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    亚博体育app官方下载网址复合液体地膜
    2016-7-26 16:37:01   作者: feiliao@qq.com 查看: 0 回复: 0

    地膜覆盖是保护地栽培的主要措施之一,但长期使用塑料地膜会造成农田土质破坏及地下水污染。为取代或减少塑料地膜的使用,人们研究开发了多种亚博体育app官方下载网址降解塑料地膜。在可降解材料的开发中,人们力图将热固性或热脆性的天然材料改性为热塑性材料,但有关成膜材料生产工艺的研究缺少突破性进展,成膜材料价格高,受控降解特性不理想,实用性差。

    地膜覆盖增产的实质在于通过覆盖地膜协调了田间水、热、气、肥与亚博体育app官方下载网址因子之间的关系,综合改善作物耕作层的生态环境,为作物生长创造一种适宜的生态环境。用塑料薄膜覆盖耕作带是为达到上述根本目的所采用的一种措施,而在可降解地膜的研究中,跳出常规塑料地膜选材及成型的模式,将覆盖工艺与农艺有机结合起来,用新的覆盖形式和技术措施来达到现有传统地膜覆盖的效果,以取代或大幅度减少塑料地膜的使用。

    一、农田地膜覆盖技术研究与应用进展

    1、国外农田覆盖技术研究与应用进展

    1925年瑞克·瑞代尔首先开始了单分子膜抑制水分蒸发的理论研究,后被世界著名的胶体化学家朗格茂(Langmuir)证实,并于20世纪50年代形成较为完整的单分子膜抑制水分蒸发的理论。1935年,玛格斯研究了纸和甘蔗渣覆盖农田的温度效应。结果表明,在作物地上部遮荫较小的时期,覆盖黑色纸的农田地温明显高于覆盖甘蔗渣的农田及末覆盖的农田。20世纪40年代前后,化学覆盖技术在水面和土面上的应用试验研究在各国先后兴起,澳大利亚用单分子膜抑制水库水分蒸发试验获得成功,前苏联采用石腊油皂覆盖土壤抑制水分蒸发(Al-Kayssi等,2002)1951年,美国研制出人工合成制剂阳离子沥青乳剂覆土种草,使应用研究有了较大的突破(Meyers等,1941)20世纪70年代初,化学覆盖剂用于农业节水进入实验阶段,比利时的沥青乳剂(HA制剂)与聚丙烯酸胺制(PAM制剂)在许多国家应用取得了显著的效果。主要研究结果为:(1)抑制土壤水分蒸发:由于高分子膜覆盖封闭土壤,抑制水分蒸发,增加土壤含水量;(2)提高土壤温度:由于抑制水分蒸发,减少了蒸发耗热,加之棕黑色的膜层吸收较多太阳辐射,增温效果显著;(3)改良土壤结构;(4)阻止盐分上升:由于抑制蒸发而使水分向土表的运动减缓,随水带到土表的盐分也相应减少;(5)防止水土流失、促进作物生长及提高产量等。各国生产应用的化学覆盖均是采用各类高分子化合物制成的乳剂喷洒在农田表面,借助其成膜特性来抑制蒸发、提高地温,保墒节水、抗旱增产。具有改善气候环境、抑盐、抗风固土、防冻等多方面的功能,是一项节水抗旱效益显著的实用技术。尤其是乳化沥青,它是一种具有增温、保墒、改良土壤结构等多种效应的土壤结构改良剂。

    2、我国农田覆盖技术研究与应用进展

    1967年开始,我国正式开展单分子膜抑制水分蒸发的研究。从1970年起,中国科学院地理所对其研制的“土面增温剂”机理与效应进行了详细探讨。土面增温剂是由几类化学成膜物质组成的乳状液,在土壤表面比在水面上可形成厚得多的多分子膜,井且着重应用它在改换潜热状态时的另一效应,即应用它所具有的调整自然界热量平衡各分量的能力。

    在农田上覆盖谷草、树叶、畜粪之类的东西,以改善土壤的水、热、养分、结构等条件,促进农作物的生长,在我国是一项历史悠久的农业技术措施。早在西汉元帝、成帝之世(公元487)的一本农书《泪胜之书》里面就记载着:“子欲富,黄金覆。黄金覆者,谓秋锄麦,曳柴奎麦根也”。这就是说:你想要得到好收成,秋天锄麦之后,要用草和土覆盖麦根。1981年利用国产的LDPE树脂生产地膜,1983年对西瓜、甘蔗、烟草等四十多个品种的经济进行了覆盖试验,都获得了成功。自此,从北方到南方,从低海拔的沿海平原到高海拔的高寒山区都迅速得到了推广,在我国的农业生产上引起了一场“白色革命”,每年以15%-20%的速度在全国扩大。1998年达到660多万hm。据统计,1982年一1994年,我国因使用塑料地膜栽培技术累计增产粮食264. 2亿kg。十二年农作物增产总量相当于扩大播种面积666hm"'     针对常规塑料地膜存在的缺点,与国外类似,国内亦有众多单位对可降解地膜进行了研究应用。20世纪90年代,由于气候变暖、环境恶化,化学覆盖剂又重新变为研究的热点。

