生物可降解地膜的應用研究現狀

朱家輝 盛礪冰 譚欽 梁業成 榮俊鋒

摘要：地膜的覆蓋在農作物生產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業生產的影響，地膜殘留的危害，地膜覆蓋的未來發展趨勢，生物降解地膜的研發與應用以及生物降解地膜存在的問題、解決方法及未來發展方向。以期為生態地膜的研究提供一些借鑒。

關鍵詞：地膜;可降解地膜;生物地膜;研究進展

引言

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

1地膜覆蓋對農業生產的影響及地膜殘留的危害

（1）促進了糧食的增產增收

（2）增強了對自然災害的抵抗能力

（3）農作物的種植地域選擇性更高

（4）改變某些地區種植業結構

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，土壤對水的傳導性下降，水分滲透率也相應下降。

（2）地膜殘留對農業機械作業的影響 破碎的地膜會纏繞農機具，損壞農機具，降低更重效率。

（3）農膜殘留對生態的影響 由于土壤中農膜的過多殘留，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，地力降低。地膜殘留會使植物發育不良，吸水和吸收營養的能力相應下降，導致作物經濟效益降低[4-7]。

3地膜覆蓋的未來發展趨勢

未來地膜使用將持續增加，地膜覆蓋農作物種類也將增加。

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

（1）天然物質為原料

天然生物質原料主要包括淀粉、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。將原料的性能進行改進之后，再將其合成為生產生物降解地膜的主要原料。另一類重要的生物質原料是纖維素。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 生物降解地膜的應用

從全世界范圍來講，降解材料技術處于領先地位的主要國家和地區是歐洲、美國和日本。無論是在開發還是在應用領域都處在領先的地位。

我國在生物降解地膜領域取得了較快的發展。使用的生物降解地膜，在使用初期增溫保熵性能與傳統PE地膜相差無幾，可達到理想的使用要求，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，無法達到傳統PE地膜的性能。機械強度不夠、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用場景。?進一步推廣應用生物降解地膜，還應該聚焦一下幾個方面：1. 進一步優化合成工藝，降低原料成本。2. 提高生物降解地膜的穩定性和降解可控性，實現使用壽命和降解性能的平衡。3. 對不同的氣候條件、作物生長特性進行研究，針對性開發專業生物降解地膜產品。

5 生物降解地膜未來發展方向

未來生態地膜將朝著提高機械強度，不斷提高降解可控性、增溫保墑性，不斷降低成本方向發展。隨著降解材料技術得進步和農業生產條件得改變，生物可降解地膜的應用將具有更光明的前景。

參考文獻

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

基金項目：2020年國家級大學生創新創業訓練計劃項目（項目編號：202010361078）。