我国液体地膜覆盖技术发展现状及存在的问题

(河南省化工研究所有限责任公司，河南郑州 450052)

用含有成膜物质的乳液喷洒土壤表层，在地表形成多分子的网状薄膜技术称为化学覆盖技术，也是液体地膜的雏形。其作用机理是分子膜封闭了土壤的表面空隙，抑制土壤水分蒸发，对分散的土壤颗粒起到胶结作用，从而增加土壤的团粒结构，起到增温、保墒、改良土壤的作用。近十年来，人们日益意识到塑料薄膜的长期使用对我国生态环境造成的严重污染，如何降低并消除这一“白色”污染已是我国政府、科研工作者及其众多消费者共同关注并亟待解决的问题。其中开发可降解农膜成为解决污染的根本途径，也是我国农膜的发展趋势。

1 研发技术发展现状

目前，我国液体地膜主要以可生物降解高分子材料、富含腐殖酸的有机物废液或煤粉、植物秸秆为原料，通过添加各种助剂、肥料、除草剂等制成黑色或棕褐色的乳状悬浮液，喷洒在土壤表面形成一层薄膜，起到地膜作用。

1.1 液体地膜材料

液体地膜材料来源主要可分为三大类:可生物降解高分子材料、腐殖酸类物质、植物秸秆。

1.1.1 可降解高分子材料

可降解高分子材料主要分为化学合成高分子和天然高分子，由于其相对分子质量大，易吸水、可成膜，常作为土壤改良剂、保水剂、成膜剂使用。化学合成高分子材料大多是在分子结构中引入能被微生物分解的含酯基结构的脂肪族聚酯、聚乙醇酸、聚乳酸、聚乙烯醇等，而用来作为液体地膜材料的主要有聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)等。聚乙烯醇是一种很好的土壤改良剂，由于分子链含有大量侧羟基而具有良好的水溶性，它还有良好的成膜性，可形成高强度薄膜，对天然产物、无机物具有良好的黏接性。具有良好的生物降解性，在湿环境中有细菌存在的条件下6个月可完全分解成水和二氧化碳［1］。聚丙烯酰胺具有高吸水性，可作土壤保水剂并有效改善土壤结构，降低土壤容重，在酰胺酶的作用下迅速水解。

天然高分子材料包括木质素及其衍生物，改性淀粉、羧甲基纤维素、壳聚糖等，这类物质具有能为微生物分泌的酶作用的化学键，在受到微生物侵袭时可发生生物降解。木质素是一种可溶于碱的天然高分子化合物，有一定的成膜性，也有一定的强度，如果再添加少量甲醛和少量短纤维以增强其强度和成膜性;改性淀粉具有很好的成膜性和吸水性;羧甲基纤维素可提高液膜的抗压强度，可降解;壳聚糖是一种新型植物生长调节剂，具有很好的成膜性，成膜后物理、化学稳定性好，降解后可作为土壤氮和碳的来源［2］。

1.1.2 腐殖酸类物质

主要包括富含腐殖酸的褐煤、风化煤及脂肪酸废液、造纸黑液、海藻废液、糖蜜废液、酿酒废液、淀粉废液等。

1.1.3 植物秸秆

植物秸秆中含有丰富的木质素、纤维素和多糖等天然有机物高分子，将植物秸秆粉碎作为地膜的养分提供源，一方面实现了高效秸秆还田，为作物提供有机肥，另一方面解决了秸秆焚烧和大量堆积对环境造成的污染。

