1. 引言
设施农业在现代农业中占据重要地位，其通过优化农业设施内的环境条件，显著提高了农业生产效率和作物产量。农膜作为设施农业的关键组成部分，发挥着保温、保湿、防止病虫害等重要作用。然而，随着农膜使用量的增加，其残留问题也日益凸显，对生态环境造成了严重威胁。衡阳市作为湖南省的重要农业产区，设施农业发展迅速，但农膜残留问题也日益突出[1]。本文通过对衡阳市设施农业农膜使用现状的分析，探讨了农膜残留带来的环境污染问题，并提出了相应的污染防治措施，以期为设施农业的可持续发展提供科学依据和实践指导。
2. 设施农业农膜使用现状
近年来，衡阳市设施农业发展迅速，农膜使用量持续攀升。2023年，全市设施农业农膜用量达1.35万吨，占农膜总用量的38%，覆盖塑料大棚、连栋温室等8.2万亩设施，主要用于茄果类蔬菜、花卉、草莓等高附加值作物生产。然而，设施农业农膜年均残留量高达8.5 kg/亩，远超大田农业的3.2 kg/亩，棚膜回收率仅68%，地膜回收率不足41%，残留污染问题突出。
目前，衡阳市设施农业中，普通PE棚膜是主导类型，占比达78%。其核心优势在于成本低廉(12~15元/kg)，且短期保温性能稳定，能够满足农户对投入成本的敏感需求。尽管PE膜的使用寿命较短(0.5~1年)，但其低投入使其成为大多数农户的首选。EVA多功能膜和PO膜则主要用于连栋温室，分别占比15%和5%。这两种农膜的透光率超过90%，抗老化性强，使用寿命可达2~3年。虽然单价较高(18~30元/kg)，但它们能显著提升越冬作物的产量与品质。例如，草莓温室使用PO膜后，收益可增加25%。此外，生物降解膜在生态示范区试点，占比仅2% [2]。尽管其环保优势明显，但由于完全降解周期与作物生长季不匹配，且亩均成本超过120元(无补贴情况下)，推广受到限制。
3. 农膜残留带来的环境污染问题
农膜残留对生态环境的影响是多维度的，涉及土壤、水体、景观、生物多样性以及农业经济等多个方面。
3.1. 土壤系统破坏
农膜残留对土壤系统的破坏是全方位的，涉及物理结构、化学性质和生物活性等多个方面。首先，残膜碎片(面积小于4 cm2的碎片占比达62%)阻隔了土壤孔隙，导致土壤容重增加12%~15%，透水率下降30%，直接削弱了土壤的蓄水保墒能力。在衡南县的设施蔬菜基地，监测数据显示，连续覆膜5年的地块，20 cm土层内残膜密度达到42片/m2，土壤孔隙度较未污染区减少了18%。这种物理结构的恶化不仅影响了土壤的透气性和水分保持能力，还对作物根系的生长发育造成了阻碍。
化学污染方面，PE膜降解释放的邻苯二甲酸酯(PAEs)类增塑剂进一步加剧了土壤污染。衡东县的土壤样本中，DEHP (邻苯二甲酸二乙酯)浓度达到3.8 mg/kg，超出《土壤环境质量》标准的1.9倍[3]。此外，残膜还吸附镉、铅等重金属，形成复合污染。在祁东县的花生田，残膜富集的镉含量达到0.82 mg/kg，较周边未污染土壤高出2.3倍。这种复合污染不仅影响了土壤的化学性质，还通过食物链传递，对人类健康构成潜在威胁。
生物活性方面，残膜富集区的土壤微生物多样性显著降低。中南林业科技大学2022年的研究显示，残膜富集区的细菌丰度下降了35% [4]，固氮菌数量减少了42%。同时，蚯蚓等土壤动物的密度也急剧下降。在石鼓区的污染严重地块，蚯蚓密度仅为3.2条/m2，而清洁区的蚯蚓密度可达18.5条/m2。这种生物活性的抑制不仅影响了土壤的生态功能，还对整个生态系统的稳定性造成了负面影响[5]。
3.2. 水体污染扩散
农膜残留不仅局限于土壤，还通过雨水冲刷进入地表水和地下水系统，引发广泛的水体污染。湘江衡阳段及其主要支流(如蒸水、耒水、舂陵水等)的监测数据显示，农膜碎片的平均密度达到9.3片/m3 [5]，其中小于5 mm的微塑料占比高达68%。这种污染不仅降低了水体的透光率，影响藻类的光合作用，还堵塞了水利设施。例如，衡山港区的藻类生物量因残膜污染下降了27%，而耒阳市灌区泵站每年清理的残膜杂物超过15吨。地下水也未能幸免于难。残膜阻碍了雨水的下渗，导致硝酸盐等污染物的侧向迁移加剧。衡阳县的监测数据显示，井水硝酸盐的超标率从2018年的12%上升到2023年的23% [3]。这种地下水污染不仅影响了居民的饮用水安全，还对整个生态系统的水循环造成了负面影响。
3.3. 视觉与景观污染
