液态地膜的应用及前景

液态地膜的应用及前景

侯有信

一、地膜覆盖技术的历史回顾

20世纪中叶，随着高分子化合物的发展，日本和欧美发达国家开始将塑料薄膜应用于农业生产。用极薄的聚乙烯薄膜取代了传统的稻草、马粪、篙草、沙石等覆盖材料盖于地面，以达到保水、保肥、增温的目的，从而形成了塑料薄膜地面覆盖技术。由于地膜覆盖具有增温、保水、防虫、防草等功能，该项技术的使用带来了农业生产方式的改变和农业生产力的飞跃。我国1978年冬通过技术交流自日本引进地面塑料薄膜覆盖技术，并在应用实践中，开展了地面覆盖栽培高产机理的研究及覆盖技术适应性观察：表明塑料地膜覆盖技术，能起到保温护根、防冻、保墒、调节光照、节水、除草，以及控制土壤盐碱度的作用，进而促进作物早熟，提高作物产量和质量。随着农业科学技术的迅速发展，应用面积越来越大。2004年地膜覆盖面积己达1500万公顷。

塑料地膜的广泛应用给我国传统农业生产带来了一次技术性变革，为农业大幅度增产增收奠定了基础，创造了不可估量的经济效益和社会效益，功不可没。但随着社会的进步，石油资源的日渐匮乏，以及塑料薄膜给土壤、环境造成的危害，塑料薄膜散落在土壤和自然环境中的降解时间长达200-300年，破坏了土壤结构，造成对土壤和环境的白色污染。当年的“白色革命”变成了今天的“白色污染”。因此，尽快研制出易降解、无污染的新型地膜换代产品己成为全球农业发展中急需解决的问题。对我国社会经济发展具有现实而深远的意义。

二、可降解农膜的研发历程

目前世界上解决塑料薄膜白色污染的途径有两个，一是回收塑料薄膜，二是开发可降解农膜。但由于我国地膜用量和覆盖面积大，企业生产的薄膜厚度太薄，回收起来异常困难，经济上得不偿失，因此，对降解地膜的产品开发与应用，一直是近二十年来农用地膜研究的重要课题。国内、外对可降解农用薄膜的研究，主要经历有生物降解、光降解、植物纤维和液态喷洒等薄膜产品。简介如下：

1. 生物降解地膜：分为化学合成高分子基地膜和天然高分子基地膜两大类。天然高分子基地膜主要有淀粉基地膜，由于其降解性仅限于其中的淀粉部分，而不能降解其中的塑料成分；国内外也曾有采用纤维素来制膜、或用纤维素与甲壳素水溶液采用直链淀粉或高直链淀粉及其它天然高分子材料制膜。但是，尽管这些薄膜能够降解，但都存在加工困难、力学性能和耐水性能差等问题，均难以推广应用。生物降解淀粉薄

膜：是采用“共混型”技术路线，主要原材料是以60％淀粉、10％PV A 及其它交联剂、偶联剂、软化剂、润滑剂等一系列助剂组成的配方体系。生物降解地膜根据不同农作物生长期、不同降解诱导期的要求，利用然料配方的比例实现对降解地膜的可控性。在微生物、氧、光等自然条件作用下，在完成了对农作物的保温、保墒、除草等功能后，逐步分解成为细微粉末，直至完全降解为水和二氧化碳，实现对农田环境的无害化。

2. 光降解地膜：目前虽已能达到规模化生产的水平，但由于光降解地膜降解速度很难控制，降解速度快，再加上这种地膜只有在光下才能降解，而埋在土壤里的部分因见不到阳光而不能分解，降解后碎片不易继续粉化或被土壤同化，污染土壤问题仍未得到根本解决，成本也比普通膜高。因此它的使用很受限制。

3. 植物纤维基地膜：是日本利用植物纤维如针叶木、阔叶木、麻、苇等多种天然原料，采用造纸工艺制成一种纸地膜，它是一种可在土壤中完全降解的环保型地膜。但由于抗风雨能力差、易破碎，不宜机械铺膜，亦未能在农业生产上推广应用。

