趙記軍，于顯楓，張緒成

（1甘肅省農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源保護(hù)技術(shù)推廣總站，蘭州730000；2甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究所/甘肅省旱作區(qū)水資源高效利用重點實驗室，蘭州730070）

0 引言

地膜覆蓋能有效增加地溫、減少水分蒸發(fā)和提高作物產(chǎn)量，于1978年引進(jìn)中國后在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中顯示出強(qiáng)勁優(yōu)勢，作為保水、增溫、高產(chǎn)的栽培技術(shù)被規(guī)?；茝V應(yīng)用，特別是在一些制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的干旱、半干旱和冷涼農(nóng)業(yè)地區(qū)，解決水資源缺乏和積溫不足最主要的措施就是覆蓋地膜。傳統(tǒng)聚乙烯地膜（PE地膜）是人工合成的高分子聚合物，自然條件下難以降解，破碎后難以回收，隨著使用量和覆蓋面積的不斷增加，回收率無法達(dá)到相應(yīng)水平，耕地殘留量逐年增加，帶來改變土壤結(jié)構(gòu)、降低出苗率，抑制作物根系水肥吸收等一系列負(fù)面效應(yīng)，并最終影響作物產(chǎn)量，成為影響農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的突出問題[1]。

地膜具有很好的物理、化學(xué)和生物穩(wěn)定性，在環(huán)境中的自凈能力非常有限，可形成持久性污染。地膜殘留若得不到有效治理，將會對土壤耕地生態(tài)圈帶來巨大風(fēng)險。當(dāng)前，治理殘膜的主要思路是通過源頭防控——如甘肅、新疆等地先后制定地膜生產(chǎn)地方標(biāo)準(zhǔn)，將地膜最低厚度提高到0.010 mm，從源頭保障地膜可回收性[2-3]；過程控制——如山西在海拔1000 m以上種植區(qū)，提前在玉米大喇叭口期揭膜，回收率可達(dá)85%且同時促進(jìn)玉米增產(chǎn)[4]和末端治理——如甘肅在全省覆膜地區(qū)布網(wǎng)點、建企業(yè)，培育地膜回收加工產(chǎn)業(yè)鏈，推進(jìn)地膜回收[5]3個環(huán)節(jié)的協(xié)同推進(jìn)，提高地膜回收率并資源化利用。然而，一些區(qū)域出現(xiàn)的地膜覆蓋技術(shù)泛用問題[6]、地膜覆蓋增大碳投入和能源消耗并產(chǎn)生碳排事實[7]以及地膜回收難度大和處置不當(dāng)現(xiàn)狀[8]等表明，以現(xiàn)有思路推進(jìn)殘膜治理仍任重而道遠(yuǎn)。

資源節(jié)約與環(huán)境友好型兩型農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。2016年農(nóng)業(yè)部等部門發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用試點的方案》，提出針對包括廢舊農(nóng)膜在內(nèi)的5類廢棄物構(gòu)建有效治理模式[9]。農(nóng)業(yè)廢棄物治理的全周期包括源頭減量化投入、中間資源化利用和終端無害化處理，其中減量化是資源化和無害化的前提以及發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)的核心，其內(nèi)涵在于強(qiáng)調(diào)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中節(jié)減農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的投入，減少農(nóng)業(yè)廢棄物的排放[10]。但以往在農(nóng)業(yè)廢棄物的治理中，由于過于強(qiáng)調(diào)末端治理，即回收利用和無害化處理，而忽視了源頭減量，即生產(chǎn)資料的投入，致使出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性失衡問題[11]，不利于農(nóng)業(yè)廢棄物的治理，而這也正是當(dāng)前廢舊地膜治理中存在的短板和瓶頸。2017年農(nóng)業(yè)部啟動實施“農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展五大行動”，其中在“農(nóng)膜回收行動”中提出的1項重點任務(wù)就是推進(jìn)地膜覆蓋減量化[12]。因此，將殘膜治理思路從“加強(qiáng)回收、推進(jìn)資源化利用”為主調(diào)整為“推進(jìn)減量、降低覆蓋依賴度”和“加強(qiáng)回收、推進(jìn)資源化利用”并重，從源頭減少地膜投入、有效減輕地膜殘留，對保障農(nóng)業(yè)綠色高效發(fā)展具有重要現(xiàn)實意義。目前，國內(nèi)一些地區(qū)和學(xué)者在地膜減量化方面已開展了一些研究和實踐，探索出了一些有效的減量措施，但大都處于比較單一和零散的階段。為此，本文基于相關(guān)研究文獻(xiàn)，梳理并探討地膜減量化方面的技術(shù)，以期為一體推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)保護(hù)綠色發(fā)展提供可行路徑參考。