残膜污染不仅对生态环境造成了破坏，还对视觉景观和旅游经济产生了负面影响。在衡阳市的农村地区，随风飘散的残膜常常挂在树枝和电线上，成为一种视觉污染。2021年的数据显示，衡阳市农村环境整治中23%的清理支出用于残膜收集。珠晖区的调查显示，76%的农户认为田间残膜严重影响了耕作体验和农田的美观。在南岳区的设施农业观光园，残膜污染问题导致游客满意度评分下降了14%，年均经济损失预估达到120万元[3]。这种视觉污染不仅影响了游客的体验，还对当地的旅游经济造成了直接的冲击。这种从农田到旅游经济的连锁影响，进一步凸显了农膜污染治理的紧迫性。
3.4. 生物多样性影响
农膜残留对生物多样性的影响是多方面的，涵盖了陆生和水生生态系统。在陆生生态系统中，家畜误食残膜的事件频繁发生。衡山县2022年的数据显示，牛羊因误食残膜死亡的案例达到37起，直接经济损失超过50万元[3]。常宁市的观测还发现，12%的鸟巢中混入了残膜碎片，导致雏鸟的存活率降低了18%。在水生生态系统中，蒸水河的鱼类消化道中残膜的检出率达到了21%，导致幼鱼的死亡率升高15% [3]。这种从陆生到水生生态系统的连锁危机，不仅影响了生物多样性，还对整个生态系统的稳定性和健康性构成了严重威胁[6]。
3.5. 农业经济损失
农膜残留对农业生产的负面影响是显而易见的。残膜阻碍了作物根系的发育，导致花生、油菜等经济作物减产8%~12%。衡阳市农科院2023年的试验数据显示，设施蔬菜因土壤板结被迫增加化肥投入，亩均施肥成本上升了25% [6]。这种减产和成本上升的双重压力，对农民的收入造成了直接的冲击。治理成本也在不断攀升。人工捡拾残膜的成本高达1200元/吨，而再生PE颗粒的售价仅为6500元/吨，价格倒挂率达到45%。2023年，全市农膜污染治理的专项经费超过3800万元，较2018年增长了160%。这种高昂的治理成本，不仅加重了政府的财政负担，也对农业的可持续发展构成了严峻挑战。
4. 农膜残留污染防治措施
近年来，衡阳市通过构建“政策引领–科技赋能–全域治理”的三位一体防治体系，取得了显著的治理成效，探索出了一条具有南方丘陵特色的农膜污染治理路径。
4.1. 政策推广
构建制度保障与激励机制衡阳市通过政策引领，从源头管控、回收激励和法规约束三个方面，为农膜污染防治提供了坚实的制度保障。
1) 源头管控政策衡阳率先实施“地膜生产准入制度”，严控超薄膜流通。具体措施包括：一是白名单管理。发布《农膜生产销售企业名录》，禁止厚度小于0.01 mm的地膜进入市场。2023年，衡阳市查处违规企业12家，罚没劣质膜320吨[1]；二是责任延伸制度。要求生产企业按销量配套回收体系。例如，某农膜企业在石鼓区建立“1吨新膜回收0.8吨旧膜”的闭环机制，确保农膜的全生命周期管理；三是生态补偿机制。对连栋温室实施“膜耗配额”，超额部分按200元/吨征收环境调节税。2023年，衡阳市累计征收460万元用于污染修复，有效遏制了农膜的过度使用。
2) 回收激励政策衡阳市通过经济激励措施，提高农户回收农膜的积极性：一是阶梯式补贴：建立“以旧换新”分级补贴标准。例如，残膜洁净度达到一级(含杂<5%)的补贴3.5元/kg，二级(5%~15%)补贴2.8元/kg，三级(>15%)补贴1.2元/kg。2023年，衡阳市带动农户交膜积极性提升53%；二是绿色金融创新：推出“地膜置换贷”，农户凭回收证明可获年利率3%的专项贷款。2023年，衡阳市发放贷款1.2亿元，覆盖2.6万农户，有效缓解了农户的资金压力。
3) 法规约束体系衡阳市通过法规约束，明确各方责任，确保农膜污染防治的长效性：一是颁布《衡阳市农膜污染防治条例》，明确“谁使用、谁回收”的责任，对未履行回收义务的种植大户处以每亩200元罚款；二是将残膜回收率纳入县区绩效考核，2023年对3个未达标县区实施约谈问责，确保政策落地生根。
4.2. 治理体系
建立全链条回收与修复网络衡阳市通过构建全链条回收与修复网络，从机械化回收、资源化利用、污染土壤修复和跨区域联防联控四个方面，形成了系统化的治理模式。
1) 机械化回收网络建设针对传统人工捡拾效率低的问题，衡阳市构建了“三级回收 + 智能分拣”体系：一是设施农业区：推广履带式残膜联合回收机，作业效率达20亩/日，拾净率85%。衡南县建成42个机械化回收点，有效提高了回收效率；二是大田作物区：应用北斗导航残膜捡拾车，通过光谱识别技术精准定位残膜，使丘陵地带回收成本降低40%；三是分拣中心：市级分拣基地引进德国静电分选线，实现残膜与杂质分离精度达92%，年处理能力5万吨，为资源化利用提供了高质量的原料[2]。
