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我国可降解地膜的应用现状及发展趋势

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我国可降解地膜的应用现状及发展趋势

发布日期:2015-05-13 作者: 点击:

料地膜覆盖栽培技术自1979 年在我国试验应用并推广以来,已经成为农业增产的一项重要技术。但由于目前大多数地膜为聚乙烯或聚氯乙烯地膜,其稳定性极高,降解过程相当缓慢,大约要100 年;残留在土壤中的碎片不能被土壤微生物降解,也不能被作物吸收利用。特别是超薄地膜(微膜)的制造,虽然可以使单位面积地膜用量相对减少,成本降低,但地膜越薄,越易破碎,破碎后形成的地膜残片残留在地表和土壤中,给清理和回收带来很大困难[2]。随着塑料地膜的大量使用,残弃塑料地膜在耕地中的积累越来越多,不仅影响农业生态环境,而且对景观环境也造成污染,还威胁着牲畜的生命;同时在土壤中形成阻隔层,降低土壤透气性,阻碍作物根系发育和对水分、养分的吸收,造成农作物减产[3],有些地方农作物因此而减产幅度达20%以上。故从长远看,塑料地膜造成的污染导致的减产幅度将逐步达到和超过其保温、保湿等作用带来的增产幅度。

据农业部调查,为了尽量减少残膜对土壤的污染,降低残膜对作物产量的影响,在地膜完成使用功能后,采用人工揭膜方式回收一部分,揭膜费用大约60 元/hm2,而采用可降解地膜,虽然增加成本15 元/hm2(功能性地膜国家允许价格上浮5%),但无需揭膜,既减轻劳动强度,又解决了对土壤及环境的污染问题,具有巨大的社会效益。且可降解地膜具有普通地膜类似的保温和保水效果,还具有自然降解作用[4]。因此,发展可降解地膜能够较好的解决地膜污染问题[5]。以下仅对几种可降解地膜及其应用进行综述。

 

1 可降解地膜的种类及特点

目前,国内外广泛开展的研究工作,主要有生物降解地膜、光降解地膜、光/ 生物降解地膜、植物纤维地膜、液态喷洒薄膜、多功能农用薄膜等。国内研究开发较多的是生物降解地膜、光降解地膜和光/生双降解地膜。

1.1 生物降解地膜

生物降解地膜是在自然条件下,通过土壤微生物的生命活动而进行降解的一类地膜。生物降解地膜分为化学合成高分子基地膜、天然高分子基地膜两大类。从降解机理看,生物降解地膜又可分为不完全生物降解地膜和可完全生物降解地膜。其中,不完全生物降解地膜是指在通用塑料(PE、PP、PVC 等)中通过共混或接枝混入一定量的(10%~30%)具有生物降解性的物质;可完全生物降解地膜是使用中保持与现有塑料相同程度的功能,使用后能为自然界中细菌、真菌、海藻等微生物作用分解成低分子化合物,并最终分解成水和二氧化碳等无机物的高分子材料[6]。尽管这类地膜能够降解,但都存在加工困难、力学性能和耐水性能差的问题,目前难以推广和应用[7]。

1.2 光降解地膜

光降解地膜是在高分子聚合物中引入光增敏基团或加入光敏性物质,使其在吸收太阳紫外光后引起光化学反应而使大分子链断裂变为低分子质量化合物的一类地膜。光降解地膜分为添加型光降解地膜和合成型光降解地膜两大类。光降解地膜的降解主要是地膜中的光敏剂吸收了来自太阳光中的紫外线,在其他助剂的协同作用下引发光氧化反应,聚乙烯分子链开始断裂,地膜变脆,物理机械性能下降,最后破裂破碎和消失。但是光降解地膜也存在不足:一是降解受紫外线强度、地理环境、季节气候、农作物品种等因素的制约较大,降解速率很难准确控制;二是大田覆盖使用时,埋入土壤中的部分不能被降解,而且其分解物对大气、水质、土壤是否产生二次污染尚不明确,因此它的应用受到限制[8]。

1.3 光/生双降解地膜

光/生双降解地膜是在通用高分子材料(如PE)中添加光敏剂、自动氧化剂、抗氧剂和作为微生物培养基的生物降解助剂等制作而成的一类地膜。光/生双降解地膜的特点是把地膜降解成小颗粒,短期内对作物生长不会有太明显的负面影响,不过随着使用时间的延长,土壤中塑料颗粒逐渐增加,会影响作物根系的生长,甚至减产。另外,非常难清除降解后的塑料小颗粒,可以说用人工方法无法清除,不利于农业的可持续发展[9]。



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