深讀丨會自動「消失」的地膜


建甌市鮮食玉米生產過程中,採取全生物降解地膜科學用膜方案,有效提高產量,並防控「白色汙染」。圖為市民在玉米地打卡拍照。通訊員 魏劍生 攝
核心提示
你如果走進一片農田,隨機捧起一抔土壤,其中包含什麼?疏鬆多孔的土壤團粒結構,植物賴以生存的有機質,不計其數的微生物菌群,可能還有大量肉眼可見或不可見的塑料。
農田塑料的危害無需贅言。它不但破壞土壤結構,影響農作物生長,而且還會通過食物鏈的傳遞,在人類和動物身體中積累起來,危及生命健康。
它的源頭在哪裡?相當一部分來自農用地膜。作為繼化肥、農藥、種子後的第四大農資,這一影響深遠的農業發明具有保溫、保濕、保肥、抑制雜草生長等功能,有力促進農作物穩產增產,逐漸成為農業生產上的「標配」。然而,傳統農用地膜主要原料為聚乙烯,在大自然中難以完全分解,如若不及時回收,殘留於土壤中,經年累月會給農田造成令人聞之色變的「白色汙染」。
會「消失」的地膜——全生物降解地膜應運而生,為防控農田「白色汙染」帶來了新方案。
東南網5月19日報導(福建日報記者 張輝)
從「白色革命」到「白色汙染」
5月中旬,建甌市5萬多畝春玉米豐收在即,植株亭亭玉立,果穗掛滿枝頭。如果早春時節來到玉米地,看到的則是另一番景象:白花花的地膜鋪滿田間,將整齊劃一的田壟包裹得嚴嚴實實。這是建甌玉米豐產的重要法寶之一。
「在建甌,一地可以四用:春種鮮食玉米,夏種西瓜,秋天再種一茬鮮食玉米,冬天種蔬菜。」建甌市農業農村局科教站站長、農業推廣研究員萬華雄說,要做到全年輪作、四季無閑田,就需要爭分奪秒、無縫銜接。一般來說,春節過後,就要搶抓農時,移栽春玉米了。此時天氣乍暖還寒,倒春寒時有發生,嬌弱的小苗常常抵禦不住寒氣。因此,地膜成為閩北地區玉米栽培的「標配」。
「太陽光屬於短波輻射,可以輕鬆穿透塑料薄膜;地表輻射波長長,難以穿透塑料薄膜。」福建省農業科學院資源環境與土壤肥料研究所副研究員賈憲波說,有了地膜加持,田塊猶如一個巨大的保溫箱,可以牢牢鎖住熱量。當然,鋪地膜的好處不止於此,它還能有效防止水分和養分流失,抑制雜草生長,省去煩瑣的除草流程,減少化學除草劑使用。
正因如此,地膜成為農民的得力幫手,被稱為繼化肥、農藥、種子後的第四大農資。自20世紀70年代引入中國後,它在農業領域掀起了一場影響深遠的「白色革命」。
然而,隨著聚乙烯塑料地膜的廣泛使用,「白色煩惱」也日益突顯出來。丹恩瑞森是建甌市東遊鎮玉米種植大戶,聚乙烯塑料地膜回收難成了他最大的煩心事。
「在南方丘陵山區,耕地小而散,機械化回收地膜難以普及,人工回收仍是主要方式。」丹恩瑞森說,在當地,玉米採收後請工人回收地膜,每人每天薪金就要一兩百元,一個人一天只能收膜三四畝。也就是說,一畝地的地膜回收成本就要三五十元。更棘手的是,歷經風吹日曬,地膜逐漸老化破碎,只能一一撿拾破碎的殘片,回收難度可想而知。因此,許多小農戶乾脆「擺爛」,任其自生自滅,待農作物收穫後,用旋耕機將地膜打爛,翻壓回田,眼不見為淨。
塑料碎片被掩埋到土壤後,會發生什麼呢?
