農用地膜是現代農業的重要生產資料。農用地膜具有保濕、保溫、抗蟲、防病、抑制雜草生長等作用，有利于作物生長發育，提高作物產量，提高農業效益。我國是世界上人口最多而農業資源相對不足的發展中國家，農用地膜技術的廣泛使用提高了我國農作物的產量，極大地促進了我國農業生產的發展，目前農膜在我國現代農業生產中起著舉足輕重的作用。
　　農膜覆蓋技術的廣泛應用在極大地促進我國農業生產發展的同時，也給我國的生態環境造成了較大的“白色污染”。由于塑料地膜以化纖作原料，其主要成分為聚丙烯，聚氯乙烯，可在田間殘留幾十年不降解。農用地膜使用的時間越長，土壤中殘留的塑料薄膜碎片越多，將造成土壤板結、通透性變差、地力下降，嚴重影響作物的生長發育和產量，造成農作物減產。有些地方農作物因此而減產幅度達20％以上，并且這一情況正在進一步惡化，由此產生的環保負面效應已引起社會各界的嚴重關注和憂慮。保護賴以生存的地球環境資源是人類生存發展的重大課題。大力研制與推廣環保型可降解地膜，是解決目前制約我國乃至世界農業生產可持續發展的戰略途徑。

　　1國內外地膜覆蓋栽培現狀

　　1．1國內地膜覆蓋栽培現狀

　　我國是世界上農膜生產和使用量最多的國家。據統計，目前我國地膜年產量達60萬噸左右，累積推廣面積達5000萬公頃，是其它所有國家總和的1．6倍。地膜覆蓋栽培廣泛應用于全國范圍，覆蓋作物涵蓋了蔬菜、水果、糧食作物、經濟作物、花草、樹苗等。糧食作物地膜覆蓋栽培普遍增產30％左右，經濟作物增產達20％～60％。

　　目前國內主要研究開發可降解地膜，研究開發進程與世界同步，技術水平與世界先進水平接近或相當。

　　1．1．1光降解地膜

　　國內對光降解地膜的研究內容主要是添加型光降解地膜。研究重點是使用光穩定劑等方法控制其降解速度。國產功能膜的防老化水平也顯著提高，1997年以來，國內開發出國產944聚合型高效光穩定劑、BW一6911新型光穩定劑等，從而取代了具有嚴重刺激性和致敏性的GW一540／2002防老化體系。

　　光降解地膜的缺點一是易受外界環境的影響，難以控制其降解速度；二是大田覆蓋使用時，埋入土壤中的部分不能被降解，因此它的應用受到限制。

　　1．1．2光一生物降解地膜

　　光一生物降解地膜是在通用高分子材料(如PE)中添加光敏劑、自動氧化劑、抗氧劑和作為微生物培養基的生物降解助劑等制作而成。北京塑料研究所采用聚乙烯為基礎料，并添加含有光敏劑、光氧化穩定劑等組成光降解體系和含有N，P、K等多種化學元素作為生物降解體系的濃縮母料，經擠出吹塑制成厚度為0．005mm的可控降解地膜。經農田應用考核，該降解地膜不僅具備一般地膜的保溫、保濕和力學性能，而且可控性好，誘導期穩定，在曝曬條件下，當年可基本降解成粉末。在無光條件下，也可以促進微生物繁殖生長。安徽大學高分子材料研究所制成具有光一生物雙重降解性的地膜，創新性地研制出可控雙降解性除草農用地膜。四川省發林新型塑料(集團)有限公司聯合科研單位，研制開發出可控光一生物雙降解地膜。

　　光一生物降解地膜雖然把地膜降解成小顆粒，短期內對作物生長不會有太明顯的負面影響，不過隨著使用時間的延長，土壤中塑料顆粒逐漸增加，會影響作物根系的生長，甚至減產。另外，非常難清除降解后的塑料小顆粒，可以說用人工方法無法清除，不利于農業的可持續發展。

　　1．1．3生物降解地膜

　　生物降解地膜是在自然條件下，可被土壤微生物分解的最重要的一類降解地膜。國內很多地膜研究工作者對生物降解地膜進行了田間應用效應研究。如馮武煥(2004)、熊漢國(2004)等進行了覆蓋生物降解地膜對農作物生長發育的影響研究，均獲得較好的環保效應。

　　如廣西大學梁興泉等研究開發的淀粉生物降解地膜，當淀粉含量超過31％時，淀粉地膜中的塑料部分也能被降解；中國農大張紹英教授等用淀粉和海藻酸鈉為主要原料，添加增塑劑、保水劑制成在自然條件下30天后可完全降解的生物降解地膜，但它的缺點是降解速度太快且不易控制；此外，還有人用甲殼素為主要原料制成甲殼素基生物降解地膜等。