1 國內(nèi)地膜應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 覆蓋特點

中國農(nóng)用地膜覆蓋具有“覆膜面積大、應(yīng)用區(qū)域廣、覆蓋作物多”的特點。1992年農(nóng)田覆膜面積僅為5.394×106hm2，地膜使用量為3.803×105t，2018年已分別增長到1.776×107hm2、21.404×106t，增長十分迅速；新疆、甘肅、山東、內(nèi)蒙古、河南、云南6省區(qū)是覆膜栽培主要種植區(qū)，覆膜面積均在100萬hm2以上，總覆膜面積達(dá)1.016×107hm2，占全國的57.19%。其余省區(qū)覆膜面積介于3178（西藏）～966573（四川）hm2之間，地膜應(yīng)用區(qū)域已覆蓋全國。地膜使用強(qiáng)度數(shù)據(jù)表明，過去近30 a全國所有區(qū)域都呈現(xiàn)增強(qiáng)態(tài)勢，且北方地區(qū)增幅最大。以新疆為例，1991年地膜使用強(qiáng)度僅為7.0 kg/hm2，2011年增加到34.8 kg/hm2，2014年已達(dá)到55.7 kg/hm2，提高了近7倍[13]；經(jīng)過多年研究，中國地膜覆蓋由單一走向多元化，發(fā)展創(chuàng)新了全膜覆、半膜覆、平膜覆、壟膜覆、膜側(cè)播、壟溝播、夏覆蓋、秋覆蓋等一大批涵蓋不同鋪膜方式、種植模式、覆蓋周期的地膜栽培技術(shù)，覆蓋應(yīng)用作物種類已由最初經(jīng)濟(jì)價值較高的蔬菜、花卉種植擴(kuò)大到煙草、棉花等多種經(jīng)濟(jì)作物，并延伸到玉米、小麥等大宗糧食作物等40多種作物上[1]。

1.2 殘留特征

中國農(nóng)用地膜殘留具有“時限積累性、區(qū)域差異性、分布多態(tài)性”的特征。覆膜年限越長，地膜殘留量越大，覆膜5～10、10～15和15年以上農(nóng)田耕層殘膜量分別為 173.6、309.5 和409.6 kg/hm2[14]，覆膜種植年限1～＜10、10～＜20和20～30年地膜殘留系數(shù)依次為3.90、2.05和1.91 kg/(hm2·a)[15]，長期覆膜農(nóng)田土壤中地膜殘留量介于71.9～231 kg/hm2[16]。殘膜的區(qū)域分布與地膜用量相關(guān)，可分為華東、華南、華中、華北、西北、西南、東北、港澳臺8個地區(qū)，殘留量總體上以西北地區(qū)最高，如西北黃土旱塬區(qū)長期覆膜農(nóng)田地膜殘留量較重，約為100 kg/hm2，華北蔬菜作物區(qū)、西南煙草作物區(qū)地膜殘留程度較輕，平均殘留量低于50 kg/hm2[17]。受人為翻耕、覆蓋模式和溫度光照等因素影響，殘留地膜在土壤中破碎成大膜、中膜和小膜，以片狀、棒狀和球狀等不規(guī)則形存在，2/3左右呈水平、垂直和傾斜狀集中分布在0～30 cm，形成殘膜碎片障礙層[1]。甘肅農(nóng)田0～30 cm土層中小膜、中膜和大膜數(shù)量分別為56.5萬、28.5萬、12.0萬塊/hm2，殘膜數(shù)量隨土壤耕層深度增大而遞減[15]。華北地區(qū)棉田 0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm土層中殘膜的片數(shù)分別約占總量的58.5%～76.4%、22.3%～35.1%和1.3%～6.4%左右，大部分殘膜集中在0～20 cm層土壤中[16]。

