CN104140823B - 一种以土为膜的地膜制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种以土为膜的地膜制备方法，填料4～10份，粘结剂1～10份，以水为溶剂制备成具有20~1000cP黏度的液体；将配制好的液体均匀覆盖在土壤表面，该液体在重力作用下渗入土壤孔隙，待溶剂水被土壤吸收后即形成一定厚度的“土膜”。“土膜”厚度可依据需要调整液体的量与黏度来调控。本发明利用土壤本身的保水保温能力，所添加助剂起封孔和粘结作用，阻止水分的挥发和吸热，实现良好保水保温能力。因为与普通可降解地膜相比无需在土壤表面形成一层高分子膜，助剂用量非常少，成本非常低。助剂本身是可生物降解的，一段时间后土壤会恢复至原来特性，不会影响土质。其方法简单，无污染，成本低，可降解，保水保温性能好。
Description
技术领域
本发明涉及一种以土为膜的地膜制备方法，尤其是一种适用于农用水土保温保湿且可降解的地膜制备方法。
背景技术
塑料地膜栽培技术是20世纪最伟大的农业技术之一。作为后来者，我国自上世纪70年代末才从日本引进该技术，80年代初才在全国范围内推广使用，但是地膜产量和使用量却徐速发展后来居上，一跃成为世界上地膜使用量最多的国家。1981年地膜覆盖面积为1.5万公顷，到1991年就达到490.9万公顷，2001年上升到1096万公顷， 2011年更是破入2000万公顷，是1981年覆盖面积的1333.3倍。同时，地膜使用量也随着地膜使用量而一路飙升，统计表明1991年地膜使用量为31.9万吨，2005年便已达到95.9万吨，截至2011年底更是达到125.5万吨，增长了近4倍，增长速度非常快。
1978年地膜栽培技术引进之初，其仅仅用于经济价值较高的蔬菜，花卉种植，经过三十多年的研究与实践，地膜栽培技术已发展成熟，目前已经广泛应用于粮、棉、油、糖、菜、瓜、果、烟等40多种作物的生产栽培，并且均取得良好的效果，已经是保收保种不可或缺的一项农业技术。
必须注意到的一点是，巨大的经济效益和社会效益的背后隐藏着的是不可调和的危机，地膜的大量使用与残留已经对土壤环境造成了严重的污染。
塑料地膜是一种由聚乙烯合成的高分子聚合物，其性质极其稳定，自然条件下很难降解，在土壤中可以存在200年以上。我国地膜应用的30多年里，由于人们的环保意识落后，以及没有落实很好的回收政策，加上厂家为了节省成本，采用最多的通常是小于0.012mm的超薄地膜，这种地膜强度低、易破碎、难回收，更容易残留在土壤中，随着使用时间的延长，残留在土壤中的地膜越来越多，土壤中的残膜污染便会越来越严重。根据国家相关部门的调查显，目前，我国地膜残留量一般在50～90 kg／hm2之间，最高可达165kg／hm2，而且残留量还在逐年增加，残膜污染问题正在威胁到人们赖以生存的耕地土壤。
目前塑料残膜残留主要危害主要表现为以下四个方面：
（一）污染生态环境。残膜由于没有统一的堆放地点以及环保安全的处理方法，导致地膜随处可见，到处乱飘，破坏自然景观；此外漂浮在水沟河塘中的地膜，沉积后还会影响水体质量和堵塞管道，影响鱼类生存。
（二）危害牲畜。回收不彻底的残膜会与牧草，秸秆混在一起，牛羊误食以后，阻隔食道，造成肠梗阻，严重甚至会导致牲畜死亡。
（三）影响作物生长，导致作物减产。残留的地膜会影响土壤的通透性，导致水分难以渗透，造成土壤板结，养分运输困难，农作物生长养分不足，发育迟缓，最终导致作物减产。另外，土壤中的残膜还会影响作物根系的生长，作物在生长时残膜的隔离作用使水分养分被阻断，造成死苗而影响产量。据农业部门测定，当残留在土壤中的地膜含量为57 kg／hm2时，可使花生减产10％一22％，玉米减产8％～15％，大豆减产6.0％～9％。