    根据目前国内外普遍采用的覆盖材料,农田覆盖主要有有机物覆盖、塑料地膜覆盖和化学覆盖三大类。

    有机物覆盖就是在土壤表面建立一层遮盖层,用以阻止土壤水分的散失,提高土壤温度,改良土壤水、气、热等土壤物理条件状况。该方式大多为秸秆覆盖,即是利用农作物秸秆、糠皮等为材料进行田间覆盖,也有利用生长快、短时间能覆盖地面的作物(如牧草)作覆盖物,在其生长旺盛,全部盖满地面后,用除草剂将其杀死,形成覆盖物。使土壤表面免受水滴的冲击和日晒后的板结,提高降水入渗率。另一方面,秸秆的覆盖隔断了土壤表面同大气间直接的水分联系,减弱土壤空气与大气之间的乱流交换强度,抑制土壤水分蒸发。该项技术增产的机理在于覆盖后土壤温度变化小,有利于根系生长,提高叶片蒸腾效率,减少覆盖区内干物质无效损耗,不论在多雨年份还是干旱年份都有明显的保墒作用。但秸秆覆盖前期温度低,从而导致各作物生长发育阶段延迟,因此不宜全生育期覆盖。此外,由于有机质积累量大,耕层土壤不翻耕,导致某些病虫害加重。同时,秸秆覆盖的配套耕作和加速秸秆腐化等技术有待加强。然而,由于有机物来源较广,其应用面积在不断扩大。

    塑料地膜覆盖具有增温、节水、早熟和增产作用,是目前推广的一种具有很高经济效益的种植方法。该项技术的应用,是对自然资源环境进行适当改造和对自然资源进行弥补的行之有效的手段。但是,随着聚乙烯地膜长年的使用,土壤中的残膜给土壤及生活环境带来严重的污染,这已是全球性难题。此外,膜下肥力消耗大,易使植株早衰,同时降水不易渗透到土壤中,易产生干旱,覆盖后不易除草,易产生病虫害。塑料地膜残留于土壤中,累积形成阻隔层,阻碍作物根系的发育和对水分、养分的吸收,从而影响作物的生长发育及产量,尤其对须根型作物影响更明显。由于塑料残膜具有很大的表面积,阻隔了土层的相互结合,破坏了土壤的整体性和通透性,塑料农膜残片对土壤容重、土壤含水量、土壤孔隙度、土壤透气性与透水性等都有显著影响。残留农膜碎片越大,影响越重。农田中的残膜多聚集在土壤耕作层和地表层,更易阻碍土壤毛管水的移动和降水的浸透。由于塑料农膜残片的阻隔,土壤水分、养分和空气运行受阻。

    塑料农膜在生产过程中,为了使农用地膜在温度变化和日光照射下保持稳定的性态,常增添含有Pb, Cd, Zn, Ba, Sn等重金属盐类和一些有机化合物,且主要用含PbCd的化合物作稳定剂,这些重金属在覆盖过程中很容易从农膜中溶出,进入土壤,使土壤不断地受到重金属的污染,从而在作物中产生积累,影响农产品品质。此外,农用塑料薄膜是聚乙烯化合物,在生产过程中需加40%-60%增塑剂,即邻苯二甲酸和二异丁酷,这些化学物质对植物的生长发育毒性很大,破坏作物叶绿体的形成、使叶片失绿、变白而导致减产,特别是对蔬菜毒性更大。

    化学覆盖在土壤表面形成多分子的网状薄膜,分子膜封闭了土壤表面孔隙,抑制土壤水分蒸发,对分散的土壤颗粒能起胶结作用,增加土壤的团粒结构。如果材料选择适当,该类制剂使用方便、无环境污染、成本较低,深受各国的重视。化学覆盖的方法根据施用时物质的物理性状分为以下几种:

    ①成膜法。是用成膜物的乳液喷洒地表成膜覆盖,使用的物质有塑料、树脂、橡胶、石油树脂、石腊等;

    ②泡沫法。在塑料、树脂等的溶液中加入发泡剂,喷于地表形成有孔隙的塑料(树脂)泡沫覆盖层,泡沫层状似海棉,吸水力很强,又能抑制蒸发,且透水透气,有效期3月以上;

    ③粉沫覆盖。将树脂、塑料等高分子疏水材料制成0.025mm厚的薄膜,然后切碎,撒于地表,效果同泡沫法相似。

    化学覆盖是将高分子物质喷洒在土壤表面后形成覆盖膜,阻隔或抑制土壤水分蒸发,但不影响降水渗入土壤。具有增温、保墒,改良土壤,适应性广、应急性强,生态安全,成本低廉等优点。由于其操作简单、投入少、见效快、易于推广,因而是一般常规技术所难以达到和无法替代的。

    综上所述,覆盖栽培是有效改善农田小气候的重要措施之一,具有保护土壤结构、抗御水蚀风蚀、保墒蓄水、调节地温、抑制杂草生长、增加土壤有机质含量,促进农作物生长发育和提高产量、质量等作用,因而受到农业生产的普遍重视,应用面积和对象不断扩大。

    二、农用地膜覆盖基本原理

        地膜覆盖能把太阳能转化为热能并汇集在土壤中,促进作物根系生长,提高作物对热能的利用率,同时还具有减少土壤水分蒸发,促进土壤微亚博体育app官方下载网址活动,提高肥料利用率等多方面功能,与露地栽培比较,对土壤环境起到了综合改善的效应。这种综合效应,与以往的许多单项措施比较,它具备了能把某些难以统一于同一环境中的矛盾彼此协调起来。如水和热,在一般情况下,水多了则地温要下降:而地膜覆盖则把两者统一起来,在保水的同时提高土壤温度。由于地膜覆盖的综合效应增强了作物的生理功能,加速了作物的生长发育进程,为高产优质打下了良好基础。