2 地膜源頭減量化技術(shù)可行路徑

2.1 技術(shù)內(nèi)涵

地膜源頭減量化技術(shù)是指在不顯著影響地膜保水控溫增產(chǎn)基本覆蓋效應(yīng)的條件下，通過減量技術(shù)的應(yīng)用、替代產(chǎn)品的研發(fā)、替代技術(shù)的推廣、新型產(chǎn)品的施用、栽培方式的變革等技術(shù)、產(chǎn)品和模式的運(yùn)用，從源頭減少地膜用量，減輕殘膜污染風(fēng)險，實現(xiàn)控膜提效增綠的一類重要技術(shù)，可分為零投型（不用地膜）、減量型（減量投用地膜）、替代型（其他產(chǎn)品或技術(shù)替代地膜）3大類技術(shù)。

2.2 技術(shù)路徑

2.2.1 應(yīng)用舊膜重復(fù)利用技術(shù) 舊膜重復(fù)利用是指在前茬地膜作物收獲后免耕不揭膜，在原有地膜上播種后茬作物的一種栽培技術(shù)[18]。該技術(shù)可循環(huán)再利用舊膜，將地膜覆蓋和少免耕有機(jī)結(jié)合，具有投入少、省工勞和地膜利用率高的特征，已逐步在玉米、小麥、向日葵、胡麻等作物上開展研究。張乃旭等[19]西北綠洲灌區(qū)試驗表明，一膜覆兩年處理玉米播前3年平均土壤貯水量較傳統(tǒng)覆膜處理增加41.7 mm，玉米拔節(jié)初期到收獲期棵間蒸發(fā)量/耗水量較統(tǒng)覆膜處理降低13.2%，一膜覆兩年具有節(jié)水增效的優(yōu)點。蘇永中等[20]河西走廊綠洲研究表明，玉米播種后至拔節(jié)期前，5 cm、15 cm土層日平均土壤溫度較傳統(tǒng)覆新膜處理僅分別低0.6～1.0℃、0.5～0.8℃，舊膜直播仍具提高地溫的效應(yīng)。史建國等[21]在內(nèi)蒙古河套地區(qū)的研究認(rèn)為，與覆蓋新膜相比，舊膜前期覆蓋彌補(bǔ)了新膜較舊膜增溫快的不足，在全生育期仍具有增溫效果，舊膜覆蓋向日葵土層增溫幅度僅低0.3～1.3℃，子粒產(chǎn)量低2.6%～4.9%，兩者之間差異不顯著。汪磊等[22]雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)研究發(fā)現(xiàn)，與全膜覆土相比，舊膜復(fù)用穴播處理能提高水分利用效率，顯著促進(jìn)胡麻籽粒產(chǎn)量形成，正常年份和干旱年份生產(chǎn)每千克籽粒節(jié)水率分別達(dá)30.08%、8.10%和78.20%、14.97%，產(chǎn)量增幅分別達(dá)54.6%、34.7%和40.3%、28.4%。樊志龍等[23]干旱綠洲灌區(qū)研究發(fā)現(xiàn)，一膜兩年用少耕輪作在傳統(tǒng)灌水減量20%(190 mm)、傳統(tǒng)施氮減量20%(180 kgN/hm2)條件下，可提高小麥生長速率以及全生育期葉面積指數(shù)，小麥仍能獲得高產(chǎn)。甘肅臨夏市實踐表明，通過推廣一膜兩年用技術(shù)重復(fù)利用地膜，地膜玉米減量面積600 hm2，每年可減少地膜用量45 t，使用量減少40%[24]。

