天然生物可降解材料在農業領域中的應用

摘要：天然生物可降解材料除具有良好的化學、生物、物理性能外，其來源十分豐富，并且一般都具有可再生性能，因此作為高科技產品和環保產品的原料成為了研究熱點。本研究從天然生物可降解材料的來源出發，分析了天然生物可降解性材料在農業領域中的應用，說明了天然生物可降解材料在改良土壤，作為食品添加劑、飼料添加劑、生物肥料的作用。

關鍵詞： 可降解材料；可再生；農業領域；應用

中圖分類號： S-1 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.03.019

天然生物可降解材料指的是在適當的自然條件下能夠被微生物完全分解為低分子化合物的材料，且降解后的產物對生態無害。隨著社會經濟的發展，農業也在發生著突飛猛進的進展，但是農業領域中不可降解材料的大量使用，造成了土壤透氣性低，并且在一定程度上增加了土壤的毒性，阻礙了農作物的生長和對土壤水分、養分的吸收，在很大程度上降低了農作物的產量。而天然生物可降解材料的引入在一定程度上解決了這一難題。本研究對天然可降解材料進行了簡單的介紹，并描述了天然可降解材料在農業領域的應用。

1 天然生物可降解材料

天然生物可降解材料是利用具有生物可降解功能的天然高分子作為基材制造的材料，例如植物來源的生物物質、動物來源的甲克質等。植物來源的生物物質包括纖維素、木質素、淀粉、多糖類、以及碳氫化合物等，甲克質的主要來源包括蝦、螃蟹、甲殼蟲等甲殼動物。天然生物可降解材料的原料來源豐富，可以達到完全的降解，且降解后的產物完全沒有毒性，正日益受到研究者和大眾的關注。現對幾種源于農業的天然生物可降解材料進行介紹。

1.1 纖維素可降解材料

纖維素是一種可再生的資源，在全球每年約有2000億噸的產量。纖維素的分子結構中含有大量的-OH基團，所以易于生成分子內和分子間的氫鍵，并且纖維素的結構單元β-（1-4）聚葡萄糖苷也易發生反應生成氫鍵，因此天然的纖維素具有很高的強度，大多數有機物都無法對其進行消化。可是對一些纖維素進行改性后得到的纖維素材料在工業中得到了廣泛的應用，一類是再生纖維素，另一類是化學改性纖維素。并且微生物纖維素的研究與開發也取得很大的進步，微生物纖維素具有許多特點，例如純度高、強度高、親水性好等，這使得微生物纖維素在食品、醫藥、農業、環保等領域具有很好的作用。

1.2 木質素可降解材料

在植物中，木質素是僅次于纖維素的第二大來源豐富的可降解材料，木質素具有復雜的結構，是一種以丙環為結構單元的復雜芳香族聚合物，所以很難被利用。可是木質素中存在著很多甲氧基、酚羥基等活性官能團，因此具備了可再生、可降解、無毒性等優點。木質素主要來源于造紙產生的黑液，現階段超過95%的造紙黑液被直接排放或者燒毀，合理利用造紙黑液中的木質素可以很好的解決造紙產生的水污染等問題，還可以廢物利用，節約資源，所以木質素的開發與利用受到很多人的關注，現階段木質素已經在采礦、建筑、冶金、現代農業等領域得到廣泛的應用。在農業領域被用作飼料粘合劑、水果保護劑、土壤改良劑等。

1.3 甲殼質可降解材料

甲殼質是重要的海洋生物資源，主要的來源有蝦、螃蟹、甲殼蟲等動物的殼，產量也很大，是一種豐富的可再生資源。甲殼質經過濃堿水浸泡，以及加熱處理和脫脂處理后就可得到殼聚糖。甲殼質作為一種天然的資源，具有良好的化學、物理、機械性質，良好的生物相容性，良好的生物可降解性等優點，所以在醫藥、環保、農業等行業中都具有著廣泛的應用。甲殼質在農業領域中可用作殺蟲劑、植物抗病毒劑、養魚飼料等。

2天然生物可降解材料在農業領域中的應用

天然生物可降解材料在農業領域中的應用非常廣泛，可進行土壤改良、病蟲害防治、農產品保鮮和防腐等，作為食品或飼料添加劑、生物肥料等。這說明天然生物可降解材料在現代農業的生產與發展中具有重要的作用。

2.1 土壤改良

天然生物可降解材料中的甲亮質經過處理后得到的殼聚糖具有抗菌和改善土壤的功能，殼聚糖可以將土壤與可溶性蛋白進行合成，得到液體土壤改良劑，其可以將土壤進行降解得到優質的有機肥料供農作物吸收利用，并且殼聚糖對土壤中的病原菌生長和繁殖具有一定的抑制作用，起到抗菌的作用，在土壤中加入殼聚糖還可以改善土壤的團結狀態，因此殼聚糖是一種天然的液體土壤改良劑。而天然生物可降解材料中的聚乳酸可以加工為高附加值的薄膜，使用完后可降解為對生態無害的水和二氧化碳，不會對土壤、水源造成污染，因此在農業中的應用比較廣泛，具有很好的水土保持作用。

2.2食品或飼料添加劑

微生物纖維素具有親水、持水、凝膠等特性，可以作為食品的基料被使用，例如作為固體食品的成型劑、增粘劑、結合劑等，也可以作為香腸、火腿腸的腸衣，再加工肉的骨質結構等，并且還可以作為健康的纖維食品，具有降低膽固醇的功效。而甲殼質和殼聚糖也常被用作動物的飼料添加劑，能夠促進畜禽增重。

2.3生物肥料

木質素在土壤中容易被分解為腐殖質，可以為農作物提供足夠的有機養分，并且還有改良土壤的效果，因此木質素可以作為有機肥料的原材料。而且木質素是生成植物細胞壁的主要成分之一，在肥料中添加木質素對果蔬的外形和品質的改善都有很好的作用，因此是有效的生物肥料。

3結論

天然生物可降解材料具有可再生、污染小等特性，是現階段追求生態可持續發展的研究熱點。隨著現代農業的不斷發展，農業領域中可再生和環保材料的應用受到越來越多的重視，而天然生物可降解材料在農業領域中的應用將是現代農業發展的新方向，具有廣闊的應用前景。

參考文獻

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作者簡介：王萍，本科學歷， 輝南縣輝南鎮農業技術推廣站，中級農藝師，研究方向：農業領域的可降解材料可再生。