CN104007039B - 一种耕层土壤中地膜残留污染系数监测方法 - Google Patents
一种耕层土壤中地膜残留污染系数监测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种耕层土壤中地膜残留污染系数监测方法，该具体过程为：步骤a，选取采样点进行采样；步骤b，样品检测与处理；步骤b1，样品粗拣，去除土块、湿土；步骤b2，样品细拣；步骤b3，残膜片数统计；步骤b4，残膜质量统计；步骤b6，残膜漂洗；步骤b7，残膜烘干；步骤b8，再次细拣；步骤b9，残膜恒重；步骤c，地膜残留污染系数的计算；步骤c1，残留量的计算；步骤c2，残留污染系数的计算。本发明通过选择典型的具有代表性覆盖过地膜的农田，对其调查检测，获取土壤地膜残留量，计算地膜残留系数，摸清地膜在土壤中的残留数量，准确评价地膜污染程度。
Description
技术领域
本发明涉及地膜检测领域，尤其涉及一种耕层土壤中地膜残留污染系数监测方法。
背景技术
农用地膜以其保温、保墒、保肥、防寒的显著优点，备受广大农民群众及农业专家的青睐，大面积农膜覆盖种植可以提高农作物产量，使农业增产增效，农民增收。尤其是对于北方典型的大陆性干旱气候的省份，气温变化剧烈，低温、干旱等灾害性天气多发，地膜覆盖种植技术的应用，对该区农业节水、增产、增效起着重要作用，促进了农业的发展。但随着地膜使用量不断扩大以及使用年数的增长，农田中残留地膜不断积累，长期使用地膜的土壤中大量残留地膜对土壤结构产生不良影响，不仅会改变土壤特性，影响植物的生长，降低农作物的产量和品质，农膜分解后产生的有毒有害物质还会对土壤和水体造成直接危害，而且这种危害是持久的，最终造成环境污染。因此，如何检测地膜残留污染显得尤为重要。
并且，由于对地膜残留污染系数监测尚无明确的标准，以及在地膜残留污染检测研究方面存在不同的意见，检测方法各异，往往不能达到好的检测效果。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耕层土壤中地膜残留污染系数监测方法，用以克服上述技术缺陷。
为实现上述目的，本发明提供一种耕层土壤中地膜残留污染系数监测方法，该具体过程为：
步骤a，选取采样点进行采样；
步骤b，样品检测与处理；
步骤b1，样品粗拣，去除土块、湿土；
步骤b2，样品细拣；
步骤b3，残膜片数统计；
步骤b4，残膜质量统计；
步骤b6，残膜漂洗；
步骤b7，残膜烘干；
步骤b8，再次细拣；
步骤b9，残膜恒重；
步骤c，地膜残留污染系数的计算；
步骤c1，残留量的计算；
步骤c2，残留污染系数的计算。
进一步，在上述步骤a中，采样方法为田间实测挖掘法，采样采用随机抽样方法，首先选取较为平坦且有代表性的地块，以蛇形线法等方法在每个监测地块选择5个规格为200cm×100cm样方，分0～10cm、10～20cm、20～30cm等几个层次采集测定地膜残留量；
其次划定采样样方后，将每层土样分别过筛，边挖土边人工捡拾残膜，将捡拾的残膜放入样品袋内并标记保存；
最后待土层的残膜全部收集完后，再将土填回至样方中，抚平样方。
进一步，在上述步骤a中，采用横向取样的方式进行取样，其中选取孔径为5mm固定面积为1m×1m筛子；
以犁底层位置确定采样深度，其中0～20cm土样必须分别过筛，20～30cm土样先用铁锹翻找，如果没有发现残膜存在，则不用过筛，若有发现必须过筛筛分；画采样样方的方法是将面积固定为1m2的筛子，直接在采样区拓印一个2m2的样方，用铁锹修出边界。
进一步，在上述步骤b1中，需将植物根须，废弃塑料，垃圾尽量捡净，对于土壤颗粒在不破坏残膜的前提下尽量将土块、湿土抖落以待清洗。
进一步，在上述步骤b2中，分别以耕层深度：0～10cm、10～20cm和残膜面积：＜4cm2、4～25cm2和＞25cm2为标准进行分类统计，指标为残膜质量、残膜数量、残膜面积；
