CN113214844B - 山稻种植用全降解地膜及其制备方法 - Google Patents

山稻种植用全降解地膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种山稻种植用全降解地膜及其制备方法。该地膜包括以下重量份的组分：竹醋液45份‑120份，活性炭10份‑50份，香榧假种皮提取物1份‑5份，生物胶粘剂10份‑50份和纤维5份‑45份；具备防草、杀菌驱虫、提高山稻抗倒伏能力等效果，且能够完全降解，对环境特别友好。该地膜的制备方法，操作简单，易于工业化生产、推广。

Description

山稻种植用全降解地膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及地膜技术领域，具体涉及一种山稻种植用全降解地膜及其制备方法。
背景技术
山稻，也称陆稻，是适合于山地种植的非杂交旱稻品种，是一种抗旱力强、耐贫瘠、适于旱地直播旱管的栽培稻类型。与普通水稻相比，山稻因其生长环境，具有矿物元素含量丰富、B族维生素含量高、无农残等优点，但因为山稻的特殊生长环境，也存在一些缺陷，如因部分山地环境，土壤中镉元素含量较高，可能会导致山稻米中镉元素富集。
另外，根据发明人观察，山区常见地下害虫，如日本弓背蚁、金针虫、蛴螬、象甲等，会危害山稻种子及芽等。由于山地环境的限制，山稻主要采用籽播方式种植，雨后发芽生长，第一年栽培山区地下害虫并不严重，但同一块地，栽培2-3年后，病虫害会加重。发明人在同一块基地观察到，第三年栽培，待山稻发芽露出地面10cm时，最严重有60％的缺株现象，挖土观察，发现多是地下害虫将稻种及芽啃食致死。
山区栽培基地，往往位于山坡或山岗，周围阻隔较少，山稻栽培面临的一大问题就是，风口处植株易被强风持续吹，而导致倒伏，特别是台风季优为严重，所以增强其抗倒伏能力也是非常重要的。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种具备防草、杀菌驱虫、提高山稻抗倒伏能力等效果的山稻种植用全降解地膜，该地膜能够完全降解，对环境特别友好。
本发明还提供了所述山稻种植用全降解地膜的制备方法，操作简单，易于工业化生产、推广。
为了实现本发明的技术效果，本发明具体提供了以下技术方案：
一种山稻种植用全降解地膜，包括以下重量份的组分：
Figure BDA0003045542420000021
本发明发现，竹醋液与香榧假种皮提取物复配后对抑菌驱虫效果具有协同增效作用；活性炭一方面利于各组分的均匀分布，另一方面可明显改善山地土壤的酸碱度，增强山稻的抗倒伏能力；活性炭、生物胶粘剂和纤维复配还有利于地膜中有效成分的缓慢释放。所用组分环保，在自然环境中能够完全降解，活性炭组分使地膜呈黑色，兼具保温的作用；该地膜能够防草驱虫，且透水透气性好，可以在雨、露作用下，将地膜中的组分逐步渗入土壤完全降解。
为了达到更好的技术效果，进行以下优选：
所述山稻种植用全降解地膜中还包括添加剂。所述添加剂选用微量元素添加剂，能够明显降低山稻米中镉元素含量。进一步选用含硒、磷、钾、锌和锰微量元素的添加剂。可选的，所述添加剂包括亚硒酸钠、磷酸二氢钾、硫酸锌和硫酸锰。优选的，所述添加剂包括占竹醋液重量1.5％-3.0％的亚硒酸钠，占竹醋液重量0.5％-0.6％的磷酸二氢钾，占竹醋液重量2.0％-4.0％的硫酸锌和占竹醋液重量2.0％-4.0％的硫酸锰。
所述竹醋液为竹炭生产过程中竹材热解产物(含有有机酸、酚、酮、醇、醛、酯等300多种有机化合物)，优选精制竹醋液；竹醋液、精制竹醋液均可直接选用市售产品，也可按现有方法制备得到。所述精制竹醋液，为现有竹醋液分馏精制产物。进一步优选，所述精制竹醋液中酚类化合物占有机物的重量百分含量为50％以上。
可选的，所述活性炭选用生物活性炭，可选用稻壳活性炭、椰壳活性炭、竹活性炭等中的一种或两种以上。进一步的，所述生物活性炭的平均比表面积≥1000m2/g，pH值8-10；平均比表面积≥1000m2/g的活性炭，其吸附能力较强，可以有效吸附竹醋液中的有机物和/或亚硒酸钠等添加剂。
