CN113207600A - 全生物降解地膜覆膜的花生种植方法 - Google Patents

全生物降解地膜覆膜的花生种植方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种全生物降解地膜覆膜的花生种植方法，选用生物降解地膜进行覆膜播种，包含以下步骤：(1)翻地：根据土壤条件进行冬耕翻晒或不冬耕翻晒，播种前施肥浅耕，随耕随耙；(2)根据当地气温情况确定播种时间，播种前一次性施足底肥；(3)精细整地：施足底肥后精细旋地或耙地多次使土壤细碎无坷垃；(4)起垄：一垄双行；(5)播种和覆膜：采用起垄覆膜机械播种，一次完成起垄、施种肥、开沟、播种、覆土、喷除草剂、覆盖全生物降解地膜和压土复式作业，覆盖全生物降解地膜后在膜的两侧压严、压实，垄上播种行内可局部压土，避免地膜被大风刮起或撕裂；(6)放苗：播种后应查田护膜，防止刮风揭膜和地膜破口透风。

Description

全生物降解地膜覆膜的花生种植方法
技术领域
本发明涉及农业种植领域，更具体地，涉及一种全生物降解地膜覆膜的花生种植方法。
背景技术
花生是我国产量丰富、食用广泛的一种坚果类作物，也是我国主要的油料作物和经济作物之一，近些年以来种植面积稳定在6500－7500万亩，年产量在1500－1800万吨，花生种植业的产业发展不仅关系到农民增收，还具有保障国家食用油安全的重要意义。
花生在我国分布区域广泛，但以包括河南、山东、河北三省的黄河流域花生区和东北花生区最为集中，2017年至2020年期间，以上产区的花生种植面积占全国的比重均占全国的72％－75％之间，总产量占全国总产量的比重稳定在75％以上，可见稳定这些花生主产区的在积和产量，对我国花生产业具有决定性的影响。以上产区的共同特点是春季温度偏低，为抵御低温和春旱，促进花生生长发育、改善花生品质、提高花生产量，地膜覆盖栽培是这些产区的花生种植的常规技术，绝大多数花生种植者均采用该技术。具体的覆膜方式有两种：起垄覆膜后打孔播种和起垄播种后覆膜两种，即“先膜后播”和“先播后膜”两种，其中“先膜后播”对机械要求较高，由于地膜具有较大的伸长率，机械在打孔和播种时受到行进速度、地面不平整等因素的影响，在覆膜、打孔和播种过程中可能造成对地膜的破坏，或者播种位与打孔位错开，造成空穴，在现有播种机械研究未到位的情况下普及率较低，另外，“先膜后播”如果播种后如遇降雨或墒情原因需要灌溉，易形成播种孔土块板结，影响出苗。相对来说，“先播后膜”的种植方式虽然也存在如需要花生子叶顶破地膜出苗等一些缺点，但对机械作业的要求要低得多，只需要将地膜平整、紧密的覆盖到花生垄上即可，未顶出的苗则人工辅助放苗，在我国现有的农机条件下，“先播后膜”的方式占的比例更高，特别是农民农庭种植花生这种方式比例很高。“先播后膜”需要花生子叶自主顶苗是这种种植方式下存在的主要问题，花生子叶大而园，顶膜能力有限不能顶破厚的地膜，因此自主出苗能力与选用的地膜的厚度直接相关，农业科技人员的研究成果及农户种植经验都证明，地膜厚度在0.005－0.006毫米的聚乙烯地膜对花生种植最为有利，不仅自主顶膜出苗的比例高，需要破苗放苗的人工较少，同时在增温、保墒等方面也符合花生种植的需要。因此在实际的花生生产上，基本选用这一厚度范围的地膜。
但是，长期使用聚乙烯地膜已经造成了严重的“白色污染”，目前的地膜拣拾机械一般都在70％左右，而且厚度越低的地膜拣拾回收的难度超大，使用后在耕地和土壤中残留的比例越高，加上聚乙烯地膜在200－300年的时间内都不降解，势必严重影响农业的可持续发展。为了避免残膜污染问题，各国均提高了聚乙烯地膜的标准，美国和日本等发达国家生产中允许使用的聚乙烯地膜厚度均要在0.015毫米以上，欧美国家的标准甚至在0.020毫米以上，我国也在于2017年修改了聚乙烯地膜的强制性国家标准《聚乙烯吹塑农用地面覆盖薄膜》(GB13735-2017，以下称新标准)，新标准将地膜厚度最低标准由原来的0.008mm提高到0.01mm。新标准提高了聚乙烯地膜的厚度要求，为提高拣拾回收率、减少地膜的残膜污染创造了法律条件，但厚度标准提高后，也使得类似于花生等必须采用超薄地膜种植的作物的覆膜增加了难度。
生物降解地膜可以在土壤中自行降解，国家为全生物降解地膜规定了有别于聚乙烯地膜的另一标准即《GB/T35795-2017全生物降解地膜覆盖农用薄膜》，与聚乙烯地膜不同，超薄生物降解地膜在农业生产中使用是符合国家法律规定的，但是与使用单一材料的聚乙烯地膜不同，单一类型的生物降解材料难以满足地膜的功能性需要，生物降解地膜通常是由一种以上的树脂原料通过不同的改性途径得到，且选用生物降解地膜替代聚乙烯地膜的原因在于其降解性，为满足不同作物的地膜功能，需要在作物生长期间保持地膜完整或相对完整，使其保持其增温、保墒和抑草的作用，而在作物成熟期前后地膜降解到不影响下茬作物整地、播种和生长，生物降解地膜必须与不同的作物相匹配，因此生物降解地膜带用“专用”的特点。
发明内容
