胡瓊恩 李婷 馬丕明 東為富

（江南大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院）

生物可降解地膜的研究進(jìn)展

胡瓊恩 李婷 馬丕明 東為富

（江南大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院）

地膜在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但由于傳統(tǒng)塑料地膜在土壤中難以降解而導(dǎo)致“白色污染”，破壞土壤結(jié)構(gòu)，減小土壤肥力，影響農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，而推廣生物可降解地膜是解決這一問(wèn)題的有效途徑。本文綜述了生物可降解地膜的種類(lèi)、性能及其應(yīng)用。

生物可降解 地膜 性能

1 前言

由于農(nóng)用地膜可以提高土壤溫度，保持土壤水分及肥力，防止害蟲(chóng)侵襲作物，促進(jìn)植物生長(zhǎng)進(jìn)而提高農(nóng)作物產(chǎn)量，因此地膜在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中得到了廣泛使用。自1978年從日本引進(jìn)地膜覆蓋技術(shù)后，農(nóng)用地膜迅速在全國(guó)范圍內(nèi)推廣使用，帶來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的改變和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的飛躍[1-3]。

作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，我國(guó)農(nóng)用塑料薄膜產(chǎn)量居世界首位，地膜年產(chǎn)量達(dá)60萬(wàn)噸左右，地膜覆蓋面積達(dá)0.147億hm2左右。但是，目前我國(guó)使用的地膜主要是聚乙烯、聚氯乙烯地膜，其極難降解，降解周期達(dá)到上百年。且地膜老化破碎后，殘膜在土地中不易降解，回收利用困難，積存土壤中會(huì)造成土地污染，土壤結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞，肥力流失，農(nóng)作物的產(chǎn)量減少。而且此類(lèi)地膜的長(zhǎng)期使用對(duì)土地造成長(zhǎng)久性和難以解決的危害。因此，作為具有相同增溫保濕效果，又可完全降解不會(huì)對(duì)土壤造成污染的生物可降解地膜受到了人們的廣泛關(guān)注，而我國(guó)作為塑料農(nóng)膜產(chǎn)量和使用量都居世界第一的農(nóng)業(yè)大國(guó)，生物可降解地膜的研究更是受到人們的重視[4-5]。

生物降解塑料是作為能夠完全生物降解的綠色環(huán)保塑料，是今后塑料地膜工業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)方向之一。按降解機(jī)理的不同，生物降解塑料可分為不完全生物降解塑料和完全生物降解塑料。不完全生物降解塑料是指在自然界中不能完全降解的塑料，長(zhǎng)期使用仍會(huì)造成污染。完全生物降解塑料是指在自然界中能100%降解的塑料，其最終分解成水和二氧化碳，不會(huì)破壞土壤[6-7]。完全生物降解塑料根據(jù)制備方法分為合成型生物降解塑料和天然高分子共混型生物降解塑料。合成型生物降解塑料主要包括聚β-羥丁酸(PHB)，聚乳酸(PLA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇-己二酸丁二醇共聚酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和聚甲基乙撐碳酸酯(PPC)等。目前在生物降解塑料方面研究較多的天然高分子是淀粉、纖維素、木質(zhì)素等。

聚β-羥丁酸(PHB)是通過(guò)微生物儲(chǔ)存碳源和能量合成的線(xiàn)性聚酯，PHB的拉伸強(qiáng)度為43MPa左右，且具有生物降解性和相容性，但它的斷裂伸長(zhǎng)率只有5%，所以只有通過(guò)與其它生物可降解聚合物的共聚或共混才能改善PHB結(jié)晶度高、韌性差、加工窗口窄等缺點(diǎn)[8]。

聚己內(nèi)酯(PCL)由ε-己內(nèi)酯開(kāi)環(huán)聚合而成，力學(xué)性能與聚乙烯(PE)相當(dāng)，斷裂伸長(zhǎng)率300%～600%[9]。在室溫下具有良好的柔韌性，加工性和熱穩(wěn)定性。但PCL熔點(diǎn)只有65℃左右，加工困難，基本不單獨(dú)作為材料使用，同時(shí)由于PCL的生產(chǎn)成本較高導(dǎo)致了PCL的價(jià)格一直居高不下。

