王志超，李仙岳，史海濱，丁宗江，張景俊，郭 宇，王美榮

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，呼和浩特 010018）

覆膜年限及灌水方法對河套灌區(qū)農(nóng)膜殘留的影響

王志超，李仙岳※，史海濱，丁宗江，張景俊，郭 宇，王美榮

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，呼和浩特 010018）

為闡明內(nèi)蒙古河套灌區(qū)農(nóng)膜殘留現(xiàn)狀及覆膜年限、灌水方法對農(nóng)膜殘留的影響，該文采用查閱資料、問卷調(diào)研及田間取樣等相結(jié)合的方法，分析了內(nèi)蒙古河套灌區(qū)及典型研究區(qū)地膜覆蓋現(xiàn)狀，并在典型研究區(qū)考慮了覆膜年限（覆膜2、5、10、20 a）、灌水方法（膜下滴灌和地面灌溉覆膜）和作物種類（玉米和葵花）3個因子，探索其對農(nóng)膜殘留強度、破碎率、殘膜分布及殘膜碎片大小的影響。結(jié)果表明：內(nèi)蒙古河套灌區(qū)2005—2014年地膜使用量和覆膜面積均呈跨越式增長，分別增長了125.81%和147.62%；而典型研究區(qū)更是增長了240%和265.81%，然而單位面積覆膜量卻下降了8.82%和7.08%。不同覆膜年限和灌水方法顯著影響農(nóng)膜殘留強度和破碎率（P＜0.05），其中覆膜5、10、20 a后的殘留強度平均比覆膜2 a分別增長了80.14%、163.70%、273.64%，破碎率平均比覆膜2 a分別增長了20.97%、38.14%、60.20%；膜下滴灌與地面灌溉覆膜相比殘留強度平均提高了42.92%，破碎率平均提高了20.01%。農(nóng)膜殘留主要集中在土壤0～10 cm土層內(nèi)，占64.89%；典型研究區(qū)面積為0～4和＞4～20 cm2的殘膜分別占殘膜總片數(shù)的31.06%和27.81%，且隨著覆膜年限增加，下層殘膜片數(shù)占總殘膜片數(shù)的比例逐漸增加，其中覆膜20 a農(nóng)田與覆膜2 a農(nóng)田相比0～10 cm土層殘膜占總殘膜片數(shù)由71.47%降低為54.61%，＞10～20 cm土層由23.37%升高為32.24%，而不同灌水方式對殘膜在土壤中的分布影響不大。隨著覆膜年限的增加土壤中不同面積殘膜比例差異越顯著且小面積殘膜比例增加，覆膜2～20 a后，面積為20 cm2以下的殘膜數(shù)量分別是面積為20 cm2以上的1.43～1.59倍（P＜0.05）。研究結(jié)果可為農(nóng)膜殘留防治提供參考。

灌溉；膜；作物；農(nóng)膜殘留；河套灌區(qū)；覆膜年限

0 引 言

因地膜覆蓋技術(shù)具有明顯的增溫、保墑、控鹽作用[1-4]，自1978年引入中國以來已得到大規(guī)模應(yīng)用，特別是在北方干旱寒冷地區(qū)，地膜覆蓋耕作技術(shù)的優(yōu)勢更為明顯[5-7]。然而農(nóng)用塑料地膜由于自身的難以降解性以及回收機制不健全等原因造成了日趨嚴(yán)重的農(nóng)膜殘留問題，使得農(nóng)田“白色污染”問題已成為困擾農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素[8-11]。近年來，相關(guān)學(xué)者從機理上對農(nóng)膜殘留問題的嚴(yán)重性進行了大量研究，比如農(nóng)膜殘留導(dǎo)致水分入滲速率減慢[12]、水分入滲的不確定性[2,13]、甚至對農(nóng)膜殘留后土壤水分特征曲線[14]、飽和導(dǎo)水率[15]等相關(guān)水力參數(shù)都進行了深入的研究。另外對于農(nóng)膜殘留后作物根系生長發(fā)育以及產(chǎn)量等的影響也做了多方面研究[16-18]，結(jié)果顯示農(nóng)膜殘留不僅會嚴(yán)重影響土壤中水和溶質(zhì)運移，破壞土壤的物理性質(zhì)，更會造成作物減產(chǎn)[19-20]。目前農(nóng)膜殘留的嚴(yán)重危害不僅引起眾多學(xué)者的關(guān)注，也引起了政府相關(guān)部門的高度重視，2015年農(nóng)業(yè)部等8部委印發(fā)了《全國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃（2015—2030年）》將農(nóng)膜殘留和農(nóng)藥化肥等列為今后重點治理的農(nóng)業(yè)面源污染[21]。