其中统计不同面积大小的残膜采用目视比对法估测残膜面积，即用与残膜颜色差异明显且容易辨认的硬纸板，裁出2cm×2cm和5cm×5cm的正方形，将残膜与其比对以鉴定残膜面积大小，最后进行统计分析。
进一步，在上述步骤b5中，采用加网兜清洗法来清洗残膜，
将孔径小于3mm质地柔软的纱网自制成长约20cm，宽约10cm的网兜(用红色或蓝色的材料易于残膜区分)，将残膜装入网兜内，系紧袋口，做好标记，放入清洗槽内，清洗前将槽内洗涤液温度调至最佳清洗温度50～60℃以加快清洗速度，加适量洗洁精，残膜量少加约5g，清洗超过100g残膜加约8g，加入一次洗洁精可清洗3次左右，清洗结束后，直接将网兜放在清水中漂洗至少3遍以上，之后转入纸袋内标记烘干，清洗时间为10～20min。
进一步，在上述步骤b5中，采用自封袋内加洗涤水清洗法来清洗残膜，在自封袋放入10g的残膜，加入不同体积的洗涤水：100ml、200ml、300ml、500ml、700ml，放入超声波清洗仪中清洗，调至最佳清洗温度50～60℃以加快清洗速度，加适量洗洁精，残膜量少加约5g，清洗超过100g残膜加约8g，加入一次洗洁精可清洗3次左右，清洗时间为10～20min。
进一步，在上述步骤b6中，将清洗过的残膜自封袋先放净洗涤用的水，再转入网兜内直接放在水龙头下冲洗，约30s，沥干残留水，放入铺有网纱的盆内展开残膜漂洗一遍，之后再移至另一相同盆内再漂洗一遍，沥干残留水，放入纸袋内标记以待烘干。
进一步，在上述步骤b9中，65℃条件下180min-210min可将残膜干燥，继续在35℃条件下干燥12小时以上。
进一步，在上述步骤c中，
残留量的计算；
计算出每个调查样方的残膜总量，再换算成该地域覆膜面积，即可得到该地域的残膜量(kg/hm2)。
每公顷耕地残膜量W(kg/hm2)为：
W＝(W1+W2+W3+W4+W5)×1000
式中：W-该调查区域的每公顷耕地残膜量(kg/hm2)；
W1～W5-调查区域各个样方的残膜量(g/2m2)。
残留污染系数的计算；
残留污染系数(kg·hm-2/年)＝每公顷耕地残膜量(kg/hm2)/种植年限(年)。
与现有技术相比较本发明的有益效果在于：本发明通过选择典型的具有代表性覆盖过地膜的农田，对其调查检测，获取土壤地膜残留量，计算地膜残留系数，摸清地膜在土壤中的残留数量，准确评价地膜污染程度。
附图说明
图1为本发明耕层土壤中地膜残料系数检测方法的流程图；
图2为本发明加洗涤水量与清洗程度的关系柱形图；
图3为本发明清洗量与清洗时间的关系曲线；
图4为本发明烘干时间与时间关系曲线。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
如图1所示，本发明耕层土壤中地膜残料系数检测方法的具体过程为：
步骤a，选取采样点进行采样；
本发明采用的采样方法为田间实测挖掘法，为保证数据的客观性和准确性，采样采用随机抽样方法，首先选取较为平坦且有代表性的地块，以蛇形线法等方法在每个监测地块选择5个规格为200cm×100cm样方，分0～10cm、10～20cm、20～30cm等几个层次采集测定地膜残留量；其次划定采样样方后，将每层土样分别过筛，边挖土边人工捡拾残膜，将捡拾的残膜放入样品袋内并标记保存；最后待土层的残膜全部收集完后，再将土填回至样方中，抚平样方。
在本实施例中，选取具有代表性的5个点：张掖甘州区党寨镇汪家堡村、金昌八一农场小井子六营、张掖山丹县位奇镇东湾村、武威古浪县大靖镇新华村、酒泉肃州区三墩镇双桥村作为本试验的基础数据点。
本发明采用横向取样的方式进行取样，其中选取孔径为5mm固定面积为1m×1m筛子，以降低误差，并且省力；
以犁底层位置确定采样深度，其中0～20cm土样必须分别过筛，20～30cm土样先用铁锹翻找，如果没有发现残膜存在，则不用过筛，若有发现必须过筛筛分；画采样样方的方法是将面积固定为1m2的筛子，直接在采样区拓印一个2m2的样方，用铁锹修出边界。
步骤b，样品检测与处理；
步骤b1，样品粗拣，去除土块、湿土；