为解决上述花生生产需要超薄地膜、而国家相关标准禁止生产、销售和使用超薄聚乙烯地膜的技术问题，本发明提出了一种生物降解地膜覆膜的花生种植方法，通过特定方法制备的机械强度较高的超薄全生物降解地膜，完全可替代目前的聚乙烯地膜以用于先播种后覆膜的花生种植。通过本技术方案，可以在保留花生覆膜种植优点的前提下保证全生物降解地膜对花生生育期内的增温、保墒和抑草的功能性需求，并且在花生收获后生物降解地膜的强度大幅下降到下茬作物种植时很容易被旋耕机等机械打碎成细小的碎片，或者已大面积无膜化，不影响下茬作物的种植。
为了实现上述目的，本发明提供了一种全生物降解地膜覆膜的花生种植方法，选用生物降解地膜进行覆膜播种，包含以下步骤：(1)翻地：根据土壤条件进行冬耕翻晒或不冬耕翻晒，耕深25cm～30cm；播种前施肥浅耕，耕深15cm～20cm，随耕随耙；(2)根据当地气温情况确定播种时间，播种前一次性施足底肥，底肥施用方案为每亩施尿素13kg～15kg、五氧化二磷5kg～7kg、氧化钾6kg～8kg；(3)精细整地：施足底肥后精细旋地或耙地多次使土壤细碎无坷垃，地面平整无根茬，上松下实，土壤疏松；(4)起垄：一垄双行，垄距75～80cm，垄高12厘米～15厘米，垄面宽50～55厘米，垄沟宽25～30厘米，并达到垄面平直，无坷垃，垄沟宽和垄沟深沿着垄向保持一致；(5)播种和覆膜：采用起垄覆膜机械播种，一次完成起垄、施种肥、开沟、播种、覆土、喷除草剂、覆盖全生物降解地膜和压土复式作业，垄上双行行距25～30厘米，播种深度3～5cm，双粒穴播；其中大果型品种播种密度为9000穴～11000穴；中小果型品种播种密度为10000穴～13000穴；覆盖全生物降解地膜后在膜的两侧压严、压实，垄上播种行内可局部压土，避免地膜被大风刮起或撕裂；(6)放苗：播种后应查田护膜，防止刮风揭膜和地膜破口透风；播种7～10天后，应及时调查顶土情况，破膜放苗，防止烧苗。
可选的，所述全生物降解地膜应达到以下技术要求：(1)选用全生物降解地膜的厚度在0.005毫米－0.007毫米，优选0.005-0.006毫米，厚度偏差不超过±0.003毫米；(2)采用《GB/T1037塑料薄膜和片材透水蒸汽性试验方法杯式法》所规定的实验条件进行检测，所选用全生物降解地膜每平方米每24小时的水蒸气透过率在600-800克；(3)采用《GB/T165422.2塑料实验室光源暴露试验方法第二部份：氙弧灯》所规定的方法进行检测，老化100小时后的全生物降解地膜纵向的断裂标称应变的范围值在80％-150％，全生物降解地膜横向的断裂标称应变的范围值在100％-200％；(4)全生物降解地膜使用前的纵横向拉伸负荷在1.5N-2N的范围；(5)全生物降解地膜的纵向断裂伸长率在200％-300％的范围值内，横向断裂伸长率不低于400％。
可选的，所述全生物降解地膜的组分，按重量份数包含全生物降解树脂100份，改性淀粉20-30份，改性碳酸钙25-40份。
可选的，所述全生物降解地膜还包括助剂，助剂包括增塑剂、成核剂、扩链剂、开口剂、润滑剂、抗粘连剂、抗静电剂、紫外吸收剂、抗氧化剂以及抗菌剂中的一种或组合。
可选的，所述全生物降解树脂包括聚乳酸(PLA)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)和聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)的一种或组合。
可选的，所述全生物降解地膜的制备方法包括以下步骤：(1)按重量比，将20-40份改性淀粉和30-50份改性碳酸钙按比例混合于球磨机中，加入8份无水乙醇和0.6份柠檬酸，在温度80-100℃下研磨1-2小时，烘干后得到淀粉/碳酸钙复合填料；(2)按重量比，将包含所述淀粉/碳酸钙复合填料、100份全生物降解树脂和10-30份助剂的原料，按照设定配比称量并加入混合料斗中搅拌均匀后挤出造粒，再将粒料放入带有排气功能的单螺杆挤出机中，吹塑成型；(3)吹塑成型的膜片进入到牵引站，经过裁边、测厚、电晕处理等后处理过程，在收卷机收卷成全生物降解塑料地膜。
可选的，所述改性碳酸钙的制备方法包括以下步骤：(1)按质量份数，称量纳米碳酸钙粉100份，加入10份浓度20wt％的复合偶联剂的无水乙醇溶液，高速搅拌机中不断搅拌加热1-2h，转速1000-2000转/min，温度70-80℃，过滤后100-120℃烘干得到初级处理碳酸钙粉；其中复合偶联剂的组分为铝锆酸酯偶较长，土壤含水量低时容易造成基本苗不联剂，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和钛酸酯偶联剂，重量比为1:1:1；(2)在反应瓶中加入100份初级处理碳酸钙粉、5-10份硅酸钠和50-100份去离子水，再缓慢加入2.5wt％的盐酸和草酸混合溶液调节上述物质混合体系pH为6.9-7.0，球磨机中研磨，过滤，干燥，得到硅溶胶包覆的碳酸钙粉；其中盐酸和草酸的质量比为1:1；(3)按质量份数，向100份硅溶胶包覆的碳酸钙粉中先后加入的10份甲基丙烯酸羟乙酯、2份聚己内酯二醇、15份甲苯二异氰酸酯和0.1份辛酸亚锡并搅拌均匀，在密封的高压釜中，保持搅拌和控温95-105℃的条件下反应5-6小时，自然冷却后，减压取料，将物料放入真空干燥箱中，保持真空度0.01-0.1Mpa和温度100-120℃烘干，得到改性碳酸钙。