顯然，與新膜覆蓋比較，舊膜重復(fù)利用仍具有一定的水熱效應(yīng)，在許多作物上都表現(xiàn)出良好的應(yīng)用效果，且可減少地膜重復(fù)性投入，具有重要的推廣前景。但舊膜重復(fù)利用不僅是覆蓋措施的變化，還涉及耕種管等一系列農(nóng)作制度的改變，在墑情管理、作物追肥、蟲害防治等方面存在一定局限性，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中尚需加強(qiáng)田間管理配套措施。尤其是在采用該技術(shù)時，應(yīng)估算好作物地膜覆蓋安全期，采用厚度適宜、耐候期長、抗老化能力強(qiáng)的高標(biāo)準(zhǔn)地膜，避免地膜多次利用后破碎嚴(yán)重增加回收難度。

2.2.2 研發(fā)生物降解膜替代產(chǎn)品 可降解地膜是一類既保持普通塑料的優(yōu)越性又能自然降解成低分子化合物的“自毀性”地膜。以天然生物質(zhì)和石油基為主要原料的生物降解地膜，可在自然環(huán)境中通過微生物作用徹底分解，兼具地膜覆蓋功能性與環(huán)境包容性，是目前地膜替代產(chǎn)品研發(fā)的主體[6]。關(guān)于生物降解地膜，諸多科研學(xué)者在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中針對不同區(qū)域不同作物進(jìn)行了大量田間試驗。張妮等[25]研究發(fā)現(xiàn)，0.018 mm聚乳酸生物降解地膜具有與地膜相當(dāng)?shù)脑鰷乇勑阅?，可滿足棉花整個生育期生長需求，特別是不會出現(xiàn)升溫快而導(dǎo)致的“燙苗”現(xiàn)象和降溫快而影響幼苗發(fā)育，其控溫性能方面優(yōu)于傳統(tǒng)地膜。申麗霞等[26]研究表明，與露地栽培相比，玉米覆蓋降解地膜可明顯提高播種后2個月的地表和地下10 cm的土壤溫度，增加播種至大喇叭口期0～40 cm的土壤水分含量，使玉米生育進(jìn)程加快，產(chǎn)量增加35.1%，與傳統(tǒng)地膜差異不顯著。高維常等[27]研究指出，與傳統(tǒng)地膜相比，烤煙栽培覆蓋1 m×0.010 mm白色全生物降解地膜具有增溫保墑的作用，烤煙產(chǎn)量和產(chǎn)值分別增長64.50 kg/hm2和1774.80元/hm2，上中等煙率增加3.58%，且其葉物理結(jié)構(gòu)適中、化學(xué)成分協(xié)調(diào)。王建武等[28]研究發(fā)現(xiàn)，與不覆膜相比，馬鈴薯覆蓋地膜、生物可降解A膜、生物可降解B膜處理下0～25 cm耕層土壤日平均溫度分別提高2.02、1.67、1.47℃，平均含水量分別提高3.12%、2.00%、2.48%，塊莖產(chǎn)量分別增加6.25%、21.18%、31.71%，生物可降解地膜覆蓋可以提高馬鈴薯土層的溫度、含水率以及產(chǎn)量。楊友軍等[29]研究認(rèn)為，甘蔗覆蓋PBSA降解地膜，其萌芽率、分蘗率與地膜基本相同，降解地膜具有地膜的增溫保水作用。張淑敏等[30]研究指出，大蒜覆蓋SND4降解地膜，其透光率和霧度與地膜接近，且略有增產(chǎn)。

可見，生物降解地膜增溫保水增產(chǎn)覆蓋效應(yīng)明顯，且因其可降解利于環(huán)境和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保性，在代替地膜方面生產(chǎn)潛力巨大。但生物降解地膜還主要存在生產(chǎn)工藝、力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)成本等方面瓶頸，真正成熟的產(chǎn)品還鮮見市場，大面積推廣應(yīng)用一直未能實現(xiàn)，有待進(jìn)一步深入研究。由于降解地膜效應(yīng)與外界環(huán)境密切相關(guān)，因而考慮環(huán)境效應(yīng)，視不同區(qū)域和不同作物的需求而研發(fā)專用配方的降解膜是重點研發(fā)方向。

