天然生物可降解材料在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

摘要：天然生物可降解材料除具有良好的化學(xué)、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(chǎn)品和環(huán)保產(chǎn)品的原料成為了研究熱點(diǎn)。本研究從天然生物可降解材料的來源出發(fā)，分析了天然生物可降解性材料在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)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(guān)鍵詞： 可降解材料；可再生；農(nóng)業(yè)領(lǐng)域；應(yīng)用

中圖分類號(hào)： S-1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.03.019

天然生物可降解材料指的是在適當(dāng)?shù)淖匀粭l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(chǎn)物對(duì)生態(tài)無害。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)也在發(fā)生著突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，但是農(nóng)業(yè)領(lǐng)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(nóng)作物的生長和對(duì)土壤水分、養(yǎng)分的吸收，在很大程度上降低了農(nóng)作物的產(chǎn)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(duì)天然可降解材料進(jìn)行了簡單的介紹，并描述了天然可降解材料在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)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(zhì)、動(dòng)物來源的甲克質(zhì)等。植物來源的生物物質(zhì)包括纖維素、木質(zhì)素、淀粉、多糖類、以及碳?xì)浠衔锏?，甲克質(zhì)的主要來源包括蝦、螃蟹、甲殼蟲等甲殼動(dòng)物。天然生物可降解材料的原料來源豐富，可以達(dá)到完全的降解，且降解后的產(chǎn)物完全沒有毒性，正日益受到研究者和大眾的關(guān)注?，F(xiàn)對(duì)幾種源于農(nóng)業(yè)的天然生物可降解材料進(jìn)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(chǎn)量。纖維素的分子結(jié)構(gòu)中含有大量的-OH基團(tuán)，所以易于生成分子內(nèi)和分子間的氫鍵，并且纖維素的結(jié)構(gòu)單元β-（1-4）聚葡萄糖苷也易發(fā)生反應(yīng)生成氫鍵，因此天然的纖維素具有很高的強(qiáng)度，大多數(shù)有機(jī)物都無法對(duì)其進(jìn)行消化?？墒菍?duì)一些纖維素進(jìn)行改性后得到的纖維素材料在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，一類是再生纖維素，另一類是化學(xué)改性纖維素。并且微生物纖維素的研究與開發(fā)也取得很大的進(jìn)步，微生物纖維素具有許多特點(diǎn)，例如純度高、強(qiáng)度高、親水性好等，這使得微生物纖維素在食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域具有很好的作用。

1.2 木質(zhì)素可降解材料

在植物中，木質(zhì)素是僅次于纖維素的第二大來源豐富的可降解材料，木質(zhì)素具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，是一種以丙環(huán)為結(jié)構(gòu)單元的復(fù)雜芳香族聚合物，所以很難被利用?？墒悄举|(zhì)素中存在著很多甲氧基、酚羥基等活性官能團(tuán)，因此具備了可再生、可降解、無毒性等優(yōu)點(diǎn)。木質(zhì)素主要來源于造紙產(chǎn)生的黑液，現(xiàn)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(zhì)素可以很好的解決造紙產(chǎn)生的水污染等問題，還可以廢物利用，節(jié)約資源，所以木質(zhì)素的開發(fā)與利用受到很多人的關(guān)注，現(xiàn)階段木質(zhì)素已經(jīng)在采礦、建筑、冶金、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域被用作飼料粘合劑、水果保護(hù)劑、土壤改良劑等。

1.3 甲殼質(zhì)可降解材料

甲殼質(zhì)是重要的海洋生物資源，主要的來源有蝦、螃蟹、甲殼蟲等動(dòng)物的殼，產(chǎn)量也很大，是一種豐富的可再生資源。甲殼質(zhì)經(jīng)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(zhì)作為一種天然的資源，具有良好的化學(xué)、物理、機(jī)械性質(zhì)，良好的生物相容性，良好的生物可降解性等優(yōu)點(diǎn)，所以在醫(yī)藥、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等行業(yè)中都具有著廣泛的應(yīng)用。甲殼質(zhì)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中可用作殺蟲劑、植物抗病毒劑、養(yǎng)魚飼料等。

2天然生物可降解材料在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

天然生物可降解材料在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛，可進(jìn)行土壤改良、病蟲害防治、農(nóng)產(chǎn)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(xiàn)代農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)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(zhì)經(jīng)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(jìn)行合成，得到液體土壤改良劑，其可以將土壤進(jìn)行降解得到優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料供農(nóng)作物吸收利用，并且殼聚糖對(duì)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(tuán)結(jié)狀態(tài)，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(duì)生態(tài)無害的水和二氧化碳，不會(huì)對(duì)土壤、水源造成污染，因此在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)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(jié)合劑等，也可以作為香腸、火腿腸的腸衣，再加工肉的骨質(zhì)結(jié)構(gòu)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(zhì)和殼聚糖也常被用作動(dòng)物的飼料添加劑，能夠促進(jìn)畜禽增重。

2.3生物肥料

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

3結(jié)論

天然生物可降解材料具有可再生、污染小等特性，是現(xiàn)階段追求生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的研究熱點(diǎn)。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中可再生和環(huán)保材料的應(yīng)用受到越來越多的重視，而天然生物可降解材料在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用將是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的新方向，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊在志.可完全生物降解高分子材料在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用及發(fā)展前景[J]. 科技文匯，2006， 10：192-193.

[2] 余曉斌，全文海，卞玉榮. 細(xì)菌纖維素的商業(yè)化用途[J]. 纖維素科學(xué)與技術(shù)，1999， 7（3）：42-46.

作者簡介：王萍，本科學(xué)歷， 輝南縣輝南鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，中級(jí)農(nóng)藝師，研究方向：農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的可降解材料可再生。