可选的，所述改性淀粉的制备方法包括以下步骤：(1)调糊：将淀粉原料，加入pH为8-9的氢氧化钠溶液里混合搅拌成淀粉浆液，加热80-90℃成为糊状的淀粉浆液，淀粉浆液中淀粉的质量浓度为50％～80％；(2)改性反应：按重量比，在100份糊状的淀粉浆液内，添加10份甲苯二异氰酸酯和乙烯—醋酸乙烯共聚物混合乳液、0.2-1份辛酸亚锡以及2-4份聚乙烯醇水溶液，然后在75℃～105℃反应10-20h得到改性淀粉浆液；其中甲苯二异氰酸酯和乙烯—醋酸乙烯共聚物的质量比为1:0.2～1，混合乳液的浓度为20-40wt％；所述聚乙烯醇水溶液的浓度为10-20wt％；(3)后处理：对所述改性淀粉浆液进行干燥，研磨，筛分，得到改性淀粉；所述干燥的温度80-90℃。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明选用特定参数要求的全生物降解地膜进行花生种植，特别是选用相对现有标准聚乙烯地膜厚度更薄的全生物降解地膜用于花生种植，便于花生子叶自主顶苗出土，在国家提高了聚乙烯地膜厚度标准的前提下，为花生种植提供了一种可完全替代超薄聚乙烯地膜的花生专用全生物降解地膜的制备方法及地膜覆盖花生种植方法。
(2)本发明采用全生物降解地膜覆盖进行花生种植，精准选择全生物降解地膜的功能性指标，特别地：本发明提出了生物降解地膜老化前的透水率、纵横向拉伸负荷、纵横向断裂伸长率等指标值，这些指标值是选用的生物降解地膜在花生种植中功能的保证，过高或过低均不利于花生出苗。本发明提出的生物降解地膜指标既可避免全生物降解地膜寿命不足使花生需要地膜的增温、保墒和压草作用过早失效而影响花生产量，又可避免全生物降解地膜寿命过长在花生收获后残留地膜强度过高影响后茬作物的种植，并可避免地膜对土壤环境的污染。
(3)本发明的花生专用全生物降解地膜，改性碳酸钙和淀粉表面接枝包覆的-OH的-NCO基团相互发生反应形成良好的界面键合形成复合增强填料，可在填加适量淀粉和碳酸钙等填料的前提下，保持或提高全生物降解树脂地膜的机械强度，从而有利于降低生物降解地膜的厚度和生产成本，提高生物降解地膜相对于聚乙烯地膜的综合性价比，从而利于生物降解地膜在花生种植上的推广应用。
(4)本发明地膜不同于现有技术地膜的平缓降解，而是降解前期强度变化很小，有着相对稳定的强度平台期保证了地膜增长、保墒和压产功能，随着配比中淀粉成份的降解，使用后期花生生长到一定高度不需要地膜的功能性作用后，强度急剧下降并碎片化，使生物降解地膜的功能变化与花生对地膜的功能要求一致。
(5)上述技术效果的实现是因为本发明的原料处理和制备方法能实现填料之间，基质和填料之间有着良好的分散性和界面结合性，并且各种物质的分子链之间相互交叉，同时组份中所含紫外吸收剂避免在4－6月花生生长期的高紫外环境下地膜过早降解、组分中所含抗菌剂避免地膜使用后在所处的微生物环境下地膜过早降解，在淀粉首先水解或降解后，依然保持良好的交联网络，后期随着组份中的淀粉等快速降解组份首先分解掉以及生物降解树脂降解度达到一定程度后，才能使地膜的机械强度急剧下降而最终使地膜发生碎裂，并分散于土壤中进行后续的进一步降解，不会对农作物和土壤造成影响。
附图说明
图1为实施例1花生封垄阶段全生物降解地膜降解情况。
图2为实施例3全生物降解地膜覆盖花生的出苗情况。
图3为实施例3封垄前全生物降解地膜(左)与对比例3的聚乙烯地膜对比(右)。
图4为实施例3和对比例3的次年整地时残膜对比情况。
具体实施方式
为使发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
根据本发明的全生物降解地膜覆膜的花生种植方法选用生物降解地膜进行覆膜播种，包含以下步骤：(1)翻地：根据土壤条件进行冬耕翻晒或不冬耕翻晒，耕深25cm～30cm；播种前施肥浅耕，耕深15cm～20cm，随耕随耙；(2)根据当地气温情况确定播种时间，播种前一次性施足底肥，底肥施用方案为每亩施尿素13kg～15kg、五氧化二磷5kg～7kg、氧化钾6kg～8kg；(3)精细整地：施足底肥后精细旋地或耙地多次使土壤细碎无坷垃，地面平整无根茬，上松下实，土壤疏松；(4)起垄：一垄双行，垄距75～80cm，垄高12厘米～15厘米，垄面宽50～55厘米，垄沟宽25～30厘米，并达到垄面平直，无坷垃，垄沟宽和垄沟深沿着垄向保持一致；(5)播种和覆膜：采用起垄覆膜机械播种，一次完成起垄、施种肥、开沟、播种、覆土、喷除草剂、覆盖全生物降解地膜和压土复式作业，垄上双行行距25～30厘米，播种深度3～5cm，双粒穴播；其中大果型品种播种密度为9000穴～11000穴；中小果型品种播种密度为10000穴～13000穴；覆盖全生物降解地膜后在膜的两侧压严、压实，垄上播种行内可局部压土，避免地膜被大风刮起或撕裂；(6)放苗：播种后应查田护膜，防止刮风揭膜和地膜破口透风；播种7～10天后，应及时调查顶土情况，破膜放苗，防止烧苗。
