摘 要:介绍和评述了我国聚烯烃功能性农膜在降解、除草、光质调节、耐老化、流滴、消雾、保温、光转换等功能方面的研究开发及应用概况,并提出发展建议。
关 键 词:聚烯烃;功能性棚膜;功能性地膜;应用研究
农膜主要是指棚膜、地膜、畜牧养殖用膜等,是当今农业生产不可缺少的生产资料。中国是农业大国,自20世纪50年代末PVC薄膜应用于温室覆盖、60年代开始PVC农膜生产、70年代初开始PE-LD农膜生产以来,其产量和覆盖面积迅速扩大,已跃居世界第一。据统计,至2002年我国农作物地膜覆盖面积已达2.21亿亩,占世界70%以上,年需求量达650kt;设施栽培棚膜覆盖面积在2001~2002年度达到2940多万亩,占世界70%以上,年需求量达730kt,其中耐候功能膜约220kt,约占30%。
功能性农膜是具有一种以上普通棚膜、地膜所不具备的特殊功能(如耐老化、防雾滴、保温、调光、除草、驱虫、防病等功能)的新型薄膜。其以PE、EVA等聚烯烃(PO)或PVC树脂为主要原料,添加一定量的功能性助剂或母粒,经混合、挤出、吹塑或流延工艺加工而成。
我国从20世纪80年代中期起,园艺设施的快速大面积发展促使功能性农膜的研究蓬勃展开,各种功能性农膜的使用为农业的增产增收起到了重要作用。
1 地膜的研究及进展
地膜用于各类农作物和经济作物的栽培及早期育秧的地面覆盖,能起到增温护根、防冻、保墒、调节光照、节水、除草以及控制土壤盐碱度的作用,进而促进作物早熟,提高质量与产量。国内1979年从日本引进地膜覆盖技术,最初用于蔬菜,后扩大到花生、西瓜、甘蔗、烟草等40多种经济作物,都获得了成功。地膜的种类也发展为流滴地膜、除草地膜、降解地膜、转光地膜、各种专色包括黑色、绿色、银灰、黑/白、黑/银双色及配色地膜、打孔地膜、微孔地膜等多种功能性地膜。
1.1 降解地膜
我国是世界上地膜用量最大、厚度最薄的国家。其中普通地膜占总量的90%以上,厚度多在0.004~0.010mm之间,其中相当部分是0.008mm以下的超薄膜。这样虽然同重下的覆膜面积增加,减少了农民的支出,但因膜薄回收困难带来“白色污染”,造成严重的环境问题。因此,国内对降解地膜的研究同国外一样活跃,水平基本相当,但均在研究开发和试验试用阶段,尚未大规模应用普及。
传统的降解地膜研究始于20世纪70年代,主要是光降解,80年代和90年代分别出现生物降解和光—生物降解。主要是通过共混法,在聚乙烯树脂中加入光敏剂或可生物降解剂,使制成的地膜在使用中先发生局部破裂,大片的薄膜变成小碎片进入土壤。其中,光降解地膜在光照作用下,一般三个月左右自动解体,相对分子质量降解到5000以下,并可被土壤微生物进一步降解。但此降解方式受地理、气候制约大,降解诱导期的可控性差,且不完全降解;生物降解地膜是使残膜在土壤微生物作用下发生降解及同化。国内以淀粉填充母料为主,有些还配人少量的金属化合物起催化作用。此法带来的问题是大量淀粉的添加造成地膜加工困难,厚度减不下来。也有用甘蔗渣、草纤维制成地膜及纸地膜,其优点是可完全降解,问题是干湿强度、保温、保墒性上还有差距;光—生物降解将光降解和生物降解结合起来,目的是提高降解效率和可控性,使残膜在光解后可继续被天然存在的微生物作用变成低分子化合物、水和二氧化碳。国内外对光—生物降解的研究热点目前集中在完全生物降解上。北京塑料研究所韩昌泰等研制的非淀粉可控光—生物降解膜,120d内可完全降解(碎片小于1cm2);汽巴精化推出的加拿大EPI公司技术的EnvirocareTM Ag1000降解添加剂,以2%~4%的添加量,通过曝晒的光和热作用产生降解,诱导期基本可控,且降解一旦开始,即使地膜与土壤相混合也会持续直至完全降解,目前已在国内多处试用取得较好效果。但上述的降解方式仍存在问题,主要是大块的PE地膜变成小碎片进入土壤后,在自然界仍需经几百年后方可完全降解(也有观点认为,当碎片相对分子质量小于5000时,易于受到微生物的攻击而加速降解,完全降解的时间可能缩短),在此之前,土壤仍存在严重污染。
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来源:互联网
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