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    嚴昌榮:我國農田地膜殘留污染的解決之道在哪兒?

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      2020年9月1日起,農業農村部、工業和信息化部、生態環境部、市場監管總局等四部門聯合頒布的《農用薄膜管理辦法》開始實施,對農膜生產、銷售、使用、回收、再利用及監管等環節予以規范。《農用薄膜管理辦法》是為了加強農用薄膜監督管理,防治農膜污染,保護和改善農業生態環境,落實《中華人民共和國土壤污染防治法》的有力舉措。

      與2020年1月國家發展改革委和生態環境部《關于進一步加強塑料污染治理的意見》中關于禁止銷售厚度小于0.01毫米的聚乙烯農用地膜的要求一樣,《農用薄膜管理辦法》的發布實施再一次引起了社會對農膜殘留污染問題的關注,地膜覆蓋技術何去何從,農膜污染應該如何防治,出路何在?為此農業農村部農膜污染防控重點實驗室根據已有的研究結果,提出一些看法和意見,希望回答關于這個問題的部分社會關切。

      一、地膜覆蓋是我國農產品安全供應的關鍵舉措之一,決不能因噎廢食,要客觀認識地膜覆蓋技術應用的重要性

      我國每年農作物播種面積保持在24億多畝,主要作物覆膜面積近3.0億畝,農作物地膜覆蓋比率在12.7%左右;其中煙草、大蒜和棉花種植中地膜覆蓋技術應用比率較高,均超過70%,其次是加工番茄、向日葵、甜菜和蔬菜等,應用比率在25%~50%。玉米、雜糧和瓜果的地膜覆蓋技術也得到大面積應用,應用比率超過10%。地膜覆蓋技術能夠大幅度提高農作物產量,一般作物增產率在20%~30%,根據初步估算,我國地膜覆蓋技術使農作物增產所帶來的直接經濟效益在1200—1400億元/年。如地膜覆蓋技術改變了我國棉花生產的區域布局,新疆內陸棉區成為我國棉花的主要產區,近年來,新疆棉花播種面積3700多萬畝,占全國70%以上,產量占83%;2019年全疆生產皮棉500.2萬噸,地膜覆蓋技術貢獻了全國39%的棉花產量,增加直接經濟效益近240億元。所以,地膜覆蓋技術應用對我國農業生產和農產品安全供給的貢獻應該得到充分肯定。

      二、農田地膜殘留已對我國農業生產產生了直接危害和損失,須直面問題,尋找解決之道

      目前,地膜殘留已給局部地區的農業生產和環境造成了不利的影響和危害,尤其是新疆內陸棉區。主要體現在3個方面,一是影響棉花播種作業,增加勞動力投入。在新疆棉花播種作業時,播種機后總要跟人處理殘膜。據測定,在殘膜污染嚴重的棉田,地膜殘片進入播種機壓土滾桶后會堵住出土口,導致播種后的天窗眼子蓋不上土;另外,大片地膜殘片纏繞壓膜輪會導致壓膜輪停止轉動,引發播下種子和種孔錯位。為了避免上述情況發生,一般播種機行走1000米左右時,就需要停下來對壓土滾筒、壓膜輪、開溝片和扶片上的殘膜進行清理,防止和避免播種孔沒有壓土、殘膜纏繞作業機具部件,嚴重影響了播種作業效率和質量。二是增加農事作業工序,降低棉花產量水平。由于地膜殘留,每年棉花收獲后和第二年播種前需要進行地膜回收,每畝增加作業成本30元,新疆全區地膜回收作業需增加投入11.4億元。同時,觀測結果顯示,長期覆膜棉田(30年以上)如果不進行地膜回收處理,棉花單產將下降5%以上。三是降低棉花產品質量,影響農民經濟收入。殘膜隨著機械采收混入棉花,是造成新疆棉加工品質差、無法適應高端紡織需求的主要原因。依據國家標準《棉花細絨棉》(GB1103-2007),皮棉異性纖維含量0.8克/噸為臨界值,而目前新疆籽棉的地膜殘片含量一般在2.0克/噸左右,經過機械和人工挑揀后,皮棉地膜殘片含量一般在0.3-1.5克/噸,導致皮棉價格下降600—1000元/噸,部分殘膜量太高導致皮棉處于完全無市場狀態。如果按照2019年新疆500萬噸皮棉中有一半受到影響,而使棉花品質降低2個等級,價格將降低800元/噸左右,則直接經濟損失將高達20億元,由此可見地膜殘留影響棉花品質所造成的經濟損失是十分巨大的。