        1、地膜覆盖的土壤热效应

        覆盖地膜后,白天由于地膜的透光率很高,太阳辐射的光能透过薄膜而直接透射到膜下的地面上,把光能转化为热能后,由于地膜上凝结露珠可以阻隔长波通过,因而地面升温。同时,由于多贮存的因乱流或平流送给贴地气层的一部分热,以及因水份蒸发而带走的一部分潜能被保存下来,并向下层土壤输送,所以,地膜下面各土层的温度都高于露地。到了夜间,将这些多贮存起来的热量,不断地输送给膜内的地面,因而减缓了覆膜地面温度的下降速度。同时由于夜间低温,会使土壤中的水气沿着膜面大量凝结,又放散出一部分凝结热,夜间膜内地面温度和各层土壤温度也均高于露地。

    2、地膜覆盖的保水作用

        地膜覆盖是土壤表面设置一层不透气的物理阻隔,使土壤水分垂直蒸发受到直接阻挡,迫使水分作横向蒸发,也就是向无覆盖处移动,这样土壤水分的蒸发速度相对减缓,总的蒸发量大幅度下降,使大部分水分在膜下循环,因而土壤水分能在较长时间内贮存于土壤中,这样就提高了土壤水分的利用率,这又被称为“保嫡作用”,这种作用的大小与覆盖率的大小密切相关:覆盖率越大,保嫡效果越好。

    3、地膜覆盖对土壤物理性能的影响

        地膜覆盖后,对土壤起到了保护作用,主要表现为以下三个方面:1.土壤表面覆盖地膜,可防止水滴的冲击而造成土壤表面板结,有利于土壤水、气、热的协调,促进作物根系的发育,保护根系正常生长;2.地膜覆盖是短期的免耕,可以保持播种时的土壤原状,因而土壤物理性能得到明显的改善,覆膜的土壤疏松度较高;3.地膜覆盖后保护了土壤表面,可以减轻土壤受风、水的侵蚀。

    4、地膜覆盖对土壤微亚博体育app官方下载网址含量的影响

    地膜覆盖后,土壤温度高,水分含量较为稳定,为土壤微亚博体育app官方下载网址繁衍创造了有利条件。

    5、地膜覆盖栽培优质高产的生理基础

    地膜覆盖对农田生态状况能在多方面起到改善作用。这些条件之间基本上都能互相协调,为作物进行旺盛的生理活动提供了极为有利的基础。地膜覆盖栽培能够达到优质高产,主要是由于增进了营养吸收和加强了光合作用。

    三、塑料地膜的应用现状

    利用塑料地膜栽培技术是本世纪众所周知的十大农业技术之一。施用地膜可以满足农作物保温、保墒、防霜冻、保持肥力等击要,是塑料在农业上的主要应用之一。20世纪50年代初,日本最早推广应用地膜覆盖栽培技术,我国于1978年从日本引进该技术,从80年代起,地膜使用量在波动中呈现上升趋势。1981年覆盖面积仅为0. 17 X 10' hmz >1988年达到2. 33 X 106 hmz >1981年覆盖面积的1. 37 X 103;1995年达到6. 29 X 106 hmz >1981年覆盖面积的3. 82 X 103;2002年达到11. 7 X 106 hmz >1981年覆盖面积的6. 88 X 103倍,增长速度非常快。地膜覆盖栽培技术的应用大幅度提高了农作物产量,促进了我国农业的发展,塑料地膜的使用因此被称为农业生产上的一场“白色革命”。

    四、塑料地膜会成为白色污染

    塑料地膜是一种由聚乙烯加抗氧剂、抗紫外线而制成的高分了碳氢化合物(聚乙烯),具有分了量大、性能稳定的特点,在自然条件下很难降解,在土壤中可以残存200 -400年。目前我国主要使用0. 012 mm以下的超薄地膜(0. 006-0. 004 mm,甚至0. 005-0. 003 mm),这种地膜强度低、易破碎、使用后很难回收再利用,废弃在土壤中,积年累月造成对土壤和环境严重的白色污染。可以这样说,实际上日前的丰产是建立在牺牲土壤潜力的基础上的一种掠夺式的生产方式,贻患无穷。

    五、残留塑料地膜的危害

    我国自70年代末期从日本引进地膜覆盖技术以来,获得了迅猛的发展,给我国农业带来了一场“白色革命”,目前我国地膜覆盖面积比西方发达国家总和还多,地膜使用量成倍增长。然而,该项技术在给我国农业增产带来巨大效益的同时,也给土壤带来了严重的污染,存在着“白色污染”的潜在危险。

    (1)影响土壤物理性状。

    农田残膜是聚烯烃类高分子化合物,具有不透气、不透水的特点,残留地膜会聚集在土壤耕作层和表层,破坏土壤中的团粒结构,阻碍土壤毛细水和自然水的渗透,影响土壤的吸湿性,从而对水分运动产生阻碍,使其移动速度减慢,水分渗透量减少。残留地膜还会使土壤孔隙度、通透性降低,不利于土壤空气的循环和交换,造成局部的多水或缺水,致使土壤中C含量过高,影响土壤微亚博体育app官方下载网址活动和土壤正常结构的形成,导致土壤肥力下降,造成作物减产。