1.2 液体地膜制备技术

由于天然高分子材料及植物秸秆来源广泛，成本低，而化学高分子材料的价格一般偏高，所以在制备液体地膜原料选择上往往根据这几种材料的性能优劣合理选择将其一起交联反应，既能提高地膜的性能，又可降低地膜的成本。如曹龙奎［3］等以膨化稻草为主要原料，添加丙烯酸淀粉树脂、聚乙烯醇等制成纤维基可降解液体地膜;李恩辉［4］以木质素、壳聚糖、胶原蛋白、表面活性剂、发泡剂等制成木质素节水保水液体地膜;王建红［5］用聚乙烯醇、羧甲基纤维素、醋酸乙酯等制成液体地膜，使沙漠植树成活率达90%以上。从制备工艺上看既有化学合成方式也有微生物发酵方式，如梁玉祥［6］通过微生物菌液将秸秆等混合物料生物降解制得液态地膜。从液体地膜的功能上看，其不仅具备地膜的一般性能，还兼具肥料、农药等多重功效。如吕永康［7］等将质量分数为70%～80%的有机麦秸秆与质量分数为20%～30%的无机氮磷肥料制成多功能地膜复合肥，田秋喜［8］将腐殖酸类物质，成膜剂、表面活性剂、化肥等制成粉状或液状可喷施降解地膜。

2 应用技术发展现状

自我国第一代农用乳化沥青问世以来就一直受到各方的关注，科研工作者已在液体地膜性能、对土壤理化性状的影响、对作物生长发育、产量品质的影响等多方面开展了应用研究。

陈志军等［9］以植物残渣为主要原料合成了一种新型复合体系液体地膜，对其光老化性能、最大稀释倍数及试验田土壤中水分分布等多项性能进行测试，结果表明新型液体地膜具有良好的长期和低温储存稳定性;老化时间为50 d;最大稀释倍数在保证抑蒸率满足使用要求的情况下由普通沥青体系液体地膜的7～8倍提高至20倍;覆盖的土壤在0～40 cm的水分分布比较均匀，且土壤的表面温度比用塑料地膜高2～3℃。杨青华等［9－12］系统性地研究了液体地膜覆盖对棉花生长发育、产量与土壤环境及土壤微生物和酶活性等的影响，结果表明适量液体地膜覆盖能促进棉花生长发育、增产显著，液体地膜覆盖棉田提高土壤温度和含水量，降低土壤容重，对土壤环境无不良影响。陈伟通等［13］研究了液体地膜覆盖对直播稻抵御芽期低温的效果，试验结果表明水稻芽期液体地膜覆盖有明显的保墒增温作用。解国庆［14］研究了液体地膜在朝天椒栽培上的应用效果。结果表明液体地膜覆盖对辣椒植株的株高、茎粗生长有促壮效应;并能显著的提高产量和品质。

目前，液体地膜主要应用于小麦、棉花、花生、蔬菜、烟草、瓜果等作物的早期覆盖，在我国的山东、河南、黑龙江、新疆棉区、陕西、湖南、浙江等省区都有推广应用。从试验研究及推广应用上看，液体地膜的施用效果主要表现为:①提高土壤温度，增加有效积温。喷施液态地膜可在地表面形成一层黑褐色薄膜，使0～14 cm的土壤增温0.5～4℃。②抑制水分蒸发，提高水分利用率:蒸发抑制率在30%以上，土壤含水量提高20%以上，土壤中水稳定性团粒数量(＞0.25 mm)可增加10%以上。③改善土壤理化性能。薄膜被翻压入土后，可增加土壤孔隙度和通透性，改善土壤团粒结构，降低土壤容重，有效改良土地因长期使用化肥引起的土壤板结问题。④促进作物生长发育、提高作物品质。液态地膜本身具有肥效，降解后的产物又是优质腐殖酸类有机肥，腐殖酸类物质具有刺激植物生长发育、增加作物的抗逆性、改善植物的营养状况等功效，并能提高土壤的保肥、保水能力，使作物成熟期提前，并提高作物的产量。⑤完全自然降解，生态效益显著。液态地膜喷施后，受光、热和土壤中的微生物作用，在60 d左右逐渐降解，降解成腐殖酸类有机肥，从根本上消除“白色污染”，生态效益显著。⑥现场喷施造膜，操作简单，省工省时。现场喷施造膜，可将作物所需要的除草剂掺混到液体膜中一起喷施，比人工覆膜大大降低劳动强度，提高劳动效率;喷施后，作物可以自然出苗，不用人工引苗放苗，节省劳动力，且对地形地貌适应能力强。

由于液体地膜有良好的保墒、保温、固土、固沙等作用，可促进植被恢复、提高作物产量、改善作物品质、保护生态环境，不仅可应用于干旱、寒冷、丘陵地区农作物的早期覆盖，在荒地、盐碱地、滩涂和沙漠化土地的整治以及道路堤坝护坡、固沙造林、草坪种植、树木防冻等领域也可发挥其独特的作用。