      除了新疆棉花生產受到影響,產生經濟損失外,華北地區的花生因地膜殘留造成的損失也日益嚴重。近年來,花生種植中采用地膜覆蓋技術越來越普遍,尤其華北地區的山東省和河北省以及東北地區,地膜覆蓋使花生單產增加20%~30%。據估算,花生覆膜種植面積占全國花生總播種面積的27%左右,面積大概在1866萬畝,地膜覆蓋在提高花生單產的同時,收獲后地膜殘留也給花生秸稈利用帶來不利影響。按照1866萬畝覆膜花生計算,將產生花生秸稈467萬噸(畝產花生秧250千克左右,單價0.6-0.8元/千克),為了利用花生秸稈作為牲畜飼料,農民不得不進行去膜處理,每畝花生秧處理成本在30-50元/畝(全部處理需要增加6億-10億元的投入)。地膜殘留一方面導致花生秧質量降低,同時也加大了花生秸稈作為飼料的生產成本。

      三、農田微塑料、塑化劑和重金屬等是否來自農膜已成為熱點話題,須科學客觀評估,回應社會關切

      塑料污染、微塑料污染是目前社會關切的熱點話題,在全球范圍看,塑料污染重點還是在海洋、河流中,土壤塑料污染相對而言屬于比較小眾的、滯后的研究點和話題。對我國而言,由于地膜覆蓋應用的特殊性(全球地膜用量74%在中國),農田土壤地膜殘留是我國特有的污染問題,這種污染的現狀和危害,尤其是土壤中微小塑料數量和危害基本上屬于空白。2020年7月13日,李連禎在《自然-可持續性》在線發表的論文中發現,納米級塑料顆粒(大約50納米)可以穿透植物根部進入植物組織中,微塑料進入了人類的食物鏈。有科學家由此認為“土壤中的微塑料可能是一個更嚴重的環境問題”。在當今塑料無所不在的時代,關于農田塑料污染的問題,我們既不能無動于衷,也絕不可過分夸大,而是需要加快這方面的研究和綜合評估,盡快成為政府決策的技術支撐。

      過去幾年來,農業農村部農膜污染防控重點實驗室根據試驗和已有的文獻,得出了以下初步結論。

      (一)農田地膜殘留污染影響土壤生物的生長發育

      蚯蚓是土壤中生物量最大的動物類群之一,占土壤動物生物總量的60%,常用于土壤污染鑒定。研究顯示,環境濃度聚乙烯源微塑料可能引起蚯蚓腸道損傷,蛋白質、飽和脂肪酸含量升高等免疫應激反應;高濃度微塑料污染可在短期內引起明顯趨避反應,并嚴重降低蚯蚓生長速度,抑制子代孵化數量。隨塑料配方差異可表現出明顯不同的生物毒性效應,如聚苯乙烯微塑料在1%質量濃度下即可顯著抑制蚯蚓生長并造成蚯蚓死亡。總體而言,環境污染濃度條件下的微塑料毒性效應仍有待進一步研究,但高污染濃度下,與聚乙烯地膜源微塑料相比,生物降解地膜材料表現出明顯增強的毒性效應,可在短時間內對蚯蚓趨避行為、生長發育、生存和繁殖產生明顯影響。

      (二)地膜覆蓋和殘留對土壤塑化劑的貢獻有限

      農產品中塑化劑是一個社會公眾極為關心的問題,有人認為地膜殘留是農產品,尤其是瓜果、蔬菜類塑化劑的來源。2020年,我們對全國100多個地膜樣品檢測結果顯示,地膜中6種主要塑化劑濃度為14.6毫克/千克,遠遠低于肥料標準表塑化劑含量小于25毫克/千克的要求(GB 38400-2019),按照這個標準計算,地膜覆蓋和殘留污染與農產品塑化劑似乎并沒有直接關聯。因此,關于這個問題,社會上,包括學術界都存在較大爭議,農產品安全無小事,地膜覆蓋及殘留污染是否與農產品中塑化劑超標存在關聯,是一個需要認真對待的問題,應該有明確和清晰的答案。

      (三)地膜覆蓋和殘留與土壤重金屬問題無關

      2020年,對全國50個地膜樣品重金屬含量測定結果顯示,地膜中確實存在一定含量的重金屬,但根據《土壤環境質量標準(修訂)GB 15618—2008》中有關土壤無機物的環境治理第二級標準的要求,地膜中重金屬含量都低于土壤中幾種重金屬的最低要求,地膜中重金屬對土壤的影響不存在。同時,地膜是一種地面覆蓋材料,它基本上覆蓋在農田表面,用量也極其有限(地膜大約在5千克/畝左右,肥料在大于100千克/畝級,灌溉用水則500—1000立方米/畝),加之地膜材料的穩定性,它與土壤及其組份發生生物化學反應的過程完全不同于肥料、水分和農藥等,地膜中重金屬元素進入土壤的過程將十分緩慢,地膜中重金屬會隨著地膜回收而離開農田。因此,我們認為地膜中重金屬問題是一個偽命題,不是一個潛在的問題,也沒有環境風險。

