<p>132 &nbsp;中國農(nóng)業(yè)信息 / 2016.10CHINA AGRICULTURAL INFORMATION科技·生產(chǎn) 試驗(yàn)報(bào)告甘肅地區(qū) 6 種常見可降解地膜降解能力的研究*李崇霄1，唐繼榮1，賀 媛2，周 濤1，潘在寶2，栗志強(qiáng)2（1. 甘肅省農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)管理站，蘭州 &nbsp;730000；2. 西北民族大學(xué)化工學(xué)院，甘肅蘭州 &nbsp;730000）摘 要：文章研究了甘肅地區(qū)市面上常見的 6 種可降解地膜的降解能力。通過黏度法測定填埋前后地膜的特性黏數(shù)變化，通過紅外光譜測定地膜填埋前后的結(jié)構(gòu)變化，通過萬能實(shí)驗(yàn)儀測定地膜填埋前后的力學(xué)性能變化。結(jié)果表明，6 種地膜在填埋 3 個月后均有不同程度的降解，但是不同的地膜品種在不同的填埋地點(diǎn)降解能力有較大的區(qū)別。關(guān)鍵詞：甘肅地區(qū) 可降解地膜 降解能力* 資助項(xiàng)目：農(nóng)業(yè)部可降解地膜對比試驗(yàn)項(xiàng)目地膜覆蓋具有增溫、保墑、保水等作用1，2，在干旱的甘肅地區(qū)被廣泛應(yīng)用3，甘肅地區(qū)一年的地膜使用量已經(jīng)達(dá)到了十幾萬噸。但普通的塑料地膜一般為聚乙烯，分子量大、性能穩(wěn)定、難降解、難回收，這些地膜的殘留造成耕層土壤透氣性降低，破壞土壤結(jié)構(gòu)，降低耕地質(zhì)量；阻礙作物根系發(fā)育和對水分、養(yǎng)分的吸收，造成減產(chǎn)。另外，還可能造成土地鹽堿化4。因此，解決田地殘余地膜的問題已刻不容緩。目前的解決方法主要有 2 個，一個是采用專門的地膜回收機(jī)械對殘余地膜進(jìn)行回收。但是，使用機(jī)械進(jìn)行回收一方面要花費(fèi)大量的人力、財(cái)力；另一方面回收的地膜也要進(jìn)行 2 次回收處理，仍具有很大的環(huán)境問題。另一個解決此問題的方法是使用可降解地膜來代替?zhèn)鹘y(tǒng)地膜5。目前，生產(chǎn)可降解地膜的廠家很多，不同廠家生產(chǎn)的地膜降解能力也有所不同，這就使得地膜的選擇上出現(xiàn)了困難。因此，文章選擇了甘肅市面上主要的 6 種可降解地膜，研究了經(jīng)過 3 個月的填埋試驗(yàn)以后降解的情況，從而分析了地膜降解能力的影響因素，為地膜的選擇和應(yīng)用提供科學(xué)的指導(dǎo)作用。1 材料與方法1.1 試驗(yàn)區(qū)概況試驗(yàn)于 2016 年 47 月在甘肅省榆中縣石頭溝和臨夏農(nóng)科院實(shí)驗(yàn)田進(jìn)行。榆中縣石頭溝位于甘肅省中部，年均降雨量 350 mm，蒸發(fā)量 1 &nbsp;450 mm，年 平均氣溫 6.7，無霜期 120 d 左右，屬西部干旱山區(qū)，試驗(yàn)區(qū)臨夏農(nóng)科院位于 E103°211、N35°601之間，年均降雨量 537 mm，蒸發(fā)量 1 &nbsp;1981 &nbsp;745 mm；年均日照時數(shù) 2 &nbsp;572.3 h；無霜期 137 d。 屬溫帶半干旱氣候。試驗(yàn)田為旱地，地勢平坦。1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)試驗(yàn)選用甘肅地區(qū)市面上常見的 6 種可降解地膜，分別編號為 1#6#。試驗(yàn)材料在試驗(yàn)區(qū)裝入防蟲袋后進(jìn)行填埋，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，共12個小區(qū)。小區(qū)面積20 m2（4 m×5 m）。1.3 測定項(xiàng)目與方法地膜降解能力測試：填埋 3 個月后取出清洗觀察。0級：未出現(xiàn)裂紋；1 級：開始出現(xiàn)裂紋；2 級：田間 25%地膜出現(xiàn)細(xì)小裂紋；3 級：地膜出現(xiàn) 22.5 cm 裂紋；4 級：地膜出現(xiàn)均勻網(wǎng)狀裂紋，無大塊地膜存在；5 級：地膜裂解為 4×4 cm2以下碎片。分子量測定：降解過程是大分子斷裂成小分子的過程，其中最直觀的表征是材料的分子量變化。但由于待測材料的不確定，使用黏度法測定材料分子量時，=KM中的 K 與 值無法確定，無法具體確定材料的分子量，但該試驗(yàn)最終目的不是確定材料的分子量而是測定材料的分子量在降解過程中的變化情況，而對于一個確定的高分子溶液體系來說，K 與 是確定不變的，此時，粘均分子量應(yīng)該與特性黏數(shù)成一定的正比關(guān)系，因此可以通過測定材料的特性黏數(shù)的變化值來分析分子量的變化值，再結(jié)合降解前后力學(xué)性能的變化從而確定材料的降解情況。