在根据本发明的全生物降解地膜覆膜的花生种植方法中，所述全生物降解地膜应达到以下技术要求：(1)选用全生物降解地膜的厚度在0.005毫米－0.007毫米，优选0.005-0.006毫米，厚度偏差不超过±0.003毫米；(2)采用《GB/T1037塑料薄膜和片材透水蒸汽性试验方法杯式法》所规定的实验条件进行检测，所选用全生物降解地膜每平方米每24小时的水蒸气透过率在600-800克；(3)采用《GB/T165422.2塑料实验室光源暴露试验方法第二部份：氙弧灯》所规定的方法进行检测，老化100小时后的全生物降解地膜纵向的断裂标称应变的范围值在80％-150％，全生物降解地膜横向的断裂标称应变的范围值在100％-200％；(4)全生物降解地膜使用前的纵横向拉伸负荷在1.5N-2N的范围；(5)全生物降解地膜的纵向断裂伸长率在200％-300％的范围值内，横向断裂伸长率不低于400％。
在根据本发明的全生物降解地膜覆膜的花生种植方法中，所述全生物降解地膜的组分，按重量份数包含全生物降解树脂100份，改性淀粉20-30份，改性碳酸钙25-40份。
在根据本发明的全生物降解地膜覆膜的花生种植方法中，所述全生物降解地膜还包括助剂，助剂包括增塑剂、成核剂、扩链剂、开口剂、润滑剂、抗粘连剂、抗静电剂、紫外吸收剂、抗氧化剂以及抗菌剂中的一种或组合。
在根据本发明的全生物降解地膜覆膜的花生种植方法中，所述全生物降解树脂包括聚乳酸(PLA)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)和聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)的一种或组合。
在根据本发明的全生物降解地膜覆膜的花生种植方法中，所述全生物降解地膜的制备方法包括以下步骤：(1)按重量比，将20-40份改性淀粉和30-50份改性碳酸钙按比例混合于球磨机中，加入8份无水乙醇和0.6份柠檬酸，在温度80-100℃下研磨1-2小时，烘干后得到淀粉/碳酸钙复合填料；(2)按重量比，将包含所述淀粉/碳酸钙复合填料、100份全生物降解树脂和10-30份助剂的原料，按照设定配比称量并加入混合料斗中搅拌均匀后挤出造粒，再将粒料放入带有排气功能的单螺杆挤出机中，吹塑成型；(3)吹塑成型的膜片进入到牵引站，经过裁边、测厚、电晕处理等后处理过程，在收卷机收卷成全生物降解塑料地膜。
在根据本发明的全生物降解地膜覆膜的花生种植方法中，所述改性碳酸钙的制备方法包括以下步骤：(1)按质量份数，称量纳米碳酸钙粉100份，加入10份浓度20wt％的复合偶联剂的无水乙醇溶液，高速搅拌机中不断搅拌加热1-2h，转速1000-2000转/min，温度70-80℃，过滤后100-120℃烘干得到初级处理碳酸钙粉；其中复合偶联剂的组分为铝锆酸酯偶较长，土壤含水量低时容易造成基本苗不联剂，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和钛酸酯偶联剂，重量比为1:1:1；(2)在反应瓶中加入100份初级处理碳酸钙粉、5-10份硅酸钠和50-100份去离子水，再缓慢加入2.5wt％的盐酸和草酸混合溶液调节上述物质混合体系pH为6.9-7.0，球磨机中研磨，过滤，干燥，得到硅溶胶包覆的碳酸钙粉；其中盐酸和草酸的质量比为1:1；(3)按质量份数，向100份硅溶胶包覆的碳酸钙粉中先后加入的10份甲基丙烯酸羟乙酯、2份聚己内酯二醇、15份甲苯二异氰酸酯和0.1份辛酸亚锡并搅拌均匀，在密封的高压釜中，保持搅拌和控温95-105℃的条件下反应5-6小时，自然冷却后，减压取料，将物料放入真空干燥箱中，保持真空度0.01-0.1Mpa和温度100-120℃烘干，得到改性碳酸钙。
在根据本发明的全生物降解地膜覆膜的花生种植方法中，所述改性淀粉的制备方法包括以下步骤：(1)调糊：将淀粉原料，加入pH为8-9的氢氧化钠溶液里混合搅拌成淀粉浆液，加热80-90℃成为糊状的淀粉浆液，淀粉浆液中淀粉的质量浓度为50％～80％；(2)改性反应：按重量比，在100份糊状的淀粉浆液内，添加10份甲苯二异氰酸酯和乙烯—醋酸乙烯共聚物混合乳液、0.2-1份辛酸亚锡以及2-4份聚乙烯醇水溶液，然后在75℃～105℃反应10-20h得到改性淀粉浆液；其中甲苯二异氰酸酯和乙烯—醋酸乙烯共聚物的质量比为1:0.2～1，混合乳液的浓度为20-40wt％；所述聚乙烯醇水溶液的浓度为10-20wt％；(3)后处理：对所述改性淀粉浆液进行干燥，研磨，筛分，得到改性淀粉；所述干燥的温度80-90℃。
以下结合具体实施例对本发明的全生物降解地膜覆膜的花生种植方法做具体说明，其中各实施例采用的改性淀粉和改性碳酸钙的制备方法如下。
