我國液體地膜覆蓋技術發展現狀及存在的問題

(河南省化工研究所有限責任公司，河南鄭州 450052)

用含有成膜物質的乳液噴灑土壤表層，在地表形成多分子的網狀薄膜技術稱為化學覆蓋技術，也是液體地膜的雛形。其作用機理是分子膜封閉了土壤的表面空隙，抑制土壤水分蒸發，對分散的土壤顆粒起到膠結作用，從而增加土壤的團粒結構，起到增溫、保墑、改良土壤的作用。近十年來，人們日益意識到塑料薄膜的長期使用對我國生態環境造成的嚴重污染，如何降低并消除這一“白色”污染已是我國政府、科研工作者及其眾多消費者共同關注并亟待解決的問題。其中開發可降解農膜成為解決污染的根本途徑，也是我國農膜的發展趨勢。

1 研發技術發展現狀

目前，我國液體地膜主要以可生物降解高分子材料、富含腐殖酸的有機物廢液或煤粉、植物秸稈為原料，通過添加各種助劑、肥料、除草劑等制成黑色或棕褐色的乳狀懸浮液，噴灑在土壤表面形成一層薄膜，起到地膜作用。

1.1 液體地膜材料

液體地膜材料來源主要可分為三大類:可生物降解高分子材料、腐殖酸類物質、植物秸稈。

1.1.1 可降解高分子材料

可降解高分子材料主要分為化學合成高分子和天然高分子，由于其相對分子質量大，易吸水、可成膜，常作為土壤改良劑、保水劑、成膜劑使用。化學合成高分子材料大多是在分子結構中引入能被微生物分解的含酯基結構的脂肪族聚酯、聚乙醇酸、聚乳酸、聚乙烯醇等，而用來作為液體地膜材料的主要有聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)等。聚乙烯醇是一種很好的土壤改良劑，由于分子鏈含有大量側羥基而具有良好的水溶性，它還有良好的成膜性，可形成高強度薄膜，對天然產物、無機物具有良好的黏接性。具有良好的生物降解性，在濕環境中有細菌存在的條件下6個月可完全分解成水和二氧化碳［1］。聚丙烯酰胺具有高吸水性，可作土壤保水劑并有效改善土壤結構，降低土壤容重，在酰胺酶的作用下迅速水解。

天然高分子材料包括木質素及其衍生物，改性淀粉、羧甲基纖維素、殼聚糖等，這類物質具有能為微生物分泌的酶作用的化學鍵，在受到微生物侵襲時可發生生物降解。木質素是一種可溶于堿的天然高分子化合物，有一定的成膜性，也有一定的強度，如果再添加少量甲醛和少量短纖維以增強其強度和成膜性;改性淀粉具有很好的成膜性和吸水性;羧甲基纖維素可提高液膜的抗壓強度，可降解;殼聚糖是一種新型植物生長調節劑，具有很好的成膜性，成膜后物理、化學穩定性好，降解后可作為土壤氮和碳的來源［2］。

1.1.2 腐殖酸類物質

主要包括富含腐殖酸的褐煤、風化煤及脂肪酸廢液、造紙黑液、海藻廢液、糖蜜廢液、釀酒廢液、淀粉廢液等。

1.1.3 植物秸稈

植物秸稈中含有豐富的木質素、纖維素和多糖等天然有機物高分子，將植物秸稈粉碎作為地膜的養分提供源，一方面實現了高效秸稈還田，為作物提供有機肥，另一方面解決了秸稈焚燒和大量堆積對環境造成的污染。

1.2 液體地膜制備技術

由于天然高分子材料及植物秸稈來源廣泛，成本低，而化學高分子材料的價格一般偏高，所以在制備液體地膜原料選擇上往往根據這幾種材料的性能優劣合理選擇將其一起交聯反應，既能提高地膜的性能，又可降低地膜的成本。如曹龍奎［3］等以膨化稻草為主要原料，添加丙烯酸淀粉樹脂、聚乙烯醇等制成纖維基可降解液體地膜;李恩輝［4］以木質素、殼聚糖、膠原蛋白、表面活性劑、發泡劑等制成木質素節水保水液體地膜;王建紅［5］用聚乙烯醇、羧甲基纖維素、醋酸乙酯等制成液體地膜，使沙漠植樹成活率達90%以上。從制備工藝上看既有化學合成方式也有微生物發酵方式，如梁玉祥［6］通過微生物菌液將秸稈等混合物料生物降解制得液態地膜。從液體地膜的功能上看，其不僅具備地膜的一般性能，還兼具肥料、農藥等多重功效。如呂永康［7］等將質量分數為70%～80%的有機麥秸稈與質量分數為20%～30%的無機氮磷肥料制成多功能地膜復合肥，田秋喜［8］將腐殖酸類物質，成膜劑、表面活性劑、化肥等制成粉狀或液狀可噴施降解地膜。