這還得從地膜的材質說起。目前,農業生產上大量使用的地膜主要成分是聚乙烯。展開聚乙烯的分子鏈,我們會發現,一個個乙烯單體通過碳碳單鍵緊密相連,形成了堅不可摧的結構。在自然界中,很少有微生物能夠在短時間內高效拆解碳碳單鍵。這種穩定的化學結構,決定了聚乙烯是一種惰性材料,在自然條件下,需要幾百年時間才能徹底分解。
「殘留在土壤里的聚乙烯地膜碎片,會對土壤結構、孔隙度、水分輸送等造成破壞,阻礙了農作物對水分和養分的有效吸收,影響根系生長。」丹恩瑞森發現,長期使用聚乙烯地膜的田塊所種植的玉米往往長得參差不齊、植株早衰,產量也較低。更嚴重的是,隨著時間的推移,這些地膜碎片進一步破碎,變成肉眼難察的微塑料。這些塑料顆粒很可能通過食物鏈的傳遞,在人類和動物身體中積累,危及生命健康。這就是所謂的「白色汙染」。
精準調控地膜降解速度
回收,難度大,成本高;不回收,殘留於土壤,汙染環境。如果有一種不用人工回收,可以在土壤中高效分解的材料替代聚乙烯,問題不就迎刃而解了嗎?
其實,在塑料大家族中,有不少天賦型選手具備這種能力。一種被稱為聚對苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)的熱塑性生物降解塑料尤其受青睞。
「和聚乙烯一樣,PBAT也是由許多單體通過聚合反應產生的高分子化合物。」賈憲波說,PBAT的分子鏈通過酯鍵首尾相連。與聚乙烯固若金湯的碳碳單鍵不同,微生物很容易在酯鍵上找到突破口,通過分泌酯酶、蛋白酶、幾丁質酶等生物酶,輕而易舉地將其攻破,拆解成一個個小分子單體,進而徹底分解成二氧化碳、水等產物。一般來說,PBAT在堆肥或土壤環境理想條件下數月就能基本降解。
但也不是所有容易分解的塑料都適合加工成地膜。具備可媲美聚乙烯的韌性、強度和延展性;擁有恰如其分的透氣性與透水性,既能滿足農作物保溫保墒等需求,又不至於密不透風……這才是優秀農用地膜材料的基本要求。PBAT恰恰是這種「六邊形戰士」,因此成為當前生產全生物降解地膜的主流之選。
但新問題接踵而至:我們需要什麼樣的降解速度?
不同的農作物生育週期有長有短,這要求地膜覆蓋週期要與之匹配。試想,如果在農作物生長階段,地膜便早早分崩離析,無異於戰鬥還未結束便丟盔棄甲,最終影響農作物產量。因此,地膜降解速度不是越快越好,必須摸清降解規律,掌握可控降解技術,保障農業安全生產。
那麼,如何保證地膜降解速度不快不慢呢?賈憲波團隊通過田間試驗與實驗室研究發現,即便是同一材質同一規格的全生物降解地膜,在不同地區、不同地塊,也表現出截然不同的降解速度。進一步研究發現,這個過程受到了多種因素影響,比如地膜本身的厚度、材料成分構成,產地溫度和濕度,土壤中菌群結構與數量等。
知己知彼,全生物降解地膜什麼時候開始降解,降解到什麼程度,盡在掌握中。針對不同作物特性,想要降解快點,用薄一點的膜,在播種、移栽之前提前覆膜;反之,用厚一點的膜,遲一點覆膜。為了更精準調控地膜降解速度,在土壤微生物領域深耕多年的賈憲波團隊,決定發揮老本行優勢,向微生物借力。
地膜降解主要依靠土壤中特定的微生物分泌各種生物酶,將塑料吃乾榨盡。這樣的微生物菌群,有的地方土壤中數量較多,有的則少。如果人工接種特定菌群,讓其在土壤中大量繁殖,不就能加速地膜降解嗎?尋尋覓覓,科研人員與不少掌握降解技能的微生物不期而遇。