由于野外采样时需尽量减少野外作业时间，因此除了将残膜捡回外，也会在地膜上附带或混入其它残留物，其中包括土壤颗粒，植物根须，废弃塑料，垃圾等。但为了不影响统计分析与清洗工作，需将植物根须，废弃塑料，垃圾尽量捡净，对于土壤颗粒在不破坏残膜的前提下尽量将土块、湿土抖落以待清洗。
步骤b2，样品细拣；
分别以耕层深度(0～10cm、10～20cm)和残膜面积(＜4cm2、4～25cm2和＞25cm2)为标准进行分类统计，指标为残膜质量(g)、残膜数量、残膜面积(cm2)。其中统计不同面积大小的残膜采用目视比对法估测残膜面积，即用与残膜颜色差异明显且容易辨认的硬纸板，裁出2cm×2cm(4cm2)和5cm×5cm(25cm2)的正方形，将残膜与其比对以鉴定残膜面积大小，最后进行统计分析。
步骤b3，残膜片数统计；
基础数据中的5个点的残膜数量统计结果如下表1-表6所示：
表1 0～20cm样方耕层残膜片数
表2 0～10cm样方耕层残膜片数
表3 10～20cm样方耕层残膜片数
表4 0～20cm面积残膜片数
表5 0～10cm面积残膜片数
表6 10～20cm面积残膜片数
由表知：
每1hm2耕地0～20cm耕层中有残膜1234200片；
(2)每1hm2耕地0～10cm耕层中平均有残膜886800片，10～20cm耕层中平均有残膜331600片；0～10cm耕层中残膜平均比例为74％，10～20cm耕层中残膜平均比例为26％，所以残膜主要集中在0～10cm耕层中；
(3)0～20cm耕层中残膜面积为4～25cm2的地膜块平均占50.1％，是残膜面积中地膜块数最多的；0～10cm耕层残膜面积为4～25cm2的地膜块平均占52.3％，10～20cm耕层残膜面积为4～25cm2的地膜块平均占42.1％，分别为该耕层地膜块数最多的。
步骤b4，残膜质量统计；
基础数据中的5个点的残膜数量统计结果如下表7-表12所示：
表7 0～20cm样方残膜质量
表8 0～10cm样方残膜质量
表9 10～20cm样方残膜质量
表10 0～20cm面积残膜质量
表11 0～10cm面积残膜质量
表12 10～20cm面积残膜质量
由表知：
(1)0～10cm耕层中残膜质量平均比例为55.78％，10～20cm耕层中残膜质量平均比例为46.32％，所以残膜主要集中在0～10cm耕层中。
(2)0～20cm耕层中残膜面积为＞25cm2的地膜块质量平均占79.9％，是残膜质量中该面积的残膜所占的比例最多。0～10cm耕层残膜面积为＞25cm2的地膜块平均占75.4％，10～20cm耕层残膜面积为＞25cm2的地膜块平均占81.8％，分别为该层残膜质量中该面积的残膜所占的比例最多。
步骤b5，残膜清洗；
本发明采用超声波清洗仪来清洗残膜；采用KQ3200超声波清洗仪，该仪器可自动加热至50～60℃，在此温度下清洗效果最好，为缩短清洗时间，可提前加热水使温度调至50～60℃，为提高清洗效果，加入适量的洗涤剂，其中洗洁精效果较好，由于洗衣粉为颗粒状，溶化需要时间，易附着于残膜上，增加误差，并且清洗效果较差，用时长。
本发明采用加网兜清洗法和自封袋内加洗涤水清洗法来清洗残膜。
加网兜清洗法：
将孔径小于3mm质地柔软的纱网自制成长约20cm，宽约10cm的网兜(用红色或蓝色的材料易于残膜区分)，将残膜装入网兜内，系紧袋口，做好标记，放入清洗槽内(清洗前将槽内洗涤液温度调至最佳清洗温度50～60℃以加快清洗速度)，加适量洗洁精(残膜量少加约5g，清洗超过100g残膜加约8g，加入一次洗洁精可清洗3次左右)，清洗结束后，直接将网兜放在清水中漂洗(至少3遍以上)，之后转入纸袋内标记烘干。
自封袋内加洗涤水清洗法：
本发明在自封袋放入相同质量(10g)的残膜，加入不同体积的洗涤水(100ml、200ml、300ml、500ml、700ml)放入超声波清洗仪中清洗(清洗温度等条件相同，同上清洗法)，以得出加入洗涤水与清洗程度的关系，得出图2所示柱形图。
由柱形图知：
(1)加入300ml洗涤水，清洗后残膜质量最接近该试验的平均值。