可选的，所述香榧假种皮提取物即香榧假种皮萃取物，选用香榧假种皮有机溶剂提取物。例如，可选用香榧假种皮正己烷提取物。可直接选用市售产品，也可按现有方法制备得到。可采用以下方法制备香榧假种皮有机溶剂提取物，包括：取香榧(Torreya grandiscv.merrilli)新鲜假种皮，用占香榧新鲜假种皮重量5倍量-7倍量有机溶剂回流萃取3小时-4小时，回收溶剂得到的淡黄色或黄绿色膏状物，即香榧假种皮有机溶剂提取物。所述有机溶剂选用正己烷、石油醚、苯、甲苯、二氯甲烷等中的一种。所述香榧假种皮有机溶剂提取物中一般萜烯类化合物(蒎烯、柠檬烯、杜松烯等)重量百分比含量占30％以下，树脂酸类化合物(海松酸、异海松酸、枞酸等)重量百分比含量占65％以上；选用香榧假种皮有机溶剂提取物与精制竹醋液复配后对抑菌驱虫效果的协同增效作用更显著。
可选的，所述生物胶粘剂包括黄原胶、甘油、变性淀粉和羧甲基纤维素钠，其中，黄原胶、甘油、变性淀粉和羧甲基纤维素钠的重量比为(5-70):(1-5):(10-70):(10-50)。所述生物胶粘剂还可以包括甲壳素、十二烷基苯磺酸、聚乙烯醇中的一种或多种，能够进一步增强胶粘作用、延长缓释时效；选用多种时，甲壳素、十二烷基苯磺酸和聚乙烯醇的重量比为(2-10):(1-5):(25-55)。具体使用时，可以水悬液的形式使用，将生物胶粘剂与热水(一般60℃以上)混合，配制成质量百分含量20％-50％的生物胶粘剂水悬液。优选地，所述变性淀粉选用取代度0.08-0.11的磷酸酯淀粉，其淀粉链上部分羟基被磷酸酯化，其塑性增强，亲水性、分散性和对金属离子的吸附能力较普通淀粉均有较大增强。
可选的，所述纤维主要作为交联结构，选用麻纤维、棉纤维中的一种或者两种。所述纤维的长度优选为2mm-10mm。选用两种时，麻纤维、棉纤维的重量比为任意比。
可选的，所述山稻种植用全降解地膜可以为液态膜，也可以为固态膜。进一步的，所述山稻种植用全降解地膜为固态膜时，所述纤维最好与增强物混合均匀后使用；其中纤维与增强物的重量比优选为1:(1-2)。所述增强物由羟基磷灰石、杜仲胶和聚乳酸组成。所述增强物与纤维经高温共混得到的纤维增强液喷涂后形成的膜层具有均匀分布的微孔，保证地膜具有优良的透水透气性能，且为地膜中功能成分提供缓慢释放屏障。优选地，所述增强物由以下重量百分比的原料组成：羟基磷灰石10％-15％、杜仲胶3％-5％和聚乳酸80％-87％。优选地用量范围可保证增强物与纤维形成的膜层具有平均孔径在40μm-45μm的微孔，效果更佳。优选地，所述聚乳酸的重均分子量为180KDa-200KD。所述杜仲胶的重均分子量为160KDa-173Kda。所述高温共混的条件为175℃-185℃搅拌共混均匀。
可选的，所述山稻种植用全降解地膜为固态膜时，所述山稻种植用全降解地膜还可以包括纸基结构层。所述纸基结构层作为地膜中各组分的载体，承载地膜中各组分得到固态膜。采用纸基结构层作为地膜中各组分载体的地膜材料环保，在自然环境中能够完全降解，配合黑色的生物活性炭进一步提高保温效果，且能进一步提高地膜中各组分的缓慢释放。所述纸基结构层选用现有纸质材料，例如可选用木浆、麻浆、竹浆等植物浆料中的一种或几种制成的纸质材料。纸基结构层形状没有特别的限制，可根据场地需要设计成长条形，便于使用和卷取成卷后运输储存。所述纸基结构层优选为克重30g/m2-60g/m2，进一步优选为40g/m2-50g/m2，强度适中且易降解、降解周期适用于山稻种植。
优选地，所述山稻种植用全降解地膜为液态膜，包括以下重量份的组分：
Figure BDA0003045542420000041
液态膜中纤维主要作为交联结构，从节约原料等角度考虑优选用量较固态膜少。
优选地，所述山稻种植用全降解地膜为固态膜，包括以下重量份的组分：
Figure BDA0003045542420000042
Figure BDA0003045542420000051
固态膜中纤维除了作为交联结构还要作为一个支撑结构，优选用量较液态膜多。
所述山稻种植用全降解地膜的一种制备方法，包括步骤：
(1)将竹醋液流经活性炭，使竹醋液中有效成份被活性炭充分吸附，于30℃-45℃环境下干燥，制得活性炭复合材料；
(2)将活性炭复合材料粉碎，加入香榧假种皮提取物、生物胶粘剂与纤维，混合均匀，得到山稻种植用全降解地膜。采用该方法得到的山稻种植用全降解地膜为液态膜。