「我們目前已分離到多株能高效降解PBAT的微生物菌株。」福建省農業科學院資源環境與土壤肥料研究所科研人員林陳強說,在實驗室中,向這些微生物投喂PABT碎片,這些微生物便能將它們作為「食物」,大快朵頤,吃得連渣都不剩。目前,某些微生物已從實驗室走向田間,被證明在真實農田土壤環境中具有高效降解PBAT的能力。
防控「白色汙染」邁向加速度
近年來,福建省農業農村廳組織省農科院專家團隊深入建甌市東遊鎮實地調研,經過反復試驗與論證,依託國家地膜科學使用回收項目,為建甌鮮食玉米生產量身定製了一套全生物降解地膜科學用膜方案。
作為全省最大的鮮食玉米產區,當地鮮食玉米種植規模超12萬畝。其中,5萬多畝春玉米主要使用白膜,用於早春保溫;7萬多畝秋玉米主要使用黑膜,抑制雜草生長的效果更好。
「春節前,一邊育苗,一邊鋪膜,到了2月中旬,便可以膜上移栽玉米苗了。地膜3個月左右開始破裂,此時正是春玉米採收期,時間剛剛好。」作為當地第一批使用者,丹恩瑞森對全生物降解地膜的好處如數家珍。他說,除了節省了地膜回收工序,全生物降解地膜帶來的增產效益顯著。過去,由於聚乙烯地膜殘留的影響,玉米長勢不齊,一畝地常常要減產百來斤。有了會「消失」的地膜,株株長勢喜人,去年他只試用了10多畝,今年將全生物降解地膜使用面積擴大到100多畝。
來自建甌市農業農村局的數據顯示,自2023年啟動示範項目以來,該市通過構建「政府引導+企業參與+農戶受益」的可持續模式,加大全生物降解地膜推廣應用,示範面積從2023年的473畝躍升至2024年的1.3萬餘畝,使用範疇涵蓋玉米、蔬菜、毛豆等多種作物。目前,當地正計劃拓展在空心菜、西瓜等作物上的應用。
從各地試驗應用的效果來看,推廣全生物降解地膜將逐漸成為福建防控農田「白色汙染」的一大利器。
在龍岩市,全生物降解地膜被應用到了水稻生產上。
走進上杭縣廬豐佘族鄉上坊村,地膜加身的早稻田猶如穿上了一件「黑大衣」。作為2025年全省「水稻覆蓋全生物降解膜技術」三個試驗點之一,當地正通過對比不同覆膜材料的降解週期、溫濕度調控效果及水稻生長數據,驗證稻田覆膜成效。項目組專家表示,稻田覆膜能夠提高土壤表層溫度,提高肥料利用率,推動根系健康成長,可將水稻全生育期縮短5至7天。別小看這短短的一週時間,在農業生產上至關重要。尤其是在雙季稻產區,能夠為後茬雙季晚稻爭取時間,避免生長後期受到「寒露風」等影響。
近年來,福建採取「一手抓加厚高強度地膜、一手抓全生物降解地膜」推廣方式,積極推進地膜科學使用回收工作:加快加厚高強度聚乙烯地膜推廣,從源頭上確保農用地膜應收盡收;穩步推廣全生物降解地膜,優先選用在省內開展過多點田間應用試驗,證明具有適用性和安全性的產品,確保新型地膜推廣應用全過程安全可控。
「2020年以來,我們在全省多地建立試驗點,開展全生物降解地膜試驗示範,探索不同類型區域、不同作物全生物降解地膜應用效果,製定出台了《福建省全生物降解地膜試驗評價和示範推廣工作方案》。」福建省農業農村廳科教處負責同誌介紹,福建在守住「不能給土壤造成二次汙染」底線、確保農田生態安全的基礎上,鼓勵和支持家庭農場、農民專業合作社、農業龍頭企業等生產主體推廣應用全生物降解地膜,加快對傳統聚乙烯地膜的有序替代。截至目前,全省已推廣全生物降解地膜近5萬畝。