2 應用技術發展現狀

自我國第一代農用乳化瀝青問世以來就一直受到各方的關注，科研工作者已在液體地膜性能、對土壤理化性狀的影響、對作物生長發育、產量品質的影響等多方面開展了應用研究。

陳志軍等［9］以植物殘渣為主要原料合成了一種新型復合體系液體地膜，對其光老化性能、最大稀釋倍數及試驗田土壤中水分分布等多項性能進行測試，結果表明新型液體地膜具有良好的長期和低溫儲存穩定性;老化時間為50 d;最大稀釋倍數在保證抑蒸率滿足使用要求的情況下由普通瀝青體系液體地膜的7～8倍提高至20倍;覆蓋的土壤在0～40 cm的水分分布比較均勻，且土壤的表面溫度比用塑料地膜高2～3℃。楊青華等［9－12］系統性地研究了液體地膜覆蓋對棉花生長發育、產量與土壤環境及土壤微生物和酶活性等的影響，結果表明適量液體地膜覆蓋能促進棉花生長發育、增產顯著，液體地膜覆蓋棉田提高土壤溫度和含水量，降低土壤容重，對土壤環境無不良影響。陳偉通等［13］研究了液體地膜覆蓋對直播稻抵御芽期低溫的效果，試驗結果表明水稻芽期液體地膜覆蓋有明顯的保墑增溫作用。解國慶［14］研究了液體地膜在朝天椒栽培上的應用效果。結果表明液體地膜覆蓋對辣椒植株的株高、莖粗生長有促壯效應;并能顯著的提高產量和品質。

目前，液體地膜主要應用于小麥、棉花、花生、蔬菜、煙草、瓜果等作物的早期覆蓋，在我國的山東、河南、黑龍江、新疆棉區、陜西、湖南、浙江等省區都有推廣應用。從試驗研究及推廣應用上看，液體地膜的施用效果主要表現為:①提高土壤溫度，增加有效積溫。噴施液態地膜可在地表面形成一層黑褐色薄膜，使0～14 cm的土壤增溫0.5～4℃。②抑制水分蒸發，提高水分利用率:蒸發抑制率在30%以上，土壤含水量提高20%以上，土壤中水穩定性團粒數量(＞0.25 mm)可增加10%以上。③改善土壤理化性能。薄膜被翻壓入土后，可增加土壤孔隙度和通透性，改善土壤團粒結構，降低土壤容重，有效改良土地因長期使用化肥引起的土壤板結問題。④促進作物生長發育、提高作物品質。液態地膜本身具有肥效，降解后的產物又是優質腐殖酸類有機肥，腐殖酸類物質具有刺激植物生長發育、增加作物的抗逆性、改善植物的營養狀況等功效，并能提高土壤的保肥、保水能力，使作物成熟期提前，并提高作物的產量。⑤完全自然降解，生態效益顯著。液態地膜噴施后，受光、熱和土壤中的微生物作用，在60 d左右逐漸降解，降解成腐殖酸類有機肥，從根本上消除“白色污染”，生態效益顯著。⑥現場噴施造膜，操作簡單，省工省時。現場噴施造膜，可將作物所需要的除草劑摻混到液體膜中一起噴施，比人工覆膜大大降低勞動強度，提高勞動效率;噴施后，作物可以自然出苗，不用人工引苗放苗，節省勞動力，且對地形地貌適應能力強。