　　上述降解地膜尚屬于不完全降解型地膜，其降解性僅限于其中的淀粉或甲殼素部分，不能降解其中的PP、PVC等塑料成分，與傳統的塑料地膜比，塑料殘留量減少、省工，但殘留于土壤中的塑料顆粒非常難處理，時間長會帶來土壤污染問題，影響農作物生長，與可持續發展不相適應。

　　20世紀末，國內不少單位相繼研發出不同類型的紙地膜，原料為紙漿，其降解效果良好，但是仍然存在很多問題。如干濕強度、拉伸強度、斷裂伸長率等存在較大缺陷。另外，其生產成本很高，所以始終沒能大面積推廣應用。

　　此后，國內很多單位研究草纖維地膜、紙基地膜等。如華南理工大學制漿造紙工程國家重點實驗室覃程榮等以甘蔗渣和淀粉為主要原料，制造了完全降解的地膜；中國國際科技促進會北京膜科學研究所研制出一種新型CXW一1的草纖維農用地膜。

　　中國農業科學院2001年承擔“十五”國家科技攻關項目“環保型麻地膜制造技術與產業化”專題的研究，通過有關專家多年的科研攻關，于2004年成功地研制出環保型麻地膜，已通過農業部科學技術成果鑒定，該課題組研制的30一50g／m2超薄環保型麻地膜產品填補了國內空白，該地膜制造技術達國內外同類研究的領先水平，比國外同類產品成本更低、性能更優。麻地膜屬于天然植物纖維基地膜，是設施栽培領域首次出現的純天然農用產品，給設施農業帶來革命性的變化。

　　麻地膜較之其它降解性地膜具有如下優勢：一是麻地膜的強力高，可以進行機械鋪設；二是麻地膜易降解，一般2～3個月完全被降解；三是降解較為徹底，其降解最終產物是有機質、C02和水等，幾乎沒有污染。四是麻地膜覆蓋升溫、保溫效果非常好，因為麻地膜透氣性能較好，所以膜內溫度變化較穩定；五是夏天使用麻地膜還有降溫效果；六是麻地膜原材料屬于天然的綠色環保材料，幾乎沒有污染，還可以改善土壤環境，有利于土壤微生物的生長、增強一些主要土壤酶的活性，具有培肥地力的作用。麻地膜是目前國際上環保地膜領域最有發展前景的一種。

　　由于麻地膜產品具有較大的市場潛力，國內已有部分工廠對此非常重視，也積極參加了麻地膜的研究開發工作，目前已有部分廠家試制出了以亞麻、黃麻、紅麻、苧麻為原料的麻地膜樣品。

　　1．2國外地膜覆蓋栽培現狀

　　隨著地膜覆蓋面積的擴大，農田殘留塑料的污染問題亦越來越嚴重。目前，在國外正積極開發與研究可降解地膜。尤其是日本、美國、法國等在地膜材料的研制方面做了很多的工作。

　　1．2．1日本地膜覆蓋栽培的現狀

　　日本早在1989年就成立了“生物降解性塑料研究會”，把生物降解塑料列為繼金屬材料、無機材料、高分子材料后的第四種新材料，制訂了一個研究開發的九年計劃，通產省拿出150億日元進行開發，其形勢令人矚目。目前，日本研究較多的可降解地膜類型主要有以下幾種。

　　淀粉添加型地膜：淀粉添加的生物降解塑料農膜發展極為迅速，在淀粉的改性方面也做了很多工作。此地膜成本較低，但是還存在不足：目前開發的淀粉添加型可降解農膜材料中，淀粉的含量只有20％左右，在微生物的作用下，至多是其中的淀粉分解，而殘留的聚烯烴膜仍以一種多孔結構形態存在，因而淀粉添加型地膜只是一種不完全生物降解地膜，并不能完全消除農田中的“白色污染”問題。

　　紙基地膜：該地膜材料主要包括殼聚糖及植物纖維素，能促進對農作物生長有利的土壤細菌的繁殖。其保溫性能比塑料地膜優越，而且具有吸水性強、蒸發散熱功能等特點。另外，紙地膜透氣性能好，適用范圍廣泛，可與不同種類作物配合使用。該地膜使用天然植物高分子材料作為紙漿原料，所以使用后可被土壤微生物完全降解，沒有污染，屬于環保產品。然而，紙地膜在干濕強度、拉伸強度、斷裂伸長率等方面存在較大的缺陷，所以鋪設過程中或鋪設之后很容易被小動物或自然氣候因素破裂，對機械化鋪設帶來較大的困難。