聚乳酸(PLA)是一種新型的生物降解材料，由淀粉發(fā)酵制成乳酸，再通過(guò)化學(xué)合成轉(zhuǎn)換成聚乳酸。聚乳酸除能生物降解外，強(qiáng)度高、生物相容性和透明性較好，但聚乳酸抗沖擊性能較差、質(zhì)脆，在使用加工前一般要對(duì)其進(jìn)行增韌改性[10]。

聚甲基乙撐碳酸酯(PPC)，又稱(chēng)聚碳酸亞丙酯，是二氧化碳(CO2)和環(huán)氧丙烷(PO)的交替共聚所合成的一種完全可降解的環(huán)保型塑料[11]。20世紀(jì)90年代初，我國(guó)開(kāi)展脂肪族聚碳酸酯研究，2004年在內(nèi)蒙古建成3000噸/年生產(chǎn)裝置，是迄今為止世界上投入運(yùn)行的規(guī)模最大的二氧化碳共聚物生產(chǎn)線(xiàn)[12]。PPC力學(xué)性能差且耐熱性偏弱，基本無(wú)法單獨(dú)使用，因此也常被應(yīng)用于與其它材料共混改性復(fù)合。

PBAT是己二酸丁二醇酯和對(duì)苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，兼具PBA和PBT的特性，既有較好的延展性和斷裂伸長(zhǎng)率，也有較好的耐熱性和抗沖擊性能，同時(shí)還具有優(yōu)良的生物降解性，合成成功后可以直接加工使用，是目前生物降解塑料研究中非?；钴S和市場(chǎng)應(yīng)用最好的降解材料之一[13]。但目前市場(chǎng)上PBAT的價(jià)格昂貴，因此對(duì)PBAT的改性研究主要以共混改性為主，以提高PBAT材料在制品中的使用性能，并在不影響其生物降解性的前提下通過(guò)填充來(lái)降低PBAT材料的成本，以利于其在產(chǎn)業(yè)化市場(chǎng)推廣。

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是通過(guò)脂肪族二元酸、二元醇化學(xué)聚合而成，其原料脂肪族二元酸既可以通過(guò)石油化工路線(xiàn)生產(chǎn)，也可通過(guò)纖維素、糖類(lèi)等自然界可再生農(nóng)作物發(fā)酵生產(chǎn)[14]。目前，PBS在食品包裝、餐具、農(nóng)用薄膜、生物醫(yī)用高分子材料等領(lǐng)域得到了推廣。雖然PBS的價(jià)格相對(duì)其他合成型生物降解塑料來(lái)說(shuō)價(jià)格偏低，但仍然高于傳統(tǒng)塑料，且PBS的降解速率較慢，需要對(duì)PBS進(jìn)行改性來(lái)克服這些缺陷[15]。

作為可生物降解的新型塑料，這些樹(shù)脂具有良好的力學(xué)性能、加工性能和生物可降解性，正在逐步取代傳統(tǒng)石油基塑料[16]。

2 生物可降解地膜

生物可降解地膜是指在自然環(huán)境條件下可通過(guò)微生物作用而引起降解的一類(lèi)地膜，其降解的最終產(chǎn)物為二氧化碳和水，也不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。金發(fā)科技已經(jīng)開(kāi)發(fā)出完全生物降解塑料地膜和生物基兩大產(chǎn)品系列共10個(gè)牌號(hào)的產(chǎn)品，形成了以“ECOPOND”為商品牌號(hào)的產(chǎn)品族。生物降解塑料是可降解地膜中相對(duì)比較重要的一類(lèi)，又可以分為完全生物可降解地膜和不完全生物可降解地膜兩種[17]。

其中不完全生物可降解地膜由可生物降解塑料與通用型合成樹(shù)脂通過(guò)共混或共聚制備得到。20世紀(jì)70年代Griffin發(fā)明的第一個(gè)淀粉/PE材料就屬于此類(lèi)，但其主要是淀粉降解，PE部分難以降解，不能實(shí)現(xiàn)完全可生物降解，長(zhǎng)期使用仍會(huì)對(duì)土壤造成污染。完全生物可降解地膜是以在自然環(huán)境中易被微生物作用而降解的高分子物質(zhì)為材料制備的地膜，根據(jù)配方可分為合成型生物可降解地膜、天然高分子共混型生物可降解地膜、植物纖維地膜和液態(tài)地膜等[18]。