由于液體地膜有良好的保墑、保溫、固土、固沙等作用，可促進植被恢復、提高作物產量、改善作物品質、保護生態環境，不僅可應用于干旱、寒冷、丘陵地區農作物的早期覆蓋，在荒地、鹽堿地、灘涂和沙漠化土地的整治以及道路堤壩護坡、固沙造林、草坪種植、樹木防凍等領域也可發揮其獨特的作用。

3 液體地膜發展面臨的問題

液體地膜覆蓋技術在我國已有幾十年的歷史，由于其可降解性和多功能性而日益受到關注，但在使用的過程中，部分問題也暴露出來。

3.1 產品性能有缺陷

液體地膜成膜后強度不夠，容易破膜開裂，降雨也可對其產生一定的沖刷破壞作用，對作物的后期抗旱效果較差。

3.2 生產、檢測無統一標準

目前，我國還沒有液體地膜生產、施用的統一標準，生產廠家在液體地膜的黏度、強度、拉伸率、透光率、老化時間等性能表征的標識上出現標識不統一、技術參考指標不統一等問題，致使液體地膜質量參差不齊，市場監管混亂。

3.3 噴膜設備不配套

目前，市場上還未見專用液體地膜噴施機械設備，在噴施過程中，大部分采用傳統噴頭加壓噴施方式，這就出現濃度過低成膜效果不好，濃度過高堵塞噴頭，不易清洗，誤工誤時。

3.4 市場化前進步伐慢

由于以上所述問題和其他客觀原因，阻礙了液體地膜市場化前進步伐，同時對液體地膜的宣傳力度不夠，農民對這新的地膜形式還有一個接受的過程，從而使得我國大部分有關液體地膜的科研成果停留在試驗和推廣應用階段。

4 展望

我國每年地膜使用量70多萬t，并以5%的年均速度增長，塑料薄膜的危害性日益顯現，可降解農膜特別是液體地膜發展前景廣闊。以木質素、纖維素、多糖等天然高分子或其優良改性產品將是液體地膜材料的首選;將化學合成技術與微生物降解結合，通過對其降解機理的解析，制備高強度全降解液體地膜是其重要的發展方向;多功能、低成本、復合型的液體地膜產品以及根據作物生長發育需求而制備的專用地膜將是市場的主流。液體地膜將在資源充分利用、環境保護、可持續發展方面發揮巨大的生態、社會和經濟效益。

［1］王久志，巫東堂.瀝青乳劑、聚乙烯醇對土壤物理性質的影響［J］.土壤學報，1998，25(3):303－307.

［2］陶 楊，羅學剛.液體地膜材料的研究現狀與進展［J］.材料導報，2007，21(4):52－55.

［3］曹龍奎.一種纖維素基可降解液體地膜［P］.CN 200810136827.X，2009－01－14.

［4］李恩輝.木質素節水保水液體地膜［P］.CN 02121393.3，2003－12－31.

［5］王建紅.聚乙烯醇改性物—液體生態地膜的制備［P］.CN 1445275，2003－10－01.

［6］梁玉祥.具有液體地膜功能的生態多效噴施肥及生產方法［P］.CN 200810044321.6，2008－09－24.

［7］呂永康，何秀院.一種多功能生態地膜復合肥及其制備和使用方法［P］.CN 200810079795.4，2008－04－29.

［8］田秋喜，郭生鈺.一種多功能生態地膜復合肥及其制備和使用方法［P］.CN 200810157247.9，2009－02－11.

［9］陳志軍，張際方，劉東亮 ，等.新型復合體系液體地膜的性能研究［J］.鄭州輕工業學院學報，2005，20(3):15－18.

［10］楊青華，韓錦鋒，劉華山，等.液體地膜對棉花生長發育的影響［J］.華北農學報，2003，18(1):47－49.

［11］楊青華，韓錦鋒，劉華山，等.液體地膜對棉花成鈴與產量的影響［J］.華北農學報，2003，18(2):36－38.

［12］楊青華，韓錦峰，賀德先.液體地膜覆蓋對棉田土壤微生物和酶活性的影響［J］.生態學報，2005，25(6):1312－1317.

［13］陳偉通，羅錫文，周志艷，等.液體地膜覆蓋對直播稻抵御芽期低溫的效果［J］.華南農業大學學報，2010，31(1):99－101.

［14］解國慶.液體地膜在朝天椒生產上的應用研究［J］.北方園藝，2009(12):72－74.