4. 液态喷洒式可降解地膜由意大利国家研究委员会高分子化学与技术研究所开发。这种新型地膜用天然高分子材料制成，使用前是液体，使用时均匀喷洒在地表就能形成地膜，可以在很多领域替代农业和园艺业中普遍使用的塑料地膜，并可有效解决地膜污染土壤问题。这种地膜强度可以根据具体用途而定，地膜也可以被制成黑色，以抑制地面杂草的生长。此外，还可以在喷洒地膜前，向其中加入化肥或农药。庄稼收获后，这些地膜就可以在耕地时被混入土壤，并随之降解，不会造成污染。目前，这种产品已经开始在瑞典、德国和意大利试用，主要用于西红柿、芦笋、草莓、马铃薯和花卉种植。但成本较高。

5. 环保型麻地膜：是“十五”期间中国农科院麻类研究所研制成功的高新技术成果，它是以麻类纤维为主要原料，在不改变麻类纤维特性的情况下，采用无纺布制造工艺制成的植物纤维地膜。产品具有强度较高，适宜机械铺膜，保温、保湿效果好，能有效地促进农作物生长发育。使用后在土壤中降解性能良好，无污染，并有培肥土壤作用。该产品填补了国内空白，与国外同类产品相比，性能更优、成本更低，具有很大推广应用价值。

6. 多功能可降解液态地膜：由山东科技大学2005年研制成功，这种多功能可降解液态地膜是以褐煤、风化煤或泥炭为主要原料，通过活化抽提，生产土壤所需的有机肥，腐殖酸、木质素、纤维素和多糖在交联剂的作用下形成高分子，与各种添加剂、硅肥、微量元素、农药和除

草剂混合制取的第四代多功能可降解黑色液态地膜。该产品的技术创新点是：以腐殖酸和生物质为主要原料，具有复合高效性、生态清洁性和遗传安全性等特点。这一技术解决了白色污染问题，消除了秸秆焚烧造成的污染难题，达到了农业增产增收、资源综合利用的目的。多功能可降解黑色液态地膜，不仅有塑料地膜的吸热增温、保墒、保苗作用，还有较强的黏附能力，可将土粒联结成理想的团聚体。采用植物秸秆可腐化分解为腐殖酸，彻底解决了地膜对土地和环境污染，同时又增加了集农药、肥料和农膜于一身的特点，用后翻压入土，可成为土壤改良剂。现己在原有液膜基础上，进一步优化技术，提高了液膜的成膜性和显色周期，并通过真空喷雾干燥，成功研制了多功能可降解黑色地膜粉剂，从而解决了液体地膜储存和运输不便的缺陷，为液体地膜生产的产业化发展提供了保证。

三、液态地膜的应用效果

目前市场推出的多功能可降解黑色液态地膜是一种新型的农资产品，是以腐殖酸和植物秸秆等生物质为主要原料，通过活化抽提，在交联剂的作用下形成高分子，制成的多功能可降解黑色液态地膜，具有增温保墒作用，可替代塑料地膜用于覆盖栽培。经中国科学院应用生态研究所检测，液态地膜属无毒产品，不危害人畜健康；对土壤、地下水质和环境不产生有害影响。其作用主要表现在：有极好的浸润性，能把所有的土壤表面全部覆盖，通过喷施液态地膜，可在地表面形成一层黑褐色土膜，这层胶状土膜既可使土壤表层温度上升．又可保持土壤水分，提高土壤湿度，减少土壤水分蒸发，可抑制土壤水分蒸发20％～50％；液态地膜还有较强的粘附能力，可将土粒联结成理想的团聚体，喷施后经过2－3个月全降解为腐植酸类肥料，不会造成土壤和环境污染。长期使用翻压入土后，可改善土壤通透性、增加腐殖质，最终达到作物增产和土壤改良的目的。据调查．使用液体地膜比使用传统塑料地膜覆盖每亩要节省费用在10%以上。此外，喷施液体地膜比人工覆膜大大减轻了劳动强度并提高了劳动效率，又可防止凤吹揭膜。在农作物幼苗出土后，可自行将膜顶破，不需人工放苗。喷施液体地膜比不覆膜相比土表0～15厘米提高温度1～4 0C，土壤含水量提高20％以上，水稳性团粒（＞0.25毫米）数量增加10％以上，作物生育期提前3～10天，盐碱地施用后0～50厘米土体含盐量降低50％，农作物增产幅度一般在20％左右。

2010年我省阜新县花生使用液体地膜的对比试验田中，调查显示：喷施液体地膜的比裸地种植的花生出苗早、根系发达，茎粗叶厚，抗旱能力较强，叶斑病、根腐病、烂根、烂果等现象发生较轻，在八月二十