所述山稻种植用全降解地膜为液态膜时，具体使用时，将山稻种植用全降解地膜与水混合均匀，山稻栽培前喷施于平整地面即可，喷施后24小时不能下雨。所述山稻种植用全降解地膜与水的重量比优选为1:(1-10)。
所述山稻种植用全降解地膜的另一种制备方法，包括步骤：
(a)将竹醋液流经活性炭，使竹醋液中有效成份被活性炭充分吸附，于30℃-45℃环境下干燥，制得活性炭复合材料；
(b)将活性炭复合材料粉碎，加入香榧假种皮提取物与生物胶粘剂，混合均匀，得到复合涂布液，将复合涂布液涂布于纸基结构层，得到膜半成品；再将纤维与由羟基磷灰石、杜仲胶和聚乳酸组成的增强物高温共混后得到的纤维增强液喷涂于膜半成品表面，干燥，制成全降解防草地膜。采用该方法得到的山稻种植用全降解地膜为固态膜。
可选的，步骤(1)或(a)中，在竹醋液中添加添加剂，混合均匀，得到含添加剂的竹醋液，将含添加剂的竹醋液流经活性炭，制得活性炭复合材料。
可选的，步骤(2)或(b)中，所述活性炭复合材料粉碎至500目-1200目的细度，更利于组分均匀分布。
可选的，为节约功能组分、降低成本，步骤(b)中，所述复合涂布液涂布于纸基结构层的一面，所述纤维增强液喷涂于纸基结构层涂布有复合涂布液的一面。单面喷涂的地膜使用时最好将地膜纸基结构层贴地。双面喷涂的地膜使用时，可随意铺设。
可选的，步骤(b)中，所述复合涂布液的用量为每平方米纸基结构层上涂布20g-40g；所述纤维增强液的用量为每平方米膜半成品上喷涂3g-6g。上述用量可在节约成本的基础上实现本发明的技术效果。
本发明的优点：
1.防草，栽培前覆地膜，抑制杂草生长，减少人工劳作和除草剂的施用；
2.完全降解，纸基，炭，胶，营养元素，均是完全降解和吸收的成分；优于现有的最后会降解成塑料微颗粒的生物复合地膜(会对土壤造成比普通地膜更为严重的污染)；
3.不含塑化剂等对土壤会造成污染的微量有害成份；
4.产品呈弱碱性，可以减缓日益严重的土壤酸化问题；
5.竹醋液和香榧假种皮萃取物，具有驱虫作用和防地下害虫的作用；
6.矿物元素配方，降低镉元素的富集；
7.生物质活性炭配方，增加硅元素的摄入，提高山稻的抗倒伏能力；
8.黑色保温，防止高山环境因风大造成的地温损失，促进山稻生长；
9.透水透气性好，并可以雨、露作用下，将地膜中的功能成分逐步渗入土壤，起到上述功能作用。
10.本发明固态地膜铺设55-65天后，地膜会断裂贴合在地表，200天后基本无法发现地膜残留物，已经完全融入土壤，成为土壤肥料和基质。
11.本发明液态地膜喷施于地面即可，使用方便；喷施固化后30-37天，地膜会断裂贴合在地表，150天后基本无法发现地膜残留物，已经完全融入土壤，成为土壤肥料和基质。
附图说明
图1为本发明山稻种植用全降解地膜保温效果图；
图2为本发明山稻种植用全降解地膜的实物图；
图3为本发明山稻种植用全降解地膜刚铺设在山稻种植地时的实景图；
图4为本发明山稻种植用全降解地膜铺设在山稻种植地55-65天后的实景图；
图5为本发明山稻种植用全降解地膜铺设在山稻种植地145-155天后的实景图；
图6为本发明山稻种植用全降解地膜铺设0天、1个月、2个月、3个月的红外光谱图。
具体实施方式
以下结合实施例及附图对本发明作进一步详细描述，熟悉此技术的技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。
为了使本发明的目的、技术特征和有益效果更为明显易懂，下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。所描述的实施例仅仅是本发明可实施方式的一部分，而不是其全部，不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
实施例1固态膜
取100kg竹醋液，于分馏塔中分馏精制，取多酚段分馏精制产物，得45kg精制竹醋液，pH值4.8，GC-MS(溶于二氯甲烷)测试其中有机物中酚类化合物的重量百分含量为54.6％。
向45kg精制竹醋液中添加0.9kg亚硒酸钠，0.225kg磷酸二氢钾，1.125kg硫酸锌和1.125kg硫酸锰，混合均匀，得到含添加剂的竹醋液。