2.1 合成型生物降解地膜

面對(duì)人們對(duì)生物降解地膜的迫切需求，生物降解塑料的研究受到越來(lái)越多的科研者的關(guān)注。清華大學(xué)郭寶華所在課題組于2012年已經(jīng)與新疆藍(lán)山屯河聚酯有限公司合作生產(chǎn)PBAT薄膜，并應(yīng)用于可生物降解地膜等領(lǐng)域。光華偉業(yè)開(kāi)發(fā)的聚乳酸（PLA）可用作包裝材料、纖維和非織造物等，目前主要用于服裝、農(nóng)業(yè)、林業(yè)和醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。

生物降解地膜的降解性能是人們關(guān)注的重心，王淑芳等制得PLA/PPC/PHBV三元共混物，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在土壤懸濁擬環(huán)境降解實(shí)驗(yàn)中，PHBV的降解速度比PLA和PPC快得多，共混物中PHBV含量越高，降解速率也就越快，這可能是由于土壤中PHBV的降解菌數(shù)比其它兩者的降解菌數(shù)多的緣故。PLA和PPC都是化學(xué)合成法制備的高聚物，環(huán)境土壤中降解菌的數(shù)量相對(duì)較少，降解緩慢[19]。王蕾等人對(duì)聚合物PLA、PBS和PCL在陜西土壤中的降解性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)三種樹(shù)脂在陜西當(dāng)?shù)氐耐寥乐卸季哂辛己玫慕到庑裕渲蠵CL的降解速度最快，PLA次之，PBS相對(duì)較慢[20]。

而對(duì)于質(zhì)脆的PLA，作為同樣性能優(yōu)異的生物高分子材料，PCL強(qiáng)度較小，但是斷裂伸長(zhǎng)率大，塑性好，將PLA與PCL共混可以改善聚乳酸韌性差的缺點(diǎn)[21-22]。孟慶陽(yáng)等人通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)和吹膜機(jī)組制備不同比例的PLA／PBAT共混物薄膜，計(jì)算共混物在堆肥條件下的生物降解率，發(fā)現(xiàn)PLA的生物降解率高于PBAT，共混物的生物降解率隨著PBAT含量的增加而降低，且在降解初期，PLA的降解產(chǎn)物會(huì)促進(jìn)PBAT的水解。且當(dāng)堆肥化實(shí)驗(yàn)33天時(shí)，PLA/PBAT為80/20的共混物生物降解率為70%[23]。

本課題組制備 PBAT/PLA薄膜[24]，采用PBAT對(duì)PLA進(jìn)行增韌，同時(shí)加入復(fù)合增容劑2,2-(1,3-亞苯基)-二噁唑啉(BOZ)和鄰苯二甲酸酐(PA)，研究發(fā)現(xiàn)，BOZ/PA能顯著提高PLA/PBAT合金的韌性，當(dāng)加入1份BOZ和1份PA的復(fù)合增容劑時(shí)，PLA/PBAT合金的力學(xué)性能最佳（如圖1,2），拉伸斷裂伸長(zhǎng)率為515%，拉伸強(qiáng)度為45.3MPa。SEM結(jié)果表明，加入BOZ/PA，分散相尺寸明顯變小，且更均勻，兩相界面更模糊（圖3）。由此可見(jiàn)BOZ/PA能很好地改善PLA和PBAT的相容性，進(jìn)而能提高PLA/PBAT合金的力學(xué)性能。

圖1 不同PLA/PBAT合金的斷裂伸長(zhǎng)率

圖2 PLA/PBAT/BOZ/PA合金的拉伸性能隨PA含量的變化曲線(xiàn)