    (2)造成作物减产。

    残留地膜对土壤的物理性状产生了不良影响,导致作物根系成弯曲状发展,造成根系变短,吸水、吸肥的性能降低,导致作物减产。据环保部门测定,当土壤中残膜含量为58.5kg/hmz时,可使玉米减产11%-23%、小麦减产9%16%、大豆减产5. 5%9%

    (3)影响环境。

    地膜残留在土壤中或弃于地头,被风一吹随处飘移,挂在树枝及建筑物和漂浮在水沟、池塘、河流中,破坏自然景观。积存于排泄渠道,散落于湖泊水体,沉积后会影响排灌质量,造成水体污染,影响鱼类生存。残留地膜还可能缠绕在犁头和播种机轮盘上,影响田间作业。农膜的残膜碎片还会随农作物的秸秆和饲料进入农家,牛羊等家畜误食后,会导致肠胃功能失调、膘情下跌,严重时会引起牲畜死亡。残留地膜被当作燃料燃烧后产生有害气体,污染大气,造成二次污染。再者,地膜中制品中的增塑剂(苯一甲醛醋类化合物)具有低水溶性、高脂溶性和显著的亚博体育app官方下载网址累积性,经浸沥后进入土壤,对作物有毒害作用。

    六、亚博体育app官方下载网址液体地膜

    1、亚博体育app官方下载网址全降解液体地膜以农作物秸秆为原料,由木质素,胶原蛋白,表面活性剂,土壤保水剂等天然高分子物质经特殊加工形成的高分子材料,使用时可将除草剂混入其中,兑入25倍的水,直接喷洒在农田表面,即时可在表层形成能看得见的黑色的膜,100%降解。这层膜物质可起到保持土壤水分,使515厘米土层温度上升16度。

    据测算.使用液体地膜,每亩比使用传统地膜省钱10-30%,液体地膜比人工覆膜大大减轻了劳动强度并提高了劳动效率。亚博体育app官方下载网址可降解液体地膜有极好的浸润性,能把所有的土壤表面全部覆盖,有保水增湿的作用,极有效地防止土壤水分蒸发,水分蒸发抑制率在20%~50%之间.配合吸水材料,就能长时间保持土壤水分.植物的幼苗长出时,可自行将膜顶破,膜会自动降解,变成腐植酸肥料,翻压入土后,具有改良土攘团粒结构的作用。

    2、亚博体育app官方下载网址全降解液体地膜可广泛应用于干旱、寒冷、丘岭地区农作物早期覆盖和林木、果树等的防寒。具有增温、保墒和良好的通气透水功能,改善作物的生长环境,促进作物增产、增收。

    3、产品的创新亮点
    1.亚博体育app官方下载网址全降解液体地膜可根除“白色污染”问题,可达到农业增产增收、资源综合利用的目的;
    2).亚博体育app官方下载网址全降解液体地膜具有多重功效:即有塑料地膜的吸热增温、保墒、保苗作用;有肥效药效和较强的粘附能力,可将土粒联结成理想的团聚体以此改良土壤通透性的作用;
    3.亚博体育app官方下载网址全降解液体地膜在消除白色污染改善农业生产环境的同时,又有集农药、肥料和农膜于一身的特点;
    4.现场喷施造膜,省工省时,可将农药、除草剂搀混到地膜中一起喷施,从而提高劳动效率,节省劳动力,且对地形地貌适应能力强;
    5).作物出苗时,可自然出苗,不用人工放苗。

    七、液态地膜对土壤物理性状的影响

    1、液态地膜对土壤水分的影响

    液态地膜喷施覆盖地面后,抑制了水分蒸发,使土体含水量提高,特别是表层水分增加更为显著。表层黑膜较对照增加12.4%,白膜较对照增加5.2%,黑膜的效果优于白膜。液态地膜保墒的原因是由于液态地膜属高分子聚合物,当其与土壤相接,由于氢键和静电的作用,对电解质离子、有机分子、络合物等发生吸附,使表层分散的土粒团聚,形成团粒,增加了土壤水稳团粒的含量和它的稳定度,有利土壤蓄水。

    2、液态地膜对土壤温度的影响

    喷洒液膜可以抑制土壤蒸发,也就减少了蒸发耗热,即增加了土壤温度。特别是土面液膜为棕褐色,又能有效增加对太阳辐射的吸收率,提高土壤温度的效果更为显著。

    3、液态地膜对土壤物理结构的影响

    覆盖液态地膜改善了土壤环境。液态地膜可增加土壤水稳性团粒,潮褐土、石灰性红粘土和普通褐土在0.25mm-lmm之间,水稳性团粒增加较显著,特别是对易水土流失的普通褐土增加较多。土壤稳定性也有明显增加,土壤稳定性综合表述了土壤团粒的数量、成膜性(结皮性)、抗破碎性、耐风蚀和耐冲蚀性及水稳性特性,土壤稳定性越大的,表土固定性较好,耐风蚀和耐冲蚀及抗破碎性较强。液态地膜可使饱和导水率成倍增加,其中普通褐土增加最多,饱和导水率的提高,土壤水分入渗增加,可减少雨后表层积水和保护土壤免遭雨水冲蚀。液态地膜不仅增加水

