朱家輝 盛礪冰 譚欽 梁業(yè)成 榮俊鋒

摘要：地膜的覆蓋在農(nóng)作物生產(chǎn)中起到了很重要的作用，但也帶來了很多的問題。本文綜述了地膜覆蓋對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，地膜殘留的危害，地膜覆蓋的未來發(fā)展趨勢，生物降解地膜的研發(fā)與應(yīng)用以及生物降解地膜存在的問題、解決方法及未來發(fā)展方向。以期為生態(tài)地膜的研究提供一些借鑒。

關(guān)鍵詞：地膜;可降解地膜;生物地膜;研究進(jìn)展

引言

隨著地膜的大面積使用，帶來了很多問題。生態(tài)可降解地膜以其獨特的優(yōu)勢近年來發(fā)展迅速[1-3]。

1地膜覆蓋對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響及地膜殘留的危害

（1）促進(jìn)了糧食的增產(chǎn)增收

（2）增強了對自然災(zāi)害的抵抗能力

（3）農(nóng)作物的種植地域選擇性更高

（4）改變某些地區(qū)種植業(yè)結(jié)構(gòu)

2地膜殘留的危害

（1）殘留地膜對土壤的影響 地膜碎片會阻礙土壤的毛管水，以及降水的滲透，影響土壤的吸水性，從而使得土壤中的水分不能正常運動，土壤對水的傳導(dǎo)性下降，水分滲透率也相應(yīng)下降。

（2）地膜殘留對農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)的影響 破碎的地膜會纏繞農(nóng)機(jī)具，損壞農(nóng)機(jī)具，降低更重效率。

（3）農(nóng)膜殘留對生態(tài)的影響 由于土壤中農(nóng)膜的過多殘留，會對土地的滲透性，容重，孔隙率，含水量造成不良的影響，造成土壤的板結(jié)，地力降低。地膜殘留會使植物發(fā)育不良，吸水和吸收營養(yǎng)的能力相應(yīng)下降，導(dǎo)致作物經(jīng)濟(jì)效益降低[4-7]。

3地膜覆蓋的未來發(fā)展趨勢

未來地膜使用將持續(xù)增加，地膜覆蓋農(nóng)作物種類也將增加。

4生物可降解地膜

4.1 生物降解地膜的定義

生物降解地膜的定義是：在自然環(huán)境中可通過微生物作用而引起降解的塑料生產(chǎn)的薄膜。在有足夠的濕度、氧氣與適當(dāng)微生物存在的自然掩埋或堆肥環(huán)境中，可被微生物所代謝分解產(chǎn)生水和二氧化碳或甲烷，相較于傳統(tǒng)地膜，這類地膜對于環(huán)境危害更小。目前常見的生物降解地膜的原料主要可以分為兩類，一類以天然生物質(zhì)為原料，另一類主要以石油基為主要原料。

（1）天然物質(zhì)為原料

天然生物質(zhì)原料主要包括淀粉、纖維素、甲殼素等，主要來自于植物油，玉米淀粉，豌豆淀粉或微生物群。將原料的性能進(jìn)行改進(jìn)之后，再將其合成為生產(chǎn)生物降解地膜的主要原料。另一類重要的生物質(zhì)原料是纖維素。主要通過對纖維素的醚化、酯化、氧化，生成酸、醛、酮后制成地膜。

（2）石油基生物降解地膜

從石油中提取出的高分子化合物，采用高分子設(shè)計方法得到的可生物降解合成高分子化合物可以滿足大多數(shù)場景的使用要求。常見的石油基可降解地膜：聚乳酸PLA、聚己內(nèi)酯PCL、聚丁酸丁二醇酯PBS、聚乙烯醇PVA、聚乙二醇PEG等。

4.2 生物降解地膜的應(yīng)用

從全世界范圍來講，降解材料技術(shù)處于領(lǐng)先地位的主要國家和地區(qū)是歐洲、美國和日本。無論是在開發(fā)還是在應(yīng)用領(lǐng)域都處在領(lǐng)先的地位。

我國在生物降解地膜領(lǐng)域取得了較快的發(fā)展。使用的生物降解地膜，在使用初期增溫保熵性能與傳統(tǒng)PE地膜相差無幾，可達(dá)到理想的使用要求，但由于氣候、作物等差異，可降解地膜降解速度可能快于植物生長周期，在降解過程中增溫保熵性能顯著下降，無法達(dá)到傳統(tǒng)PE地膜的性能。機(jī)械強度不夠、降解時間可控性差是生物降解地膜的普遍問題，大大影響了目前生物降解地膜的應(yīng)用場景。?進(jìn)一步推廣應(yīng)用生物降解地膜，還應(yīng)該聚焦一下幾個方面：1. 進(jìn)一步優(yōu)化合成工藝，降低原料成本。2. 提高生物降解地膜的穩(wěn)定性和降解可控性，實現(xiàn)使用壽命和降解性能的平衡。3. 對不同的氣候條件、作物生長特性進(jìn)行研究，針對性開發(fā)專業(yè)生物降解地膜產(chǎn)品。

5 生物降解地膜未來發(fā)展方向

未來生態(tài)地膜將朝著提高機(jī)械強度，不斷提高降解可控性、增溫保墑性，不斷降低成本方向發(fā)展。隨著降解材料技術(shù)得進(jìn)步和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件得改變，生物可降解地膜的應(yīng)用將具有更光明的前景。

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作者簡介：榮俊鋒（1987-），男，碩士，實驗師，從事有機(jī)廢水處理，可降解材料研究工作。

基金項目：2020年國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（項目編號：202010361078）。