學(xué)者已對農(nóng)膜殘留特性做了大量研究，研究顯示華北地區(qū)土壤耕層的地膜殘留強度平均為26.8 kg/hm2，且如果按照現(xiàn)在的地膜使用方式，到2021年花生和棉田的地膜殘留量將超過國家的相關(guān)限值標(biāo)準(zhǔn)，成為殘膜污染區(qū)[22]；新疆棉田連續(xù)覆膜25 a后，殘膜片數(shù)和殘膜量分別達 1 376萬片/hm2和 405 kg/hm2，并以每年40.02萬片/hm2和13.66 kg/hm2的速度遞增[23]；南方平原區(qū)0～30 cm土層地膜殘留量為1.79～72.15 kg/hm2，且面積為25～30 cm2的殘膜會降低小白菜干物質(zhì)積累量，可降低 14.3%～35.7%[24]。已有研究大都集中在農(nóng)膜殘留分布特性調(diào)查和分析，對于形成現(xiàn)有殘膜分布的影響因素研究不夠深入，研究表明覆膜年限、灌溉類型、種植作物、覆膜厚度、地膜使用量、回收情況等[25-26]都會影響農(nóng)膜殘留特性和分布。然而不同灌溉、耕作模式下農(nóng)膜殘留量變化規(guī)律的定量化研究鮮有報道。另外從華北[22]、新疆[23]、南方平原[24]以及內(nèi)蒙古[27]等地區(qū)的農(nóng)膜殘留分布來看，農(nóng)膜殘留已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)面源污染不可避免的因素，而河套灌區(qū)由于干旱、少雨以及鹽漬化等因素導(dǎo)致覆膜比例遠大于其他地區(qū)，特別是近年來膜下滴灌技術(shù)在河套灌區(qū)的大規(guī)模發(fā)展[28-29]，也帶來了更加嚴(yán)峻的農(nóng)膜殘留問題。

綜上，本文在分析內(nèi)蒙古河套灌區(qū)及典型研究區(qū)地膜使用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，研究了河套典型研究區(qū)域不同覆膜年限及灌水方法對不同作物殘留特性的影響，以期為河套灌區(qū)及相似區(qū)域農(nóng)膜殘留特性，特別是不同灌溉、耕作模式下的農(nóng)膜殘留規(guī)律提供理論支撐，并為農(nóng)膜殘留防治提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于河套灌區(qū)上游巴彥淖爾市磴口縣，將溫都爾毛道嘎查、巴音溫都爾嘎查耀升農(nóng)莊、壩愣村和三海子村 4個村作為典型研究區(qū)。該區(qū)域?qū)儆诘湫偷臏貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，年均降水量139～222 mm，年均蒸發(fā)量1999～2 346 mm，年均氣溫5.6～7.8 ℃，地膜覆蓋是該區(qū)域的重要農(nóng)業(yè)耕作措施，土壤質(zhì)地以砂壤土和砂土為主。盡管河套灌區(qū)主要以地面灌溉(畦灌)為主，但隨著水權(quán)轉(zhuǎn)讓、規(guī)?；?jié)水改造的實施，膜下滴灌技術(shù)得到大面積推廣，研究區(qū)域最早膜下滴灌已超過20 a。

1.2 研究方法

1.2.1 查閱資料與問卷調(diào)研

1）參考統(tǒng)計和調(diào)查年鑒[30-31]，對內(nèi)蒙古河套灌區(qū)及典型研究區(qū)域2005—2014年地膜使用量及覆蓋面積進行整理分析，掌握其地膜覆蓋現(xiàn)狀。

2）在選定的4個研究區(qū)中選取典型農(nóng)戶進行問卷調(diào)研，通過發(fā)放調(diào)研問卷、現(xiàn)場交流等方式，了解農(nóng)戶耕作及覆膜情況，具體包括：覆膜年限、灌水方法、種植作物、覆膜方式、覆膜厚度、地膜使用量、地膜回收情況等，共發(fā)放調(diào)研問卷 100份，收回有效問卷（回答問題完整、答案與要求相符的問卷）92份。根據(jù)調(diào)查，研究區(qū)覆膜耕作方式達到 90%以上，主要作物為玉米（約50%）、葵花（約40%）及瓜果蔬菜（約10%）等，平均地膜使用量為45 kg/hm2，調(diào)查顯示目前農(nóng)民普遍意識到農(nóng)膜殘留對作物及土壤產(chǎn)生的巨大危害，其中93.45%（86份）的農(nóng)民在秋季收獲后或春季播種前對地膜進行回收，回收方式基本為耕土?xí)r利用犁、耙等耕作機械回收，較少利用殘膜回收機械，也有少部分農(nóng)民進行人工撿拾，考慮到時間、成本等問題，面積為20 cm2以下的殘膜回收率很低，總回收率約為70%～80%（表1）。經(jīng)調(diào)研，目前在內(nèi)蒙古河套灌區(qū)，無論是膜下滴灌還是地面灌溉(畦灌)，均采用行上覆膜的方式，其中地面灌溉膜寬70 cm，行間裸地，滴灌通常采用“一管一膜兩行”的模式，膜寬70 cm，行間裸地，常用地膜為聚乙烯地膜。

表1 內(nèi)蒙古河套灌區(qū)覆膜情況Table 1 Mulching application in Hetao Irrigation District of Inner Mongolia

1.2.2 定點試驗

1）試驗處理和取樣區(qū)。為了研究不同覆膜年限和灌水方法對農(nóng)膜殘留的影響，于2016年作物收獲后，在溫都爾毛道嘎查、巴音溫都爾嘎查耀升農(nóng)莊、壩愣村和三海子村 4個典型區(qū)確定不同覆膜年限及不同灌水方法取樣區(qū)。選擇正常農(nóng)耕田塊，在經(jīng)過農(nóng)民、農(nóng)場主及當(dāng)?shù)丶夹g(shù)人員等確認(rèn)且無爭議的田塊設(shè)置取樣點；設(shè)置2、5、10、20 a，共4種覆膜年限，地面灌溉覆膜和膜下滴灌2種灌水方法，玉米、葵花2種作物種類，共16個處理，每個處理按照5點取樣法取樣，共80個取樣點。

