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严昌荣:我国农田地膜残留污染的解决之道在哪儿?

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  2020年9月1日起,农业农村部、工业和信息化部、生态环境部、市场监管总局等四部门联合颁布的《农用薄膜管理办法》开始实施,对农膜生产、销售、使用、回收、再利用及监管等环节予以规范。《农用薄膜管理办法》是为了加强农用薄膜监督管理,防治农膜污染,保护和改善农业生态环境,落实《中华人民共和国土壤污染防治法》的有力举措。

  与2020年1月国家发展改革委和生态环境部《关于进一步加强塑料污染治理的意见》中关于禁止销售厚度小于0.01毫米的聚乙烯农用地膜的要求一样,《农用薄膜管理办法》的发布实施再一次引起了社会对农膜残留污染问题的关注,地膜覆盖技术何去何从,农膜污染应该如何防治,出路何在?为此农业农村部农膜污染防控重点实验室根据已有的研究结果,提出一些看法和意见,希翼回答关于这个问题的部分社会关切。

  一、地膜覆盖是我国农产品安全供应的关键举措之一,决不能因噎废食,要客观认识地膜覆盖技术应用的重要性

  我国每年农作物播种面积保持在24亿多亩,主要作物覆膜面积近3.0亿亩,农作物地膜覆盖比率在12.7%左右;其中烟草、大蒜和棉花种植中地膜覆盖技术应用比率较高,均超过70%,其次是加工番茄、向日葵、甜菜和蔬菜等,应用比率在25%~50%。玉米、杂粮和瓜果的地膜覆盖技术也得到大面积应用,应用比率超过10%。地膜覆盖技术能够大幅度提高农作物产量,一般作物增产率在20%~30%,根据初步估算,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—1400亿元/年。如地膜覆盖技术改变了我国棉花生产的区域布局,新疆内陆棉区成为我国棉花的主要产区,近年来,新疆棉花播种面积3700多万亩,占全国70%以上,产量占83%;2019年全疆生产皮棉500.2万吨,地膜覆盖技术贡献了全国39%的棉花产量,增加直接经济效益近240亿元。所以,地膜覆盖技术应用对我国农业生产和农产品安全供给的贡献应该得到充分肯定。

  二、农田地膜残留已对我国农业生产产生了直接危害和损失,须直面问题,寻找解决之道

  目前,地膜残留已给局部地区的农业生产和环境造成了不利的影响和危害,尤其是新疆内陆棉区。主要体现在3个方面,一是影响棉花播种作业,增加劳动力投入。在新疆棉花播种作业时,播种机后总要跟人处理残膜。据测定,在残膜污染严重的棉田,地膜残片进入播种机压土滚桶后会堵住出土口,导致播种后的天窗眼子盖不上土;另外,大片地膜残片缠绕压膜轮会导致压膜轮停止转动,引发播下种子和种孔错位。为了避免上述情况发生,一般播种机行走1000米左右时,就需要停下来对压土滚筒、压膜轮、开沟片和扶片上的残膜进行清理,防止和避免播种孔没有压土、残膜缠绕作业机具部件,严重影响了播种作业效率和质量。二是增加农事作业工序,降低棉花产量水平。由于地膜残留,每年棉花收获后和第二年播种前需要进行地膜回收,每亩增加作业成本30元,新疆全区地膜回收作业需增加投入11.4亿元。同时,观测结果显示,长期覆膜棉田(30年以上)如果不进行地膜回收处理,棉花单产将下降5%以上。三是降低棉花产品质量,影响农民经济收入。残膜随着机械采收混入棉花,是造成新疆棉加工品质差、无法适应高端纺织需求的主要原因。依据国家标准《棉花细绒棉》(GB1103-2007),皮棉异性纤维含量0.8克/吨为临界值,而目前新疆籽棉的地膜残片含量一般在2.0克/吨左右,经过机械和人工挑拣后,皮棉地膜残片含量一般在0.3-1.5克/吨,导致皮棉价格下降600—1000元/吨,部分残膜量太高导致皮棉处于完全无市场状态。如果按照2019年新疆500万吨皮棉中有一半受到影响,而使棉花品质降低2个等级,价格将降低800元/吨左右,则直接经济损失将高达20亿元,由此可见地膜残留影响棉花品质所造成的经济损失是十分巨大的。