　　20世紀末，日本研制出農用麻地膜，其主要原料為紙漿和麻纖維，屬于紙地膜的一種。麻纖維的伸長率和強力大大高于紙漿纖維，增加了地膜的韌性，從而提高了機械化鋪設和多功能地膜開發的需要。但是，日本麻纖維缺乏，價格較高，難以大量推廣應用。

　　另外，還開發出一些多功能型地膜。添加有機肥料型地膜：地膜制造公司為了解決化肥污染問題，生產地膜時把粒狀固體有機肥料混入到以木漿為主要原料的紙地膜中，制造有機肥料型地膜。這樣構成的地膜，完全不使用化肥、地膜本身含有對作物生長所需的成分、可以被生物降解而對環境有利、又因省去施肥過程，在很大程度上減輕了農民作業的負擔乜引。防蟲型地膜：日本一些公司還開發出通過浸入植物精油的方法制造強防蟲、殺菌效果的多功能農用地膜。如武川真美利用香茅、留蘭香等香草中提取的植物精油研制出特殊功能地膜。這些植物芳香油對人來說是芳香，但已經確定這些香味對嗅覺靈敏的野狗、野貓、老鼠等害獸和害蟲有忌避作用[6．281。另外，在地膜的兩側涂上石蠟可以防水、降低透氣性，從而延緩地膜的降解進程。

　　1．2．2美國地膜覆蓋栽培現狀

　　美國是較早進行降解塑料研究和開發的國家，現至少有30個州提出立法，要求促進使用降解塑料。在美國，光降解塑料的生產和應用已有10多年歷史，生物降解塑料(主要為添加淀粉的生物降解地膜)近年來發展極為迅速。

　　光降解型地膜：光降解型地膜分兩種類型，添加型光降解地膜和合成型光降解地膜。合成型光降解地膜是在高分子鏈中引入光敏性基團而制成的膜。其中對PE類光降解聚合物研究得較多，聚乙烯降解成低聚物(分子量低于500)后，可被土壤中的微生物吸收降解。如美國DuPont公司生產出乙烯和CO共聚物，美國UCC、Dow公司也已利用此技術制造地膜，已經展開了工業化生產。添加型光降解地膜是在一般塑料原料中添加光敏劑。在紫外光的作用下，經光敏劑的作用把高聚物降解成低聚物。研究較多的有金屬光敏劑、酮類光敏劑等。如美國Has—tigont公司已生產出含過渡金屬鐵離子的光敏劑，用于地膜生產。

　　生物降解地膜：美國利用一種可降解的聚己內酯(PCL)合成型高分子生產出不同級別的化學合成高分子型生物降解地膜。已開發出以淀粉為主要原料的各種生物降解材料。如美國農業部已獲得以玉米淀粉和改性淀粉為主要原料生產一種生物降解地膜材料技術的專利，美國AgriTech公司采用此技術專門生產淀粉基高分子型可降解地膜b引，美國Warner—Lambert公司開發出新型樹脂，它是由70％支鏈淀粉和30％直鏈淀粉混合而制成的[4l，其生物降解性好，可以替代正在農業上使用的各種生物降解材料，被認為是材料科學重大發展。另外，聚乳酸也是目前研究很熱門的一種完全降解地膜材料。聚乳酸塑料在土壤中掩埋3～6個月后可破碎，在微生物分解酶作用下，6～12個月變成乳酸，最終變成C02和H20。2001年Cargill一陶氏聚合物公司在斯加州Blair投資建立了世界上最大的聚乳酸生產裝置，它的年產量14萬噸。目前聚乳酸地膜的原料價格大約2500美元每噸，可以生產出超薄型的地膜。因此，聚乳酸是很有發展前景的環保型地膜原材料之一。

　　1．2．3法國地膜覆蓋栽培現狀

　　法國地膜用量較大，據統計，每年地膜覆蓋面積達10萬公頃。每年需要更新6000公頃的農用地膜。大田覆蓋栽培作物主要是玉米，蔬菜主要使用黑色地膜、無紡布、光降解地膜以及生物降解地膜。

　　法國目前1．2萬公頃的蔬菜和水果使用無紡布覆蓋栽培。Agriweb公司是專門生產農用無紡布的企業，此公司是通過壓緊和熱焊接聚乙烯絲的技術制造有孔聚乙烯農用薄膜。法國科學家在農用薄膜上涂上一些光敏劑增強對紫外線的敏感度或加上一些添加劑延遲紫外線作用，保證地膜能夠保持到植物生長出來后，在紫外線等自然環境作用下完全降解。這種光降解膜的栽培應用試驗正在進行。

　　法國目前研究較多的是聚酯類地膜與淀粉和聚酯混合型地膜。聚酯類地膜的原料主要來源于食油化工行業，淀粉主要采用玉米淀粉。目前ProsynPolyane公司正在研究淀粉和聚合物混合型的地膜新材料。

