10 則含腐植酸可降解地膜研究成果摘要

20 世紀(jì)40 年代，塑料地膜掀起了一場“白色革命”，為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)作出了積極貢獻(xiàn)?，F(xiàn)如今由于塑料地膜的多年使用，廢舊地膜在土壤中的殘留量逐年增多，成為農(nóng)田“白色污染”的主要來源，可降解地膜的使用成為替代塑料地膜的首選。在可降解地膜中，含腐植酸可降解地膜因兼有地膜的保墑、保水、增溫作用和肥料的提質(zhì)增效作用脫穎而出。

一、5 則含腐植酸可降解地膜專利技術(shù)

截至2021 年3 月底，通過中國專利信息中心專利檢索平臺(tái)，檢索到專利摘要中含地膜+腐植酸/腐殖酸/黃腐酸/棕腐酸/黑腐酸的有效專利13 篇，審中專利18 篇，失效專利46 篇。申請日期從2006—2021 年。這些專利技術(shù)介紹了含腐植酸可降解地膜的成分、工藝技術(shù)及有益特點(diǎn)等內(nèi)容?，F(xiàn)擇選近5 年5 則含腐植酸可降解地膜授權(quán)專利技術(shù)成果摘要分享如下。

【1】江西雙佳科技股份有限公司張喜如等發(fā)明的一種腐植酸/聚乙烯醇共混改性可降解固態(tài)地膜（申請?zhí)枺篊N201410485532.9，授權(quán)公告日期：2016 年8 月17 日），制備方法是將聚乙烯醇與水按聚乙烯醇∶水=1 ∶1 ～3 的質(zhì)量比進(jìn)行混合，然后在室溫下攪拌溶脹1～2 h后，升溫至80～100 ℃，加入0.1 ～0.3 倍聚乙烯醇重量的增塑劑，繼續(xù)升溫至150 ～180 ℃攪拌反應(yīng)0.5 ～1 h，得預(yù)增塑的聚乙烯醇溶膠。按聚乙烯醇∶腐植酸=1 ∶0.8 ～1.5的質(zhì)量比稱取200 ～400 目的腐植酸粉末，按質(zhì)量比腐植酸∶增塑劑∶偶聯(lián)劑=1 ∶0.1 ～0.3 ∶0.01 ～0.04 混合，加熱0.5 ～1 h 得熔融稠液，將其加入到預(yù)增塑聚乙烯醇溶膠中，并按質(zhì)量比腐植酸∶交聯(lián)劑（硼砂、N，N’-亞甲基丙烯酰胺、三乙烯四胺中的一種或幾種）∶潤滑劑=100 ∶0.3 ～0.5 ∶0.1 ～0.4 的比例加入交聯(lián)劑和潤滑劑，180 ～200 ℃混煉15 ～60 min 后造粒，吹塑或壓延，得腐植酸/聚乙烯醇共混改性可降解固態(tài)地膜。該地膜具有良好的力學(xué)性能和可降解性，成本低廉，適合大面積推廣應(yīng)用。

【2】中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所劉好寶等發(fā)明的一種采用煙田廢棄物制備的可降解液態(tài)膜及其使用方法（申請?zhí)枺篊N201310175503.8，授權(quán)公告日期：2016 年11 月30 日），包括按照重量份數(shù)比如下組分：原料（煙田廢棄物發(fā)酵廢液、磺化木質(zhì)素、改性淀粉、腐植酸、羧甲基纖維素中的一種或幾種）：82 ～97 份，成膜劑：17 ～25 份，增塑劑：3 ～4 份，交聯(lián)劑：1.1 ～2.15 份，引發(fā)劑：0.03 ～0.05 份，pH 調(diào)節(jié)劑：0.1 ～0.2 份。稀釋噴施時(shí)，可以再添加微肥：0.1 ～0.2 份，植物源防病治蟲藥劑0.01 ～0.05 份。本發(fā)明工藝簡單，安全環(huán)保，效果持久，使煙田廢棄物變廢為寶，同時(shí)生產(chǎn)出的液態(tài)地膜對土壤地下水、土壤等作物生長環(huán)境無不利影響，且降解后可提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，抑制土傳病害，而且使用方便，成本低廉，勞動(dòng)強(qiáng)度小，噴撒后形成的薄膜與地面附著性強(qiáng)，保溫保濕效果好。