然而,全生物降解地膜若要在更大程度上得以推廣,還要破解不少硬梗阻。
一方面,全生物降解地膜成本較高,其成本通常是同等規格聚乙烯地膜的2倍,推廣應用難度較大。為提高農民積極性,我國當前採用財政資金補貼的方式,加快全生物降解地膜推廣應用。
另一方面,由於不同作物、不同地區以及不同種植模式,對全生物降解地膜產品的規格和耐候期要求千差萬別,無法做到「一膜打天下」。賈憲波說,應當根據不同地區、不同季節、不同作物,選擇不同類型的適宜地膜產品和覆膜技術規範,量身定製「專用地膜」,滿足各種農作物生產多樣化需求。同時,加快研發推廣適宜丘陵山區的小型覆膜機械,進一步降低鋪膜成本,促進農業增產增效和農民增收。
記者手記
打通農業綠色技術推廣的「最後一公里」
□張輝
推廣全生物降解技術為防控農田「白色汙染」提供了綠色方案,兼顧了經濟效益與生態效益。但在實踐中,技術推廣應用仍有阻礙,尤其是小農戶的接受度有待提高。其實,不僅僅是全生物降解地膜,商品有機肥、綠肥等農業綠色技術,在落地過程中均遭遇類似的煩惱。
成本高,是農民反映最多的問題。以全生物降解地膜為例,其價格是同規格傳統地膜的2倍以上。同樣,商品有機肥體積大、笨重,在福建這樣的丘陵山區,上山難可想而知。綠肥種植業需要農民額外承擔種子、整地、播種等成本。在農業比較效益較低的情況下,農民對成本變化普遍敏感,加之傳統耕作習慣根深蒂固,主動轉變的積極性自然不高。
正因如此,農業農村主管部門通過試點示範,持續加大財政補貼力度等方式,推動農業綠色技術推廣應用見成效。但綠色生產要真正形成風尚,不僅要真金白銀惠農,更有賴於系統謀劃、統籌推進。
首先,在觀念上,強化用戶教育,幫助農民算好經濟賬與生態賬。農業綠色技術通常具有「治未病」的特徵,短期內投入增加,成效不一定立竿見影。但長期來看,生態得以保護,土壤得以保育,農產品產量與品質得以提升。農業生產不能只看眼前,更需要堅持長期主義。
其次,在市場上,讓綠色產品實現更多溢價。培育綠色優質農產品品牌,並尋求得到市場的更多認可,讓好產品真正賣出與其品質相匹配的好價格,用市場端激勵生產端綠色轉型。當然,生態產品價值實現還有很多方式,在「雙碳」背景下,各地在農業綠色生產基礎上,探索開發農田碳彙、茶園碳彙等可市場交易的碳彙產品,讓「賣空氣掙錢」從夢想照進現實。
再者,在經營方式上,單家獨戶在接受新觀念、新技術、新模式等方面具有天然局限性。這就需要加快創新現代農業經營方式,一方面,讓農業龍頭企業等新型農業經營主體與農民構建緊密的利益聯結機制,創新聯農帶農模式,帶著農民干,帶著農民變;另一方面,建立健全農業社會化服務體系,讓「田保姆」去幹一家一戶想幹卻幹不了、幹不好的事,加速新技術落地應用。
最後,在技術上,需要因地製宜優化產品體系,不斷提高綠色技術的適配性。我國幅員遼闊,南北氣候差異顯著,不同地區耕作方式各有特色,農作物類型豐富多元,對地膜產品的降解週期等產品特性的需求不盡相同。想靠一張膜打天下,是不切實際的。聚焦生產所需,量體裁衣優化技術,研發適用產品,讓綠色技術不僅能用,還要好用,是應有之義。