（四）影响土壤结构，降低耕地质量。依靠重力向土壤深层渗透的水，很难通过不透气不透水的聚乙烯塑料薄膜，所以土壤耕层中塑料地膜的大量残留聚集，必然会破坏土壤的结构，不利于毛细管水分的运移和自然水分的下渗，严重影响土壤的吸湿性，水分的渗透量减少，土壤含水量下降，影响土壤的抗旱能力，残留在土壤中的地膜碎片还会造成养分分配不平衡、影响微生物活性，从而使正土壤结构异常。河北省农业环境监测站的监测数据表明，当农田土壤的残留地膜从每公顷5 kg、100 kg、2000 kg、350 kg到500 kg时，农田土壤的平均含水量在逐渐减少减少，分别为26.0%、24.3%、20。0%和17.0%，这表明残膜会使土壤的含水量减小，抗旱能力减小。
目前广泛使用的塑料地膜都是聚乙烯的高分子聚合物，这种地膜化学性质稳定，难降解，易造成农膜土壤残留，造成污染。可降解地膜顾名思义就是自然条件或有微生物作用下可以部分或者完全降解的无污染危害的地膜。这种可降解地膜所采用的原料是自然界广泛存在的淀粉、纤维素等多糖，来源广泛。价格低廉，而且可以被微生物作用完全降解，降解产物为二氧化碳和水，完全无毒无害，不存在二次污染的问题，可以从源头上解决“白色污染”问题，符合当今世界绿色健康环保的发展理念。
开发新型可降解地膜正成为是地膜领域研究热点，有许多新型可降解地膜制备被提出，如全淀粉型地膜，纤维素型可降解地膜，光降解地膜等。虽然这类地膜克服了塑料地膜不可降解的困难，但是也因各种其它困难未能大面积推广。例如中国专利申请号为98107594公开了题为“一种液体地膜及其制备方法”，该方法所制备的液体地膜选用的原料中含有大量的沥青，该液体地膜使用后，易造成环境的二次污染，且成本高，不易推广使用；中国专利申请号为99109026.8公开了题为“多功能可降解黑色农用地膜”，该方法所制备的黑色农用地膜选用的原料中含有大量的淀粉，造价太高也不适于推广等。
迄今为止，现已所有地膜，无论是挤出膜或者是液态地膜，都试图在土壤表层形成一层类似塑料膜的结构，以取代塑料薄膜。这种地膜无论是何种配方，要达到塑料相似成膜品质，其单位质量地膜的价格往往都远高于塑料薄膜。对于相对贫穷的农民而言，高成本无疑是他们选择地膜最关键的因素之一，这是目前还没有任何一种新型地膜得到广泛应用的主要原因。
发明内容
技术问题：本发明的目是针对现有技术中存在的问题，提供一种方法简单、无污染、成本低、可降解、保水、保温性能好的以土为膜的地膜制备方法。
技术方案：本发明的以土为膜的地膜制备方法，包括如下步骤：
步骤一、按质量份配制液体：取填料4～100份，加入粘结剂1～100份，以水为溶剂配成黏度为20~1000cP黏度的液体；
步骤二、将配制好的液体均匀覆盖在土壤表面，使其在重力作用下渗入土壤内部，用刮平机刮平表面，6-12小时后即形成“土膜”。
所述的填料包括煤粉、钙粉、水玻璃、粘土任意一种或多种组合。
所述的粘结剂包括变性淀粉、聚乙烯醇、聚乳酸、煤沥青、脲醛树脂、水玻璃任意一种或多种组合。
所述粘结剂为变性淀粉调制成的淀粉乳液体需要滴加NaOH溶液使乳液的PH值达12；加温在60～90℃下搅拌反应35～50min。
在所述按质量份配制液体中可加入腐殖酸钠或者氮肥、钾肥1～10份。
在所述按质量份配制液体中可加入除草剂。
有益效果：本发明是一种适用于农用水土保温保湿且可降解的地膜。由于土壤是天然保水保温材料，具有一定保水保温能力。但是由于土壤有许多毛细孔，土壤中所含水分能通过毛细管作用渗透到地面并挥发，失去水分的同时还因水分气化带走了土壤所含有的热量。本发明先制备出具有一定黏度的液体，该种液体由廉价无毒溶剂（例如水等）、无毒可降解不收缩刚性填料（煤粉、钙粉等），能固结土壤和填料的胶粘结（煤沥青、脲醛树脂体系、淀粉及其各种改性增强体系、水玻璃体系等）。然后将该种液体均匀铺洒在土壤表面，因该液体具有一定流动性，在重力作用下会向土层下部渗透。渗透过程中由于液体的溶剂被土层或者胶粘剂固化反应吸收，液体黏度迅速增大。