圖3 PLA/PBAT合金的低溫?cái)嗝鎾呙桦婄R照片(a)PLA-PBAT20；(d)BOZ-PA-1

對(duì)于同樣力學(xué)性能較差，且熱穩(wěn)定性不好的PPC，徐靜[25]等制備力學(xué)性能較好的PPC/PBS膜，并在田間進(jìn)行土埋實(shí)驗(yàn)，掃描電鏡觀(guān)察到隨著土埋時(shí)間的延長(zhǎng)，接觸種植土壤的膜表面在分解酶和水分的作用下先被侵蝕，一個(gè)月后表面出現(xiàn)微小孔洞；三個(gè)月后，膜的表面分層明顯，表面和內(nèi)部都變得較為疏松，孔洞逐漸長(zhǎng)大進(jìn)而崩裂出現(xiàn)空洞，膜厚度明顯變薄，膜一年內(nèi)在種植土壤中能夠完全降解，不會(huì)對(duì)土壤造成污染。陳野[26]等人用擠壓技術(shù)制備了透明、均一、耐水性強(qiáng)的玉米醇溶蛋白/聚碳酸亞丙酯復(fù)合薄膜，當(dāng)PPC含量為30%時(shí)，膜的拉伸強(qiáng)度為30.11MPa，土埋降解實(shí)驗(yàn)表明復(fù)合薄膜可以被自然環(huán)境中的微生物完全降解，降解周期大約為四周。

王貴林等[27]將羥基磷灰石(HA)用硅烷偶聯(lián)劑KH570處理后與PPC共混，制成了生物相容性好、可生物降解的復(fù)合材料，這種材料介于塑料和橡膠之間，具有良好的力學(xué)回復(fù)特性和一定的形狀記憶效應(yīng)，斷裂伸長(zhǎng)率最大可達(dá)到315%，彈性回復(fù)率可達(dá)到98%。林強(qiáng)[28]等人將PPC與PLA共混吹膜，二元共混體系有良好的加工性，造粒與吹膜過(guò)程相對(duì)較為流暢，在相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的吹膜過(guò)程中膜泡穩(wěn)定，薄膜有較好的韌性。

雖然通過(guò)改性后，此類(lèi)生物可降解塑料在機(jī)械性能與熱力學(xué)性能上能實(shí)現(xiàn)生物降解地膜的生產(chǎn)制備，但其生產(chǎn)成本太高，難以大范圍推廣使用。

2.2 天然高分子共混型生物可降解地膜

作為自然界儲(chǔ)量豐富且可再生的天然高分子，由于其低廉的價(jià)格與優(yōu)異的生物降解性能，在生物降解地膜的研究中受到廣泛關(guān)注。

淀粉在自然界中含量高，且提取簡(jiǎn)單，因此其在生物可降解地膜中得到了廣泛應(yīng)用。天然淀粉是由葡萄糖單元組成，分子結(jié)構(gòu)中有大量的羥基，且分解溫度低于它的熔點(diǎn)，因此不具備熱塑性，需要對(duì)淀粉進(jìn)行塑化改性處理后才能加工。淀粉的塑化，就是要打破其原有的氫鍵作用，使得結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞，以使其具備熱塑性[29-30]。目前淀粉的增塑處理一般是對(duì)淀粉進(jìn)行化學(xué)改性增塑或使用增塑劑增塑，但單純的熱塑性淀粉力學(xué)性能不能達(dá)到要求，一般將熱塑性淀粉與其它樹(shù)脂進(jìn)行共混改性。

目前國(guó)外已有日本住友商事公司、美國(guó)wamer-Lamber公司、意大利Ferrizz公司等宣稱(chēng)研究成功制備了全淀粉塑料薄膜，在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)完全降解。Novamont公司的Mater-Bi Z型產(chǎn)品，將淀粉與脂肪族聚酯共混，聚酯含量達(dá)50%，作為農(nóng)用地膜可完全生物降解[31-32]。于昊等[33]制備了聚碳酸亞丙酯/玉米淀粉共混物，研究發(fā)現(xiàn)該共混物具有很好的力學(xué)性能和生物降解性能，14天時(shí)降解度達(dá)到了41.21%。周先治等人[34]，采用測(cè)定地膜的失重來(lái)衡量清煬科技股份有限公司所生產(chǎn)的Nature M.T環(huán)保地膜在土壤中的降解性能，到60天時(shí)，地膜的平均降解率達(dá)到37.77%。