【3】陜西科技大學(xué)宋潔等發(fā)明的一種保水增肥可生物降解農(nóng)用地膜及其制備方法（申請?zhí)枺篊N201710626450.5，授權(quán)公告日期：2019 年3 月26 日），技術(shù)方案包括（1）將低階煤研磨后過篩，然后置于反應(yīng)器中，加入KOH 溶液，加熱至40 ～90 ℃，反應(yīng)30 ～90 min 后，趁熱抽濾得濾液，待濾液冷卻至室溫，調(diào)節(jié)pH 至酸性，靜置至無固定物析出，然后進(jìn)行減壓抽濾，收集濾餅并干燥至恒重，制得低階煤基腐植酸；（2）將低階煤基腐植酸、親水性單體、引發(fā)劑及交聯(lián)劑按質(zhì)量比為（1 ～5）∶（8 ～20）∶（0.005 ～1）∶（0.01 ～3）的比例混合后，在50 ～80 ℃下反應(yīng)3 ～10 h，制得低階煤基腐植酸高吸水樹脂；（3）將低階煤基腐植酸高吸水樹脂粉碎、過篩，按可生物降解材料∶低階煤基腐植酸高吸水樹脂＝1 ∶（0.01 ～0.5）的質(zhì)量比，取可生物降解材料和低階煤基腐植酸高吸水樹脂，在80 ～160 ℃下混合造粒，制得復(fù)合母粒，然后將復(fù)合母粒吹膜，制得保水增肥可生物降解農(nóng)用地膜。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)地膜帶來的土壤破壞和環(huán)境污染等問題，提供一種完全綠色、環(huán)保的可生物降解農(nóng)用地膜，在地膜降解的同時(shí)釋放出具有保水增肥能力的腐植酸，從而有效促進(jìn)作物的生長發(fā)育。

【4】濟(jì)南三才塑業(yè)有限責(zé)任公司陸海榮等發(fā)明的實(shí)用型環(huán)境全降解材料及其制備方法（申請?zhí)枺篊N201710161645.7，授權(quán)公告日期：2019 年3 月26 日），包括第一層膜和第二層膜，且所述第一層膜的降解時(shí)間大于所述第二層膜的降解時(shí)間；其中，所述第一層膜的原料組分按重量份計(jì)，包括：高密度聚乙烯32 ～42 份、低密度聚乙烯15 ～20 份、聚乳酸8 ～15 份、氧化鑭3 ～5 份、氯化銪1 ～3 份、硝酸釔2 ～5 份、月桂酸鋅0.05～0.10份、2，6-二叔丁基對甲酚0.01～0.03份、硅藻土0.01 ～0.05 份、腐植酸0.03 ～0.07 份以及聚丙烯酸酯5 ～8 份；所述第二層膜的原料組分按重量份計(jì)，包括：聚丁二酸丁二醇酯30 ～50 份、聚乳酸10 ～20 份、低密度聚乙烯5 ～10 份、線性低密度聚乙烯20 ～30 份、電氣石粉3 ～8 份、硼酸1 ～3 份、硝酸釔2 ～5 份、2，4，6-三叔丁基苯酚0.03 ～0.10 份以及納米二氧化鈦0.01 ～0.03 份。本發(fā)明提供的全生物降解材料，具有優(yōu)異的防水性、阻燃性和拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率等機(jī)械性能；且在用作地膜時(shí)具有優(yōu)異的調(diào)溫保墑以及提高作物出苗率等功效。此外，本發(fā)明提供的全降解材料易于降解，尤其是在用作地膜時(shí)，各部分能夠同時(shí)達(dá)到降解終點(diǎn)，從而消除了傳統(tǒng)市售地膜在應(yīng)用過程中各部分降解速率不一的缺陷。

