海藻生物保水液態(tài)地膜性能研究

嚴國富 聶偉燕 李凱凱

摘要 ? ?本文研究了海藻生物保水液態(tài)地膜性能。從褐藻（馬尾藻）中提取物海藻多糖，添加1%～5%海藻生物保水劑，然后加入一定比例甲殼胺等，研制出成膜性能好、成膜抗拉能力強的海藻保水地膜。海藻生物保水液態(tài)地膜原液成膜后最大拉斷力為80.2 N，最大斷裂伸長率為19%;原液成膜后最大UV透光率為8.9%、VL透光率為26.5%、IR透光率為37.1%;原液成膜后干膜抗水分蒸發(fā)量減少71.2%。原液在土壤噴灑，第5天時水分累積蒸騰量降低18.9%;在基質(zhì)上噴灑，第4天時水分累積蒸騰量降低11.5%。海藻生物保水液態(tài)地膜成膜性好，具有一定韌性，透光率強，能夠減少水分蒸發(fā)和蒸騰。

關(guān)鍵詞 ? ?海藻生物保水液態(tài)地膜;抗拉力;透光率;水分蒸發(fā);水分蒸騰

中圖分類號 ? ?S316 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）13-0170-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務(wù)）標識碼（OSID）

Abstract ? ?In this paper， the properties of the liquid water-retaining seaweed biofilm were studied. The seaweed polysaccharide， extracted from brown algae （Sargassum）， was added with 1%-5% liquid water-retaining seaweed biofilm， and then added with a certain proportion of chitosan and other substances to develop seaweed biofilm. It had good film formation， and the tensile resistance was strong. After the liquid water-retaining seaweed biofilm （original solution） was formed， the maximum breaking force reached 80.2 N， and the elongation reached 19%; the maximum UV transmittance， VL transmittance and IR transmittance were 8.9%， 26.5% and 37.1%， respectively; the dry film resistance to water evaporation decreased by 71.2%. When the original solution was sprayed on the soil， the accumulated water transpiration decreased by 18.9% on the 5 th day; when the original solution was sprayed on the substrate， the accumulated water transpiration decreased by 11.5% on the 4 th day. The liquid water-retaining seaweed biofilm had good film formation， a certain toughness and strong transmittance， it also could reduce water evaporation and transpiration.

Key words ? ?liquid water-retaining seaweed biofilm; tensile resistance; light transmittance; water evaporation; water transpiration

地膜指的是地面覆蓋薄膜，目前最常見的地膜是塑料地膜，另外還有液態(tài)地膜和生物質(zhì)地膜。地膜的應(yīng)用意義重大，其可以有效地利用太陽輻射熱量，減少土壤水分蒸發(fā)的熱能消耗;減少肥料揮發(fā)、淋溶和流失，使肥料利用效果提高1/3左右[1];地膜也能保持土壤水分，維持土壤結(jié)構(gòu)，防止害蟲侵襲作物和某些微生物引起的病害等;地膜還能改進近地面光熱條件，使產(chǎn)品衛(wèi)生清潔，促進植物生長，并且對于剛出土的幼苗具有護根促長的作用[2]。常見的液態(tài)地膜已經(jīng)發(fā)展到第五代，第一代液態(tài)地膜是以石油渣油或瀝青為原料;第二代液態(tài)地膜是以生物質(zhì)為原料;第三代是以造紙黑液、釀酒廢液或淀粉廢液等高濃度無毒有機廢液為原料;第四代為腐植酸可降解褐色地膜，其采用粉體化技術(shù)，使用時用熱水將地膜融化攪拌，再加入冷水形成液態(tài)地膜;現(xiàn)在的第五代地膜直接用冷水攪拌，不需熱水[2]。

海藻生物保水液態(tài)地膜以褐藻（馬尾藻）中高含量的海藻多糖物質(zhì)為研究對象，將海藻提取物海藻多糖添加1%～5%海藻生物保水劑，然后加入一定比例甲殼胺等，研制出成膜性能好、成膜抗拉能力強的海藻保水地膜。其可以使冬季土壤溫度提高3 ℃以上、土壤保水率提高20%以上。

1 ? ?材料與方法

1.1 ? ?試材與儀器

海藻生物保水液態(tài)地膜（20191211、20191213、20191216批次），由北京雷力平衡農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司自制。

電動單柱拉力試驗機（HDE-500），由溫州是海寶儀器有限公司生產(chǎn);天平（AL204），由梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司提供;透光率儀（LH-221），由深圳市聯(lián)輝科技有限公司生產(chǎn)。

1.2 ? ?試驗方法

1.2.1 ? ?液態(tài)地膜成膜后拉斷力、拉斷延伸率的測定。原液成膜干燥后，再采用電動拉力試驗機測定拉斷力，根據(jù)薄膜長度變化計算拉斷延伸率[3]。