2.2.3 推廣秸稈覆蓋替代技術(shù) 秸稈覆蓋是指將玉米、小麥等作物的秸稈整株或粉碎后覆蓋于土壤表面，形成土地保護(hù)層，起到保溫保水的作用，常用于蔬菜、果樹、苗木等作物栽培，是除地膜覆蓋外應(yīng)用最廣的覆蓋技術(shù)[31]。眾多科研學(xué)者在秸稈覆蓋用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面開展了大量試驗研究，并從水溫狀況、蓄水保土、生理生態(tài)等角度揭示了其覆蓋效應(yīng)。魯向暉等[32]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈覆蓋可使春玉米生育期內(nèi)100 cm土層內(nèi)保持較高的土壤水分值，土壤水分平均含量表現(xiàn)為整秸桿覆蓋(11.27%)＞半秸稈覆蓋(10.94%)＞無秸稈覆蓋(10.19%)，整秸稈覆蓋可使玉米的水分利用效率提高16.5%。張萬恒等[33]研究表明，馬鈴薯覆蓋秸稈產(chǎn)量與覆蓋地膜相比無顯著性差異，比無覆蓋提高10%～20%，增產(chǎn)效果顯著。卜玉山等[34]研究表明，地膜和秸稈覆蓋都有明顯保水作用，但前者主要表現(xiàn)為增加了表層土壤水分含量，而后者各層土壤水分都有明顯提高。地膜覆蓋增溫效應(yīng)顯著，但在冬季低溫短日照條件下，地膜覆蓋土壤溫度反而低于秸稈覆蓋。解夢怡等[35]研究表明，與無覆蓋相比，秸稈覆蓋土壤呼吸累積釋放量顯著增加19.4%，而地膜覆蓋差異不顯著。秸稈覆蓋可通過增加土壤中有機(jī)質(zhì)的輸入促進(jìn)土壤呼吸，能更有效地減少土壤CO2排放。林超文等[36]研究指出，秸稈覆蓋能顯著減少地表徑流73.9%～86.2%，使徑流總量降低32.5%～66.6%，并極顯著降低土壤侵蝕總量達(dá)96.4%～98.1%，其減少水土流失效果優(yōu)于地膜覆蓋。任江波等[37]研究發(fā)現(xiàn)，烤煙覆蓋地膜、小麥秸稈、玉米秸稈其土溫?zé)o顯著差異，但后兩者分別較地膜覆蓋降低2.2和2.0℃，秸稈覆蓋具有一定調(diào)溫效果，有利于減輕高溫季節(jié)地溫過高對作物根系的傷害。景明等[38]研究發(fā)現(xiàn)，相對無覆蓋處理，小麥生育期內(nèi)地膜覆蓋和秸稈覆蓋的平均日棵間蒸發(fā)量分別降低15.6%和36.1%，秸稈覆蓋能最大限度地減少無效蒸發(fā)，提高用水效率，而地膜覆蓋的效果則較差。李明等[39]研究認(rèn)為，0.72 kg/m2玉米秸稈量并覆膜在設(shè)施黃瓜結(jié)果后期可有效增加根際土壤養(yǎng)分，有機(jī)質(zhì)、全磷、全鉀、堿解氮含量分別提高20.83%、22.83%、5.16%、5.53%，其覆蓋效果優(yōu)于秸稈或地膜單一覆蓋處理。近年來，有研究團(tuán)隊利用秸稈局部覆蓋、抗旱保墑的作物種植新技術(shù)，在降水250～550 mm的一年一熟雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)創(chuàng)建了分秸稈覆蓋帶和種植帶、兩帶相間排列的玉米秸稈帶狀覆蓋栽培技術(shù)，其應(yīng)用效果優(yōu)于地膜覆蓋，在冬小麥上覆蓋后水分利用效率和籽粒產(chǎn)量分別較露地提高9.8%～13.9、11.9%～19.5%[40]，在馬鈴薯上應(yīng)用后水分利用效率和商品薯率分別較露地提高8.9%～29.8%、14.7%～38.8%，成為半干旱雨養(yǎng)區(qū)適宜的抗旱節(jié)水高產(chǎn)模式[41]。綠洲灌區(qū)實踐表明，在小麥玉米間作傳統(tǒng)復(fù)合生產(chǎn)模式基礎(chǔ)上，集成應(yīng)用小麥高茬25～30 cm秸稈覆蓋免耕技術(shù)和一膜兩年覆蓋技術(shù)，減量效果得到累加，與傳統(tǒng)間作生產(chǎn)模式相比，該模式可減投地膜38 kg/hm2，減量高達(dá)50%[42]。