可以根据保水保温对土层厚度的需要，以及液体黏度增大速率曲线确定具体配方。所形成的“土膜”能将土壤表层一定厚度的孔隙堵住，使土壤变成具有较好保水保温能力的“地膜”。与现有的可降解地膜相比，封孔所用材料量相对于在土壤表层形成一定厚度膜层所需要的材料量来说要少得多，所以成本也将大大降低。该种封孔材料同时还能根据当地风沙、旱、涝等恶劣天气状况配以足够粘结力，确保土壤之间形成足够强度的团。本发明所陈述配方中填料和粘结剂都可实现生物降解，一段时间后土壤会恢复至原来特性，不会影响土质，也可以集成腐殖酸、除草剂、钾肥等对作物生长有益成分。其方法简单、无污染、成本低、可降解、保水、保温性能好，具有广泛的实用性。
具体实施方式
本发明的以土为膜的地膜制备方法，包括如下步骤：
步骤一、按质量份配制液体：取填料4～100份，加入粘结剂1～100份，以水为溶剂配成黏度为20~1000cP黏度的液体；所述的填料包括煤粉、钙粉、水玻璃、粘土任意一种或多种组合；所述的粘结剂包括变性淀粉、聚乙烯醇、聚乳酸、煤沥青、脲醛树脂、水玻璃任意一种或多种组合；所述粘结剂为变性淀粉调制成的淀粉乳液体需要滴加NaOH溶液使乳液的PH值达12；加温在60～90℃下搅拌反应35～50min；
步骤二、将配制好的液体均匀覆盖在土壤表面，使其在重力作用下渗入土壤内部，用刮平机刮平表面，6-12小时后即形成“土膜”。
在所述按质量份配制液体中可加入腐殖酸钠或者氮肥、钾肥1～10份。
在所述按质量份配制液体中可加入除草剂。
实施例一、普通型以土为膜的地膜制备方法：
a、液体配制按质量份：取羧甲基淀粉4份，加100份水调制成淀粉乳，加入聚乙烯醇2份、粒度为50目的粘土粉4份，可加入0.05份的硼砂增加效果；
b、再滴加NaOH溶液使乳液的PH值达12；加温在90℃下搅拌反应35min；
c、将上述液体均匀覆盖在土壤表面，用刮平机刮平，6小时后即形成“土膜”。
实施例二、肥料型以土为膜的地膜体制备方法
a：按质量份：取市售脲醛树脂溶液100份，加入腐殖酸钠肥料5份；
b：施用前1小时将上述液体与风化煤粉40份搅拌均匀，然后均匀覆盖在土壤表面，用刮平机刮平，9小时后即形成“土膜”。
实施例三、除草型以土为膜的地膜体制备方法
a：按质量份：取市售水玻璃溶液80份，加除草剂10份；
b：施用前1小时将上述液体与褐煤粉60份搅拌均匀，然后均匀覆盖在土壤表面，用刮平机刮平，10小时后即形成“土膜”。
实施例四、复配型以土为膜的地膜体制备方法
a：液体配制按质量份：取市售脲醛树脂溶液100份，加入水溶淀粉3份，聚乙烯醇2份、粒度为50目的碳酸钙粉2份；
b：加温在90℃下搅拌反应35min；
c：施用前1小时将上述液体与褐煤粉20份搅拌均匀，然后均匀覆盖在土壤表面，用刮平机刮平，8小时后即形成“土膜”。
Claims (1)
1.一种以土为膜的地膜制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、按质量份配制液体：取填料4～100份，加入粘结剂1～100份，以水为溶剂配成黏度为20~1000cP黏度的液体；所述的填料为煤粉、钙粉、水玻璃、粘土任意一种或多种组合；所述的粘结剂为变性淀粉、聚乙烯醇、聚乳酸、煤沥青、脲醛树脂、水玻璃任意一种或多种组合；粘结剂为变性淀粉调制成的淀粉乳液体需要滴加NaOH溶液使乳液的pH 值达12；加温在60～90℃下搅拌反应35～50min；
步骤二、将配制好的液体均匀覆盖在土壤表面，使其在重力作用下渗入土壤内部，用刮平机刮平表面，6-12小时后即形成“土膜”；
在所述按质量份配制液体中加入腐殖酸钠、腐殖酸钾、硝酸铵或者碳酸氢铵1～10份；
在所述按质量份配制液体中加入除草剂。
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