例见表6

残地膜在不同土层中的所占的比例

使用地膜覆盖

技术时间,年

土层深度,mm

0-100

100-200

200以上

5

69.21%

20.19%

10.79%

10

68.66%

20.70%

10.64%

15

65.00%

22.00%

13.00%

20

74.11%

20.98%

4.91%

25

75.00%

18.00%

7.00%

平均值

70.40%

20.37%

9.27%

从表6可知,残留地膜在整个耕作层内的分布情况为:0100mm内占70.40%100200mm20.33%200mm以上占9.27%

3.2地膜覆盖技术使用年限对地膜残留量与的影响

随着地膜覆盖技术的逐年使用,土壤中残存的地膜也逐年增加,汇总表1只表5中“测点合计”栏目,使用地膜覆盖技术5年至25年的地块中地膜残留量见表7

表7  使用地膜覆盖技术5年至25年残地膜残留量

使用地膜覆盖

技术时间,年

各测点残地膜总质量,g/4m2

平均值

g/4m2

每公顷残地膜

质量,kg/hm2

1

2

3

4

5

5

39.3

34.6

32.5

33.1

33.50

34.6

86.5

10

69.0

73.2

81.6

84.6

73.8

76.4

191.0

15

99.0

94.8

112.2

97.2

93.6

99.4

248.5

20

150.0

129.6

146.4

160.2

163.8

150.0

375.0

25

234.8

166.8

137.8

217.3

182.6

187.9

469.8

 

从表7推测每公顷残地膜质量与使用地膜覆盖技术时间之间呈线性关系,因此采用线性模型(1-1)进行曲线拟合:

                                  (1-1)

式中,y为残地膜质量,kg/hm2x为使用地膜覆盖技术时间,年;b0为常数项系数;b11阶多项式系数。

用线性回归法计算回归方程,并给出曲线模型的检验报告,包括拟合决定系数Rsq、模型的F检验,如表8所示。

拟合方程的检验

拟合模型

拟合决定系数Rsq

F检验

F检验显著性Sig. F

1

0.990

311.741

0.000

从表8可知,方程的决定系数为0.99,接近于1,说明模型的拟合性能较优,经F检验,F=311.741,方程F检验对应的置信水平为0,远小于0.05,说明方程拟合的非常显著。

拟合方程的系数

 

方程系数

T检验

T检验显著性Sig.

常数项b0

-4.4

-0.616

0.026

自变量b1

7.6

17.656

0.000

从表9可知,拟合的方程为:,常数项和自变量T检验对应的置信水平为0,远小于0.05,说明方程的系数拟合的非常显著。

残地膜质量与使用地膜覆盖技术年限是线性关系,即随时间的增长土壤中的残地膜质量呈直线增长趋势。主要原因有:农用塑料膜是聚烯烃类化合物,在自然条件下极难降解,能在土壤里存在200400年。田间耕作、自然风化和风雨的搬运作用也会使土壤中的残地膜有所减少,残地膜回收作业也会减少地膜残留量,但是每年仍然有20%的残地膜不能回收,因此残地膜的材料和回收工艺有待进一步研究。

4  结论

长边长度大于20mm的残留地膜会影响种子的生根发芽,造成减产,称为有害地膜。随着环保意识的提高,残地膜回收力度逐年提高,但是由于植株的阻碍、深埋的膜边等因素,致使残地膜的回收率很难达到100%,土壤中的残地膜成增长趋势,连年的土地翻耕致使深层土壤中的残地膜也越来越多。调查结果表明,不同土层中残地膜的比例为0100mm70.40%100200mm20.33%200mm以上为9.27%

 

参考文献

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