2）取樣方法。每個取樣點樣方大小為100 cm×100 cm，在0～10、＞10～20、＞20～30 cm土層分層取土，相互不混合，分離出塑料農(nóng)膜樣本并裝袋帶回實驗室備用。采用超聲波清洗儀（JP-010T，潔盟清洗設(shè)備有限公司生產(chǎn)）洗滌30 min后自然風(fēng)干，對每個樣本中的塑料農(nóng)膜按面積 0～4、＞4～20、＞20～50及＞50 cm2進行分組，每組用萬分之一天平（CP224C，奧豪斯儀器有限公司生產(chǎn)）稱量，并人工計片數(shù)。

1.3 農(nóng)膜殘留指標(biāo)計算

1）殘留強度：表示農(nóng)膜殘留程度的大小，即單位面積上農(nóng)膜的殘留量

式中R表示殘留強度，kg/hm2；S表示農(nóng)膜殘留量，kg；A表示覆膜面積，hm2。

2）破碎率：表示農(nóng)膜破碎程度的大小，即單位質(zhì)量殘膜所含有的片數(shù)

式中D表示破碎率，片/g；N表示殘膜總片數(shù)，片。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2007進行數(shù)據(jù)處理和制圖，SPSS 17.0進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 內(nèi)蒙古河套灌區(qū)及典型研究區(qū)地膜覆蓋現(xiàn)狀分析

內(nèi)蒙古河套灌區(qū)屬于典型干旱內(nèi)陸區(qū)，年蒸發(fā)量是降水量的10倍以上，鹽漬化嚴(yán)重[32]。地膜覆蓋技術(shù)能明顯減少蒸發(fā)，增加作物產(chǎn)量，從而導(dǎo)致了河套灌區(qū)地膜使用量和覆膜面積幾乎呈直線上升趨勢（圖 1），而包含典型研究區(qū)的磴口縣是河套灌區(qū)重要的糧油作物產(chǎn)區(qū)，也是地膜使用最早的區(qū)域之一。2005年內(nèi)蒙古河套灌區(qū)和磴口縣地膜使用量分別為0.93萬t和0.05萬t，地膜覆蓋面積分別為21萬hm2和1.17萬hm2，經(jīng)過10 a發(fā)展，到2014年內(nèi)蒙古河套灌區(qū)和磴口縣地膜使用量分別達到了2.1萬t和0.17萬t，分別增長了125.81%和240%，覆膜面積達到了 52萬 hm2和 4.28萬 hm2，分別增長了147.62%和265.81%?？梢?，近年來覆膜耕作在內(nèi)蒙古河套灌區(qū)得到了跨越式發(fā)展，而磴口縣地處河套灌區(qū)的西部，與整個河套灌區(qū)相比，干旱少雨更為嚴(yán)重，從而該地區(qū)地膜覆蓋發(fā)展速度更快，另外該區(qū)域作為河套灌區(qū)水權(quán)轉(zhuǎn)讓工程的樣板，膜下滴灌技術(shù)發(fā)展迅速。但從這2個數(shù)據(jù)可以看出，覆膜面積增長速度明顯要快于使用量的速度，內(nèi)蒙古河套灌區(qū)和磴口縣的單位面積覆膜量分別降低了8.82%和7.08%，這表明單位面積的地膜使用量（質(zhì)量）在減少，而通常質(zhì)量與厚度成正比例關(guān)系，可見單位面積的地膜平均厚度在減少，這也是導(dǎo)致近幾年農(nóng)膜殘留日益嚴(yán)重的重要原因。

圖1 2005—2014年內(nèi)蒙古河套灌區(qū)及磴口縣地膜使用量及覆蓋面積Fig.1 Amount and mulching area of plastic film in Hetao Irrigation District of Inner Mongolia and Dengkou County from 2005 to 2014

2.2 典型研究區(qū)覆膜年限及灌水方法對農(nóng)膜殘留強度和破碎率的影響

玉米、葵花是河套灌區(qū)的主要糧油作物，基本全為覆膜耕作，通過對玉米和葵花 2種作物在不同覆膜年限下農(nóng)膜殘留強度R和破碎率D進行比較（圖2），結(jié)果顯示 2種作物在相同覆膜年限及相同灌水方法下殘留強度R和破碎率D差異都非常小，玉米和葵花最大殘留強度R相差3.72 kg/hm2，最大破碎率D相差4.31 片/g，均無顯著差異（P＞0.05）。然而不同覆膜年限以及灌水方法對殘留強度R和破碎率D的影響很大，從圖2中可以看出隨著覆膜年限的增加，殘留強度R和破碎率D均呈增長態(tài)勢，覆膜5、10、20 a后，2種作物殘膜平均殘留強度R比覆膜2 a后（24.29 kg/hm2）分別增長了80.14%、163.70%、273.64%（P＜0.05），2種作物殘膜平均破碎率D比覆膜2 a后（36.76片/g）分別增長了20.97%、38.14%、60.20%（P＜0.05）。由此可見，不同作物農(nóng)膜的殘留特性相近，但是隨著覆膜年限增加，殘留強度R將會顯著增加，同時由于耕作、風(fēng)化等作用，破碎率D也會呈顯著加大，從而不僅僅在單位面積農(nóng)田中殘膜量增加，同時微小尺寸殘膜比例也會顯著增加，這將導(dǎo)致長期覆膜農(nóng)田的殘膜回收難度加大。

