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农田地膜应用与地膜残留污染有新解

核心提示:在上个世纪,有一种草莓种植技术,通过给植株“盖一层被子”,减轻雨水对草莓植株的打击、减少土壤中水分的蒸发,促进植株对水分

在上个世纪,有一种草莓种植技术,通过给植株“盖一层被子”,减轻雨水对草莓植株的打击、减少土壤中水分的蒸发,促进植株对水分的吸收和生长发育,使土壤保持适宜的温度和湿度,这种技术还有利于肥料的腐熟和分解,提高土地肥力,防止水土流失,并且它的成本低、使用方便。

       这就是农田地膜覆盖技术。到如今,我国已经成为世界上地膜使用量最多、覆盖面积最大的国家。每年要用掉大约145万吨地膜,占全球总量的75%,农作物覆盖面积近3亿亩。

当然,与任何一个技术一样,在享受其带来好处的同时,必然也要面对其负面影响。地膜难以回收,带来了不可忽视的污染问题。

调查资料显示,长期覆膜农田土壤中地膜残留量在71.9~259.1kg/hm²之间,从区域上看,西北农田土壤中残膜量要远高于华北和西南地区。

地膜残留污染主要危害表现在:阻碍土壤毛管水和自然水的渗透,影响土壤吸湿性,降低土壤通透性,影响土壤微生物活动和土壤肥力,土壤中残膜导致作物出苗慢,出苗率低,缺苗断垄等现象严重。此外,残膜碎片可能与农作物秸秆和饲料混在一起,牛羊等家畜误食后造成肠胃功能紊乱或者死亡。漫天飞舞的残膜影响环境美观,还造成“视觉污染”等问题。

在生态环境保护受到高度重视的当下,地膜究竟该不该用,怎么用,成为了大家最为关心的话题。如何才能实现增产增收与环境保护之间的平衡?

地膜究竟该不该用?

1、探讨这个问题之前,我们先来看看地膜的工作原理:

地膜覆盖的作用机理是,通过提高地温、抑制地表水分蒸发、抑草灭草、抑盐保苗、增加冠层下光照均匀程度和增加反射光,改善农作物生长发育条件,抗御不良环境。

一般情况下,地膜覆盖能够使作物生育期平均地温提高3~6℃,使0~20cm土壤含水量分别高2.6~3. 5个百分点,农田降水利用率大幅度提高。

2、农业生产已经离不开地膜

统计数据显示,我国每年农作物播种面积近25亿亩,其中作物覆膜面积近3亿亩,农作物地膜覆盖比率在12.7%左右;地膜覆盖技术应用使得作物产量和水分利用效率分别增加30%,初步估算,我国地膜覆盖技术使农作物增产所带来的直接经济效益在1200亿元/年~1400亿元/年。

在北方,该技术应用扩大了玉米种植区域,北界北移2~3个纬度,播种时间提前5~10天,每年增产玉米100亿~150亿公斤,贡献了相当于全国玉米总产量的5%~8%。

地膜覆盖使西北内陆棉区迅速扩大,棉花播种面积从上世纪80年代不到10%上升到2010年代的31.8% ,每年增产棉花150万~200万吨,贡献了相对于全国棉花产量的20%~30%。

地膜覆盖使小麦、玉米和水稻这3种主要谷物年总增产3000万吨,相当于额外增加390万公顷耕地用于生产粮食。

中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所的专家们,为了全面了解地膜覆盖对我国农作物的产量、经济效益和水分利用效率的影响,他们通过整合分析我国1979年以来田间试验大数据发现,地膜覆盖可使51种作物产量平均提高45.5%,水分利用效率平均提高58.0%。

可以说,地膜为农产品增产增收,保障粮食安全、蔬菜周年供应做出巨大贡献。但是,面对地膜覆盖技术所产生的残留污染问题,有何解决方案呢?

研究揭示地膜微塑料造成农药吸附和降解过程变化的作用机制

近日,中国农业科学院棉花研究所棉花虫害防控与生物安全团队开展了地膜残留对土壤中残留农药吸附和降解环境行为的影响研究,发现地膜微塑料的存在影响土壤对残留农药的吸附和降解过程,农药极性及地膜的状态是造成该结果的重要因素。研究结果为解析土壤环境中残留微塑料与农药之间的相互作用机制提供了重要理论基础。

微塑料作为一种新兴的持久性污染物,已成为全球关注的焦点。先前研究表明,水环境中残留的农药能够吸附在微塑料上,延长了农药残留时间。然而,鲜有研究探讨土壤环境中不同类型或状态的塑料薄膜微塑料对残留农药吸附和降解环境行为的影响。开展该研究将为解析土壤环境中残留微塑料与农药之间的相互作用机制提供新的见解。

该研究选取吡虫啉和丙炔氟草胺两种棉田常用农药,以及全新、老化塑料地膜和全新可降解地膜三种状态的地膜,在室内人工气候箱进行吸附和降解的环境行为实验。结果表明,三种地膜微塑料减缓了农药在土壤中的快速吸附阶段,延迟了吸附到达平衡的时间,增强了土壤系统对两种农药的吸附强度,且这种吸附强度随着地膜微塑料的老化而增强。三种地膜微塑料还影响两种农药的降解过程,新地膜促进两种农药的降解,而老化地膜和可降解地膜延缓两种农药降解。进一步研究发现,农药极性和地膜的表面结构和官能团是地膜-土壤系统中农药吸附和降解差异的潜在重要原因。该结果促进了地膜微塑料等农业面源污染物的环境影响评价和治理研究。

相信随着研究的深入,专家们会从根本上解决,地膜“白色污染”的问题,彻底落实绿色发展理念。

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