　　1．2．4其它國家地膜覆蓋栽培現狀

　　加拿大、美國、德國、韓國等國家對地膜的需求量迅速增加，尤其是對環保型降解地膜的需求越來越強烈，從而帶動國際地膜研制產業的迅速發展。

　　目前生產降解塑料的主要國家有美國、意大利、德國、加拿大、日本等。德國一些公司也正在研究合成型光降解地膜；加拿大、以色列等正在研究含金屬絡合物的光降解地膜材料；加拿大等研究含金屬絡合物的新型光敏劑，研究淀粉降解地膜材料——淀粉的改性問題；意大利研究全淀粉地膜材料；荷蘭研制淀粉與大麻纖維混合的降解地膜材料。

　　2國內外地膜覆蓋栽培發展趨勢

　　21世紀設施農業的主要目的在于充分利用自然資源，合理使用生產資料，注意保護生態環境，保持作物生產可持續發展，發揮作物最大生產潛力，實現作物高產、優質、低耗、無公害，并獲得最大的經濟效益、社會效益、生態效益。

　　目前地膜覆蓋面積發展迅速。隨著塑料地膜覆蓋面積的增長，它帶來的污染問題也越來越嚴重。塑料地膜的長期大量使用，給環境造成了嚴重的污染，已經引起了人們的廣泛關注，迫切需要研究和生產新的無污染地膜以滿足農業生產的需求。據了解，歐洲可降解塑料的需求量以每年59％的速度遞增；在日本，2000年可環境降解塑料已占全部消耗量的10％。據專家預測，綠色環保型產品將是未來市場的主導產品，可降解塑料有著廣闊的國內外市場。

　　2．1天然高分子基降解地膜

　　2．1．1天然植物纖維的應用

　　生產使用全降解的植物纖維基地膜之所以成為將來地膜發展行業的趨勢，是因為它的材料來源豐富、降解性良好、促進作物早熟、高產豐收、省工、省時、污染輕，同時還能培肥土壤，并具有良好的透氣性和干濕強度。以植物纖維為原料，經過適當處理制得降解性良好的生物降解地膜，該技術被稱為“當今世界七大科技攻關項目”之一。麻纖維是其發展方向之一，因麻纖維有纖維強力高、耐磨性好、韌皮纖維產量高、加工容易、促進對農作物生長有利的土壤微生物的繁殖等獨特的優點；另外，麻纖維原料較易獲得，如苧麻、亞麻、黃麻等纖維產量高，成本低。目前，日本對此研究較多，中國的一些單位如中國農科院麻類研究所已生產出重量為每平方米分別為35～50克的樣品，將來會不斷地推出新產品。

　　2．1．2聚乳酸的應用

　　聚乳酸(PLA)是利用有機酸乳酸為原料生產的新型聚酯材料，具有勝于現有塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料的優點，被產業界定為新世紀最有發展前途的新型環保材料，在未來將有望代替聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料用于塑料制品，應用前景廣闊。聚乳酸有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環境，這對保護環境非常有利。日本鐘紡公司以玉米為原料發酵生產的聚乳酸發泡材料經焚燒后不污染環境，還可肥田。聚乳酸有良好的機械性能及物理性能，適用于吹塑、熱塑等各種加工方法，加工方便，應用十分廣泛?？捎糜诩庸墓I到民用的各種塑料制品、包裝食品、快餐飯盒、無紡布、工業及民用布。進而加工成農用織物、保健織物、抹布、衛生用品、室外防紫外線織物、帳篷布、地墊面等，市場前景十分看好。

　　2．2多功能型地膜

　　目前，日本農業為了減輕農作業的負擔，解決農作物過量使用化肥的現象，同時從環境污染的角度出發，正在加速研制有機肥型地膜。此外，隨著農業的發展，農藥的污染越來越嚴重。將來使用防蟲殺菌型地膜是必然趨勢b引。目前日本使用植物精油來制造此類地膜，美國和歐洲一些國家已研制出殺菌纖維，不過尚未使用到地膜上。

　　2．3木質素基地膜

　　除現在研究較多的淀粉、纖維素、甲殼素等天然高分子材料外，木質素是一種取之不盡的可再生資源。國外報道，將木質素用于農用覆蓋薄膜、農用地膜的生產，不僅可以延長地膜使用壽命，而且還可以改良土壤性質。如Khamde將木質素填充到聚乙烯中，得到力學性能良好的熱塑性塑料。

　　從降低農業成本和節省勞動力的角度考慮，上述一些功能集為一體的多功能型環保地膜將來會很受歡迎。

地膜覆蓋栽培的意義與作用：

標簽：地膜栽培概述