1引言
地膜是农业生产的必不可少的物质之一,地膜技术的应用极大地提高了农产品的产量,带动了农业生产方法的改变以及农业生产力的快速发展[1]。应用地膜覆盖种植农作物能增加土壤保肥保水能力,保持土壤的稳定湿度,促进作物的生长,延长作物的生长期,从而提高作物的产量。地膜的主要成分是高分子化合物,降解难度高,并且降解过程中还极易生成有毒物质,给农业生态环境带来严重的危害和污染。因此,研究农用地膜的污染及其防控措施,对促进农业可持续发展具有极其重要的意义。
相较于传统的修复方法,微生物修复技术具有较为明显的优点,如:费用低、操作方法简单和无二次污染[2]。因此,本文重点关注微生物降解技术,阐述其对地膜的降解方式、过程机理及影响因素,旨在为农田土壤有机污染修复提供基础信息和技术参考。
2农用地膜使用现状
2.1使用量逐年增加
随着农膜的推广应用,每年的地膜使用量越来越多。废旧地膜不能及时回收,导致残膜在土壤中逐年积累,对环境造成严重污染。
2.2地膜覆盖的作物种类增加
地膜起初主要用于经济价值较高的作物栽培,例如高价值的蔬菜、花卉种植。随着技术的发展和人们生产实践经验的积累,许多经济作物、粮食作物以及中草药等也采用了地膜栽培。
2.3大量使用超薄地膜
很多农民在选择农用地膜时,只注重降低成本而选择超薄膜。然而,超薄地膜有很多缺点,例如老化快、易破损、受风侵蚀易化成片状或絮状,给地膜回收造成更大的难度。
3地膜污染的危害
3.1对土壤环境的危害
大量地膜残留在土壤中,不仅影响美观,还会破坏土壤结构,阻碍水分疏导,导致土壤板结,降低土壤的保水抗旱能力[3]。还会对地下水下渗产生阻力,使其不能正常下渗,容易产生次生盐碱化。
自我国引进地膜覆盖技术以来,地膜用量及覆盖面积年增长率达8%,1991-2011年间,地膜使用强度增加3-10倍[4]。然而,约25%-33%投入使用的地膜残留在土壤中[5],地膜主要成分为高分子聚合物,在土壤中难以降解[6],对土壤生态环境[7]、农作物食品安全和人体健康具有潜在风险[8]。
3.2对农作物的危害
土壤中残留的地膜会影响作物根系对水分和养分的吸收,影响作物根系正常生长。残膜会使肥料在土壤中分布不均,影响肥效的发挥,降低土地生产能力,影响作物产量[9]。
由于技术和民众认知的局限性,地膜回收困难,大量地膜残留在农田土壤中。农用地膜的主要成分是PE和PAEs,PE性质稳定,难以自然降解[10],对农田土壤理化性质及作物生长有诸多不良影响(阻碍根系生长、影响土壤中水分运移等[11]。
3.3对牲畜的危害
牲畜在田间地头啃食草时,会将残留在田间、地头、草间的废弃农膜一起吞食,这些残膜进入牲畜胃部,往往消化不了,会形成很硬的胶状物质,对牲畜造
成严重伤害甚至死亡。
4残膜回收存在的问题
残膜回收工作因农用地膜的大规模使用、农民对残膜的回收意识匮乏和残膜回收机拥有技术上的限制而非常困难。
我国农业地膜普遍较薄,96.7%地膜厚度集中在0.004-0.008mm,不利于大型机具回收,使大量地膜残留在土壤中[12]。目前,我国主要的残膜回收方式为人工捡拾,效果欠佳。云南省1276份有效调查问卷显示,42。9%农户不进行地膜回收;宁夏和内蒙古的调查报告显示,68%农户认为有必要进行地膜回收。
5结论与展望
如何处理农用地膜已引起广泛关注。微生物降解的生物处理技术具有效率高、无二次污染、成本低等优点,有广泛的应用前景。现阶段对于地膜微生物降解理论研究及微生物修复技术实际应用仍显不足,可加强以下几方面的研究:
(1)加强对PE微生物降解机制、过程、影响因素等的理论研究。针对混合菌株对PE的降解机理进行探索,以提高残膜微生物降解效率。
(2)结合PE、PAEs现有的微生物降解理论研究成果,开展实际农田土壤环境下的降解研究,探索土壤环境条件下微生物的存活问题以及复杂土壤环境下的降解过程及机制。
(3)应加快地膜的微生物降解理论成果向微生物降解技术的工业化转化,对解决农田土壤地膜残留这一棘手问题做出技术支持,保证农田土壤环境的生态健康与种植安全。
参考文献
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