程樹(shù)軍[35]所在課題組首先制備了馬來(lái)酸酐(MA)改性熱塑性淀粉(MTPS)，并將其與聚乳酸(PLA)和 PBAT共 聚 物熔 融 共 混 制備 了PLA/PBAT/MTPS三元共混物。張會(huì)良，郭寶華所在的課題組也都成功制備得到性能優(yōu)良的PBAT/MTPS共混生物降解薄膜[36-37]。

本課題組用硬脂酰氯對(duì)淀粉進(jìn)行酯化改性[29]，降低了羥基含量，破壞了淀粉分子間的氫鍵作用，接入的長(zhǎng)碳鏈提高了淀粉的疏水性能（見(jiàn)圖4）和淀粉與其他生物降解塑料的相容性。同時(shí)將制得的酯化淀粉與 PCL共混制備了淀粉/PCL共混物薄膜，淀粉含量為80%時(shí)，斷裂伸長(zhǎng)率可達(dá)到650%左右（見(jiàn)圖5），強(qiáng)度為9MPa。通過(guò)自然環(huán)境中的土埋降解實(shí)驗(yàn)，共混膜在60天左右開(kāi)始出現(xiàn)質(zhì)量損失，在100天可以降解80%以上。同時(shí)本課題組將制備的酯化淀粉與PBAT共混擠出造粒后，成功實(shí)現(xiàn)了PBAT/酯化淀粉共混材料的吹膜成型，制備得到具有較好力學(xué)性能的生物可降解薄膜。

圖4 不同取代度的酯化淀粉（a為天然淀粉，b,c,d,e取代度分別為0.36，1.06，1.50，1.91）

圖5 不同取代度的PCL/酯化淀粉的拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率（PCL/酯化淀粉=2/8,wt）

圖6 PBAT/酯化淀粉共混物的吹膜成型

但淀粉在降解地膜領(lǐng)域的應(yīng)用還存在一些問(wèn)題，首先，淀粉基可降解地膜的機(jī)械性能與傳統(tǒng)塑料地膜相比還存在較大的差距，且淀粉含量的增大會(huì)導(dǎo)致其力學(xué)性能的下降。其次是淀粉基可降解地膜容易吸水，其性能受環(huán)境影響較大，使得降解準(zhǔn)確性難以控制，因此需要適當(dāng)提高淀粉的疏水性能。

纖維素作為自然界儲(chǔ)存量最高的天然高分子材料，其在纖維素酶的作用下也能發(fā)生降解。纖維素也是由葡萄糖單元組成，但其結(jié)構(gòu)更加規(guī)整，相互聚集形成高度結(jié)晶的多層堆砌結(jié)構(gòu)基纖維，聚集成纖維素纖維。由于纖維素間具有很強(qiáng)的氫鍵，難以塑化，不易成膜，所以在進(jìn)行合成材料之前要對(duì)其進(jìn)行改性。自從張俐娜教授開(kāi)創(chuàng)了一種嶄新的低溫溶解法，提出低溫下大分子與溶劑自組裝形成新的氫鍵配體導(dǎo)致溶解的新機(jī)理，使得纖維素的改性應(yīng)用有了更好的發(fā)展前景。Ayse Alemdar[38]等采用納米小麥稻草纖維素增強(qiáng)淀粉基，制成復(fù)合型降解塑料薄膜，其力學(xué)性能、彈性模量有著明顯提高。早在1996年國(guó)家級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目中，河北省首次用麥秸稈為原料，生產(chǎn)出透光性較好的復(fù)合材料地膜，此種地膜在80 d之內(nèi)可在地下自行降解為有機(jī)肥，且造價(jià)低于普通塑料地膜[39]。