1.2.2 ? ?液態(tài)地膜成膜后干膜透光率的測定。原液成膜干燥后，再采用透光率計進行透光率的測定[4]。

1.2.3 ? ?液態(tài)地膜成膜后干膜抗水分蒸發(fā)性能（干膜覆蓋）的測定。原液成膜干燥后，再將干膜罩在裝有等體積水的200 mL燒杯上（加水100 mL），設(shè)不罩地膜空白處理（CK），稱取原始重量，之后定時稱重并記錄水分蒸發(fā)量。

1.2.4 ? ?液態(tài)地膜成膜后抗水分蒸騰性能（表面噴施）的測定。將水分含量一致的土壤（1 000 g濕土含水150 g）裝入不漏水的容器中，用地膜原液進行均勻噴施，CK噴施同等體積的水[5-6]。參照以上方法：濕基質(zhì)加營養(yǎng)缽共350 g（1 000 g濕基質(zhì)含水150 g），營養(yǎng)缽平均重2.4 g，每盆噴施地膜15 g，CK噴施等重量的水。噴施后共重365 g。待表面成膜后分別進行稱重，記錄原始重量，之后定時稱重并記錄水分蒸發(fā)量。

2 ? ?結(jié)果與分析

2.1 ? ?液態(tài)地膜成膜后拉斷力、拉斷延伸率

由表1可知，同款地膜不同成膜液體量下，成膜液體量越大，拉斷力越大，強度增加。其中，20191216批次地膜拉斷力較20191211批次地膜大，即強度較大。同款地膜不同成膜液體量下，斷裂伸長率變化不大，20191211批次地膜的斷裂伸長率較20191216批次地膜大，即韌性較好。20191213批次地膜因質(zhì)地太脆，無法進行拉斷力及斷裂伸長率的測定。

2.2 ? ?液態(tài)地膜成膜后干膜透光率

由表2可知，同款地膜成膜液體量越大，其透光率越小;不同地膜比較，20191211批次地膜的透光率略高于其他2個批次;3個批次地膜的透光率總體差異不大。

2.3 ? ?液態(tài)地膜成膜后干膜抗水分蒸發(fā)性能

由圖1可知，海藻生物保水液態(tài)地膜成膜后的干膜直接罩在加水100 mL的水杯上，其水分蒸發(fā)量明顯少于CK（無地膜），7 d水分累積蒸發(fā)量可減少約71.2%。不同地膜之間水分蒸發(fā)量基本一致。

2.4 ? ?液態(tài)地膜成膜后抗水分蒸騰性能

由圖2、3可知，在土壤上噴灑液態(tài)地膜成膜后，水分累積蒸騰量隨時間延長逐漸增加，蒸騰速率逐漸減小，與CK（清水）相比，前5 d內(nèi)，噴灑20191211批次地膜可有效降低水分蒸騰速率，從第6天開始，噴灑地膜的水分蒸騰速率略高于CK。第5天時，兩者的水分累積蒸騰量差距最大，與CK相比，噴灑20191211批次地膜水分累積蒸騰量降低18.9%，7 d水分累積蒸騰量降低13.3%，10 d內(nèi)水分累積蒸騰量共降低8.6%。

由圖4、5可知，在基質(zhì)上噴灑液態(tài)地膜，隨時間延長水分累積蒸騰量逐漸增加，蒸騰速率逐漸減小，與CK相比，前4 d內(nèi)，噴灑20191211批次地膜可有效降低水分增蒸騰速率;從第5天開始，噴灑地膜的水分蒸騰速率略高于CK。第4天時，兩者水分累積蒸騰量差距最大，與CK相比，噴灑20191211批次地膜水分累積蒸騰量降低11.5%，7 d內(nèi)水分累積蒸騰量降低7.6%，10 d內(nèi)水分累積蒸騰量降低3.8%。

3 ? ?結(jié)論

海藻生物保水液態(tài)地膜原液成膜后最大拉斷力為80.2 N，最大斷裂伸長率為19%。原液成膜后最大UV透光率為8.9%、VL透光率為26.5%、IR透光率為37.1%。原液成膜后干膜抗水分蒸發(fā)量7 d減少71.2%。原液噴灑土壤，第5天水分累積蒸騰量降低18.9%;噴灑基質(zhì)，第4天水分累積蒸騰量降低11.5%。海藻生物保水液態(tài)地膜成膜性好，具有一定韌性，透光率強，能夠減少水分蒸發(fā)和蒸騰。

4 ? ?參考文獻

[1] 吳一才.農(nóng)作物地膜覆蓋栽培的經(jīng)濟意義[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟，1983（1）：29-32.

[2] 魏邦權(quán)，單志華.地膜的種類與研究進展[J].西部皮革，2019（17）：53-55.

[3] 白海春.農(nóng)用地膜力學性能試驗與分析[J].研究報告，2019（7）：146.

[4] 劉露，趙宏濤，張鵬鵬，等.海藻酸鈉地膜制備及其性能研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2015，43（36）：173-174.

[5] 李丹.生物質(zhì)液態(tài)地膜制備及應(yīng)用效果研究[D].杭州：浙江大學，2011.

[6] 余華喜.山藥多糖提取及其廢棄物制備可降解液體地膜研究[D].南昌：南昌大學，2017.