3 液体地膜发展面临的问题

液体地膜覆盖技术在我国已有几十年的历史，由于其可降解性和多功能性而日益受到关注，但在使用的过程中，部分问题也暴露出来。

3.1 产品性能有缺陷

液体地膜成膜后强度不够，容易破膜开裂，降雨也可对其产生一定的冲刷破坏作用，对作物的后期抗旱效果较差。

3.2 生产、检测无统一标准

目前，我国还没有液体地膜生产、施用的统一标准，生产厂家在液体地膜的黏度、强度、拉伸率、透光率、老化时间等性能表征的标识上出现标识不统一、技术参考指标不统一等问题，致使液体地膜质量参差不齐，市场监管混乱。

3.3 喷膜设备不配套

目前，市场上还未见专用液体地膜喷施机械设备，在喷施过程中，大部分采用传统喷头加压喷施方式，这就出现浓度过低成膜效果不好，浓度过高堵塞喷头，不易清洗，误工误时。

3.4 市场化前进步伐慢

由于以上所述问题和其他客观原因，阻碍了液体地膜市场化前进步伐，同时对液体地膜的宣传力度不够，农民对这新的地膜形式还有一个接受的过程，从而使得我国大部分有关液体地膜的科研成果停留在试验和推广应用阶段。

4 展望

我国每年地膜使用量70多万t，并以5%的年均速度增长，塑料薄膜的危害性日益显现，可降解农膜特别是液体地膜发展前景广阔。以木质素、纤维素、多糖等天然高分子或其优良改性产品将是液体地膜材料的首选;将化学合成技术与微生物降解结合，通过对其降解机理的解析，制备高强度全降解液体地膜是其重要的发展方向;多功能、低成本、复合型的液体地膜产品以及根据作物生长发育需求而制备的专用地膜将是市场的主流。液体地膜将在资源充分利用、环境保护、可持续发展方面发挥巨大的生态、社会和经济效益。

［1］王久志，巫东堂.沥青乳剂、聚乙烯醇对土壤物理性质的影响［J］.土壤学报，1998，25(3):303－307.

［2］陶 杨，罗学刚.液体地膜材料的研究现状与进展［J］.材料导报，2007，21(4):52－55.

［3］曹龙奎.一种纤维素基可降解液体地膜［P］.CN 200810136827.X，2009－01－14.

［4］李恩辉.木质素节水保水液体地膜［P］.CN 02121393.3，2003－12－31.

［5］王建红.聚乙烯醇改性物—液体生态地膜的制备［P］.CN 1445275，2003－10－01.

［6］梁玉祥.具有液体地膜功能的生态多效喷施肥及生产方法［P］.CN 200810044321.6，2008－09－24.

［7］吕永康，何秀院.一种多功能生态地膜复合肥及其制备和使用方法［P］.CN 200810079795.4，2008－04－29.

［8］田秋喜，郭生钰.一种多功能生态地膜复合肥及其制备和使用方法［P］.CN 200810157247.9，2009－02－11.

［9］陈志军，张际方，刘东亮 ，等.新型复合体系液体地膜的性能研究［J］.郑州轻工业学院学报，2005，20(3):15－18.

［10］杨青华，韩锦锋，刘华山，等.液体地膜对棉花生长发育的影响［J］.华北农学报，2003，18(1):47－49.

［11］杨青华，韩锦锋，刘华山，等.液体地膜对棉花成铃与产量的影响［J］.华北农学报，2003，18(2):36－38.

［12］杨青华，韩锦峰，贺德先.液体地膜覆盖对棉田土壤微生物和酶活性的影响［J］.生态学报，2005，25(6):1312－1317.

［13］陈伟通，罗锡文，周志艳，等.液体地膜覆盖对直播稻抵御芽期低温的效果［J］.华南农业大学学报，2010，31(1):99－101.

［14］解国庆.液体地膜在朝天椒生产上的应用研究［J］.北方园艺，2009(12):72－74.