單小紅[40]等以廢棄的棉稈為原料，對(duì)棉稈皮進(jìn)行脫膠，制取棉稈皮纖維，再將所得棉稈皮纖維與聚乳酸纖維混合后制得可降解的農(nóng)用地膜。土埋降解試驗(yàn)時(shí)第4周聚乳酸部分降解，強(qiáng)度降低，第7周時(shí)復(fù)合地膜已經(jīng)變脆，無(wú)法測(cè)得其強(qiáng)度，稍用力搓時(shí)會(huì)變成粉末狀。華南理工大學(xué)覃程榮等[41]研究了以甘蔗渣為主要原料制成薄膜，拉伸強(qiáng)度可達(dá)16.8MPa、伸長(zhǎng)率27.11%、透明度88.17%，該薄膜在土壤中能完全降解。

除現(xiàn)在研究較多的淀粉、纖維素等天然高分子材料外，木質(zhì)素、甲殼素也是可降解地膜研究中比較理想的材料。木質(zhì)素在自然界含量大，且分子結(jié)構(gòu)含有酚羥基、醇羥基、羥基甲氧基、羰基等多種官能團(tuán)，易進(jìn)行化學(xué)改性，具有很好的應(yīng)用前景[42]。甲殼素是自然界生物合成量?jī)H次于纖維素的天然高分子，其主要來(lái)源是甲殼綱動(dòng)物如蝦、蟹的外殼和某些菌類(lèi)、藻類(lèi)的細(xì)胞壁等，是自然界唯一大量存在的堿性陽(yáng)離子聚多糖，具有良好的生理適應(yīng)性和生物可降解性，當(dāng)前已成為新材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[43]。王鴻博等人用靜電紡絲技術(shù)制備了甲殼素納米晶須/聚乳酸復(fù)合纖維膜，朱平等人制備了水溶性甲殼素/纖維素共混膜都具有較好的透明度與降解性能，但其暫時(shí)都主要研究薄膜的抗菌性能[44-45]。

天然高分子由于自身材料性能影響，很難單獨(dú)作為材料進(jìn)行熔融加工，通常將其作為填充料與其他熱塑性生物降解塑料共混。受加工方式影響，目前，紙地膜、液態(tài)地膜、麻地膜等其它類(lèi)別的地膜也受到了人們的關(guān)注與研究。

2.3 其它類(lèi)生物可降解地膜

植物纖維地膜是以植物纖維為原料制備得到的地膜，包括麻纖維地膜和紙地膜，其具有良好的生物可降解性。紙地膜是以植物紙漿為基本原料，通過(guò)添加助劑，使其具有農(nóng)用地膜所要求的機(jī)械強(qiáng)度、保濕保溫、透光、抑草增肥的效果，缺點(diǎn)是強(qiáng)度較低而無(wú)法使用機(jī)械鋪膜，而且遇雨水后抗拉強(qiáng)度明顯減弱，遇大風(fēng)易破碎[46-48]。麻地膜是以麻類(lèi)纖維為主要原料制備的植物纖維地膜，其具有較好的力學(xué)性能，保溫、保水效果與降解性能良好，無(wú)污染，但透光性能較差，成本高，使其應(yīng)用推廣受到了限制[47]。

日本早在1989年就成立了“生物降解性塑料研究會(huì)”，并研制成功了農(nóng)用紙地膜，現(xiàn)在在日本已推廣使用。法國(guó)很多蔬菜和水果采用無(wú)紡布地膜，荷蘭研制淀粉與大麻纖維混合的降解地膜材料等[49]。

Kasirajan[50]等研究表明，紙地膜降解時(shí)，埋在土壤中的部分先降解，覆蓋在土壤上面的后降解，常會(huì)出現(xiàn)降解不完全的現(xiàn)象。此外，紙地膜降解能力及降解時(shí)間很大程度上受到紙地膜的質(zhì)量和類(lèi)型的制約。