    稳性团粒结构,为作物提供良好的水热状况,还可减少土壤侵蚀,特别在普通褐土上效果更明显。

    液态地膜对土壤容重和孔隙度的影响,液态地膜处理的土壤容重有所降低,孔隙度增加,土壤容重下降,使土壤表层比较疏松,与下层毛管断裂,形成上虚下实的良好结构有利于土壤通气升温,又可防止毛管水的蒸发;空隙度的增加,有利土壤蓄水保墒。

    八、液体地膜的意义

    (1)有利于消除塑料地膜造成的白色污染和各种高浓有机废水造成的水体污染及秸秆就地焚烧造成的空气污染,影响环境和交通安全,为农业增产增收及土壤和环境保提供了技术支撑;

    (2)为我国的农业生产和国土整治、沙漠化治理和污染治理提供了新的乎段和措施;

    (3)能够为实施节水和生态农业,促进我国农业的可持续发展提供有力支持。

    九、液态地膜的安全性

    通过对系列液态地膜的毒理学试验和施用后对土壤环境及作物的毒性试验和对比分析,液态地膜属无毒产品。从静态和动态毒性累计试验来看,由于液态地膜使用量很小,其中的As, Hg, CdBaP在土壤中的残留量很少,即使长期使用,液态地膜中的As, Hg, CdBaP也不会因灌溉、降雨等因素污染地下水,并目在作物体内极少有残留,不会危害食物链的安全,具有复合高效性、生态清洁性

    1、液态地膜在土壤中的残留情况及对地下水的影响

    淋溶液中As, Hg, CdBaP的最大含量远低十国家生活饮用水标准(GB-5749-85),以及国家农田灌溉用水标准(GB-5084-85)的相应规定。由此我们可以认为,土壤施用液态地膜后在相当长时间内不会使地下水中As, Hg, CdBaP含量产生明显变化。施用液态地膜后在土壤中的BaP含量一般随时间的推移逐渐减少,在自然条件下,耕翻土壤会促进土壤微亚博体育app官方下载网址对BaP的分解,年残留量仅为施入量的10%左右,其余部分降解转化为其他碳化合物。土层中,大多为土壤胶体所吸附,很难随水移动。As, Hg在液态地膜中的含量比土壤本底值还低,即便是CdBaP,由于液态地膜年施用量3 OOkg/ha较土壤耕层每公顷225kg土是微不足道的,其在土壤中的残留累积量在一个较长的时间尺度上是不会产生污染的。这一结论为我们的试验所进一步证实。

    2、不同液态地膜用量对作物毒性的影响

    不同液态地膜用量处理的作物中As, Hg, CdBaP的累积量均无明显差异,经方差分析不显著。绝对含量也远低十国家相应标准(粮食中砷允许量标准<_0.7mg/kg,汞允许量标准<0.02mg/kg ( GB2762-81>)。施用液态地膜的作物毒性研究表明,As, Hg, CdBaP除大部分在土壤中被土壤胶体吸附固定外,可能有部分经作物根系吸收后转移至植株体内,并最终累积下来。根据国内外大量相关试验和自己的研究表明,液态地膜中所含As, Hg,  CdBaP进入土壤后,由十其含量极低,难以向作物中迁移的。

    在自然条件下,耕翻土壤会促进土壤微亚博体育app官方下载网址对BaP的分解,年残留量仅为施入量的10%左右,作物从土壤中吸收的苯仅有不到20%是以BaP形式存在,其余的80%以上已经降解转化为其他形式的碳化合物;这不足20%BaP又只有少量的一部分可以从作物根部向地上部转移,在转移过程中也大部分被代谢为其他产物,这充分说明如此少量的BaP进入土壤,是不易被作物所吸收影响食物链的安全性的。

    十、液体地膜应用前景展望

    农田覆盖栽培是农业生产中的一项重大技术革新。我国农田覆盖面积居世界之首。该项技术的应用,是适当改造、弥补和利用当地自然资源的行之有效的手段。就覆盖材料来看,塑料地膜是农田覆盖栽培的主要材料,但随着塑料地膜的长年应用,残膜严重污染农田。秸秆来源较广,但秸秆覆盖条件下前期温度低,导致不同作物生长发育延迟,因此不宜全生育期覆盖。此外,有机质大量积累,耕层土壤不翻耕,常导致某些病虫害加重。而液体地膜的应用不仅无环境污染,而且还具有良好的生态和亚博体育app官方下载网址学效应。因此,液体地膜为农田覆盖栽培技术注入了活力,而且具有较为广泛的发展潜力。

    中国干旱十分严重,旱灾频率加快,面积逐年增加。据统计,干旱、半干旱面积占全国土地面积的48%,其中旱作农田占总耕地面积52%20世纪50年代,全国年均农田受旱面积1330hm/a,80年代扩大到2330hm/a,90年代达2670hm/a。据估计,全国每年因干旱缺水而少产粮食700800亿kg,经济损失达1800亿元,因干旱造成的粮食减产相当于其它气象灾害所造成损失的总和。在现有的农业技术和栽培条件下,通过作物蒸腾和被植物利用的水分仅占作物耗水量的50%,而另外的50%则通过土壤表面蒸发而损失掉。因此,解决这一问题的出路是发展节水农业,提高农业用水效率,具体是减少土壤蒸发和作物蒸腾。曾有人研究利用ABA等物质作为抑制蒸腾剂来降低叶片蒸腾,但因价格昂贵或其它问题,末能在生产上大面积推广应用。而液体地膜除地表应用具有减少土壤蒸发的效果外,叶面施用降低叶片蒸腾也有良好的效果,同时还具备应急性强、使用方便等优点,因此,液体地膜将在节水农业中将显示出越来越重要的作用。