      四、我國農田農膜殘留污染問題解決的出路在哪里

      (一)發達國家農膜處理和管理的模式

      他山之石可以攻玉,我國的地膜覆蓋技術來自日本,那么日本等發達國家是如何處理這個問題的呢?他們的做法是否具有借鑒意義?通過調查了解發現,其他國家和地區地膜應用面積十分有限(約占作物面積10%),重點國家和地區是日本、韓國、歐洲、美國和南美洲等,以高厚度(20微米以上)、高強度的地膜占絕對優勢,應用對象主要是經濟作物和蔬菜等,在大田糧食作物面積很小。在覆膜作物收獲后進行地膜回收是國際上通用的、強制性的做法,但處理方式存在差異。在日本,回收地膜是作為產業垃圾進行處理,對地膜使用者、處理者的權益進行了明確規定,即地膜使用者有使用地膜的權力,但也負有回收、清洗和交給處理企業的義務。農民部分付費讓相關公益類企業或公司將用后地膜運走處理,政府需要對地膜回收處理給予一定比例的投入。在歐洲,大部分國家采用生產者有限度的責任延伸制,地膜使用者在用后需要對地膜進行回收處理,并堆放在田頭,地膜生產者或者是委托企業,在政府資助下對地膜進行回收處理。

      (二)必須構建中國地膜回收處理生產者責任延伸機制

      相比其他國家,我國的地膜應用具有特殊性,同樣,地膜回收處理也只是近5年來才開始受到社會和政府高度重視的一個問題。總體而言,我國地膜回收處理還相對粗放,關于地膜回收處理的法律、法規和管理辦法也是近幾年開始著手制定和頒布,但關于具體的實施機制還沒有完全建立,還在摸索之中。根據國內外調研,作者認為需要首先明確政府部門、地膜生產者、銷售者、使用者的權力、責任和義務,構建由地膜產業鏈相關方共同承擔的地膜生產者有限責任延伸機制。

      在政府部門方面,總體上,明確回收地膜是農業的產業垃圾,而不是可以自我循環的資源。政府負有對地膜生產、銷售、回收處理監管和問責權力,同時還應該為回收地膜處理承擔一定的義務和責任(投入一定比例的資金,或者是通過補貼農民進行耕地地力維持,由農民向相關地膜回收企業進行支付。日本政府投入了地膜處理費用的1/3,我國應該投入多少需要進行研究確定)。作為地膜使用者,具有使用地膜的權力,但同時必須承擔相應的責任和義務,主要是必須承擔地膜使用結束后將地膜按照一定要求收回來并進行適當處理的責任和義務(這個問題目前并沒有進行明確規定,應該借鑒日本和歐洲的經驗,強化使用者權力和責任義務)。作為地膜生產者和銷售者,具有通過生產銷售合格地膜產品賺取利潤的權力,同時,按照國家和地方有關規定生產合格地膜產品則是不可推卸的責任和義務,且與地方政府、地膜使用者共同完成使用后的地膜回收處理是其有限延伸責任。在這樣一個框架下,在縣域單元(或者鄉鎮)引入地膜回收處理企業(政府通過購買服務將部分資金投入企業,地膜生產銷售者補貼回收企業、回收的地膜處理獲得部分殘值),政府開展管理和投入、生產和銷售者部分補貼回收企業,使用者通過勞動力投入,在不同區域構建適合各自實際情況的、多方投入和參與地膜回收處理系統,形成可以在一定程度上自我維持運行的系統。

      同時,必須對回收地膜的處理和再利用進行科學評估,從多維度考慮回收地膜的出路,形成可實施、可落地的處理方法。回收地膜的處理和再利用的途徑多種多樣,到底選擇何種方法取決于回收地膜本身的特點、所處的環境及所擁有的技術和經濟條件,因此所有的再利用和處理方式應該是開放的,可以選擇的。目前,急需對不同回收地膜處理方式(棄置地頭、填埋、就地焚燒、控制焚燒、回收清洗造粒、回收簡單清理木塑原料等等)的生態、經濟和環境影響進行綜合評價,形成回收地膜選擇處理和再利用方式的技術工具,將回收到田頭道邊的地膜科學處理,防止產生二次污染的問題。(通訊員 王佳)

      作者系中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所研究員

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