綜上，秸稈覆蓋保墑效果明顯，且兼具調(diào)溫作用，還有保持水流失、提高土壤養(yǎng)分等優(yōu)點，不僅減少購膜成本，還可避免地膜殘留污染和秸稈焚燒污染，且有利于培肥地力，可促進(jìn)土地用養(yǎng)結(jié)合、循環(huán)可持續(xù)。由于中國秸稈資源種類豐富，產(chǎn)量巨大，具備良好的秸稈資源優(yōu)勢，以秸稈代替地膜覆蓋具有廣闊的應(yīng)用前景。需要指出的是，秸稈覆蓋具有“低溫階段增溫，高溫階段降溫”的雙重效應(yīng)，因而根據(jù)覆蓋的主要目的選擇相應(yīng)覆蓋材料，即需增溫時選地膜、需保水時選秸稈，這一點在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中須區(qū)分應(yīng)用。

2.2.4 施用保水劑 保水劑是一種能夠反復(fù)釋水-吸水，施用后可全部降解為CO2、H2O和礦物肥料的高分子材料，被稱為土壤“微型水庫”，主要有樹脂類、天然高分子類、有機(jī)-無機(jī)復(fù)合類等類型，近年來作為一類重要的節(jié)水技術(shù)逐漸在旱地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用研究[43-44]。湯文光等[45]試驗表明，以無覆蓋對照，旱地玉米覆蓋地膜、施用保水劑同期土壤含水量最大分別增加28.1%、11.37%，產(chǎn)量分別顯著增加33.80%、13.59%，施用保水劑一定程度上也能保蓄土壤水分。李恒銳[46]研究發(fā)現(xiàn)，施用保水劑及覆蓋地膜比淋清水處理甘蔗平均株高分別增33.1 cm、37.9 cm，蔗莖產(chǎn)量分別增9.8%、9.2%，含糖量分別增10.8%、9.6%，經(jīng)濟(jì)效益分別增7.84%、7.48%，二者之間無顯著性差異，旱地甘蔗施用保水劑可提高蔗地保水抗旱作用，促進(jìn)甘蔗出苗分蘗，尤其是在雨水偏少月份仍保持伸長速。厲廣輝等[47]研究指出，施用150 kg/km2保水劑可顯著提高花生成熟飽滿度、產(chǎn)量和品質(zhì)，與地膜覆蓋效果基本一致，差異不顯著。武繼承等[48]試驗表明，施用保水劑可提高土壤水含量，增加作物產(chǎn)量。特別是保水劑與秸稈或地膜覆蓋配合，可進(jìn)一步抑制土壤水分蒸發(fā)，提高降水利用效率 0.4～3.2 kg/(mm ·hm2)，平均增產(chǎn) 14.2%～20.1%。邱光華等[49]研究發(fā)現(xiàn)，相比地膜覆蓋，施用保水劑的煙株其葉面積系數(shù)增加較快并能達(dá)到適宜狀態(tài)，而且煙株中后期干物質(zhì)積累量大幅提高并高于地膜覆蓋。高飛等[50]研究認(rèn)為，干旱地區(qū)馬鈴薯施用保水劑相對于地膜覆蓋效果有一定優(yōu)勢，由于其吸水-釋水過程疏松土壤，可增加馬鈴薯大中薯單株個數(shù)。施用保水劑較地膜覆蓋馬鈴薯產(chǎn)量雖低748.5 kg/km2，但純收益增加828元/km2，增收效果更明顯。

可見，保水劑在保持土壤水分方面具有與地膜類似的明顯作用，一定程度上可以替代地膜覆蓋種植。同時，保水劑還具有改善土壤緊實度、改善作物品質(zhì)等特點，在農(nóng)業(yè)中推廣應(yīng)用具有積極的意義。但保水劑主要適用于年降水量450～550 mm的地區(qū)，降水量大的地區(qū)可適量少施或不施，而且保水劑不是造水劑，在年降雨量小于300 mm的地區(qū)不能單純使用，還應(yīng)配套一定的灌水設(shè)施或技術(shù)。