【5】云南云景林紙股份有限公司韓紹中等發(fā)明的一種廢紙基地膜及其制備方法（申請?zhí)枺篊N201810014754.0，授權(quán)公告日期：2021 年3 月21 日），采用松香類表面活性劑與雙氧水對廢紙進(jìn)行一步脫墨與重制漿（10 ～20 份），將松香酯（松香甘油酯、松香乙醇酯、松香己戊醇酯等中的一種或多種混合，1 份）、腐植酸（4 ～8 份）、酒糟（2 ～4 份）與脫墨后的廢紙漿（按絕干計(jì)，10 ～20 份）混合。采用造紙法制備不同厚度的紙基地膜。其優(yōu)點(diǎn)是：制備工藝簡單、地膜成本低、有效利用了廢紙資源，可替代常用的不可降解塑料薄膜，減少“白色污染”和解決塑料薄膜對土壤造成破壞；該地膜的降解時(shí)間僅需3 至4 個(gè)月，較可降解塑料薄膜的降解時(shí)間（3 至4 年）大大縮短。還可通過簡單改變原料配比，獲得具有不同生物降解速率的農(nóng)用地膜，其降解成分為作物的生長提供養(yǎng)分，促進(jìn)作物的生長，同時(shí)具有良好的機(jī)械性能、保墑性能及透光性能，具有廣泛的應(yīng)用前景。

二、5 則含腐植酸可降解地膜科研文獻(xiàn)

含腐植酸可降解地膜科研文獻(xiàn)最早出現(xiàn)于2005 年山東科技大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院黃偉等在《腐植酸》雜志刊發(fā)的《以腐植酸和造紙黑液為原料的多功能可降解黑色液態(tài)地膜的研制與應(yīng)用》。截至2021 年3 月底，從中國知網(wǎng)檢索到有30 余篇含腐植酸可降解地膜的科研文獻(xiàn)信息，內(nèi)容涉及含腐植酸可降解地膜的制備工藝、膜性能、應(yīng)用效果等。現(xiàn)擇選近5 年5 則含腐植酸可降解地膜科研文獻(xiàn)成果摘要分享如下。

【1】昆明理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院董國麗（2016 年）以玉米淀粉和聚乙烯醇為主要材料，添加光敏劑和腐植酸制備高原可降解營養(yǎng)地膜。在聚乙烯醇、丙三醇、光敏劑的最佳配比分別為40%、25%、0.3%時(shí)，高原可降解營養(yǎng)地膜的拉伸強(qiáng)度為19.5 MPa，斷裂伸長率為265%。與環(huán)保地膜相比，高原可降解營養(yǎng)地膜具有良好的力學(xué)性能。該地膜土壤下5 cm 處溫度較無地膜覆蓋處高0.36 ℃。該地膜的吸水率和失水率隨著時(shí)間的增加而增大，吸水率總大于失水率，可以起到保濕的作用。地膜使用30 天后開始降解，降解周期80 ～90 天。使用高原可降解營養(yǎng)地膜后，土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)氮、磷、鉀含量分別增加了0.32%、0.10% 和0.06%。（來源：《昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文》，2016）

【2】塔里木大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院王志信等（2017年）研究了腐植酸可降解地膜的降解性能。結(jié)果表明，微生物對地膜的降解起促進(jìn)作用，真菌對地膜降解的影響最為明顯，且淀粉含量最高的地膜降解速度最快；地膜降解的中間產(chǎn)物能促進(jìn)土壤微生物的數(shù)量和生化活性，與無地膜填埋土壤相比，埋有含腐植酸50%地膜土壤的細(xì)菌數(shù)量提高205.1%，真菌數(shù)量提高110.4%，土壤的蔗糖酶活性提高198.6%；埋有含腐植酸40%地膜土壤的放線菌數(shù)量提高46.9%，土壤過氧化氫酶活性提高156.2%，土壤呼吸強(qiáng)度提高24%，該地膜對土壤微生物和土壤酶活性的影響效果不僅與腐植酸含量有關(guān)，還與地膜的降解程度有關(guān)。[來源：《中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)》，2017，19（5）：92 ～99]

【3】山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院王曰鑫等（2019 年）將腐植酸全降解液態(tài)營養(yǎng)地膜在旱作農(nóng)業(yè)中應(yīng)用，田間試驗(yàn)結(jié)果表明，與清水對照相比，腐植酸全降解液態(tài)營養(yǎng)地膜，減少了土壤水分蒸發(fā)損失，使0 ～200 cm 土壤平均含水量在玉米苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期均有不同程度提高；使土壤淺層（5 ～25 cm）溫度在玉米生長前期高出1 ～3 ℃；使玉米在拔節(jié)期、大喇叭口期、灌漿期、成熟期的平均株高顯著提高。示范試驗(yàn)結(jié)果表明，與清水對照比，噴施腐植酸全降解液態(tài)營養(yǎng)地膜使玉米穗長、穗粗、畝穗數(shù)均不同程度提高，使玉米增產(chǎn)8.9%；使馬鈴薯增產(chǎn)14.4%。[來源：《腐植酸》，2019（4）：30 ～34]