改性淀粉的制备方法：(1)调糊：将淀粉原料，加入pH为8的氢氧化钠溶液里混合搅拌成淀粉浆液，加热80℃成为糊状的淀粉浆液，淀粉浆液中淀粉的质量浓度为50％；(2)改性反应：按重量比，在100份糊状的淀粉浆液内，添加10份甲苯二异氰酸酯和乙烯—醋酸乙烯共聚物混合乳液、0.2份辛酸亚锡以及2份聚乙烯醇水溶液，然后在75℃反应10h得到改性淀粉浆液；其中甲苯二异氰酸酯和乙烯—醋酸乙烯共聚物的质量比为1:0.2，混合乳液的浓度为20wt％；所述聚乙烯醇水溶液的浓度为10wt％；(3)后处理：对所述改性淀粉浆液进行干燥，研磨，筛分，得到改性淀粉；所述干燥的温度80℃。
改性碳酸钙的制备方法：(1)按质量份数，称量纳米碳酸钙粉100份，加入10份浓度20wt％的复合偶联剂的无水乙醇溶液，高速搅拌机中不断搅拌加热1h，转速1000转/min，温度70℃，过滤后100℃烘干得到初级处理碳酸钙粉；其中复合偶联剂的组分为铝锆酸酯偶联剂，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和钛酸酯偶联剂，重量比为1:1:1；(2)在反应瓶中加入100份初级处理碳酸钙粉、5份硅酸钠和50份去离子水，再缓慢加入2.5wt％的盐酸和草酸混合溶液调节上述物质混合体系pH为6.9-7.0，球磨机中研磨，过滤，干燥，得到硅溶胶包覆的碳酸钙粉；其中盐酸和草酸的质量比为1:1；(3)按质量份数，向100份硅溶胶包覆的碳酸钙粉中先后加入的10份甲基丙烯酸羟乙酯、2份聚己内酯二醇、15份甲苯二异氰酸酯和0.1份辛酸亚锡并搅拌均匀，在密封的高压釜中，保持搅拌和控温95℃的条件下反应5小时，自然冷却后，减压取料，将物料放入真空干燥箱中，保持真空度0.01Mpa和温度100℃烘干，得到改性碳酸钙。
实施例1
2018年5月9日，在河南省原阳县进行全生物降解地膜覆盖花生种植，种植地块为沙壤土，土壤保肥保水能力较好，当地具有较好的灌溉条件，花生前期生长较快。根据以往年度本区域的花生种植经验推算，花生可较早封垄，相对减少紫外线对生物降解地膜的老化，生物降解地膜根据该特点制备；对比地膜为0.010毫米透明聚乙烯地膜。
(一)制备全生物降解地膜：(1)按重量比，将30份改性淀粉和40份改性碳酸钙按比例混合于球磨机中，加入8份无水乙醇和0.6份柠檬酸，在温度80-100℃下研磨1.5小时，烘干后得到淀粉/碳酸钙复合填料；(2)按重量比，将包含所述淀粉/碳酸钙复合填料、100份全生物降解树脂(聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)，质量比1:1)、1份银离子抗菌剂和0.5份光稳定剂744混合均匀挤出造粒，再将粒料放入带有排气功能的单螺杆挤出机中，吹塑成型；(3)吹塑成型的膜片进入到牵引站，经过裁边、测厚、电晕处理等后处理过程，在收卷机收卷成全生物降解塑料地膜。
全生物降解地膜的性能指标：厚度在0.005毫米，地膜厚度均匀；(2)采用《GB/T1037塑料薄膜和片材透水蒸汽性试验方法杯式法》所规定的实验条件进行检测，所选用地膜每平方米每24小时的水蒸气透过率在780克；(3)采用《GB/T65422.2塑料实验室光源暴露试验方法第二部份：氙弧灯》所规定的方法进行检测，老化100小时后的地膜纵向的断裂标称应变在84.3％、横向断裂标称应变的范围值122.53％；(4)地膜使用前的横向拉伸负荷在1.63N，纵向拉伸负荷1.72N；(5)地膜使用前的纵向断裂伸长率在230.20％、横向断裂伸长率520％。(6)地膜颜色为无色透明。
(二)全生物降解地膜覆盖花生的种植方法：(1)翻地：冬耕翻晒，耕深30cm；播种前施肥浅耕，耕深20cm，随耕随耙；(2)5月9日播种前施肥，每亩施尿素13kg、五氧化二磷5kg、氧化钾6kg，石灰40kg；(3)精细整地：施足底肥后精细旋地、多次耙地，做到土壤细碎无坷垃，地面平整无根茬，上松下实，土壤疏松；(4)起垄：一垄双行，垄距80cm，垄高12厘米，垄沟宽25厘米，垄面宽55厘米，并达到垄面平，无坷垃，沟直，沟宽沟深一致；(5)播种和覆膜，用起垄覆膜机械播种，一次完成起垄、施种肥、开沟、播种、覆土、喷除草剂、覆膜、压土复式作业，垄上双行行距30厘米，播种深度3～4cm，双粒穴播，播种密度宜穴；覆膜后两侧压严、压实，垄上播种行内可局部压土，避免地膜被大风刮起或撕裂；(8)放苗：播种后应查田护膜，防止刮风揭膜和地膜破口透风；播种7天后，调查顶土情况，破膜放苗，防止烧苗。
实施例2
2020年4月19日，在河南省开封市祥符区进行生物降解地膜覆盖花生种植，种植地块为沙土，土壤保肥保水能力较差，但具备灌溉条件，花生前期生长较慢，种植前预计封垄晚或不能完全封垄，地膜受紫外线照射的时间长，生物降解地膜重点考虑受紫外线影响的因素；对比地膜为0.010毫米透明聚乙烯地膜。