(2)清洗试验过程中，残膜越是展开清洗效果越好，加入100ml、200ml洗涤水，自封袋内残膜仍不能最大伸展，影响清洗效果，而加入500ml、700ml洗涤水，水量太多不能一次清洗多个样品，增加了清洗时间，并为后面的漂洗增大工作量。
(3)所以应该选择加入300ml的洗涤水最合适，清洗效果最好。
本发明以不同质量(0.5g，1g，5g，10g，20g)的残膜用超声波清洗仪在不同时间(其它条件相同)下清洗，得出如下曲线图，如图3所示。
可知：
(1)最佳清洗时间为10～20min，清洗小于10g的残膜清洗时间以10～15min为标准，清洗大于10g的残膜清洗时间以15～20min为标准。
(2)清洗较脏质量较多的残膜需延长清洗时间以20～25min为标准。
步骤b6，残膜漂洗；
将清洗过的残膜自封袋先放净洗涤用的水，再转入网兜内直接放在水龙头下冲洗，约30s，沥干残留水，放入铺有网纱的盆内展开残膜漂洗一遍，之后再移至另一相同盆内再漂洗一遍，沥干残留水，放入纸袋内标记以待烘干。
步骤b7，残膜烘干；
本发明采用202-00型电热恒温干燥箱对清洗干净的残膜进行干燥，为了加快干燥速度，提高实验效率。以不同温度在各个时间段进行干燥，以找到最佳干燥温度和时间，如图4所示。可知：
(1)35℃条件下干燥残膜需12小时以上，70℃条件下以上(包括70℃)由于温度过高导致残膜发生粘着卷曲，破坏残膜完整型。
(2)65℃条件下180min-210min可将残膜干燥，用时最短。而且在65℃条件下干燥过长时间，底层残膜样品也会发生轻微粘着，因此也不宜恒温过长时间，以充分保证在干燥前提下残膜的完整性。并且烘干时将纸袋立着放入干燥箱内，不可平放，以减少底层样品的粘着。
步骤b8，再次细拣；
由于洗净的残膜中仍掺有未拣干净的植物根须，废弃塑料，固体垃圾等杂物需将其悉数拣出，首先将残膜小心展开，抖落附于地膜上的杂物，再翻拣检查一遍，然后待确认除干净后再称重计算。
步骤b9，残膜恒重；
65℃条件下180min-210min可将残膜干燥，继续在35℃条件下干燥12小时以上，干燥后的5个试验基础数据点的残膜质量(g)统计结果如下表13-表15所示：
表13 样本恒重质量统计表
(分析天平精度为0.0001g)
表14 样本称重质量统计表
(分析天平精度为0.01g)
误差分析：精度为0.0001g的分析天平与精度为0.01g的分析天平之间的差值再除以真实值(真实值是精度为0.0001g的分析天平称得的质量)。
表15 误差分析表
由误差分析表(表17)知：两种精度的天平之间的正负误差小于0.7％，相当于精度为0.01g的分析天平每千克误差不大于7g，足够满足称量精度要求。因此，本发明中选取精度为0.01g的分析天平即可。
步骤c，地膜残留污染系数的计算；
步骤c1，残留量的计算；
计算出每个调查样方的残膜总量，再换算成该地域覆膜面积，即可得到该地域的残膜量(kg/hm2)。
每公顷耕地残膜量W(kg/hm2)为：
W＝(W1+W2+W3+W4+W5)×1000
式中：W-该调查区域的每公顷耕地残膜量(kg/hm2)；
W1～W5-调查区域各个样方的残膜量(g/2m2)。
步骤c2，残留污染系数的计算(残膜率)；
残留污染系数(kg·hm-2/年)＝每公顷耕地残膜量(kg/hm2)/种植年限(年)；
表16-17为基础点残膜量和残膜率。
表16 基础点残膜量
本试验的5个基础数据点地膜残留污染系数计算结果如下表：
表17 基础点残膜率
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.一种耕层土壤中地膜残留污染系数监测方法，其特征在于，该具体过程为：
步骤a，选取采样点进行采样；
采样方法为田间实测挖掘法，采样采用随机抽样方法，首先选取较为平坦且有代表性的地块，以蛇形线法方法在每个监测地块选择5个规格为200cm×100cm样方，分0～10cm、10～20cm、20～30cm三个层次采集测定地膜残留量；