圖2 不同作物及灌水方法對農(nóng)膜殘留特性的影響Fig.2 Effects of different crops and irrigation methods on properties of residual plastic film

對地面灌溉覆膜耕作和膜下滴灌耕作的農(nóng)膜殘留強度R及破碎率D進行分析（圖2），結(jié)果顯示相同覆膜年限不同的灌水方法下殘留強度R和破碎率D都呈顯著差異（P＜0.05），膜下滴灌與地面灌溉覆膜相比，4種覆膜年限內(nèi)，2種作物殘留強度R平均高 19.82 kg/hm2（42.92%）（P=0.028），破碎率D平均高8.68片/g（20.01%）（P=0.034），其中覆膜2、5、10、20 a后膜下滴灌2種作物殘留強度R分別比地面灌溉覆膜高72.75%、68.78%、51.25%、20.70%（P＜0.05），破碎率D分別高26.93%、12.74%、18.61%、22.76%（P＜0.05）。造成這種現(xiàn)象的主要原因是膜下滴灌下地表鋪設(shè)滴灌帶，滴灌帶凸起導(dǎo)致兩側(cè)地膜易于斷裂，以及滴灌帶回收時拉扯地膜等導(dǎo)致破碎率D顯著高于地面灌溉覆膜耕作（圖2b），且造成大塊完整地膜減少，回收率降低，從而間接致使單位面積的殘留量增加。

2.3 覆膜年限及灌水方法對殘膜在土壤中分布的影響

2種灌水方法和4種覆膜年限均顯示農(nóng)膜殘留在0～10、＞10～20、＞20～30 cm土層呈現(xiàn)顯著差異（圖3），且所有處理中不同土層的殘膜片數(shù)為 0～10 cm土層＞10～20 cm土層＞20～30 cm土層，其中0～10 cm土層內(nèi)殘膜片數(shù)均顯著高于其他土層（P＜0.05），該層2種作物平均殘膜片數(shù)占總殘膜量的64.89%，最大百分?jǐn)?shù)達到74.22%（2 a連續(xù)玉米膜下滴灌），最小百分?jǐn)?shù)為53.09%（20 a連續(xù)葵花膜下滴灌），可見農(nóng)膜殘留主要集中在土壤0～10 cm土層內(nèi)，這也與嚴(yán)昌榮等的研究結(jié)果一致[11,16]，且覆膜年限越長殘膜在土壤中的累積量越多，覆膜5、10、20 a后分別比覆膜2 a后2種作物農(nóng)膜殘留片數(shù)平均增加了 115.22%、259.78%、486.68%。隨著覆膜年限的增加殘膜逐漸向深層移動，盡管土壤上層的殘膜量高于土壤下層，但是其比例在下降，不同處理覆膜2 a后0～10 cm土層2種作物殘膜片數(shù)占總殘膜片數(shù)的71.47%，而覆膜5、10和20 a后，該比例分別變?yōu)?3.64%、59.52%、54.61%；＞10～20 cm土層該值由23.37%變?yōu)?5.92%、26.06%、32.24%。膜下滴灌耕作與地面灌溉覆膜耕作對殘膜在土壤中的分布的影響不大，其中膜下滴灌耕作條件下0～10 cm土層2種作物殘膜片數(shù)平均占總殘膜片數(shù)的58.64%，＞10～20 cm土層殘膜片數(shù)占總殘膜片數(shù)的28.42%，地面灌溉覆膜耕作條件下這2個數(shù)值分別為59.30%，31.02%，差異并不顯著（P＞0.05）。相同土層不同年限間各處理殘膜片數(shù)均隨覆膜年限增加而顯著增長，0～10 cm土層覆膜5、10、20 a后分別比覆膜2 a后2種作物農(nóng)膜殘留片數(shù)平均增長0.91、1.99、3.48倍（P＜0.05），＞10～20 cm土層分別平均增長1.76、3.01、7.09倍（P＜0.05），＞20～30 cm土層分別平均增長0.34、4.03、6.47倍（P＜0.05）。

圖3 典型研究區(qū)覆膜年限及灌水方法對殘膜分布的影響Fig.3 Effects of film mulching years and irrigation methods on residual film distribution in typical study area