2.2.5 優(yōu)化覆膜栽培方式（1）適當(dāng)減少地膜田間覆蓋度。李興等[51]研究指出，玉米覆膜種植增溫最明顯的時期是在出苗至拔節(jié)，后期則減慢，覆膜玉米土壤適當(dāng)?shù)卦鰷夭粫τ衩咨L后期造成太大的危害，但全膜覆蓋條件下土壤增溫劇烈，在玉米生長后期容易產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)，且全膜的經(jīng)濟(jì)成本最高，全膜覆蓋不應(yīng)成為最佳選擇。劉春芬等[52]研究報道，在5 cm，10 cm和15 cm土層，地膜的增溫效果為全膜＞85%膜＞70%膜＞50%膜＞30%膜，隨覆蓋度的增加而增大，有助于低溫季節(jié)作物出苗，但85%膜與全膜的增溫效果相近，是影響土壤水熱狀況及經(jīng)濟(jì)效益最佳選擇。門旗等[53]研究發(fā)現(xiàn)，田間較高的地膜覆蓋度不利于降水的下滲。（2）減少無效寬膜的使用。華南地區(qū)生產(chǎn)實踐表明[54]，冬春季反季節(jié)瓜菜種植時，100 cm幅寬的地膜西瓜生長和產(chǎn)量均優(yōu)于50 cm和150 cm，這主要是冬季低溫干旱，增溫保墑是主要需求，而100 cm幅寬地膜在作物早期對土壤的增溫保水能力優(yōu)于50 cm幅寬地膜；春夏季多雨，肥料養(yǎng)分易于淋失，保肥是主要需求，而在作物生長中后期，恰是高溫多雨階段，與150 cm幅寬地膜相比，100 cm幅寬地膜土壤水肥氣調(diào)節(jié)作用更好。（3）變革覆膜耕作方式。甘肅康樂縣調(diào)查顯示[55]，在部分降雨較充足的玉米種植區(qū)，全膜雙壟溝與全膜平作相比沒有明顯優(yōu)勢，幅寬1.2 m的地膜全膜雙壟溝鋪設(shè)時只能達(dá)1.1 m幅寬，反而費(fèi)工費(fèi)膜，而將全膜雙壟溝改為全膜平作，則可減少地膜用量8.7 kg/hm2。（4）實行輪作或休耕制度。河北邯鄲市通過糧(菜)-棉輪作倒茬，減少單位面積地膜平均覆蓋率，地膜殘留危害有效減輕[56]。云南昭通市選擇長期覆膜后地膜殘留量大的耕地或長期受到大棚設(shè)施覆蓋出現(xiàn)土壤鹽漬化的耕地，進(jìn)行休耕或種植綠肥、豆科作物，既減少地膜用量，又逐步恢復(fù)地力[57]。（5）改變區(qū)域種植結(jié)構(gòu)。甘肅康樂縣針對高寒陰濕區(qū)海拔2300 m以上區(qū)域及陰坡地帶海拔高、無霜期短、積溫不足，種植玉米沒有比較優(yōu)勢的實際，改種中藥材等比較優(yōu)勢突出的下茬作物，適當(dāng)減少覆膜玉米種植面積，達(dá)到地膜減量的目的[55]。甘肅平?jīng)鍪懈鶕?jù)飼用高粱抗旱、耐澇和耐鹽堿性強(qiáng)的優(yōu)點，將全膜糧飼兼用玉米改為種植露地釀飼兼用高粱，不僅干物質(zhì)產(chǎn)量明顯高于飼用玉米，還避免了使用地膜帶來的環(huán)境風(fēng)險[58]。河北邯鄲地區(qū)通過更換棉花品種，變春棉為夏棉，實現(xiàn)棉花裸地種植，從而減少地膜投入量[56]。（6）應(yīng)用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新技術(shù)。黑龍江等地在播種玉米時利用GPS導(dǎo)航技術(shù)，結(jié)合先進(jìn)的組合機(jī)械播種技術(shù)，采用一穴一粒的精量播種方式，一次性完成播種、覆膜、覆土整套播種工序，不僅節(jié)約了種子、人工費(fèi)用，更節(jié)約了地膜用量[59]。近年來，無膜淺埋滴灌種植新技術(shù)逐漸興起，該技術(shù)通過水肥一體化精準(zhǔn)滴管可節(jié)水35%～45%、節(jié)肥20%～30%，尤其是由于不使用地膜，與傳統(tǒng)膜下滴灌和覆蓋地膜相比，可節(jié)約地膜用量34.5 kg/hm2，2018年內(nèi)蒙古自治區(qū)翁牛特旗在大豆種植上采用該技術(shù)，應(yīng)用面積已達(dá)200 hm2[60]。