  除了新疆棉花生产受到影响,产生经济损失外,华北地区的花生因地膜残留造成的损失也日益严重。近年来,花生种植中采用地膜覆盖技术越来越普遍,尤其华北地区的山东省和河北省以及东北地区,地膜覆盖使花生单产增加20%~30%。据估算,花生覆膜种植面积占全国花生总播种面积的27%左右,面积大概在1866万亩,地膜覆盖在提高花生单产的同时,收获后地膜残留也给花生秸秆利用带来不利影响。按照1866万亩覆膜花生计算,将产生花生秸秆467万吨(亩产花生秧250千克左右,单价0.6-0.8元/千克),为了利用花生秸秆作为牲畜饲料,农民不得不进行去膜处理,每亩花生秧处理成本在30-50元/亩(全部处理需要增加6亿-10亿元的投入)。地膜残留一方面导致花生秧质量降低,同时也加大了花生秸秆作为饲料的生产成本。

  三、农田微塑料、塑化剂和重金属等是否来自农膜已成为热点话题,须科学客观评估,回应社会关切

  塑料污染、微塑料污染是目前社会关切的热点话题,在全球范围看,塑料污染重点还是在海洋、河流中,土壤塑料污染相对而言属于比较小众的、滞后的研究点和话题。对我国而言,由于地膜覆盖应用的特殊性(全球地膜用量74%在中国),农田土壤地膜残留是我国特有的污染问题,这种污染的现状和危害,尤其是土壤中微小塑料数量和危害基本上属于空白。2020年7月13日,李连祯在《自然-可持续性》在线发表的论文中发现,纳米级塑料颗粒(大约50纳米)可以穿透植物根部进入植物组织中,微塑料进入了人类的食物链。有科学家由此认为“土壤中的微塑料可能是一个更严重的环境问题”。在当今塑料无所不在的时代,关于农田塑料污染的问题,大家既不能无动于衷,也绝不可过分夸大,而是需要加快这方面的研究和综合评估,尽快成为政府决策的技术支撑。

  过去几年来,农业农村部农膜污染防控重点实验室根据试验和已有的文献,得出了以下初步结论。

  (一)农田地膜残留污染影响土壤生物的生长发育

  蚯蚓是土壤中生物量最大的动物类群之一,占土壤动物生物总量的60%,常用于土壤污染鉴定。研究显示,环境浓度聚乙烯源微塑料可能引起蚯蚓肠道损伤,蛋白质、饱和脂肪酸含量升高等免疫应激反应;高浓度微塑料污染可在短期内引起明显趋避反应,并严重降低蚯蚓生长速度,抑制子代孵化数量。随塑料配方差异可表现出明显不同的生物毒性效应,如聚苯乙烯微塑料在1%质量浓度下即可显著抑制蚯蚓生长并造成蚯蚓死亡。总体而言,环境污染浓度条件下的微塑料毒性效应仍有待进一步研究,但高污染浓度下,与聚乙烯地膜源微塑料相比,生物降解地膜材料表现出明显增强的毒性效应,可在短时间内对蚯蚓趋避行为、生长发育、生存和繁殖产生明显影响。

  (二)地膜覆盖和残留对土壤塑化剂的贡献有限

  农产品中塑化剂是一个社会公众极为关心的问题,有人认为地膜残留是农产品,尤其是瓜果、蔬菜类塑化剂的来源。2020年,大家对全国100多个地膜样品检测结果显示,地膜中6种主要塑化剂浓度为14.6毫克/千克,远远低于肥料标准表塑化剂含量小于25毫克/千克的要求(GB 38400-2019),按照这个标准计算,地膜覆盖和残留污染与农产品塑化剂似乎并没有直接关联。因此,关于这个问题,社会上,包括学术界都存在较大争议,农产品安全无小事,地膜覆盖及残留污染是否与农产品中塑化剂超标存在关联,是一个需要认真对待的问题,应该有明确和清晰的答案。

  (三)地膜覆盖和残留与土壤重金属问题无关

  2020年,对全国50个地膜样品重金属含量测定结果显示,地膜中确实存在一定含量的重金属,但根据《土壤环境质量标准(修订)GB 15618—2008》中有关土壤无机物的环境治理第二级标准的要求,地膜中重金属含量都低于土壤中几种重金属的最低要求,地膜中重金属对土壤的影响不存在。同时,地膜是一种地面覆盖材料,它基本上覆盖在农田表面,用量也极其有限(地膜大约在5千克/亩左右,肥料在大于100千克/亩级,灌溉用水则500—1000立方米/亩),加之地膜材料的稳定性,它与土壤及其组份发生生物化学反应的过程完全不同于肥料、水分和农药等,地膜中重金属元素进入土壤的过程将十分缓慢,地膜中重金属会随着地膜回收而离开农田。因此,大家认为地膜中重金属问题是一个伪命题,不是一个潜在的问题,也没有环境风险。