稻壳活性炭与竹活性炭重量比8:2，颗粒2-4mm，平均pH8.9，平均比表面积1180m2/g，总重量45kg，混合装填于柱形过滤器中，将含添加剂的竹醋液自然流经过滤器，使其中有效成份充分被活性炭吸附后于40℃下干燥3.5小时，制得活性炭复合材料。
将黄原胶3.75kg、甘油0.75kg、变性淀粉(取代度0.08的磷酸酯淀粉)11.25kg、羧甲基纤维素钠30kg和60℃热纯净水90kg，混合均匀，得到生物胶粘剂水悬液。
取香榧新鲜假种皮20kg，加100kg正己烷70℃回流萃取3小时，萃取液经真空下加热回收正己烷溶剂，得淡黄色粘稠萃取物1.8kg，即香榧假种皮提取物；GC-MS分析，其中萜烯类化合物的重量百分含量占20.76％，树脂酸类化合物的重量百分含量占75.86％。
将上述活性炭复合材料粉碎至600目的细度，与香榧假种皮提取物1.5kg加入生物胶粘剂水悬液中，混合均匀，得到复合涂布液。
将针叶木浆980kg和麻浆20kg，打浆抄造制成克重45g/m2的纸，作为膜的纸基结构层。
增强物由以下重量百分比的原料组成：羟基磷灰石15％、重均分子量为160KDa的杜仲胶5％和重均分子量为200KDa的聚乳酸80％。
将复合涂布液涂布于纸基结构层一面，制成75g/m2的膜半成品；再将25kg麻纤维(纤维长度2mm)与增强物按重量比1:2在180℃±5℃、60r/min条件下搅拌共混15min得到的纤维增强液在180℃±5℃喷涂于膜半成品涂布有复合涂布液的一面，干燥，制成79g/m2的山稻种植用全降解地膜，增强物与纤维形成的膜层具有均匀分布的微孔，微孔平均孔径在42μm。该地膜为固态膜，其实物图如图2，地膜透光率3％，拉伸强度2.65KN/m。对比地膜为市购聚乙烯(PE)黑色地膜，透光率5％。
将地膜于5月10日成条状铺于基地，刚铺设时的实景图如图3，地膜具备一定强度能够完全盖住地面；60天后基本失去强度，膜开始出现裂口，但仍可以起到防草驱虫作用，实景图如图4；150天后膜呈碎片状附于地表，实景图如图5；山稻采收翻地后，第二年栽培前基本全部降解完成。
实施例2液态膜
活性炭复合材料和香榧假种皮提取物同实施例1。
将黄原胶3.75kg、甘油0.75kg、变性淀粉(取代度0.08的磷酸酯淀粉)11.25kg、羧甲基纤维素钠30kg、甲壳素1.5kg、十二烷基苯磺酸0.75kg和60℃热纯净水95kg，混合均匀，得到生物胶粘剂水悬液。
将活性炭复合材料粉碎至600目的细度，与香榧假种皮提取物1.5kg、5kg麻纤维(纤维长度2mm)加入生物胶粘剂水悬液中，混合均匀，得到山稻种植用全降解地膜。该地膜为液态膜，使用时将山稻种植用全降解地膜与水按重量比1:1混合均匀，山稻栽培前喷施于平整地面，喷施后24小时不能下雨，如下雨需要重新喷施；喷施24小时后地膜基本固化，在喷施地面形成一层黑色全降解地膜。该地膜透光率6％，拉伸强度0.87KN/m。
该地膜喷施固化成膜30天后基本失去强度，开始出现裂口，但仍可以起到防草驱虫作用，120天后膜呈碎片状附于地表，山稻采收翻地后，第二年栽培前基本全部降解完成。
实施例3固态膜
取200kg竹醋液，于分馏塔中分馏精制，取多酚段分馏精制产物，得88kg精制竹醋液，pH值4.9，GC-MS(溶于二氯甲烷)测试其中有机物中酚类化合物的重量百分含量为55.3％。
向88kg精制竹醋液中添加1.32kg亚硒酸钠，0.528kg磷酸二氢钾，3.52kg硫酸锌和1.76kg硫酸锰，混合均匀，得到含添加剂的竹醋液。
椰壳活性炭10kg，颗粒2-4mm，平均pH8.0，平均比表面积1300m2/g，装填于柱形过滤器中，将含添加剂的竹醋液自然流经过滤器，使其中有效成份充分被活性炭吸附后于30℃下干燥4小时，制得活性炭复合材料。
将黄原胶15kg、甘油3kg、变性淀粉(取代度0.11的磷酸酯淀粉)6kg、羧甲基纤维素钠6kg和65℃热纯净水120kg，混合均匀，得到生物胶粘剂水悬液。
取香榧新鲜假种皮20kg，加140kg正己烷75℃回流萃取4小时，萃取液经真空下加热回收正己烷溶剂，得淡黄色粘稠萃取物2kg，即香榧假种皮提取物；GC-MS分析，其中萜烯类化合物的重量百分含量占21.3％，树脂酸类化合物的重量百分含量占76.53％。
将上述活性炭复合材料粉碎至500目的细度，与香榧假种皮提取物1kg加入生物胶粘剂水悬液中，混合均匀，得到复合涂布液。
将针叶木浆900kg、麻浆50kg和竹浆50kg，打浆抄造制成克重40g/m2的纸，作为膜的纸基结构层。
增强物由以下重量百分比的原料组成：羟基磷灰石10％、重均分子量为173KDa的杜仲胶3％和重均分子量为180KDa的聚乳酸87％。
将复合涂布液涂布于纸基结构层一面，制成80g/m2的膜半成品；再将5kg麻纤维(纤维长度2mm)、5kg棉纤维(纤维长度2mm)与10kg增强物按重量比1:1在180℃±5℃、60r/min条件下搅拌共混15min得到的纤维增强液在180℃±5℃喷涂于膜半成品涂布有复合涂布液的一面，干燥，制成86g/m2的山稻种植用全降解地膜，增强物与纤维形成的膜层具有均匀分布的微孔，微孔平均孔径在40μm。该地膜为固态膜，其实物图如图2，地膜透光率4％，拉伸强度2.81KN/m。
将地膜于5月10日成条状铺于基地，刚铺设时的实景图如图3，地膜具备一定强度能够完全盖住地面；65天后基本失去强度，膜开始出现裂口，但仍可以起到防草驱虫作用，实景图如图4；155天后膜呈碎片状附于地表，实景图如图5；山稻采收翻地后，第二年栽培前基本全部降解完成。
实施例4液态膜
活性炭复合材料和香榧假种皮提取物同实施例3。
将黄原胶5kg、甘油1kg、变性淀粉(取代度0.11的磷酸酯淀粉)2kg、羧甲基纤维素钠2kg、甲壳素1.4kg、十二烷基苯磺酸1kg、聚乙烯醇(聚合度1800)11kg和65℃热纯净水93.6kg，混合均匀，得到生物胶粘剂水悬液。
将活性炭复合材料粉碎至500目的细度，与香榧假种皮提取物1kg、5kg麻纤维(纤维长度2mm)、5kg棉纤维(纤维长度2mm)加入生物胶粘剂水悬液中，混合均匀，得到山稻种植用全降解地膜。该地膜为液态膜，使用时将山稻种植用全降解地膜与水按重量比1:10混合均匀，山稻栽培前喷施于平整地面，喷施后24小时不能下雨，如下雨需要重新喷施；喷施24小时后地膜基本固化，在喷施地面形成一层黑色全降解地膜。该地膜透光率5％，拉伸强度1.01KN/m。
该地膜喷施固化后35天后基本失去强度，膜开始出现裂口，但仍可以起到防草驱虫作用，125天后呈碎片状附于地表，山稻采收翻地后，第二年栽培前基本全部降解完成。
实施例5固态膜
取300kg竹醋液，于分馏塔中分馏精制，取多酚段分馏精制产物，得130kg精制竹醋液，pH值4.8，GC-MS(溶于二氯甲烷)测试其中有机物中酚类化合物的重量百分含量为53.2％。
取120kg精制竹醋液向其中添加3.6kg亚硒酸钠，0.6kg磷酸二氢钾，2.4kg硫酸锌和4.8kg硫酸锰，混合均匀，得到含添加剂的竹醋液。
稻壳活性炭10kg，椰壳活性炭10kg，竹活性炭30kg，颗粒2-4mm，平均pH10.0，平均比表面积1000m2/g，装填于柱形过滤器中，将含添加剂的竹醋液自然流经过滤器，使其中有效成份充分被活性炭吸附后于45℃下干燥5小时，制得活性炭复合材料。
将黄原胶7kg、甘油0.3kg、变性淀粉(取代度0.1的磷酸酯淀粉)7kg、羧甲基纤维素钠5kg、甲壳素1kg、十二烷基苯磺酸0.3kg、聚乙烯醇(聚合度2000)2.5kg和70℃热纯净水23.1kg，混合均匀，得到生物胶粘剂水悬液。
取香榧新鲜假种皮50kg，加250kg正己烷65℃回流萃取4小时，萃取液经真空下加热回收正己烷溶剂，得淡黄色粘稠萃取物5.0kg，即香榧假种皮提取物；GC-MS分析，其中萜烯类化合物的重量百分含量占20.15％，树脂酸类化合物的重量百分含量占75.03％。
将上述活性炭复合材料粉碎至1200目的细度，与香榧假种皮提取物5kg加入生物胶粘剂水悬液中，混合均匀，得到复合涂布液。
将针叶木浆900kg和竹浆100kg，打浆抄造制成克重50g/m2的纸，作为膜的纸基结构层。
增强物由以下重量百分比的原料组成：羟基磷灰石12％、重均分子量为165KDa的杜仲胶5％和重均分子量为195KDa的聚乳酸83％。
将复合涂布液涂布于纸基结构层一面，制成70g/m2的膜半成品；再将45kg棉纤维(纤维长度2mm)与增强物按重量比1:1在180℃±5℃、60r/min条件下搅拌共混15min得到的纤维增强液在180℃±5℃喷涂于膜半成品涂布有复合涂布液的一面，干燥，制成73g/m2的山稻种植用全降解地膜，增强物与纤维形成的膜层具有均匀分布的微孔，微孔平均孔径在45μm。该地膜为固态膜，其实物图如图2，地膜透光率3％，拉伸强度2.47KN/m。
将地膜于5月10日成条状铺于基地，刚铺设时的实景图如图3，地膜具备一定强度能够完全盖住地面；55天后基本失去强度，膜开始出现裂口，但仍可以起到防草驱虫作用，实景图如图4；145天后膜呈碎片状附于地表，实景图如图5；山稻采收翻地后，第二年栽培前基本全部降解完成。
实施例6液态膜
活性炭复合材料、香榧假种皮提取物和生物胶粘剂水悬液同实施例5。
将活性炭复合材料粉碎至1200目的细度，与香榧假种皮提取物5kg、7kg棉纤维(纤维长度2mm)加入生物胶粘剂水悬液中，混合均匀，得到山稻种植用全降解地膜。该地膜为液态膜，使用时将山稻种植用全降解地膜与水按重量比1:5混合均匀，山稻栽培前喷施于平整地面，喷施后24小时不能下雨，如下雨需要重新喷施；喷施24小时后地膜基本固化，在喷施地面形成一层黑色全降解地膜。该地膜透光率4％，拉伸强度0.93KN/m。
该地膜喷施固化后37天后基本失去强度，膜开始出现裂口，但仍可以起到防草驱虫作用，128天后呈碎片状附于地表，山稻采收翻地后，第二年栽培前基本全部降解完成。
对比例1
除了不使用精制竹醋液，其他操作同实施例1，得到对比地膜。
对比例2
除了不使用香榧假种皮提取物，其他操作同实施例1，得到对比地膜。
对比例3
除了不使用活性炭，其他操作同实施例1，得到对比地膜。
效果试验：
于武义县山稻栽培基地随机选择3块12亩大小栽培过1季山稻的基地，海拔分别为435米、405米和478米，每块基地分成12小块，每小块1亩，作为市购PE黑色地膜(市购PE黑膜)、本发明地膜、空白对照1(不做任何处理)和空白对照2(直接在山稻种植前喷洒精制竹醋液重量百分比10％、香榧假种皮提取物重量百分比0.4％的精制竹醋液和香榧假种皮提取物水稀释液，精制竹醋液和香榧假种皮提取物同实施例1，用量为500kg/亩)，对比例1-3地膜的样地，5月初整地，5月10日铺地膜呈条状，放置地温计，5月18日挖孔进行山稻栽培，平均株行距40cm×40cm，6月20日-25日，观察杂草数量与山稻出苗情况，通过缺株数来推算驱虫效果，结果见表1。
杂草数量：每块基地随机选择三块10平方米面积，计算平均杂草数量。
缺株数：每块基地随机选择三个条带，计算平均缺株数。
表1
Figure BDA0003045542420000121
Figure BDA0003045542420000131
从表1中可以看出，普通市购PE黑膜，对比例地膜，与本发明地膜，均可以起到很好的防草作用；未铺设地膜且不做任何处理的空白对照1样地，平均每平方米有77株杂草；未铺设地膜且喷洒精制竹醋液和香榧假种皮提取物水稀释液的空白对照2样地，平均每平方米仍有47株杂草；而铺设本发明地膜样地杂草基本全无，其中，固体膜的效果略优于液体膜；铺设对比例3地膜样地杂草较本发明实施例1呈增加趋势，表明抑草作用一方面是活性炭使膜呈黑色降低膜的透光率带来的，本发明固态地膜透光率较液态膜、市售PE黑膜低另一方面源于纸基结构层。从平均缺株数可以看出，未铺设地膜且不做任何处理的空白对照1样地，缺株严重，平均缺株数高达707株/亩，未铺设地膜且喷洒精制竹醋液和香榧假种皮提取物水稀释液的空白对照2样地，缺株严重，平均缺株数仍高达314株/亩，市购PE黑膜样地，缺株很多，平均缺株数达102株/亩；缺株处挖开土壤后均可以发现明显的害虫啃食种子及山稻芽的现象，大多缺株处土壤中种子全无踪迹，被害虫啃食干净。仅在栽培前喷施精制竹醋液和香榧假种皮提取物，也可以起到一些驱虫和灭草作用，但作用有限。而铺设地膜后可以很好的防止这种杂草丛生和缺株现象，普通PE黑膜也可以起到防害虫作用，缺株数为空白对照1样地的14％，其主要是依靠膜物理隔离害虫对种子的啃食；本发明地膜，由于含有精制竹醋液和香榧假种皮提取物等杀菌抑菌及驱虫成分，且利用竹醋液和香榧假种皮提取物复配后对杀菌抑菌驱虫效果的协同增效作用(对比例1、对比例2与实施例1地膜缺株数具有显著差异，P＜0.05)，效果明显优于普通PE黑膜(P＜0.01)，以实施例1为例缺株数仅为空白对照1样地的4％，空白对照2样地的9％。
三块基地的最低地温数据见图1：
从三个试验基地的月最低地温也可以看出，铺设普通PE黑膜的土壤，地温基本要高出未铺地膜土壤3℃-7℃；而铺设本发明地膜，因其透气性好，初始铺设的5-6月，最低地温较未铺设地膜基地(空白对照样地)略高(高3℃-5℃)，较铺设普通地膜(PE黑膜)基地低(低0℃-4℃)，这对于早期种子发芽与生长是有利的；6月份后，由于本发明地膜的强度基本丧失，地膜碎裂贴于地表，也就失去了保温作用(6月份后气温升高山稻生长依靠自然温度)，其最低地温与普通未铺地膜基地基本没有差异了，利于山稻在自然环境温度中自然生长，无需后续人工去除黑色地膜。
8月21日，两次台风后，每地块进行观察，查看计算倒伏面积；10月份，山稻采收后，干燥脱粒，按照GB 5009.15-2014方法进行镉含量测定。结果见表2。
表2
Figure BDA0003045542420000141
Figure BDA0003045542420000151
三个基地，无地膜空白对照组1台风后倒伏面积分别为107、45和0平方米，市购PE黑膜台风后倒伏面积分别为121、45和0平方米，本发明实施例1地膜台风后倒伏面积为70、40和0平方米，其中铺市购黑膜的倒伏面积明显高于空白对照，可能因为铺设地膜后，山稻长势更好，植株更高造成的。其中倒伏面积最小的是本发明地膜，实施例1与对比例3对比显示，实施例1台风后山稻平均倒伏面积明显低于对比例3(P＜0.05)，可能与本发明地膜中生物活性炭中含硅有关，研究表明，硅可以提高植株的强度。活性炭一方面利于各组分的均匀分布，另一方面由于稻壳等生物活性炭中的钾、钠元素含量丰富，使产品呈弱碱性，施用后可明显改善山地土壤的酸碱度，实施例1施用3个月后，土壤表面与20cm深处pH值分别提高了0.4与0.1，从而增强山稻的抗倒伏能力；活性炭、生物胶粘剂和纤维复配还有利于地膜中有效成分的缓慢释放，采用本发明地膜的山稻长势良好，直至收获杂草病虫害较少，台风后倒伏面积较小，表明本发明地膜功能成分缓慢释放，功效可维持山稻生长全周期。
本发明实施例和对比例基地山稻米中的镉含量均较低，主要由于含硒、磷、钾、锌和锰微量元素的添加剂能够明显降低山稻米中镉元素含量；其中对照和市购黑膜差异不明显，表明市购黑膜对山稻米中镉元素含量没有影响；铺设本发明地膜基地中的山稻米镉含量明显低于对照和市购黑膜(P＜0.05)，表明本发明地膜能够明显降低山稻米中镉元素含量。
本发明地膜所用组分环保，在自然环境中能够完全降解，活性炭组分使地膜呈黑色，兼具保温的作用；该地膜能够防草驱虫，且透水透气性好，可以在雨、露作用下，将地膜中的功能组分逐步渗入土壤。
固态膜铺设后的基团变化：
针对实施例1的地膜，铺设0天、1个月、2个月、3个月，于不同部位剪下5cm×5cm大小的片状样品，取回实验室，清理掉表面灰尘，于Nicolet is10红外光谱仪下，采用反射模式，波段范围700-4000cm-1进行红外光谱扫描，结果见图6。
从图6中可以看出，刚生产出的地膜，728cm-1、1270cm-1、1713cm-1、2943cm-1处信号较强，表明亚甲基、C-N键、C-H键、C＝C键、芳香烃与酯类的C-O键、聚合物的羟基等基团响应较高，而表示烷烃C-O键信号的1010cm-1处响应较弱，但随着时间延长，1010cm-1处信号逐渐增强，说明地膜在光、氧、微生物等的作用下，逐渐被氧化、分解，形成酚、醛、酸等，从附图3-5也可以看出，膜的强度也在逐渐降低，最终在自然环境中完全降解掉。
本发明制备方法中参数的变化并不影响地膜的制备，因此本发明制备方法中任意参数的组合均可实现地膜的制备。在此不再赘述。

Claims (8)

1.一种山稻种植用全降解地膜，其特征在于，所述山稻种植用全降解地膜为液态膜，包括以下重量份的组分：
竹醋液 45份-120份
活性炭 10份-50份
香榧假种皮提取物 1份-5份
生物胶粘剂 10份-50份
纤维 5份-10份；
所述竹醋液选用精制竹醋液，其中酚类化合物占有机物重量百分含量的50%-55.3%；
所述香榧假种皮提取物为香榧假种皮有机溶剂提取物，所述香榧假种皮有机溶剂提取物选用香榧假种皮正己烷提取物；所述香榧假种皮有机溶剂提取物中萜烯类化合物重量百分比含量占30%以下，树脂酸类化合物重量百分比含量占65%以上；
所述活性炭为稻壳活性炭、椰壳活性炭、竹活性炭中的一种或两种以上；
所述生物胶粘剂包括黄原胶、甘油、变性淀粉和羧甲基纤维素钠；所述生物胶粘剂具体使用时，以水悬液的形式使用，将生物胶粘剂与热水混合，配制成质量百分含量20%-50%的生物胶粘剂水悬液；
所述山稻种植用全降解地膜中还包括添加剂，所述添加剂包括占竹醋液重量1.5%-3.0%的亚硒酸钠，占竹醋液重量0.5%-0.6%的磷酸二氢钾，占竹醋液重量2.0%-4.0%的硫酸锌和占竹醋液重量2.0%-4.0%的硫酸锰；
所述纤维选用麻纤维、棉纤维中的一种或者两种；
所述山稻种植用全降解地膜的制备方法，包括步骤：
（1）在竹醋液中添加添加剂，混合均匀，得到含添加剂的竹醋液，将含添加剂的竹醋液流经活性炭，使竹醋液中有效成份被活性炭充分吸附，于30℃-45℃环境下干燥，制得活性炭复合材料；
（2）将活性炭复合材料粉碎，加入香榧假种皮提取物、生物胶粘剂水悬液与纤维，混合均匀，得到山稻种植用全降解地膜。
2.一种山稻种植用全降解地膜，其特征在于，所述山稻种植用全降解地膜为固态膜，包括以下重量份的组分：
竹醋液 45份-120份
活性炭 10份-50份
香榧假种皮提取物 1份-5份
生物胶粘剂 10份-50份
纤维 10份-45份；
所述竹醋液选用精制竹醋液，其中酚类化合物占有机物重量百分含量的50%-55.3%；
所述香榧假种皮提取物为香榧假种皮有机溶剂提取物，所述香榧假种皮有机溶剂提取物选用香榧假种皮正己烷提取物；所述香榧假种皮有机溶剂提取物中萜烯类化合物重量百分比含量占30%以下，树脂酸类化合物重量百分比含量占65%以上；
所述活性炭为稻壳活性炭、椰壳活性炭、竹活性炭中的一种或两种以上；
所述生物胶粘剂包括黄原胶、甘油、变性淀粉和羧甲基纤维素钠；所述生物胶粘剂具体使用时，以水悬液的形式使用，将生物胶粘剂与热水混合，配制成质量百分含量20%-50%的生物胶粘剂水悬液；
所述山稻种植用全降解地膜中还包括添加剂，所述添加剂包括占竹醋液重量1.5%-3.0%的亚硒酸钠，占竹醋液重量0.5%-0.6%的磷酸二氢钾，占竹醋液重量2.0%-4.0%的硫酸锌和占竹醋液重量2.0%-4.0%的硫酸锰；
所述纤维选用麻纤维、棉纤维中的一种或者两种；
所述山稻种植用全降解地膜还包括纸基结构层；
所述纤维与增强物混合均匀后使用；其中纤维与增强物的重量比为1:1-2；所述增强物由羟基磷灰石、杜仲胶和聚乳酸组成；
所述山稻种植用全降解地膜的制备方法，包括步骤：
（a）在竹醋液中添加添加剂，混合均匀，得到含添加剂的竹醋液，将含添加剂的竹醋液流经活性炭，使竹醋液中有效成份被活性炭充分吸附，于30℃-45℃环境下干燥，制得活性炭复合材料；
（b）将活性炭复合材料粉碎，加入香榧假种皮提取物与生物胶粘剂水悬液，混合均匀，得到复合涂布液，将复合涂布液涂布于纸基结构层，得到膜半成品；再将纤维与由羟基磷灰石、杜仲胶和聚乳酸组成的增强物高温共混后得到的纤维增强液喷涂于膜半成品表面，干燥，制成全降解防草地膜。
3.根据权利要求1或2所述的山稻种植用全降解地膜，其特征在于，所述生物胶粘剂还包括甲壳素、十二烷基苯磺酸、聚乙烯醇中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的山稻种植用全降解地膜，其特征在于，所述黄原胶、甘油、变性淀粉和羧甲基纤维素钠的重量比为（5-70）:（1-5）:（10-70）:（10-50）。
5.根据权利要求2所述的山稻种植用全降解地膜，其特征在于，
所述增强物由以下重量百分比的原料组成：羟基磷灰石10%-15%、杜仲胶3%-5%和聚乳酸80%-87%；
所述聚乳酸的重均分子量为180KDa-200KD；
所述杜仲胶的重均分子量为160KDa-173Kda。
6.根据权利要求1或2所述的山稻种植用全降解地膜，其特征在于，所述变性淀粉选用取代度0.08-0.11的磷酸酯淀粉。
7.根据权利要求1或2所述的山稻种植用全降解地膜，其特征在于，所述活性炭的平均比表面积≥1000m2/g，pH值8-10。
8.根据权利要求2所述的山稻种植用全降解地膜，其特征在于，步骤（b）中，所述高温共混的条件为175℃-185℃搅拌共混均匀。
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