海藻生物保水液态地膜性能研究
2020-08-04严国富聂伟燕李凯凯
严国富 聂伟燕 李凯凯
摘要 本文研究了海藻生物保水液态地膜性能。从褐藻(马尾藻)中提取物海藻多糖,添加1%~5%海藻生物保水剂,然后加入一定比例甲壳胺等,研制出成膜性能好、成膜抗拉能力强的海藻保水地膜。海藻生物保水液态地膜原液成膜后最大拉断力为80.2 N,最大断裂伸长率为19%;原液成膜后最大UV透光率为8.9%、VL透光率为26.5%、IR透光率为37.1%;原液成膜后干膜抗水分蒸发量减少71.2%。原液在土壤喷洒,第5天时水分累积蒸腾量降低18.9%;在基质上喷洒,第4天时水分累积蒸腾量降低11.5%。海藻生物保水液态地膜成膜性好,具有一定韧性,透光率强,能够减少水分蒸发和蒸腾。
关键词 海藻生物保水液态地膜;抗拉力;透光率;水分蒸发;水分蒸腾
中图分类号 S316 文献标识码 A
文章编号 1007-5739(2020)13-0170-02 開放科学(资源服务)标识码(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
地膜指的是地面覆盖薄膜,目前最常见的地膜是塑料地膜,另外还有液态地膜和生物质地膜。地膜的应用意义重大,其可以有效地利用太阳辐射热量,减少土壤水分蒸发的热能消耗;减少肥料挥发、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,维持土壤结构,防止害虫侵袭作物和某些微生物引起的病害等;地膜还能改进近地面光热条件,使产品卫生清洁,促进植物生长,并且对于刚出土的幼苗具有护根促长的作用[2]。常见的液态地膜已经发展到第五代,第一代液态地膜是以石油渣油或沥青为原料;第二代液态地膜是以生物质为原料;第三代是以造纸黑液、酿酒废液或淀粉废液等高浓度无毒有机废液为原料;第四代为腐植酸可降解褐色地膜,其采用粉体化技术,使用时用热水将地膜融化搅拌,再加入冷水形成液态地膜;现在的第五代地膜直接用冷水搅拌,不需热水[2]。
海藻生物保水液态地膜以褐藻(马尾藻)中高含量的海藻多糖物质为研究对象,将海藻提取物海藻多糖添加1%~5%海藻生物保水剂,然后加入一定比例甲壳胺等,研制出成膜性能好、成膜抗拉能力强的海藻保水地膜。其可以使冬季土壤温度提高3 ℃以上、土壤保水率提高20%以上。
1 材料与方法
1.1 试材与仪器
海藻生物保水液态地膜(20191211、20191213、20191216批次),由北京雷力平衡农业发展有限公司自制。
电动单柱拉力试验机(HDE-500),由温州是海宝仪器有限公司生产;天平(AL204),由梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司提供;透光率仪(LH-221),由深圳市联辉科技有限公司生产。
1.2 试验方法
1.2.1 液态地膜成膜后拉断力、拉断延伸率的测定。原液成膜干燥后,再采用电动拉力试验机测定拉断力,根据薄膜长度变化计算拉断延伸率[3]。
1.2.2 液态地膜成膜后干膜透光率的测定。原液成膜干燥后,再采用透光率计进行透光率的测定[4]。
1.2.3 液态地膜成膜后干膜抗水分蒸发性能(干膜覆盖)的测定。原液成膜干燥后,再将干膜罩在装有等体积水的200 mL烧杯上(加水100 mL),设不罩地膜空白处理(CK),称取原始重量,之后定时称重并记录水分蒸发量。