    我国又是世界上土地沙漠化面积较多、沙漠化危害严重的国家之一。据统计,受荒漠化影响的土地面积332.7km2,占国土面积34%。其中沙质荒漠化面积达153km2,占国土面积的15.9%。土地沙漠化给农业生产、人民生活及身体健康带来了严重的影响,日前有3亿多人口受到沙漠化的威胁。全国每年因沙漠化造成的直接经济损失约540亿元人民币。更为严重的是沙漠化土地每年正以2460km2的速度继续扩展。而液体地膜具有强烈的粘结作用,能使土壤颗粒形成较为理想的团聚体,同时液体地膜自然降解转化为有机肥,可在较短时间里改善土壤团粒结构。再者,液体地膜喷施于地表后,所形成的多分子层化学保护膜能固结表土。因此,在有效地保护土壤、防止土壤沙化方面,液体地膜的应用前途也非常广阔。

    我国农业持续高效发展面临干旱缺水、土地沙化、环境污染等等巨大的危机,急需新技术、新产品注入传统栽培技术体系。研究结果表明,液体地膜的应用不但具有良好的生态效应,而且具有良好的亚博体育app官方下载网址学效应。同时,液体地膜使用方便,成本低廉,无环境污染。因此,从农业持续高效发展的角度出发,该类产品的开发与应用具有广阔的前景

    十一、液体地膜特点

    1可降解液体地膜具有多重功效:既有塑料地膜的吸热增温、保苗作用;又有肥效和较强的粘附能力,可将土粒连结成理想的土壤微粒,提高土壤微粒的毛管作用,改善土壤通透性,因液体地膜降解的最终产物为CO2和水,中间产物为腐殖类有机肥,长期使用可大大降低土壤的板结度,成为土壤改良剂。改善农业生产环境、消除白色污染,绿色、环保、无毒、无害,使作物的营养价值提高。
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    、可降解液体地膜省工省时,使用时直接用喷雾器喷施于土表即可,现场喷施造膜,用户可根据需要添加除草剂、杀亚博体育app地址、杀虫剂,(严格按不同作物选择除草剂类型)一同施用,作物出芽时可自行顶膜出土,无需破膜,经两个月左右液体地膜自然降解。从而提高劳动效率,节省劳动力。
    3
    、改良土壤理化性能:翻压入土后,具有改善土壤团粒结构、改善土壤通透性等作用;能有效改善土地因长期使用化肥引起的土壤板结;此外能有效阻止土壤盐渍化;
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    、提高肥效:液体地膜自然降解成的腐殖酸类物质中具有醌基,具有植物亚博体育app官方下载网址调节剂的作用,能提高作物抗逆性。液体地膜还具有很好的增产效果。因其透水透气性强,有利于作物根系生长,在花生、土豆、棉花等作物大田应用中,能促进根系生长,增强抗旱性,减少病害发生,增产效果显著。

    5、液体地膜与传统塑料地膜大田花生使用效果对照

    塑料地膜:覆盖期在四月中旬至五一前后适宜,5cm地温12°以上。

    液体地膜:覆盖期在五·一前后最适宜,5cm地温14°以上。

    塑料地膜:人工或机器覆盖须二至三人操作,费工费时,覆后增温较快,但难以渗透雨水。

    液体地膜:常规喷雾器喷洒一人即可操作,省工省时,覆后增温略慢,保墒增墒效 果好。

    塑料地膜:覆盖后,幼苗须人工破膜,幼苗前期旺长。

    液体地膜:幼苗自行顶膜出土,覆盖后无须人工放苗,前期幼苗粗壮。

    塑料地膜:作物后期长势弱,落叶较早,收获期短,增产潜力不大。

    液体地膜:作物后期长势旺,茎粗叶厚,落叶较晚,收获期延长,增产效果明显。

    塑料地膜:双果率偏少,果仁饱满度不足。

    液体地膜:双果及三粒率高,果仁饱满度高,增产优于传统地膜。

    塑料地膜:土壤易板结,含碱量增高,白色污染严重。

    液体地膜:土壤团粒结构改善,透气性强,降低含碱量,2-3月后自然降解为腐殖酸 类肥料,对后茬作物生长有利。

    十二、液体地膜的生产与产品表征

    1、原料的选择

    液体地膜产品的研制始终以根除“白色污染”为目标,以实现无公害农业生产和食品安全为宗旨。在原料选择上强调产品的综合性能,要求不仅可真正自然降解无残留物,而且对土壤理化特性及农作物生长发育具有良好的效应,井把提高产品生态效应与降低成本作为关键。通过反复试验筛选,确定以亚博体育app官方下载网址浸提处理后的腐质酸、秸秆、畜禽粪便为主要原料。

