农田地膜污染综合防控技术
发布时间：2021-06-15
技术领域：资环技术
技术概述：1.技术提出背景 农膜是继种子、农药、化肥之后的第四大农业生产资料。地膜覆盖技术已在全国范围得到广泛应用，覆盖作物种类也从最初的经济作物扩大到大田作物。地膜覆盖技术促进了农业生产力的飞跃发展，为保障我国“米袋子”和“菜篮子”做出了重大贡献。目前，我国地膜覆盖面积近3亿亩，年使用量145万吨，并呈逐年递增的趋势。随着地膜用量和使用年限的不断增加，农田残留地膜污染已呈现日趋严重的态势，造成土壤结构破坏、耕地质量下降、作物减产、品质降低以及农事操作受阻等一系列问题，影响了农业生产的可持续发展，迫切需要切实有效的治理技术和成套方案。 2.拟解决的主要问题 集成PE地膜减量化、降解地膜替代、回收机械化和处理再利用等方面技术，覆盖地膜使用、回收、处理、再利用四大关键环节，初步建立农膜污染综合防控体系，有效减少残膜污染、节约资源，实现农业生态环境可持续健康发展。力争到2020年，当季农膜回收率达到80%，资源化利用率达到60%。生物降解地膜当年基本降解，动态平衡周期严格控制在3年以内，在部分区域和作物上逐步替代传统地膜。 3.成熟程度、先进性、重要性、应用价值 ——一膜多用技术，是全膜双垄沟播技术的创新和发展，已经在甘肃、内蒙西北得到一定应用，如甘肃会宁县以头茬新膜玉米—二茬残膜玉米—三茬残膜胡麻为核心的轮作种植制度，已成为不保灌水川区独特的少免耕轮作节水节本增效种植模式，穴播胡麻面积已占胡麻播种面积的70%以上。 ——生物降解地膜替代技术，农业部已经在东北风沙区、华北集约农区和丘陵区、西北内陆灌区和西北旱作区，西南山地丘陵的全国13个省份的27个县市开展了可降解地膜对比试验，共涉及玉米、棉花、蔬菜、马铃薯、花生、烟草等6种主要覆膜作物。从两年的试验和部分地区开展的大面积示范来看，在一定地区和部分作物上，生物降解地膜具备推广条件，可以开展较大面积的推广示范。 ——机械化地膜回收技术，目前国内较为成熟的有新疆棉田耕前残膜回收技术和西北旱地玉米地残膜机械化回收技术。秸秆还田搂膜联合作业机（棉田耕前残膜回收技术）解决一次作业完成粉碎棉花秸秆、抛撒碎秆、起膜边、将残地膜搂集成条、自动卸膜等关键问题，该机无需搂膜后再次打杆，并可不停机自动卸膜，作业效率高，已经在南北疆主要植棉区选建4个技术应用示范点进行了大规模应用示范，示范应用面积超过20万亩，新疆主要植棉区将大面积推广应用。旱地玉米地残膜回收机（西北旱地玉米地残膜机械化回收技术）解决起膜、膜和杂物分离、地膜缠绕性和脱膜等问题，已在甘肃、宁夏等进行了大范围应用，已经应用面积达到10万亩，未来将通过农机补贴进一步推广。 ——残膜处理再利用造粒技术，2012-2015年，农业部已经在西北、东北、华北等地膜使用集中区，建立了229个地膜清洁生产示范县，扶持建设废旧地膜回收加工企业419家、回收网点2673个，形成废旧农膜加工能力18万吨，初步构建了地膜回收加工再利用体系。 4.技术成果鉴定（第三方评价）及获奖情况 由中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所、新疆农垦科学院等单位完成的“农田地膜残留污染防控技术与产品”在2015年获得农业部中华农业科技进步二等奖。该成果系统揭示了我国地膜应用的变化特点，构建了可降解地膜适宜性评价体系。率先提出了农事操作与地膜回收相结合的研发理念，研制了多种新型地膜回收联合作业机具，实现农事操作与地膜回收的有机结合，回收率达80%以上，节约回收成本30～50元/亩，并在西北其他省区得到应用。中国农学会组织的专家组评审认为该成果“技术整体处于国际先进水平”。
技术要点：
核心技术包括一膜多用技术、生物降解地膜替代技术、机械化地膜回收技术和残膜处理再利用造粒技术。 1.一膜多用技术，是指覆膜前茬作物收获后，不揭膜保护地膜，当年或翌年春季，在原有地膜上播种后茬作物的一种免耕抑蒸保墒增温技术。特点是不破坏土壤结构，蓄集降水，抑制土壤水分蒸发，提升早春地温和增加积温，减轻冬春季土壤水蚀、风蚀危害，增加作物复种指数，尤其是减少地膜重复性投入造成的环境污染和资源浪费，达到增产增收，节本增效和缓解污染加重的目的。 2.生物降解地膜替代技术，主要包括产品选择和配套农艺技术。（1）根据区域和作物对地膜覆盖时间的需求，选择能够满足生产需要的生物降解地膜产品。一是操作性，产品抗拉强度能否满足覆膜操作的要求，在大规模的机械化作业农区，抗拉强度要较高，能够进行机械化铺膜作业，而在西南山区，人工覆膜，则可以对其强度要求降低；二是功能性，即覆膜后能够在农田中保持合适的时间后才开始破裂，同时要满足增温保墒抑草等利于作物生长的特性；三是可控性，即地膜破裂和降解时间应该在完成其基本功能后才开始，尤其是不能过早开裂和降解；四是经济性，产品成本要通过材料规模化、配方精准化等措施和方法逐渐下降，最终达到综合经济成本低于普通PE地膜。（2）配套作业机械和水分管理措施。考虑到生物降解地膜原料特点，覆膜机械应对原来进行普通PE地膜作业机械进行适当改进，尤其是在覆膜机构上加装防过分拉扯装置，避免覆膜是将地膜拉的过紧，播种的鸭嘴应该增加锋利程度，便于降低对地膜的拉扯和有效下种。同时，在农田水分管理方面，应该适当增加灌水频度，弥补生物降解地膜保墒性能略差的不足。 3.机械化地膜回收技术，是针对覆膜栽培技术发展起来的配套技术，是指使用残膜回收机械对农田当年地表残膜以及历年存留在耕层的残膜进行回收，按照农艺要求和作业时间分为三类。（1）秋后残膜回收技术。秋后收膜是在作物收获后、耕整地前，将田间的残地膜收起。北方地区受气候影响，秋后收膜常常与灭茬、耕地作业结合在一起形成复式作业，残膜回收率应达80%以上。（2）作物苗期(头水前)残膜回收技术。苗期收膜是根据农艺需要，在作物浇头水前将地膜揭去，以便于中耕除草、施肥和灌溉。此时地膜使用时间短、未老化、并有一定强度，而且膜上积土少，起膜容易，有利于收膜。主要适用于玉米、棉花等作物中耕作业前的地膜回收，残膜回收率应达80%以上。（3）耕层内残膜回收（清捡）技术。针对历年耕层内的残碎膜，结合秋翻、春耕犁地作业（作物播前）进行残膜回收作业。主要采用搂膜机、配置有搂膜齿的犁和整地机等机型，可将地表及耕层10厘米内的残碎膜搂起或捡拾，当年残膜回收率应达20%（指占耕地中历年累计残碎膜总量的比例）。 4.残膜处理再利用造粒技术，主要是将废旧农膜加工转化和再利用的过程。主要流程：回收环节（承重、量方）-堆料区-破碎区-清洗区-造粒区（烘干、切割）-循环水利用-深加工。废旧地膜再生加工站通过引进破碎效率高、清洗及干燥能力强、再生颗粒质量高的塑料薄膜清洗脱水干燥后再造粒的生产设备，将废旧农膜处理加工成再生PE颗粒，后再加工成PE管材、塑料容器、地面井盖等再生塑料制品，有效实现资源循环再利用。 由于区域、作物和种植方式的差异，在一个区域，或一个作物上需要通过单项技术应用和多项技术组合应用，实现农田地膜污染综合防控。
适宜区域：1.一膜多用技术，适宜于西北地区，以新疆、甘肃为重点，包括宁夏、陕西、青海、山西和内蒙古的部分地区。 2.生物降解地膜替代技术，在一定地区和部分作物上，具备推广条件，如在南方地区的经济作物（蔬菜、烟草）和覆土种植的马铃薯上。 3.机械化地膜回收技术，适宜于田块地势平坦、集中连片的地区，尤其是东北、西北等大面积地膜覆盖栽培区域。 4.残膜处理再利用造粒技术，适宜于在年覆膜面积和年覆膜量大的县区建设废旧地膜再生加工站。
注意事项：1.一膜多用技术，一是需要注重优化田间管理方式，地力在一膜多用中有着重要作用，第一次覆膜时宜一次性施足底肥，尤其磷钾肥，是提高后作生产的关键。二是前季作物收获后及时覆土，或用作物秸秆覆膜，保护地膜完好。 2.生物降解地膜替代技术，一是需要与当地的气候、土壤和作物对覆膜功能需求相适应，对于旱寒区水热条件较差的区域，要避免用于覆盖兑水热条件要求很高的农作物。二是要针对不同区域和作物，选择合适的生物降解地膜产品。三是要注重覆膜质量，杜绝地膜的边和头没有压严实，露风或者易被风掀起和撕裂等。 3.机械化地膜回收技术，一是选用机具应考虑残膜与茎秆、叶片、杂草混杂及裹土问题，如果能分离，干净的地膜可以回收再利用，从而提高经济效益，而且可减轻机具作业的负荷，提高集膜箱的有效容积。二是缠绕问题，应尽量使各工作部件表面光滑，同时应在易发生缠绕处放置刮刀和卸膜机构，以便及时刮断缠绕的残膜，将收起的残膜卸掉，送入集膜箱，这些措施都可以有效防止残膜的缠绕和返带。 4.残膜处理再利用造粒技术，一是要注重水资源的循环再利用，考虑到回收残膜中会夹杂茎秆、土等杂物，清洗步骤必不可少，务必在废旧地膜再生加工站建设之初设计好循环水利用系统。二是要积极争取地方增值税和电价补贴，受到近年来国际石油价格大幅下跌影响，废旧地膜再生产品价格大幅下降，经济上可行是关键所在。
支撑单位：1.单位名称：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所2.单位名称：新疆农垦科学院
联系人：1.单位名称：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 联系地址：北京市海淀区中关村南大街12号 邮政编码：100081 联 系 人：严昌荣 联系电话：13910020499 电子邮箱：yanchangrong@caas.cn 2.单位名称：新疆农垦科学院 联系地址：新疆石河子市乌伊公路221号 邮政编码：832000 联 系 人：郑 炫 联系电话：13319930066 电子邮箱：jiazhengxuan@sohu.com
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