大量研究和實踐表明，采取適當(dāng)減少地膜田間覆蓋度等措施優(yōu)化覆膜栽培方式，也能有效減少地膜用量，是實現(xiàn)地膜減量的重要技術(shù)措施。但采用覆膜栽培方式優(yōu)化措施須注重技術(shù)適用性，應(yīng)考慮區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展存在較大差異，不同地區(qū)之間農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)和發(fā)展模式的不同農(nóng)情，視具體區(qū)域和作物分類應(yīng)用。

3 展望

農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的提升促進(jìn)了地膜覆蓋技術(shù)的推廣應(yīng)用，但地膜栽培的增產(chǎn)增效功能也在慢慢減弱，其規(guī)?；褂玫倪呺H收益逐漸遞減，而地膜使用量不斷增加和地膜殘留逐漸加劇的矛盾日益突出，與現(xiàn)代綠色農(nóng)業(yè)理念不相符，成為農(nóng)業(yè)資源環(huán)境領(lǐng)域關(guān)注的熱點[61]。當(dāng)前，中國農(nóng)用地膜殘留治理工作仍面臨政策不健全、監(jiān)管不到位、回收有難度、加工效益低等困難[62]，特別是存在“重末端治理，輕源頭減量”的結(jié)構(gòu)性失衡問題，以回收利用為主轉(zhuǎn)向回收利用和減量替代是防控農(nóng)田殘膜的新思路。推廣使用農(nóng)業(yè)投入品減量增效技術(shù)是提升農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑，目前在化肥農(nóng)藥方面已開展了深入研究，而在地膜方面尚處于初期階段[63]。通過梳理相關(guān)研究和實踐，探討地膜源頭減量化技術(shù)可行路徑，可為逐步降低地膜過度依賴性、提高地膜殘留防控有效性提供一定技術(shù)參考。

（1）中國農(nóng)用地膜在覆蓋方面具有“覆膜面積大、應(yīng)用區(qū)域廣、覆蓋作物多”的特點，在地膜殘留方面則具有“時限積累性、區(qū)域差異性、分布多態(tài)性”的特征。

（2）舊膜重復(fù)利用技術(shù)應(yīng)用、生物降解地膜替代、秸稈覆蓋技術(shù)推廣、保水劑施用、耕作栽培模式優(yōu)化等技術(shù)措施在源頭減少地膜投用量方面具有可行性，是實現(xiàn)地膜源頭減量的可行路徑。與單一減量技術(shù)相比，多種減量技術(shù)復(fù)合應(yīng)用后具有累加效應(yīng)，地膜減量效果更加明顯。

（3）現(xiàn)有地膜源頭減量化技術(shù)尚存在一定的區(qū)域局限性和應(yīng)用缺陷性，還需進(jìn)一步研究總結(jié)和配套完善。未來在技術(shù)路徑發(fā)展方向上，建議應(yīng)在地膜覆蓋技術(shù)適宜性和合理性評估基礎(chǔ)上，集成地膜減量技術(shù)、減量產(chǎn)品和減量模式，構(gòu)建綜合配套減量技術(shù)應(yīng)用體系，形成全域地膜減量生產(chǎn)方式，達(dá)到資源減投和農(nóng)業(yè)增效雙贏目標(biāo)。