(一)制备全生物降解地膜：(1)按重量比，将20份改性淀粉和25份改性碳酸钙按比例混合于球磨机中，加入8份无水乙醇和0.6份柠檬酸，在温度80℃下研磨1小时，烘干后得到淀粉/碳酸钙复合填料；(2)按重量比，将包含所述淀粉/碳酸钙复合填料、100份聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、3份光稳定剂744、2份环氧大豆油混合均匀挤出造粒，再将粒料放入带有排气功能的单螺杆挤出机中，吹塑成型；(3)吹塑成型的膜片进入到牵引站，经过裁边、测厚、电晕处理等后处理过程，在收卷机收卷成全生物降解塑料地膜。
所述地膜的性能指标：(1)选用生物降解地膜的厚度在0.007毫米，地膜厚度均匀；(2)采用《GB/T1037塑料薄膜和片材透水蒸汽性试验方法杯式法》所规定的实验条件进行检测，所选用地膜每平方米每24小时的水蒸气透过率在674克；(3)采用《GB/T65422.2塑料实验室光源暴露试验方法第二部份：氙弧灯》所规定的方法进行检测，老化100小时后的地膜纵向的断裂标称应变在123.3％、横向断裂标称应变在167.8％；(4)地膜使用前的横向拉伸负荷在1.85N，纵向拉伸负荷1.91N；(5)地膜使用前的纵向断裂伸长率在285.20％、横向断裂伸长率不低于432.40％；(6)地膜颜色为无色透明。
(二)全生物降解地膜覆盖花生的种植方法：(1)翻地：播种前浅耕，耕深15cm，随耕随耙；(2)4月15日播种前一次性施足底肥，底肥施用方案为每亩一般施尿素15kg、五氧化二磷7kg、氧化钾8kg；(3)精细整地：施足底肥后精细旋地、多次耙地，做到土壤细碎无坷垃，地面平整无根茬，上松下实，土壤疏松；(4)起垄：一垄双行，垄距75cm，垄高12厘米，垄面宽50厘米，垄沟宽25厘米，并达到垄面平，无坷垃，沟直，沟宽沟深一致；(5)播种和覆膜，采用起垄覆膜机械播种，一次完成起垄、施种肥、开沟、播种、覆土、喷除草剂、覆膜、压土复式作业，垄上双行行距30厘米，播种深度4～5cm，双粒穴播，播种密度13000穴；覆膜后两侧压严、压实，垄上播种行内可局部压土，避免地膜被大风刮起或撕裂；(8)放苗：播种后应查田护膜，防止刮风揭膜和地膜破口透风；播种7～10天后，应及时调查顶土情况，破膜放苗，防止烧苗。
实施例3
2020年4月21日在濮阳市南乐县进行生物降解地膜覆盖花生种植。种植地块为沙壤土，土壤保肥保水能力较较好，但水源条件较差，预计雨水好时封垄较早，但存在不能完全封垄的风险，在不同的年份，生物降解地膜受紫外线、土壤水份含量、土壤微生物影响的因素差别较大，生物降解地膜按这一种植环境制备；对比地膜为0.010毫米黑色聚乙烯地膜。
(一)制备全生物降解地膜：(1)按重量比，将25份改性淀粉和30份改性碳酸钙按比例混合于球磨机中，加入8份无水乙醇和0.6份柠檬酸，在温度80-100℃下研磨1.5小时，烘干后得到淀粉/碳酸钙复合填料；(2)按重量比，将包含所述淀粉/碳酸钙复合填料、100份聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、1.5份光稳定剂744、1.5份铜离子抗菌剂和3份炭黑N330混合均匀挤出造粒，再将粒料放入带有排气功能的单螺杆挤出机中，吹塑成型；(3)吹塑成型的膜片进入到牵引站，经过裁边、测厚、电晕处理等后处理过程，在收卷机收卷成全生物降解塑料地膜。
所述地膜的性能指标：厚度在0.006毫米，地膜厚度均匀；(2)采用《GB/T1037塑料薄膜和片材透水蒸汽性试验方法杯式法》所规定的实验条件进行检测，所选用地膜每平方米每24小时的水蒸气透过率在657.23克；(3)采用《GB/T16422.2塑料实验室光源暴露试验方法第二部份：氙弧灯》所规定的方法进行检测，老化100小时后的地膜纵向的断裂标称应变在117.6％、横向断裂标称应变的范围值155.8％；(4)地膜使用前的横向拉伸负荷在1.64N，纵向拉伸负荷1.88N；(5)地膜使用前的纵向断裂伸长率在238.4％、横向断裂伸长率530.05％；(6)地膜颜色为黑色。
(二)全生物降解地膜覆盖花生的种植方法：(1)翻地：头年冬耕翻晒，耕深25cm；播种前施肥浅耕，耕深20cm，随耕随耙；(2)4月21日播种前一次性施足底肥，底肥施用方案为每亩一般施尿素13kg、五氧化二磷6kg、氧化钾8kg，石膏50kg；(3)精细整地：施足底肥后精细旋地、多次耙地，做到土壤细碎无坷垃，地面平整无根茬，上松下实，土壤疏松；(4)起垄：一垄双行，垄距75cm，垄高15厘米，垄面宽50厘米，垄沟宽25厘米，并达到垄面平，无坷垃，沟直，沟宽沟深一致；(5)播种和覆膜，采用起垄覆膜机械播种，一次完成起垄、施种肥、开沟、播种、覆土、喷除草剂、覆膜、压土复式作业，垄上双行行距30厘米，播种深度3～4cm，双粒穴播，播种密度宜10000穴；覆膜后两侧压严、压实，垄上播种行内可局部压土，避免地膜被大风刮起或撕裂；(8)放苗：播种后应查田护膜，防止刮风揭膜和地膜破口透风；播种7～10天后，应及时调查顶土情况，破膜放苗，防止烧苗。
对比例1
除地膜采用厚度为0.010毫米的透明聚乙烯薄膜外，种植方法与实施例1相同。