2) 资源化利用技术创新通过多种技术手段，实现了农膜的资源化利用：一是物理再生：采用干法清洗–熔融造粒工艺，将PE膜转化为再生塑料颗粒，纯度 > 90%，用于市政管道生产。2023年，衡阳市消纳残膜1.8万吨；二是化学转化：在常宁市建成热解油化示范厂，通过催化裂解将1吨残膜转化为650 kg燃料油，热值达42 MJ/kg，为能源化利用开辟了新路径；三是生物降解：联合中科院研发复合菌剂，使PE膜在90天内生物降解率突破60%，已在珠晖区试验推广，为农膜的生态化处理提供了新思路。
3) 污染土壤修复工程衡阳市通过多种修复技术，改善了污染土壤的生态环境：一是物理修复：在重度污染区(残膜 > 5 kg/亩)应用激光诱导击穿光谱(LIBS)定位技术，配合土壤筛分设备，使耕作层残膜密度下降73%。二是生物修复：投放耐污染蚯蚓品种(如赤子爱胜蚓)，通过生物扰动改善土壤结构。衡东县试验显示，土壤孔隙度提升15%。三是植物修复：种植超积累植物(如芥菜、蜈蚣草)，同步吸附残膜降解产物与重金属。祁东县复合污染区修复成本降低35%，为土壤修复提供了经济高效的解决方案。
4) 跨区域联防联控衡阳市牵头建立“湘南农膜污染联防联盟”，与株洲、永州等市共享监测数据，统一残膜转运标准。在湘江流域布设28个残膜拦截点，采用浮筒式格栅 + 生物膜过滤技术，年拦截残膜碎片超800吨，有效减少了水体污染[5]。
4.3. 农技革新
推广绿色替代与生态模式通过农技革新，从加厚高强度地膜应用、全生物降解膜示范、生态种植模式创新和智能监测与精准施膜四个方面，推动了农业生产的绿色转型。
1) 加厚高强度地膜应用衡阳市推广0.015 mm加厚膜，抗拉强度 ≥ 2.8 kN/m，使用寿命延长至18个月。2023年，覆盖面积达45万亩。同时，配套“一膜多用”技术，如衡南县“辣椒–油菜”轮作模式，使亩均用膜量减少30%，有效降低了农膜的使用强度。
2) 全生物降解膜示范衡阳市开发双季稻专用降解膜(PBAT/PLA基)，在珠晖区实现60天功能期 + 120天完全降解，亩产提升8%。同时，建立“政府补贴60% + 企业让利20% + 农户承担20%”的成本共担机制，终端价格从28元/kg降至11.2元/kg，为生物降解膜的广泛应用提供了经济基础。
3) 生态种植模式创新衡阳市推广多种生态种植模式：一是稻膜轮作：在水旱轮作区实施“早稻覆膜–晚稻裸栽”，利用稻田淹水加速残膜破碎，使回收率提升至78%。二是间作控膜：推广“玉米/大豆带状种植”，利用高秆作物遮荫减少地膜需求。南岳区示范田用膜量下降40%，为生态种植提供了新思路。
4) 智能监测与精准施膜衡阳市部署物联网监测系统，实时采集土壤温湿度数据，动态调整覆膜面积。例如，当湿度 > 70%时自动停止覆膜。同时，应用无人机光谱扫描技术，精准识别残膜富集区，指导差异化治理，为精细化管理提供了技术支持。
5. 结语
农膜残留污染治理是衡阳市实现农业绿色转型的关键战役，也是践行“绿水青山就是金山银山”理念的生动实践。研究表明，通过构建“政策约束–技术革新–社会共治”的协同治理体系，农膜污染防控已取得显著成效：全市农膜回收率突破67%，土壤残膜密度下降58%，湘江水体微塑料污染减少39%，石鼓区“三级回收网络”与珠晖区“生物降解膜推广”等模式更成为全省典范。这些成果印证了科技创新与制度创新双轮驱动的有效性，揭示了农业生产与生态保护协同发展的可行路径。然而，农膜污染治理仍面临深层挑战：生物降解膜成本居高不下、残膜资源化利用附加值低、农户行为惯性难以破除等问题，亟需通过市场化机制创新破局。未来应进一步探索“碳汇交易 + 残膜治理”的价值转化模式，推动区块链技术在农膜全生命周期监管中的应用，并构建覆盖生产、使用、回收各环节的责任共担体系。唯有以系统思维统筹生态效益与经济效益，以技术创新降低治理成本，以制度设计重塑行为逻辑，方能实现农田洁净化、生产低碳化、乡村宜居化的长远目标。衡阳的实践表明，农膜污染治理不仅是环境保卫战，更是一场推动农业生产方式深刻变革的绿色革命，其经验将为长江经济带农业面源污染治理提供重要参考。