2.4 覆膜年限及灌水方法對殘膜碎片面積的影響

未回收的殘膜通常都屬于小碎塊，面積較小，隨著覆膜年限的增加、農(nóng)業(yè)耕作以及老化等現(xiàn)象均會導(dǎo)致殘膜的進一步碎片化（圖4），不同處理在2種作物上覆膜2 a后殘膜碎片面積為0～50 cm2的平均數(shù)量為92片，覆膜5、10、20 a后，其平均數(shù)量卻分別增長到198片、331片、540片，而葵花和玉米在相同覆膜年限及灌水方法下殘膜的形態(tài)變化無顯著差異（P＞0.05）。由圖4可進一步看出總體上農(nóng)田中殘膜以0～4和＞4～20 cm2的殘膜為主，分別占殘膜總片數(shù)的 31.06%和 27.81%（2種作物的平均值），其中面積為0～4 cm2殘膜所占比例最多，明顯多于其他面積殘膜，并且隨著覆膜年限的增加土壤中不同面積殘膜比例差異越顯著，覆膜20 a后面積為20 cm2以下的殘膜的數(shù)量是面積為20 cm2以上殘膜數(shù)量的1.43倍（2種作物的平均值），而覆膜10、5和2 a后這個數(shù)分別為1.44、1.51、1.59（P＜0.05）。導(dǎo)致這種現(xiàn)象主要是因為市場上大量的農(nóng)膜厚度不達標(biāo)，機收殘膜率低以及該地區(qū)殘膜回收機制不健全，且農(nóng)民沒有足夠的殘膜污染意識以及時間、成本等問題，致使大量小面積殘膜存留于土壤中，再加上耕作和風(fēng)化等物理過程，隨著耕作年限的增加，小面積殘膜數(shù)量不斷增高。而覆膜2、5 a后面積在0～50 cm2范圍的殘膜間均不存在顯著性差異（P＞0.05），說明低覆膜年限對殘膜面積大小影響不大，隨著覆膜年限增加，小面積殘膜數(shù)量逐漸增多。另外滴灌農(nóng)田中滴灌帶導(dǎo)致農(nóng)膜更易于破碎，從而出現(xiàn)不同覆膜年限后膜下滴灌耕作面積為 0～50 cm2的殘膜占總殘膜的百分?jǐn)?shù)明顯要高于地面灌溉覆膜耕作，覆膜2、5、10和20 a后分別比地面灌溉覆膜耕作高1.82%、4.15%、8.08%、9.14%（2種作物的平均值），呈顯著差異（P＜0.05）。

圖4 典型研究區(qū)覆膜年限及灌水方法對殘膜面積的影響Fig.4 Effects of film mulching years and irrigation methods on residual film area in typical study area

3 結(jié) 論

本文研究了內(nèi)蒙古河套灌區(qū)及研究區(qū)域 2005—2014年地膜覆蓋情況，并分析了典型研究區(qū)不同覆膜年限和不同灌水方法對當(dāng)?shù)刂饕魑锏霓r(nóng)膜殘留的影響，主要結(jié)論如下：

1）內(nèi)蒙古河套灌區(qū)及研究區(qū)（磴口縣）覆膜耕作呈跨越式發(fā)展，但單位面積覆膜質(zhì)量呈下降趨勢。2005—2014年內(nèi)蒙古河套灌區(qū)地膜使用量和覆膜面積分別增長了 125.81%和 147.62%，而磴口縣更是增長了 240%和265.81%；然而內(nèi)蒙古河套灌區(qū)和磴口縣的單位面積覆膜量分別降低了8.82%、7.08%，這可能導(dǎo)致農(nóng)膜殘留量進一步加劇。

2）隨著覆膜年限的增加土壤中農(nóng)膜殘留強度和破碎率顯著增加（P＜0.05），膜下滴灌耕作下殘留強度和破碎率顯著高于地面灌溉覆膜（P＜0.05）。覆膜5、10、20 a后，2種作物農(nóng)膜平均殘留強度比覆膜2 a后分別增長了 80.14%、163.70%、273.64%，農(nóng)膜平均破碎率比覆膜2 a后分別增長了20.97%、38.14%、60.20%；2種作物膜下滴灌殘留強度比地面灌溉覆膜平均增長42.92%，破碎率平均增長20.01%；相同覆膜年限及灌水方法下玉米與葵花的殘留強度和破碎率無顯著差異。

3）覆膜年限影響殘膜在土壤中的分布，而灌水方法對殘膜在土壤中的分布影響較小。覆膜年限越長土壤中殘膜量越多，覆膜20 a比覆膜2 a土壤殘膜片數(shù)增加了486.68%（2種作物的平均值），且0～10 cm土層殘膜由占殘膜總片數(shù)的71.47%降低為54.61%，＞10～20 cm土層殘膜片數(shù)由 23.37%升高為 32.24%；膜下滴灌耕作下0～10、＞10～20 cm土層殘膜片數(shù)占58.64%、28.42%（2種作物的平均值），而地面灌溉覆膜下分別是 59.30%、31.02%（2種作物的平均值），無顯著差異。

4）隨著覆膜年限增長農(nóng)田中殘膜碎片化現(xiàn)象越嚴(yán)重，且滴灌條件下比地面灌溉條件下碎片化嚴(yán)重。農(nóng)田中殘膜以0～4和＞4～20 cm2的殘膜為主，分別占殘膜總片數(shù)的31.06%和 27.81%（2種作物的平均值）；覆膜 20、10、5和2 a后面積為20 cm2以下的殘膜分別是面積為20 cm2以上殘膜的1.43、1.44、1.51、1.59倍（P＜0.05）；滴灌條件下面積為0～50 cm2的殘膜比例顯著高于地面灌溉，覆膜2、5、10和20 a后面積為0～50 cm2殘膜所占百分?jǐn)?shù)比地面灌溉時分別高1.82%、4.15%、8.08%、9.14%，呈顯著差異（P＜0.05）。

本文主要研究了不同覆膜年限及灌水方法對農(nóng)膜殘留強度、破碎率、殘膜碎片面積以及殘膜在土壤中分布的影響，缺少農(nóng)膜殘留對土壤物理性質(zhì)及作物產(chǎn)量的影響等方面的相關(guān)研究。建議下一步增加不同水肥鹽條件下農(nóng)膜殘留對土壤和作物影響的田間試驗和理論分析。

[1] 王婧，逄煥成，任天志，等．地膜覆蓋與秸稈深埋對河套灌區(qū)鹽漬土水鹽運動的影響[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28(15)：52－59.Wang Jing, Pang Huancheng, Ren Tianzhi, et al. Effect of plastic film mulching and straw buried on soil water-salt dynamic in Hetao plain[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2012, 28(15): 52－59. (in Chinese with English abstract)

[2] 李仙岳，史海濱，呂燁，等．土壤中不同殘膜量對滴灌入滲的影響及不確定性分析[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29(8)：84－90.Li Xianyue, Shi Haibin, Lü Ye, et al. Effects of different residual plastic film quantities in soil on drip infiltration and its uncertainty analysis[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(8): 84－90. (in Chinese with English abstract)

[3] Wang Zaimin, Jin Menggui, ?im?nek J, et al. Evaluation of mulched drip irrigation for cotton in arid Northwest China[J].Irrigation Science, 2014, 32(1): 15－27.

[4] Mahajan G, Sharda R, Kumar A, et al. Effect of plastic mulch on economizing irrigation water and weed control in baby corn sown by different methods[J]. African Journal of Agricultural Research, 2007(2): 19－26.

[5] 劉建國，李彥斌，張偉，等．綠洲棉田長期連作下殘膜分布及對棉花生長的影響[J]．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2010，29(2)：246－250.Liu Jianguo, Li Yanbin, Zhang Wei, et al. The distributing of the residue film and influence on cotton growth under continuous cropping in oasis of Xinjiang[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2010, 29(2): 246－250. (in Chinese with English abstract)

[6] 畢繼業(yè)，王秀芬，朱道林．地膜覆蓋對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2008，24(11)：172－175.Bi Jiye, Wang Xiufen, Zhu Daolin. Effect of plastic-film mulch on crop yield[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE),2008, 24(11): 172—175. (in Chinese with English abstract)

[7] Yan Changrong, He Wenqing, Neil C. et al. Plastic-film mulch in Chinese agriculture: Importance and problems [J].World Agriculture, 2014, 4(2): 32－36.

[8] 董合干，劉彤，李勇冠，等．新疆棉田地膜殘留對棉花產(chǎn)量及土壤理化性質(zhì)的影響[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29(8)：91－99.Dong Hegan, Liu Tong, Li Yongguan, et al. Effects of plastic film residue on cotton yield and soil physical and chemical properties in Xinjiang[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE),2013, 29(8): 91－99. (in Chinese with English abstract)

[9] 張建軍，郭天文，樊延錄，等．農(nóng)用地膜殘留對玉米生長發(fā)育及土壤水分運移的影響[J]．灌溉排水學(xué)報，2014，33(1)：100－102.Zhang Jianjun, Guo Tianwen, Fan Tinglu, et al. The effect of the agricultural residual plastic film on maize growth and development and soil moisture movement[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2014, 33(1): 100－102. (in Chinese with English abstract)

[10] Anikwe M, Mbah C N, Ezeaku P I, et al. Tillage and plastic mulch effects on soil properties and growth and yield of cocoyam (Colossian esculent) on an ultisol in south eastern Nigeria[J]. Soil Till, 2007(93): 264－272.

[11] 嚴(yán)昌榮，梅旭榮，何文清，等．農(nóng)用地膜殘留污染的現(xiàn)狀與防治[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2006，22(11)：269－272.Yan Changrong, Mei Xurong, He Wenqing, et al. Present situation of residue pollution of mulching plastic film and controlling measures[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE),2006, 22(11): 269－272. (in Chinese with English abstract)

[12] 王志超，李仙岳，史海濱，等．殘膜埋深對滴灌條件下粉砂壤土水分入滲影響的試驗研究[J]．土壤，2014，46(4)：710－715.Wang Zhichao, Li Xianyue, Shi Haibin, et al. Study on effect of plastic film residue at different buried depths on silt loam drip irrigation[J]. Soils, 2014, 46(4): 710－715. (in Chinese with English abstract)

[13] 牛文全，鄒小陽，劉晶晶，等．殘膜對土壤水分入滲和蒸發(fā)的影響及不確定性分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2016，32(14)：110－119.Niu Wenquan, Zou Xiaoyang, Liu Jingjing, et al. Effects of residual plastic film mixed in soil on water infiltration,evaporation and its uncertainty analysis[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(14): 110－119. (in Chinese with English abstract)

[14] 王志超，李仙岳，史海濱，等．含殘膜土壤水分特征曲線模型構(gòu)建[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2016，32(14)：103－109.Wang Zhichao, Li Xianyue, Shi Haibin, et al. Water characteristic curve model for soil with residual plastic film[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(14): 103－109. (in Chinese with English abstract)

[15] 王志超，李仙岳，史海濱，等．農(nóng)膜殘留對土壤水動力參數(shù)及土壤結(jié)構(gòu)的影響[J]．農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2015，46(5)：101－106.Wang Zhichao, Li Xianyue, Shi Haibin, et al. Effects of residual plastic film on soil hydrodynamic parameters and soil structure[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2015, 46(5): 101－106. (in Chinese with English abstract)

[16] 馬輝，梅旭榮，嚴(yán)昌榮，等．華北典型農(nóng)區(qū)棉田土壤中地膜殘留特點研究[J]．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2008，27(2)：570－573.Ma Hui, Mei Xurong, Yan Changrong, et al. The residue of mulching film of cotton field in north China[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2008, 27(2): 570－573. (in Chinese with English abstract)

[17] 李元橋，何文清，嚴(yán)昌榮，等．點源供水條件下殘膜對土壤水分運移的影響[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2015，31(6)：145－149.Li Yuanqiao, He Wenqing, Yan Changrong, et al. Effect of residual film on soil infiltration under drip irrigation[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(6): 145－149. (in Chinese with English abstract)

[18] Liu Enke, He Wenqing, Yan Changrong. White revolution to white pollution-agricultural plastic film mulch in China [J].Environmental Research Letters, 2014, 9(9): 091001.

[19] 王海江，王開勇，劉玉國. 膜下滴灌棉田不同土層鹽分變化及其對棉花生長的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2010，19(10)：2381－2385.Wang Haijiang, Wang Kaiyong, Liu Yuguo, et al. Effects on cotton growth and salinity changes in different soil depth of drip irrigation in cotton field[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2010, 19(10): 2381－2385. (in Chinese with English abstract)

[20] 楊彥明，傅建偉，龐彰，等．內(nèi)蒙古農(nóng)田地膜殘留現(xiàn)狀分析[J]．內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2010(1)：10－12.Yang Yanmimg, Fu Jianwei, Pang Zhang, et al. Analysis on the current situation of farmland film residue in Inner Mongolia[J]. Inner Mongolia Agricultural Science and Technology, 2010(1): 10－12. (in Chinese with English abstract)

[21] 云南省農(nóng)業(yè)廳法規(guī)處．《全國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃(2015-2030年)》解讀[J]．農(nóng)村實用技術(shù)，2016(1)：7－10.

[22] 張丹，胡萬里，劉宏斌，等．華北地區(qū)地膜殘留及典型覆膜作物殘膜系數(shù)[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2016，32(3)：1－5.Zhang Dan, Hu Wanli, Liu Hongbin, et al. Characteristics of residual mulching film and residual coefficient of typical crops in North China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE),2016, 32(3): 1－5. (in Chinese with English abstract)

[23] 董合干，王棟，王迎濤，等．新疆石河子地區(qū)棉田地膜殘留的時空分布特征[J]．干旱區(qū)資源與環(huán)境，2013，27(9)：182－186.Dong Hegan, Wang Dong, Wang Yingtao, et al. Spatial and temporal distribution characteristics of mulch residues in cotton field in Shihezi, Xinjiang[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2013, 27(9): 182－186. (in Chinese with English abstract)

[24] 蔡金洲．南方平原區(qū)地膜殘留特點及其對土--植物系統(tǒng)的影響[D]．武漢：武漢理工大學(xué)，2013.Cai Jinzhou. The Characteristics of Film Residue in the Southern Plains of China and Its Effect on Soil-Plant System[D]. Wuhan: Wuhan University of Technology, 2013.(in Chinese with English abstract)

[25] 馬輝. 典型農(nóng)區(qū)地膜殘留特點及對玉米生長發(fā)育影響研究[D]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2008.Ma Hui. Study on the Characteristic of Plastic Film Residue and Its Effect on Maize Growth in Typical Regions[D].Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2008.(in Chinese with English abstract)

[26] 王頻. 殘膜污染治理的對策和措施[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，1998，14(3)：185－188.Wang Pin. Measures to reduce the pollution of residual of mulching plastic film in farmland[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 1998,14(3): 185－188. (in Chinese with English abstract)

[27] 白云龍，李曉龍，張勝，等．內(nèi)蒙古地膜殘留污染現(xiàn)狀及殘膜回收利用對策研究[J]. 中國土壤與肥料，2015(6)：139－145.Bai Yunlong, Li Xiaolong, Zhang Sheng, et al. Study on the current situation of plastic film residue pollution and the countermeasures for the recovery and utilization of residual film in Inner Mongolia[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2015(6): 139－145. (in Chinese with English abstract)

[28] 王海江，王開勇，劉玉國. 膜下滴灌棉田不同土層鹽分變化及其對棉花生長的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2010，19(10)：2381－2385.Wang Haijiang, Wang Kaiyong, Liu Yuguo, et al. Effects on cotton growth and salinity changes in different soil depth of drip irrigation in cotton field[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2010, 19(10): 2381－2385. (in Chinese with English abstract)

[29] 王振華，楊培嶺，鄭旭榮，等．膜下滴灌系統(tǒng)不同應(yīng)用年限棉田根區(qū)鹽分變化及適耕性[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2014，30(4)：90－99.Wang Zhenhua, Yang Peiling, Zheng Xurong, et al. Soil salinity changes of root zone and arable in cotton field with drip irrigation under mulch for different years [J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE), 2014, 30(4): 90－99.(in Chinese with English abstract)

[30] 國家統(tǒng)計局農(nóng)村社會經(jīng)濟調(diào)查司.中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒：2006－2015 [M]. 北京：中國統(tǒng)計出版社，2015.

[31] 國家統(tǒng)計局內(nèi)蒙古調(diào)查總隊.內(nèi)蒙古經(jīng)濟社會調(diào)查年鑒：2006－2015 [M]. 北京：中國統(tǒng)計出版社，2015.

[32] 童文杰，陳中督，陳阜，等．河套灌區(qū)玉米耐鹽性分析及生態(tài)適宜區(qū)劃分[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28(10)：131－137.Tong Wenjie, Chen Zhongdu, Chen Fu, et al. Analysis of maize salt tolerance in Hetao irrigation district and its ecological adaptable region[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2012, 28(10): 131－137. (in Chinese with English abstract)

Effects of mulching years and irrigation methods on residual plastic film in Hetao Irrigation District

Wang Zhichao, Li Xianyue※, Shi Haibin, Ding Zongjiang, Zhang Jingjun, Guo Yu, Wang Meirong
(College of Water Conservancy and Civil Engineering, Inner Mongolia Agricultural University , Hohhot010018,China)

In order to study the influence of mulching years and irrigation methods on residual plastic film in Hetao Irrigation District of Inner Mongolia, consultation, questionnaire investigation and field sampling were used in combination for in-depth study. This paper mainly analyzed the present situation of plastic film mulching in Hetao Irrigation District and the typical research area (Dengkou County), and studied the effects of 3 factors including mulching years (2 years, 5 years, 10 years and 20 years), irrigation methods (drip irrigation and surface irrigation under film mulching) and crops (maize and sunflower). And the effect on the film residual rate, film damage rate, distribution of residual film in soil and residual film area in the typical research area were mainly discussed. The results showed that as the drip irrigation technology had made great development in Hetao Irrigation District of Inner Mongolia, the amount and mulching area of plastic film in Hetao Irrigation District increased by 125.81% and 147.62% respectively in recent 10 years. The typical research area even increased by 240% and 265.81%,however, the mulching area per unit area decreased by 8.82% and 7.08%. And this may lead to a further increase in the amount of agricultural film residue. Different mulching years and irrigation methods affected the film residual rate and film damage rate significantly (P＜0.05), and the film residual rate and film damage rate under the drip irrigation were significantly higher than those of surface irrigation. The film residual rate of mulching 5 years, 10 years and 20 years increased by 80.14%,163.70%, 273.64% than mulching 2 years respectively on average, and for film damage rate it increased by 20.97%, 38.14%,60.20% than mulching 2 years on average. Moreover, the film residual rate and film damage rate under drip irrigation increased by 42.92% and 20.01% on average compared with surface irrigation. There was no significant difference in film residual rate and film damage rate between maize and sunflower under the same film mulching years and irrigation method.The film mulching years greatly affected the distribution of the residual film in soil, and the different irrigation methods had few effects on the distribution of residual plastic film in soil. The residual plastic film mainly concentrated in the soil depth of 0-10 cm, which accounting for 64.89%; and the residual film area between 0-4 cm2and 4-20 cm2was 31.06% and 27.81% of the total slices in the farmland. With the increase of mulching years, the total slices of residual film residues in the deeper soil depth gradually increased. For example, the residual film slice in soil depth of 0-10 cm was reduced from 71.47% to 54.61%for the mulching years from 20 to 2, but the residual film in soil depth of 10-20 cm was increased from 23.37% to 32.24%.With the increase of mulching years, the proportion of residual film for different area was more significant, especially for the increase of small area of residual film. The amount of residual film for area below 20 cm2was 1.43, 1.44, 1.51, 1.59 times than the residual film area more than 20 cm2(P＜0.05) for the mulching years of 20 years, 10 years, 5 years and 2 years, respectively.The percentage of residual film in the residual film area of 0-50 cm2under drip irrigation was significantly higher by 1.82%4.15%, 8.08% and 9.14% than under surface irrigation (P＜0.05) for the mulching years of 2 years, 5 years, 10 years and 20 years, respectively. The results can provide valuable information for the prevention and control of agricultural plastic film residues.

irrigation; films; crops; residual plastic film; Hetao Irrigation District; mulching years

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.14.022

S275.6；X53

A

1002-6819(2017)-14-0159-07

王志超，李仙岳，史海濱，丁宗江，張景俊，郭 宇，王美榮．覆膜年限及灌水方法對河套灌區(qū)農(nóng)膜殘留的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2017，33(14)：159－165.

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.14.022 http://www.tcsae.org

Wang Zhichao, Li Xianyue, Shi Haibin, Ding Zongjiang, Zhang Jingjun, Guo Yu, Wang Meirong. Effects of mulching years and irrigation methods on residual plastic film in Hetao Irrigation District[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(14): 159－165. (in Chinese with English abstract)

doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.14.022 http://www.tcsae.org

2016-12-23

2017-05-10

國家自然科學(xué)基金（51669020、51469022、51539005）；內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金（2016JQ06）；“十三五”重點研發(fā)計劃（2016YFC0400205）

王志超，男，山東德州人，博士生，主要從事土壤物理及節(jié)水灌溉研究。呼和浩特 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，010018。Email：wzc5658@126.com

※通信作者：李仙岳，男，浙江溫州人，教授，主要從事節(jié)水灌溉原理及應(yīng)用研究。呼和浩特 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，010018。

Email：lixianyue80@126.com