    2、设备

    亚博体育app官方下载网址发酵池、搅拌机,包装机。

    3、工艺流程

    秸秆       浸提液体---加入辅料搅拌发酵---包装

    腐质酸---亚博体育app官方下载网址复合浸提

    畜禽粪便      残渣

    4、生产

    在电动搅拌机中,加入计量的原料复合浸提液体,在一定温度和搅拌条件下进行皂化;然后,加入计量原料M1,  M3M进行乳化,井保持恒定的温度;乳化结束后,加入计量原料M;逐渐冷却至室温,即得到液体地膜成品。在上述合成过程中,依据辅料加入计量不同,制得液体地膜系列产品A, B, C, DE

    5、液体地膜的保水效应

    液体地膜产品对土壤水分变化的影响,土壤水分的蒸发的一般性规律,即随着土壤含水量由高到低,土体蒸发经历三个阶段。(1)稳定蒸发阶段:这时土体供水充足,土体蒸发主要受大气蒸发力控制,土体蒸发率保持不变。(2)蒸发率降低阶段:随着土体含水量的降低,向土表运动的水通量小于大气蒸发力,这个阶段也称为土体导水率控制阶段。 (3)蒸发率最低阶段:即扩散控制阶段,在这个阶段,水是从干土层以下的稍湿土层中逐渐吸热气化,以气体形式通过干土层的孔漫慢扩散至表层,然后散失到大气中。

    液体地膜覆盖土面后,形成的有机薄膜导致土体水分蒸发特性发生改变。总体上,土体水分蒸发过程变为两个阶段。(1)土体表层导水率控制下的稳定蒸发阶段。由于覆盖层阻隔水分的作用,能突破有机薄膜进入大气的水分远低于大气蒸发力,土体水分蒸发长时间受到表层导水率控制,在土体含水量很高的情况下,土体水分蒸发长时期内保持稳定。(2)蒸发率最低阶段:在这个阶段,土体水分蒸发速率同样取决于干土层以下的稍湿土层中水汽扩散至表层的速率。原因是由于长时间缓慢蒸发,土体含水量大幅度降低,土体供水能力已小于覆盖层的透水力。井且,由于液体地膜的增温作用,导致在这一阶段液体地膜处理的土体蒸发速率高。由此可见,液体地膜对土壤有一定的保水效应。液体地膜产品不同浓度处理均显著降低土体水分蒸发量,实践表明,以施用20倍浓度保水效果最好。其原因是施用浓度高时,很难均匀喷洒;施用浓度低,喷洒时虽较均匀,但成膜质量较低,所以保水效果均较差。

    6、液体地膜产品表征

    1)、液体地膜粘度的变化

    实践表明不同贮藏期液体地膜粘度变化差异较大,即液体地膜贮藏时间越长,粘度越大。低温显著影响液体地膜粘度。

    2)、液体地膜比重的变化

    随着贮藏时间的延长,液体地膜产品比重增大,但差异不明显。在冷藏条件下,液体地膜产品比重亦表现出类似的结果。可见,贮藏时间与低温均可影响液体地膜的比重。

    3)、液体地膜保水性能的变化

    土壤水分蒸发率以新制液体地膜产品最低,随着贮藏时间的延长,液体地膜产品土壤水分蒸发率逐渐增大,且差异显著。随着冷藏时间的延长,液体地膜土样水分蒸发率逐渐增大,液体地膜产品最佳贮藏期以2年为宜,且贮藏环境以阴凉处较佳。

    4)、液体地膜的老化

    不同老化时间液体地膜粘度呈现一定的规律性。液体地膜的老化时间远低于塑料地膜。一般认为,塑料地膜的使用寿命为1年,但实际使用的时间也仅4个月,由此推算,液体地膜理论上使用寿命在60 d左右。

    5)、液体地膜pH值与稳定稀释倍数

    液体地膜产品的pH值基本为7,且不同贮藏年限间pH值基本一致。农田长期应用液体地膜不会导致土壤酸碱度变化。液体地膜要保持良好的应用性能,贮藏期不宜过长。

    液体地膜产品与其它类似化学覆盖剂相比具有明显的优点,即用量较少,成本较低,功能较多,使用方便。

    十三、解液态地膜的使用

    (1)人工喷施,即用喷壶或高压喷雾器喷施,也可用水车直接喷洒,兑水比例为2-5;

    2)机械喷施,最佳兑水比例是2-3倍,每公顷喷施液态地膜量是30-40kg,机车行走速度是2-3(0.6-1m/s),喷施压力为3-4kg/cmz>

    3)、液体地膜的用量

    液体地膜每亩地使用20公斤左右,加水2-3倍,在容器内搅拌均匀放入普通喷雾器中,在播种后,地块整理平坦,土块打碎理细后,均匀喷洒在地上即可,使用后严禁在地里践踏,三天后方可浇水。

    作物

    用量

    降解时间

    土豆

    20KG

    90天左右

    西瓜

    20KG

    90天左右

    香瓜

    20KG

    90天左右

    黄烟

    20KG

    90天左右

    玉米

    20KG

    120-150天左右

    蔬菜

    10-15KG

    具体品种而定

    十四、解液态地膜的效果

    土壤表面喷洒系列多功能液态地膜可以使土壤提高温度1-4C,蒸发抑制率在30%以上,土壤含水量提高幅度大于20%,土壤容量降低6%10%,土壤中水稳性团粒数量(>0.25mm)可增加10%以上,作物生育期提前310天,不同作物的增产幅度多在30%以上。应用对比试验表明,液态地膜具有明显的抗寒、增温作用和早熟增产效果,小麦、玉米增产30%以上,薯类、蔬菜等增产增收25%以上。地温升高,提前收获,以达到增产增收的目的,对于年平均温度低的地区,功效尤为显著。同时还可以减少肥料和农药的流失,尤其对于多雨地区,优点则更为突出。另外,添加各种农作物生长需要的微肥和杀虫除草剂,更有助于提高农作物产量。