【4】遼寧順屹農(nóng)業(yè)科技有限公司劉國惠等（2021 年）以花生為供試材料，對比腐植酸有機(jī)地膜與塑料地膜的應(yīng)用效果。結(jié)果表明，腐植酸有機(jī)地膜和塑料地膜一樣可以顯著提高5、10、15 cm 土層溫度，提高0 ～20 cm 土層的保水效果，提高花生出苗率，促進(jìn)花生根瘤數(shù)的增多，促進(jìn)花生生物量的積累和產(chǎn)量的增加，且腐植酸有機(jī)地膜在促進(jìn)花生根系生長及產(chǎn)量方面較塑料地膜更為顯著。[來源：《腐植酸》，2021（1）：29 ～34]

【5】上海市園林科學(xué)規(guī)劃研究院楊娜（2021年）以孔雀草為供試材料，研究含腐植酸液態(tài)地膜對土壤物理、化學(xué)性質(zhì)及植株生長量的影響。結(jié)果表明，施用腐植酸液態(tài)地膜120 天后，土壤容重降低18.5%、通氣孔隙度提高22.2%、土壤最大持水量提高26.2%、土壤毛管持水量提高24.8%、毛管孔隙度提高5.7%；水解性氮、有效磷、速效鉀含量與對照處理相比分別提高17.7%、17.7%和19.7%；孔雀草生物量顯著高于對照，地上部干重是對照的1.20 倍。[來源：《安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)》，2021，49（4）：65 ～68，72]

三、發(fā)展含腐植酸可降解地膜政策利好

在環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展并行的大背景下，農(nóng)田“白色污染”的治理越來越受到重視。國家出臺(tái)一系列政策一步步收緊塑料地膜的使用，加大廢舊殘膜的回收力度。但是塑料地膜的回收費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，廣大種植戶越來越需要可降解的替代產(chǎn)品，這些因素齊力推動(dòng)著可降解地膜的研究、推廣、應(yīng)用。2019 年5 月28 日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、財(cái)政部、生態(tài)環(huán)境部、國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布《關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)用地膜污染防治的意見》，對“減量施用塑料地膜，推動(dòng)全降解地膜的研發(fā)、認(rèn)證和推廣”做了具體規(guī)定。2020 年1 月16 日，國家發(fā)展改革委和生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見》，提出“以可循環(huán)、易回收、可降解為導(dǎo)向，研發(fā)推廣性能達(dá)標(biāo)、綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)適用的塑料制品及替代產(chǎn)品”“在重點(diǎn)覆膜區(qū)域，結(jié)合農(nóng)藝措施規(guī)?；茝V可降解地膜”。2020 年3 月2 日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳印發(fā)《2020 年農(nóng)業(yè)農(nóng)村綠色發(fā)展工作要點(diǎn)》通知，提出“深入實(shí)施農(nóng)膜回收行動(dòng)”“試驗(yàn)示范全生物降解地膜”。2021 年2 月21 日，《中共中央 國務(wù)院關(guān)于全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的意見》（中央一號(hào)文件），明確指出“加強(qiáng)可降解農(nóng)膜研發(fā)推廣”。2021 年3 月13 日，《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》發(fā)布，指出要“治理農(nóng)膜污染，提高農(nóng)膜利用率”。

地膜是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料。我國地膜覆蓋面積大、應(yīng)用范圍廣，在增加農(nóng)作物產(chǎn)量、提高農(nóng)作物品質(zhì)、豐富農(nóng)產(chǎn)品供給結(jié)構(gòu)等方面發(fā)揮了重要作用。腐植酸可降解地膜，有專利技術(shù)和科研基礎(chǔ)支持，在實(shí)踐中得到驗(yàn)證，可發(fā)揮多重作用，予環(huán)境友好，必將成為可降解地膜中的佼佼者，為治理農(nóng)田“白色污染”貢獻(xiàn)力量。