  四、我国农田农膜残留污染问题解决的出路在哪里

  (一)发达国家农膜处理和管理的模式

  他山之石可以攻玉,我国的地膜覆盖技术来自日本,那么日本等发达国家是如何处理这个问题的呢?他们的做法是否具有借鉴意义?通过调查了解发现,其他国家和地区地膜应用面积十分有限(约占作物面积10%),重点国家和地区是日本、韩国、欧洲、美国和南美洲等,以高厚度(20微米以上)、高强度的地膜占绝对优势,应用对象主要是经济作物和蔬菜等,在大田粮食作物面积很小。在覆膜作物收获后进行地膜回收是国际上通用的、强制性的做法,但处理方式存在差异。在日本,回收地膜是作为产业垃圾进行处理,对地膜使用者、处理者的权益进行了明确规定,即地膜使用者有使用地膜的权力,但也负有回收、清洗和交给处理企业的义务。农民部分付费让相关公益类企业或企业将用后地膜运走处理,政府需要对地膜回收处理给予一定比例的投入。在欧洲,大部分国家采用生产者有限度的责任延伸制,地膜使用者在用后需要对地膜进行回收处理,并堆放在田头,地膜生产者或者是委托企业,在政府资助下对地膜进行回收处理。

  (二)必须构建中国地膜回收处理生产者责任延伸机制

  相比其他国家,我国的地膜应用具有特殊性,同样,地膜回收处理也只是近5年来才开始受到社会和政府高度重视的一个问题。总体而言,我国地膜回收处理还相对粗放,关于地膜回收处理的法律、法规和管理办法也是近几年开始着手制定和颁布,但关于具体的实施机制还没有完全建立,还在摸索之中。根据国内外调研,编辑认为需要首先明确政府部门、地膜生产者、销售者、使用者的权力、责任和义务,构建由地膜产业链相关方共同承担的地膜生产者有限责任延伸机制。

  在政府部门方面,总体上,明确回收地膜是农业的产业垃圾,而不是可以自我循环的资源。政府负有对地膜生产、销售、回收处理监管和问责权力,同时还应该为回收地膜处理承担一定的义务和责任(投入一定比例的资金,或者是通过补贴农民进行耕地地力维持,由农民向相关地膜回收企业进行支付。日本政府投入了地膜处理费用的1/3,我国应该投入多少需要进行研究确定)。作为地膜使用者,具有使用地膜的权力,但同时必须承担相应的责任和义务,主要是必须承担地膜使用结束后将地膜按照一定要求收回来并进行适当处理的责任和义务(这个问题目前并没有进行明确规定,应该借鉴日本和欧洲的经验,强化使用者权力和责任义务)。作为地膜生产者和销售者,具有通过生产销售合格地膜产品赚取利润的权力,同时,按照国家和地方有关规定生产合格地膜产品则是不可推卸的责任和义务,且与地方政府、地膜使用者共同完成使用后的地膜回收处理是其有限延伸责任。在这样一个框架下,在县域单元(或者乡镇)引入地膜回收处理企业(政府通过购买服务将部分资金投入企业,地膜生产销售者补贴回收企业、回收的地膜处理获得部分残值),政府开展管理和投入、生产和销售者部分补贴回收企业,使用者通过劳动力投入,在不同区域构建适合各自实际情况的、多方投入和参与地膜回收处理系统,形成可以在一定程度上自我维持运行的系统。

  同时,必须对回收地膜的处理和再利用进行科学评估,从多维度考虑回收地膜的出路,形成可实施、可落地的处理方法。回收地膜的处理和再利用的途径多种多样,到底选择何种方法取决于回收地膜本身的特点、所处的环境及所拥有的技术和经济条件,因此所有的再利用和处理方式应该是开放的,可以选择的。目前,急需对不同回收地膜处理方式(弃置地头、填埋、就地焚烧、控制焚烧、回收清洗造粒、回收简单清理木塑原料等等)的生态、经济和环境影响进行综合评价,形成回收地膜选择处理和再利用方式的技术工具,将回收到田头道边的地膜科学处理,防止产生二次污染的问题。(通讯员 王佳)

  编辑系澳门普京娱乐农业环境与可持续发展研究所研究员

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