    1、液态地膜对小麦株高、分秦数、次生根数量的影响

    由十液态地膜的增温保墒效应,有利冬小麦的生长发育,促使冬前分秦增加,次生根增多。冬前分秦黑膜比对照多1.5个,次生根多2.3条,与之对应的株高和产量也较高,白膜次之。说明覆盖有利促进冬小麦分秦、安全越冬和前期生长发育,为小麦增产奠定良好的生理基础,覆膜处理增产的主要因素是增加了亩穗数和穗粒数。

    2、对水分利用效率和肥料利用效率的影响

    覆膜改善了土壤生态环境,即水热状况,使土壤酶活性加剧,活化土壤养分,提高了养分的有效性,有利十作物对养分的吸收提高了肥料利用效率,试验结果表明:黑色液膜较白色液膜效果好,液态地膜覆盖氮肥利用效率提高了10.5%16.3%。磷肥利用效率提高了4.16%10.1%,钾肥利用效率提高了3.46%9.37%

    3、对坡耕地水分及养分流失的影响

    喷施液态地膜使其与土粒粘结在一起封闭表土,形成一层保护膜,使土壤的稳定性得到加强,减少了土壤冲蚀,保土效果较好,土壤侵蚀量减少了48.5-63.7%,水土流失不仅是水分和泥沙的流失,同时伴随着严重的养分流失,它一方面导致土壤退化、痔薄、生产力下降,另一方面,径流洪水污染下游河道,恶化生态环境,水土流失与农业非点源污染密不可分,其中硝酸根离子倍受关注。液态地膜不仅减少土壤侵蚀量,减少了径流中硝酸根的含量,减少达28.9%-59.8%,黄土坡耕地区雨季的集中降雨会造成大量的水土流失,同时造成大量的养分流失,液态地膜固定表土的作用,在减少土壤流失的同时,也减少了养分的流失,液态地膜不同程度减少氮、磷和钾的流失。氮、磷、钾分别较对照减少了18.3%, 7.4%3.9%

    4、地膜处理的除草效果

    在冬小麦出苗期喷施不同液态地膜对冬小麦田杂草均有一定程度的防除效果。其中地膜防除效果最高,防草效果达58%

    十五、液态地膜应用技术规程及注意事项

    液态地膜是一种新型抗旱保水材料,近年来各地虽然做了大量的试验研究工作,但由于不同地区的气候特点、耕作栽培制度、管理水平等不同,在具体应用中,各地应根据当地的具体情况,因地制肩宜,制定符合当地实际的操作规范,以最大限度地发挥液态地膜的增产效果。

    十六、液态地膜的适用范围

    系列多功能液态地膜适用于干旱、盐碱、沙化土壤及高寒地区、丘陵耕地的农田早期地膜覆盖和荒山、荒地、滩涂等治理;同时也适用于工程护坡、集水工程、渠道防渗以及固沙造林、树木防冻等领域。

    十七、液态地膜的市场

    我国每年地膜覆盖的农业种植面积达15亿公顷以上,每公顷按需要液态地膜37.5kg计算,每年需要250万吨;液态地膜使用不受地形、坡度、植株、田块大小的限制,使用范围更大,其用量也会更大。液态地膜可以替代大部分塑料地膜,作为一项新的农业科技成果,它是发展效益农业不可缺少的产品。

    除了农业种植方面的市场,液态地膜在造林、退耕还林方面也拥有很大的市场,近几年,根据国民经济和社会发展的需要,我国林业建设加快了发展步伐,全面实施了六大林业重点工程,实现了林业跨越式发展。以2002年为例,全国造林面积777多万公顷,如果以每公顷使用37.5kg计算,每年就需要液态地膜26万多吨。

    在治沙方面,以京津风沙源为例,2002年全年共完成治理面积140多万公顷,仅京津地区风沙治理就需使用液态地膜53万吨。如果按全国治沙面积需求计算,需求量就会增加10倍,超过500万吨。此外,我国还有上千公里铁路,数万公里公路,路基路坡均需要固定保护,通过沙漠时两边的沙地也需要固定保护,液态地膜都是较好的选择。

    十八、市场竞争优势

    试验表明,与塑料地膜相比,液态地膜的市场竞争优势十分明显,其生产中所需原材料价格低廉,能耗少,生产成本小。应用时每公顷直接成本仅1125元,投入产出比高50%左右,使用过程中劳力需求仅为普通地膜的12%76%之间。该产品施用对土地地形、地貌无特殊要求,无其它辅助耕作措施,不论坡度大小,不论作物植株大小,也不论田块面积均可使用。这样就超过塑料地膜仅用于坡度20度以下耕地的大株作物(如玉米)的限制。

    试验还表明,液态地膜可完全替代传统的塑料地膜,拥有巨大的国内市场开发空间和广阔的应用前景,在国际市场也具有明显的价格优势。随着世界范围内新的农业科技革命的兴起与发展,液态地膜的应用与推广将有力地推动我国农业的产业化、现代化进程,增强我国农业的竞争力,同时在我国国土治理、生态环境的改善过程中发挥重要的作用。

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