液體地膜是一種乳狀懸浮液，經(jīng)噴施后在土壤表層形成一層膠狀薄膜，其可與土壤顆粒發(fā)生聯(lián)結(jié)，形成特殊的土膜結(jié)構(gòu)，抑制土表蒸發(fā)，提高土壤的持水保水能力[51-52]，翻壓入土后，還具有改良土壤團(tuán)粒和土壤通透性等作用。1990年，意大利開(kāi)發(fā)出1種新型噴灑式可降解地膜，該地膜采用天然高分子材料制成，使用前是液態(tài)，使用時(shí)均勻噴灑在地表，水分蒸發(fā)后自然成膜，這種膜能完全降解且環(huán)保無(wú)污染，但成本較高，僅在德國(guó)與意大利應(yīng)用于種植花卉、蘆筍和西紅柿等蔬菜作物[53]。劉露[54]等人研究了可降解海藻酸鈉地膜的制備方法，大田試驗(yàn)結(jié)果表明，海藻酸鈉地膜6個(gè)月時(shí)開(kāi)始降解，12個(gè)月時(shí)完全降解。埋在地下的地膜2個(gè)月時(shí)開(kāi)始降解，4個(gè)月時(shí)已完全降解。但液體可降解地膜也存在價(jià)格較高與降解周期難以控制等問(wèn)題，需要進(jìn)行進(jìn)一步研究。

3.生物可降解地膜的不足之處與展望

3.1 生物可降解地膜的不足之處

大量的科研工作者在生物可降解塑料的研究成果對(duì)生物可降解地膜的研究與推廣具有重要的意義。但目前此類(lèi)材料的研究仍存在一定問(wèn)題，如降解性能，力學(xué)性能，耐水性及價(jià)格方面等尚有欠缺，這些都成為了限制生物可降解地膜大規(guī)模應(yīng)用的因素[55]。首先，由于生物可降解地膜基材的特性，大多數(shù)生物可降解地膜抗拉伸強(qiáng)度與機(jī)械強(qiáng)度不夠，影響了此類(lèi)地膜的應(yīng)用，尤其是對(duì)需要進(jìn)行規(guī)?；鳂I(yè)的農(nóng)業(yè)地區(qū)。其次，由于生物可降解地膜基材的價(jià)格與地膜厚度的問(wèn)題使得生物可降解地膜的生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)地膜，使其市場(chǎng)難以打開(kāi)。

最后是生物可降解地膜的降解可控性問(wèn)題，這是影響生物可降解地膜大范圍推廣的重要原因之一。大部分生物可降解地膜產(chǎn)品破裂和降解過(guò)早，甚至都無(wú)法起到地膜對(duì)農(nóng)作物的保護(hù)和增產(chǎn)的效果。生物可降解地膜降解快慢除了與基材、配方有關(guān)外，還與所處的周邊環(huán)境密切相關(guān)，如光照時(shí)間、氣溫高低、土壤生物量與含水量等。一般認(rèn)為，紫外線(xiàn)越強(qiáng)，地表溫度越高，水分越大，降解速率越快，降解程度越高。因此不同地區(qū)，不同農(nóng)作物對(duì)降解地膜的降解速率的要求也會(huì)不同。且目前對(duì)于可降解地膜降解性能的測(cè)試沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，缺乏成體系的研究，這些都限制了可降解地膜的大面積推廣，有待進(jìn)一步研究改進(jìn)[56]。

3.2 可降解地膜的發(fā)展展望

最近十幾年里，完全生物可降解地膜作為一種無(wú)污染農(nóng)用地膜，具有巨大的應(yīng)用前景與發(fā)展?jié)摿?，受到了人們的廣泛關(guān)注。同時(shí)，天然高分子材料也成為了可降解地膜研究的研究重點(diǎn)之一。雖然目前生物可降解地膜還存在一些不足，但隨著生物可降解地膜配方和生產(chǎn)加工工藝的改善，有望得到生產(chǎn)成本低、降解可控性強(qiáng)與機(jī)械性能好的可完全降解綠色農(nóng)用地膜，推進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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Progress in the research of Biodegradable Mulching Film

Qiongen Hu Ting LiPiming Ma Weifu Dong
（School of Chemical and Material Engineering,Jiangnan University）

Mulching film has been widely used in modern agriculture,but the non-degradation of traditional plastic film leads to“white pollution”,which destroys the soil structure and decreases the soil fertility,affecting the sustainable development of agriculture.The development of biodegradable mulching film is an effective way to solve this problem.The research progress of types,properties and application of biodegradable mulching film are reviewed in this paper

Biodegradability Mulching film Properties