对比例2
除地膜采用厚度为0.010毫米的透明聚乙烯薄膜外，种植方法与实施例2相同。
对比例3
除地膜采用厚度为0.010毫米的黑色聚乙烯薄膜外，种植方法与实施例3相同。
对比例4
除淀粉和碳酸钙未改性外，膜的制备方法与实施例1相同，按标准取地膜的样品进行测试，与实施例1的地膜对比。
对比例5
除未将改性淀粉和改性碳酸钙制备淀粉/碳酸钙复合填料外，膜的制备方法与实施例1相同，按标准取地膜的样品进行测试，与实施例1的地膜对比。
性能测试：
1、拉伸强度及断裂伸长率的测定
按照《GB/T165422.2塑料实验室光源暴露试验方法第二部份：氙弧灯》所规定的方法进行检测，老化100小时。
2、花生种植时期的降解情况
实施例和对比例在同一块地中应用情况对比，全生物降解地膜以肉眼观察地膜变化，观察地膜的开裂、破孔情况，花生收获时能取到测定伸长率要求尺寸的大片样本时测其伸长率指标，取不到大片样品时估计收获的花生地的无膜化面积所占的比例，如目视没有发现地膜即为完全降解。
自主顶苗率：种植后选取一垄，算该垄全部的播种穴数，花生顶苗后观察自主顶破膜出苗，发芽而不能顶破膜的人工辅助出苗，一穴双粒种子顶出一株苗的视为自主顶苗，分别计算自主顶破膜出苗的穴数占全部播种穴数的比例(自主顶苗率)、需要人工辅助出苗的比例(苗未顶出膜比例)，出苗结束后花生一穴双粒均既不能自主顶苗、子叶未顶膜的视为烂籽，计算烂籽比例。播种后观察到第一株花生出苗到最后一标出苗的平均天数为播种至顶土时间
上述实施例及对比例所得产物的性能测试结果见下表：
表1.花生出苗情况
Figure BDA0003072358680000222
备注：实施例3的黑膜影响光照，不利于出苗，但影响在可控范围内。
表2.花生主要生育期地膜变化
Figure BDA0003072358680000221
从图1可看出，实施例1的全生物降解地膜在封垄时一开始破孔、开裂，达到了使用要求。从图2可看出，实施例3的出苗率情况良好，苗壮，膜有着良好的压草作用。从图3可看出，实施例3的封垄阶段全生物降解地膜已开始局部破孔、开裂，完成了保温压草的作用，在后期不影响花生的生长。图4为实施例3和对比例3的次年整地时残膜对比情况：左图为对比例3，花生收获后已人工拣一次膜，次年整地时未拣出的残膜块大，数量较多，伸长率高，易緾绕在作业机械上，对下茬种植影响大；右图为实施例3，花生收获后未拣膜、仅零星可见少量小块残膜，且地膜伸长率很低，易被作业机械进一步碎片化，不影响下茬播种。
表3.膜老化后的性能
Figure BDA0003072358680000231
通过以上实施例和对比例的比较，可以看出本发明中提供的全生物降解塑料膜相对于聚乙烯薄膜不仅有着良好的使用效果，而且改性淀粉和改性碳酸钙都极大影响地膜的机械强度；另外，本发明的地膜不同于现有技术生物降解地膜的平缓降解，而是降解前期强度变化很小，有着相对稳定的强度平台期，在达到一定降解度后，强度会急剧下降而使地膜破碎成很小的块，因此能成功实现农作物生长周期内保持良好的覆盖特性，而当后期花生封垄后，随着气温的升高、降雨量的增加以及花生相对于杂草的竞争能力的增强，花生失去了地膜在增温、保墒和压草的功能需求后，地膜加速降解并碎化、无膜化，从而减少了地膜对后其茬作物的影响，对土壤和环境具有保护作用。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种全生物降解地膜覆膜的花生种植方法，其特征在于，选用生物降解地膜进行覆膜播种，包含以下步骤：
(1)翻地：根据土壤条件进行冬耕翻晒或不冬耕翻晒，耕深25cm～30cm；播种前施肥浅耕，耕深15cm～20cm，随耕随耙；
(2)根据当地气温情况确定播种时间，播种前一次性施足底肥，底肥施用方案为每亩施尿素13kg～15kg、五氧化二磷5kg～7kg、氧化钾6kg～8kg；
(3)精细整地：施足底肥后精细旋地或耙地多次使土壤细碎无坷垃，地面平整无根茬，上松下实，土壤疏松；
(4)起垄：一垄双行，垄距75～80cm，垄高12厘米～15厘米，垄面宽50～55厘米，垄沟宽25～30厘米，并达到垄面平直，无坷垃，垄沟宽和垄沟深沿着垄向保持一致；
(5)播种和覆膜：采用起垄覆膜机械播种，一次完成起垄、施种肥、开沟、播种、覆土、喷除草剂、覆盖全生物降解地膜和压土复式作业，垄上双行行距25～30厘米，播种深度3～5cm，双粒穴播；其中大果型品种播种密度为9000穴～11000穴；中小果型品种播种密度为10000穴～13000穴；覆盖全生物降解地膜后在膜的两侧压严、压实，垄上播种行内可局部压土，避免地膜被大风刮起或撕裂；
(6)放苗：播种后应查田护膜，防止刮风揭膜和地膜破口透风；播种7～10天后，应及时调查顶土情况，破膜放苗，防止烧苗。