其次划定采样样方后，将每层土样分别过筛，边挖土边人工捡拾残膜，将捡拾的残膜放入样品袋内并标记保存；
采用横向取样的方式进行取样，其中选取孔径为5mm固定面积为1m×1m筛子；
以犁底层位置确定采样深度，其中0～20cm土样必须分别过筛，20～30cm土样先用铁锹翻找，如果没有发现残膜存在，则不用过筛，若有发现必须过筛筛分；画采样样方的方法是将面积固定为1m2的筛子，直接在采样区拓印一个2m2的样方，用铁锹修出边界；
最后待土层的残膜全部收集完后，再将土填回至样方中，抚平样方；
步骤b，样品检测与处理；
步骤b1，样品粗拣，去除土块、湿土；
步骤b2，样品细拣；
步骤b3，残膜片数统计；
步骤b4，残膜质量统计；
步骤b5，残膜清洗；
用超声波清洗仪，加入洗涤剂，采用加网兜清洗法和自封袋内加洗涤水清洗法来清洗残膜；
步骤b6，残膜漂洗；
步骤b7，残膜烘干；
步骤b8，再次细拣；
步骤b9，残膜恒重；
在上述步骤b9中，65℃条件下180min-210min可将残膜干燥，继续在35℃条件下干燥12小时以上；
步骤c，地膜残留污染系数的计算；
步骤c1，残留量的计算；
步骤c2，残留污染系数的计算；
残留量的计算；
计算出每个调查样方的残膜总量，再换算成该地域覆膜面积，即可得到该地域的残膜量(kg/hm2)；
每公顷耕地残膜量W(kg/hm2)为：
W＝(W1+W2+W3+W4+W5)×1000
式中：W-该调查区域的每公顷耕地残膜量(kg/hm2)；
W1～W5-调查区域各个样方的残膜量(g/2m2)；
残留污染系数的计算；
残留污染系数(kg·hm-2/年)＝每公顷耕地残膜量(kg/hm2)/种植年限(年)；
在上述步骤b1中，需将植物根须，废弃塑料，垃圾尽量捡净，对于土壤颗粒在不破坏残膜的前提下尽量将土块、湿土抖落以待清洗；
在上述步骤b2中，分别以耕层深度：0～10cm、10～20cm和残膜面积：＜4cm2、4～25cm2和＞25cm2为标准进行分类统计，指标为残膜质量、残膜数量、残膜面积；
其中统计不同面积大小的残膜采用目视比对法估测残膜面积，即用与残膜颜色差异明显且容易辨认的硬纸板，裁出2cm×2cm和5cm×5cm的正方形，将残膜与其比对以鉴定残膜面积大小，最后进行统计分析；
在上述步骤b5中，采用加网兜清洗法来清洗残膜，将孔径小于3mm质地柔软的纱网自制成长约20cm，宽约10cm的网兜，网兜用红色或蓝色的材料易于残膜区分，将残膜装入网兜内，系紧袋口，做好标记，放入清洗槽内，清洗前将槽内洗涤液温度调至最佳清洗温度50～60℃以加快清洗速度，加适量洗洁精，残膜量少加5g，清洗超过100g残膜加8g，加入一次洗洁精可清洗3次，清洗结束后，直接将网兜放在清水中漂洗至少3遍以上，之后转入纸袋内标记烘干，清洗时间为10～20min；
在上述步骤b5中，在采用加网兜清洗法来清洗残膜之后，再采用自封袋内加洗涤水清洗法来清洗残膜，在自封袋放入10g的残膜，加入不同体积的洗涤水：100ml、200ml、300ml、500ml、700ml，放入超声波清洗仪中清洗，调至清洗温度50～60℃以加快清洗速度，加适量洗洁精，残膜量少加5g，清洗超过100g残膜加8g，加入一次洗洁精清洗3次，清洗时间为10～20min；
在上述步骤b6中，将清洗过的残膜自封袋先放净洗涤用的水，再转入网兜内直接放在水龙头下冲洗30s，沥干残留水，放入铺有网纱的盆内展开残膜漂洗一遍，之后再移至另一相同盆内再漂洗一遍，沥干残留水，放入纸袋内标记以待烘干。
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| CN104007039A (zh) | 2014-08-27 |
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| C06 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |