CN115812494A - 全生物降解农用地膜在生菜生产中的应用 - Google Patents

全生物降解农用地膜在生菜生产中的应用 Download PDF

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施晓旦
甄晓宇
金霞朝
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Abstract

本发明涉及全生物降解农用地膜在生菜生产中的应用。本发明所述全生物降解地膜是以是以65‑80wt％的PBAT、3‑8wt％的PLA和15‑30wt％木质素为原料，经混合、挤出造粒，后经共挤吹膜制得的。本发明全生物降解地膜原料成本降低，在用于生菜生产时，可以显著地提高生菜的亩产量，且改善微生物菌群落，而且收获后可直接进行翻耕处理，无需人工捡膜。

Description

全生物降解农用地膜在生菜生产中的应用
技术领域
本发明涉及全生物降解地膜生菜生产中的应用。
背景技术
覆膜技术被广泛应用于作物栽培上。地膜覆盖可有效提高地温、保蓄水土、减少养分流失。尤其是在较寒冷地区和温差比较大的地区可使农作物产量实现极大幅度的提高。传统的普通地膜以聚乙烯为主，其稳定性极高，但降解速度缓慢，长达200～300年。农膜残留于土壤中，土壤的腐殖质分解及通气透水性受到影响，导致土壤结构受到的破坏，残留量越大这种破坏性就越强。由于残膜影响和土壤理化性状的破坏，影响肥力，阻止根系串通，影响作物正常生长，致使产量下降。因此，开发研制全降解的塑料势在必行。
目前生物降解地膜虽有一定发展，但仍存在以下问题：1，降解地膜主要以聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚乳酸(PLA)一种或者几种共混物，原料价格成本较高，不易推广；2，地膜使用周期与作物生长周期不匹配，性能不足或富足。
因此，有必要提供一种可以匹配作物生长周期，作物收获后无需捡拾废膜，可直接翻耕，同时可填充原料的来源广泛、价格低廉、绿色环保又促进作物生长的专用生物降解地膜。
发明内容
本发明请求保护全生物降解地膜在生菜生产中的应用。
本发明的全生物降解地膜在用于生菜生产时，可以显著地提高生菜的株高、可溶性糖含量，可溶性蛋白和亩产量，可有效改善土壤的微生物菌群落，同时该全生物降解地膜与生菜的生长周期相互匹配，作物收获后无需捡拾废膜，可直接翻耕。
具体地，本发明所述全生物降解地膜是以65-80wt％的PBAT、3-8wt％的PLA和15-30wt％木质素为原料制备得到的。
更优地，所述全生物降解地膜是以74wt％的PBAT、6wt％的PLA和20wt％木质素为原料制备得到的。
优选地，所述全生物降解地膜的厚度为5-15μm；更优选地为10μm。
优选地，所述全生物降解地膜可采用本领域常规方法制备得到。
更优选地，所述全生物降解地膜的制备方法包括：按配方将各原料混匀，投入双螺杆挤出机中，于135-170℃挤出、风冷造粒，得到吹膜料，将所述吹膜料投入吹膜机进行吹膜。
优选地，所述全生物降解地膜所用的原料PBAT、PLA和木质素均可市售获得，或通过现有技术方法制备得到。
优选地，所述生菜品种为“罗莎绿”。
优选地，所述生菜生产中，栽培生菜所用的基质为泥炭、椰糠块和蛭石，其重量比为4.5:3.5:1。
优选地，所述生菜的种植条件为：使用生菜40日苗龄，3-4片真叶时定植，株距25cm，穴距30cm。
优选地，所述生菜从覆膜到收获生育期共80天，收获10天后即可进行机械翻耕工作。
利用本发明所述全生物降解地膜对生菜进行栽培，所得生菜的可溶性糖含量可达2.25％，可溶性蛋白可达2.45mg/g，亩产量可达2008kg。
本发明所述全生物降解地膜能够在光氧化、水解和土壤酶等自然条件作用下，高分子链发生断裂，进而降解成二氧化碳、水和部分腐殖质成为土壤和植物所需要的养分回归到大自然中，可有效减少对环境的污染。此外，该全生物降解地膜与生菜的生长周期相互匹配，作物收获后无需捡拾废膜，可直接翻耕。
附图说明
图1为本实施例不同处理对生菜植株净光合速率和SPAD的影响图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例
1.材料与方法
1.1供试材料与试验设计
试验于2020年9月-2021年1月在山东省省兖州区县工业园工业大棚进行。供试对象为生菜，具体品种为“罗莎绿”。生菜40日苗龄，4-5片真叶时移摘定植，株距25cm，穴距30cm，从覆膜到收获生育期共80天。栽培生菜所用的基质为泥炭、椰糠块和蛭石，其重量比为4.5:3.5:1。
试验共设置4个处理，参见表1，分别是不覆盖地膜(CK1)、专利CN113088047A的S1地膜(CK2)、普通聚乙烯地膜(PE)，生物降解地膜1(BF-1)和生物降解地膜2(BF-2)，每个处理重复3次。
表1实验设计及采用的地膜
处理 覆膜情况 组分重量份数/份 厚度(um)
CK1 不覆膜 - -
CK2 全生物降解地膜 90PBAT/5PLA/5木质素 10
PE 聚乙烯地膜 100PE 10
BF-1 全生物降解地膜1 84PBAT/6PLA/20滑石粉 10
BF-2 全生物降解地膜2 74PBAT/6PLA/20木质素 10
生物降解地膜BF-1和BF-2的制备方法：按配方将各原料混匀，投入双螺杆挤出机中，于135-165℃挤出、风冷造粒，得到吹膜料，将吹膜料投入吹膜机进行吹膜。
以上BF-1、BF-2以及PE、CK2地膜均为透明膜，宽度900mm。
1.2测定项目和方法
1.2.1地膜降解情况
在覆膜后，每隔10d观测1次地膜的降解情况，记录各处理地膜破损情况(是否出现裂纹、裂缝，破碎程度如何)。
地膜降解阶段分级指标如下：
第1阶段：诱导期，即开始铺膜到出现小裂缝的时间阶段(小裂缝的标准为＜1cm的裂缝)。
第2阶段：破裂期，即肉眼清楚看到大裂缝的时间(大裂缝为＞3cm的裂缝)。
第3阶段：崩解期，即地膜已经裂解成大碎块，没有完整的膜面(出现＞5cm的裂缝，或者有的裂口合并出现碎块)。
第4阶段：完全崩解期，地面无大块残膜存在，仍有小碎片的时间阶段。
第5阶段：完全降解期，地膜在地表基本消失的阶段。
1.2.2地膜拉伸性能测定
按照GB/T1040.1-2006规定，选用宽度为10-25mm、长度不小于150mm的厚度均匀的长条试样，试样中部标记间隔为50mm的两条平行线，采用实验速度为500mm/min，直到试样断裂为止，结果取5次平行测试的平均值，记录薄膜的拉伸强度以及延伸率。
1.2.3土壤微生物数量测定
采用稀释平板计数法测定。细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基；放线菌采用改良高氏I号培养基；真菌采用马丁氏培养基；每处理3次重复，结果以每1g干土所含数量表示。
1.2.4生菜净光合速率数据测定
用英国PP-systems公司生产的CIRAS-3型便携式光合系统，可调光源的光量子通量密度设定为1000μmol·m-2·s-1，在生菜莲座期选择生菜植株上发育完整的功能叶用于测定光合速率，读数稳定后记录3次，每处理测定2株，重复3次。
1.2.5生菜叶绿素含量(SPAD)测定
用SPAD-502型叶绿素计检测叶色值，依据叶绿素定量测定法换算成叶绿素含量，在生菜莲座期选择生菜植株上发育完整的功能叶用于测定，每叶片测定8次，取平均值。
1.2.6生菜生长指标和产量测定
在生菜收获期，每小区随机选取6株，测定其株高(用卷尺从生菜茎基部开始到生长点)和叶片数。蔬菜产量生菜收获期按小区收获，记录产量。
2.结果与分析
2.1不同地膜的降解特性
由表2可知，BF-1和BF-2覆膜60d开始出现小裂口，80d出现大裂口，韧性变差，达到降解2级；CK2和PE地膜在生菜的整个生育期80天及晾晒10天一直未出现裂纹，性能富足，需人工捡膜，不能满足收获后机械直接翻耕。
表2不同地膜的降解情况
Figure BDA0003982571410000051
注：0-5表示地膜降解分级指标，数值越大，地膜降解程度越高。
2.2不同地膜的性能变化
由表3可知，四种测试地膜使用前后均具有良好拉伸强度和延伸率，均能满足生菜栽培使用的要求。
表3不同地膜使用前后的拉伸强度和延伸率
Figure BDA0003982571410000052
2.3不同处理微生物数量变化
由表4可知，BF-1、BF-2和CK2覆膜处理的土壤细菌数量和放线菌数量都高于PE覆膜和CK1处理。各处理间，BF-2处理的土壤细菌数量和放线菌数量显著高于其他处理，真菌数量显著低于其他处理，这说明了BF-2处理显著提高了土壤细菌和放线菌含量，降低了土壤真菌的数量，促进了有益微生物的增长。
表4不同处理地膜对土壤微生物数量的影响
Figure BDA0003982571410000061
注：同一参数中标以不同字母的值表示不同处理间在P<0.05水平上差异显著，LSD数据统计。
2.4不同处理对生菜植株净光合速率和SPAD的影响
由图1可知，各处理的生菜净光合速率和SPAD值中，CK1和PE处理的生菜净光合速率最低；降解膜处理的净光合速率比较接近，同时几组处理的净光合速率处较高水平，说明降解膜可提高生菜叶片光合速率，进而利于干物质积累。
2.5不同处理对生菜的形态、产量及品质的影响
由表5可知，可以看到四种覆盖PBAT基生物降解地膜的处理的生菜显著高于CK1，其中的CK2、PE、BF-1和BF-2的生菜株高接近并无显著差异。PBAT基生物降解地膜的处理的生菜可溶性蛋白与可溶性糖无显著差异，但显著高于CK1与PE处理。BF-2处理的生菜亩产显著高于其他处理，BF-2处理的亩产增幅达到18.9％。
表5不同处理对生菜的形态、产量及品质的影响
Figure BDA0003982571410000062
注：同一参数中标以不同字母的值表示不同处理间在P<0.05水平上差异显著，LSD数据统计。
以上显示和描述了本发明的基本实验方案、特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明还会有各种变化和改进，在不脱离本发明精神和范围的前提下，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.全生物降解农用地膜在生菜生产中的应用。
2.如权利要求1所述的全生物降解农用地膜在生菜生产中的应用，其特征在于，本发明所述全生物降解地膜是以65-80wt％的PBAT、3-8wt％的PLA和15-30wt％木质素为原料制备得到的。
3.如权利要求1-2所述的全生物降解农用地膜在生菜生产中的应用，其特征在于，所述全生物降解地膜是以74wt％PBAT、6wt％PLA和20wt％木质素为原料制备得到的。
4.如权利要求1-3所述的全生物降解农用地膜，其特征在于，所述全生物降解地膜的厚度为5-15μm，例如10μm。
5.如权利要求1-3所述的全生物降解农用地膜，其特征在于，所述全生物降解地膜的制备方法包括：按配方将各原料混匀，投入双螺杆挤出机中，于135-170℃挤出、风冷造粒，得到吹膜料，将所述吹膜料投入吹膜机进行吹膜。
6.根据权利要求1所述的全生物降解农用地膜在生菜生产中的应用，其特征在于，所述生菜的品种为“罗莎绿”。
7.根据权利要求1所述的全生物降解农用地膜在生菜生产中的应用，其特征在于，所述生菜生产所用的栽培基质为泥炭、椰糠块和蛭石，其重量比为4.5:3.5:1。
8.根据权利要求1所述的全生物降解农用地膜在生菜生产中的应用，其特征在于，所述生菜生产的种植条件为：使用生菜40日苗龄，3-4片真叶时定植，株距25cm，穴距30cm。
9.根据权利要求1所述的全生物降解农用地膜在生菜生产中的应用，其特征在于，利用本发明所述全生物降解地膜栽培得到的生菜可溶性糖含量可达2.25％，可溶性蛋白可达2.45mg/g，亩产量可达2008kg。
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