2.如权利要求1所述的全生物降解地膜覆膜的花生种植方法，其特征在于，所述全生物降解地膜应达到以下技术要求：(1)选用全生物降解地膜的厚度在0.005毫米－0.007毫米，优选0.005-0.006毫米，厚度偏差不超过±0.003毫米；(2)采用《GB/T1037塑料薄膜和片材透水蒸汽性试验方法杯式法》所规定的实验条件进行检测，所选用全生物降解地膜每平方米每24小时的水蒸气透过率在600-800克；(3)采用《GB/T165422.2塑料实验室光源暴露试验方法第二部份：氙弧灯》所规定的方法进行检测，老化100小时后的全生物降解地膜纵向的断裂标称应变的范围值在80％-150％，全生物降解地膜横向的断裂标称应变的范围值在100％-200％；(4)全生物降解地膜使用前的纵横向拉伸负荷在1.5N-2N的范围；(5)全生物降解地膜的纵向断裂伸长率在200％-300％的范围值内，横向断裂伸长率不低于400％。
3.如权利要求1或2所述的全生物降解地膜覆膜的花生种植方法，其特征在于，所述全生物降解地膜的组分，按重量份数包含全生物降解树脂100份，改性淀粉20-30份，改性碳酸钙25-40份。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的全生物降解地膜覆膜的花生种植方法，其特征在于，所述全生物降解地膜还包括助剂，助剂包括增塑剂、成核剂、扩链剂、开口剂、润滑剂、抗粘连剂、抗静电剂、紫外吸收剂、抗氧化剂以及抗菌剂中的一种或组合。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的全生物降解地膜覆膜的花生种植方法，其特征在于，所述全生物降解树脂包括聚乳酸(PLA)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)和聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)的一种或组合。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的全生物降解地膜覆膜的花生种植方法，其特征在于，所述全生物降解地膜的制备方法包括以下步骤：
(1)按重量比，将20-40份改性淀粉和30-50份改性碳酸钙按比例混合于球磨机中，加入8份无水乙醇和0.6份柠檬酸，在温度80-100℃下研磨1-2小时，烘干后得到淀粉/碳酸钙复合填料；
(2)按重量比，将包含所述淀粉/碳酸钙复合填料、100份全生物降解树脂和10-30份助剂的原料，按照设定配比称量并加入混合料斗中搅拌均匀后挤出造粒，再将粒料放入带有排气功能的单螺杆挤出机中，吹塑成型；
(3)吹塑成型的膜片进入到牵引站，经过裁边、测厚、电晕处理等后处理过程，在收卷机收卷成全生物降解塑料地膜。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的全生物降解地膜覆膜的花生种植方法，其特征在于，所述改性碳酸钙的制备方法包括以下步骤：
(1)按质量份数，称量纳米碳酸钙粉100份，加入10份浓度20wt％的复合偶联剂的无水乙醇溶液，高速搅拌机中不断搅拌加热1-2h，转速1000-2000转/min，温度70-80℃，过滤后100-120℃烘干得到初级处理碳酸钙粉；其中复合偶联剂的组分为铝锆酸酯偶较长，土壤含水量低时容易造成基本苗不联剂，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和钛酸酯偶联剂，重量比为1:1:1；
(2)在反应瓶中加入100份初级处理碳酸钙粉、5-10份硅酸钠和50-100份去离子水，再缓慢加入2.5wt％的盐酸和草酸混合溶液调节上述物质混合体系pH为6.9-7.0，球磨机中研磨，过滤，干燥，得到硅溶胶包覆的碳酸钙粉；其中盐酸和草酸的质量比为1:1；
(3)按质量份数，向100份硅溶胶包覆的碳酸钙粉中先后加入的10份甲基丙烯酸羟乙酯、2份聚己内酯二醇、15份甲苯二异氰酸酯和0.1份辛酸亚锡并搅拌均匀，在密封的高压釜中，保持搅拌和控温95-105℃的条件下反应5-6小时，自然冷却后，减压取料，将物料放入真空干燥箱中，保持真空度0.01-0.1Mpa和温度100-120℃烘干，得到改性碳酸钙。
8.如权利要求1-7中任意一项所述的全生物降解地膜覆膜的花生种植方法，其特征在于，所述改性淀粉的制备方法包括以下步骤：
(1)调糊：将淀粉原料，加入pH为8-9的氢氧化钠溶液里混合搅拌成淀粉浆液，加热80-90℃成为糊状的淀粉浆液，淀粉浆液中淀粉的质量浓度为50％～80％；
(2)改性反应：按重量比，在100份糊状的淀粉浆液内，添加10份甲苯二异氰酸酯和乙烯—醋酸乙烯共聚物混合乳液、0.2-1份辛酸亚锡以及2-4份聚乙烯醇水溶液，然后在75℃～105℃反应10-20h得到改性淀粉浆液；其中甲苯二异氰酸酯和乙烯—醋酸乙烯共聚物的质量比为1:0.2～1，混合乳液的浓度为20-40wt％；所述聚乙烯醇水溶液的浓度为10-20wt％；
(3)后处理：对所述改性淀粉浆液进行干燥，研磨，筛分，得到改性淀粉；所述干燥的温度80-90℃。
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