1.2.4 液态地膜成膜后抗水分蒸腾性能(表面喷施)的测定。将水分含量一致的土壤(1 000 g湿土含水150 g)装入不漏水的容器中,用地膜原液进行均匀喷施,CK喷施同等体积的水[5-6]。参照以上方法:湿基质加营养钵共350 g(1 000 g湿基质含水150 g),营养钵平均重2.4 g,每盆喷施地膜15 g,CK喷施等重量的水。喷施后共重365 g。待表面成膜后分别进行称重,记录原始重量,之后定时称重并记录水分蒸发量。
2 结果与分析
2.1 液态地膜成膜后拉断力、拉断延伸率
由表1可知,同款地膜不同成膜液体量下,成膜液体量越大,拉断力越大,强度增加。其中,20191216批次地膜拉断力较20191211批次地膜大,即强度较大。同款地膜不同成膜液体量下,断裂伸长率变化不大,20191211批次地膜的断裂伸长率较20191216批次地膜大,即韧性较好。20191213批次地膜因质地太脆,无法进行拉断力及断裂伸长率的测定。
2.2 液态地膜成膜后干膜透光率
由表2可知,同款地膜成膜液体量越大,其透光率越小;不同地膜比较,20191211批次地膜的透光率略高于其他2个批次;3个批次地膜的透光率总体差异不大。
2.3 液态地膜成膜后干膜抗水分蒸发性能
由图1可知,海藻生物保水液态地膜成膜后的干膜直接罩在加水100 mL的水杯上,其水分蒸发量明显少于CK(无地膜),7 d水分累积蒸发量可减少约71.2%。不同地膜之间水分蒸发量基本一致。
2.4 液态地膜成膜后抗水分蒸腾性能
由图2、3可知,在土壤上喷洒液态地膜成膜后,水分累积蒸腾量随时间延长逐渐增加,蒸腾速率逐渐减小,与CK(清水)相比,前5 d内,喷洒20191211批次地膜可有效降低水分蒸腾速率,从第6天开始,喷洒地膜的水分蒸腾速率略高于CK。第5天时,两者的水分累积蒸腾量差距最大,与CK相比,喷洒20191211批次地膜水分累积蒸腾量降低18.9%,7 d水分累积蒸腾量降低13.3%,10 d内水分累积蒸腾量共降低8.6%。
由图4、5可知,在基质上喷洒液态地膜,随时间延长水分累积蒸腾量逐渐增加,蒸腾速率逐渐减小,与CK相比,前4 d内,喷洒20191211批次地膜可有效降低水分增蒸腾速率;从第5天开始,喷洒地膜的水分蒸腾速率略高于CK。第4天时,两者水分累积蒸腾量差距最大,与CK相比,喷洒20191211批次地膜水分累积蒸腾量降低11.5%,7 d内水分累积蒸腾量降低7.6%,10 d内水分累积蒸腾量降低3.8%。
3 结论
海藻生物保水液态地膜原液成膜后最大拉断力为80.2 N,最大断裂伸长率为19%。原液成膜后最大UV透光率为8.9%、VL透光率为26.5%、IR透光率为37.1%。原液成膜后干膜抗水分蒸发量7 d减少71.2%。原液喷洒土壤,第5天水分累积蒸腾量降低18.9%;喷洒基质,第4天水分累积蒸腾量降低11.5%。海藻生物保水液态地膜成膜性好,具有一定韧性,透光率强,能够减少水分蒸发和蒸腾。
4 参考文献
[1] 吴一才.农作物地膜覆盖栽培的经济意义[J].农业技术经济,1983(1):29-32.
[2] 魏邦权,单志华.地膜的种类与研究进展[J].西部皮革,2019(17):53-55.
[3] 白海春.农用地膜力学性能试验与分析[J].研究报告,2019(7):146.
[4] 刘露,赵宏涛,张鹏鹏,等.海藻酸钠地膜制备及其性能研究[J].安徽农业科学,2015,43(36):173-174.
[5] 李丹.生物质液态地膜制备及应用效果研究[D].杭州:浙江大学,2011.
[6] 余華喜.山药多糖提取及其废弃物制备可降解液体地膜研究[D].南昌:南昌大学,2017.