采用對二甲苯作為溶劑在 135下測定材料特性黏數(shù)。力學(xué)性能測試：采用萬能實(shí)驗(yàn)儀測定材料在填埋前后拉伸性能的變化。結(jié)構(gòu)測試：采用 Nicolet10 紅外光譜測定材料結(jié)構(gòu)，樣品為固體膜樣品。2 結(jié)果與分析2.1 地膜的降解能力研究測定同等條件下不同地膜在分別 2 個填埋點(diǎn)填埋前后的分子量變化和力學(xué)能力變化，從而判斷材料的降解能力，結(jié)果見表 1。從表 1 可以看出，6 種地膜的特性黏數(shù)和力學(xué)能力在填埋以后均有所下降。其中，力學(xué)性能不論材料降解程度的高低均有極大地下降，這可能是由于在填埋過程中材料結(jié)晶性遭到了破壞而引起的。而特性黏數(shù)的下降基本可以與降解程度相對應(yīng)，說明可以用研究特性黏數(shù)的變化來判斷不同地膜的降解能力。從結(jié)果來看，不同的地膜的降解能力有較大差別。其中，3# 樣品的降解能力最好，4# 的中國農(nóng)業(yè)信息 / 2016.10 &nbsp;133中國農(nóng)業(yè)信息 科技·生產(chǎn)試驗(yàn)報(bào)告降解能力最差。同種地膜在不同環(huán)境下降解能力也有所不同，在榆中的降解能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在臨夏的降解能力，這應(yīng)該是與當(dāng)?shù)氐哪杲邓恳约巴寥罈l件有關(guān)系，降水量大有利于地膜在土壤中的降解。2.2 地膜結(jié)構(gòu)對降解能力的影響試驗(yàn)結(jié)果表明，不同地膜的降解能力有所不同。為了確定結(jié)構(gòu)對降解能力的影響，該文選擇了降解能力最好的3# 樣品和降解能力最差的 4# 樣品，研究了不同地膜在降解前后的紅外譜圖，結(jié)果見圖 1 和圖 2。圖 1 和圖 2 是 3# 樣品和 4# 樣品在臨夏填埋區(qū)填埋前后的紅外譜圖。從上圖中可以看出，3# 樣品的主要成分是聚酯，在填埋后酯基有所減少，說明降解的主要機(jī)理就是酯的水解。4# 樣品的主要成分是聚乙烯，聚乙烯的性質(zhì)要比聚酯穩(wěn)定。因此，4# 樣品的降解能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于3# 樣品，從譜圖也可以看出，4# 樣品在填埋前后結(jié)構(gòu)變化很小。3 結(jié)論（1）使用黏度法測定材料在降解前后的特性黏數(shù)的方法可以較好地表征材料的降解能力。（2）不同的材料具有不同的降解能力。該次試驗(yàn)中所選用的 6 種地膜中 3# 樣品的降解能力最好，4# 樣品降解能力最差，材料的降解能力主要與材料本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。（3）材料的降解能力還與所使用的環(huán)境有關(guān)，土壤條件、降水量等都會影響著地膜的降解能力。因此，在選用地膜的時候必須考慮到地膜使用環(huán)境，才能更好地發(fā)揮地膜的降解性能。參考文獻(xiàn)1 張德奇，廖允成，賈志寬旱區(qū)地膜覆蓋技術(shù)的研究進(jìn)展及發(fā)展前景干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2005，23（1）：2082132 許香春，王朝云國內(nèi)外地膜覆蓋栽培現(xiàn)狀及展望中國麻業(yè)，2006，28（1）：6113 晉小軍，李國琴，潘榮輝甘肅高寒陰濕地區(qū)地膜覆蓋對馬鈴薯產(chǎn)量的影響中國馬鈴薯，2004，（4）：33354 嚴(yán)昌榮，梅旭榮，何文清，等農(nóng)用地膜殘留污染的現(xiàn)狀與防 &nbsp;治農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2006，22（11）：2692725 劉敏，黃占斌，楊玉姣可生物降解地膜的研究進(jìn)展與發(fā)展趨 &nbsp;勢中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2008，24（9）：439443表 1 地膜降解性能的研究地膜編號 填埋地點(diǎn) 填埋前特性黏數(shù) 填埋后特性黏數(shù) 填埋前斷裂強(qiáng)度（KN） 填埋后斷裂強(qiáng)度（KN） 降解能力1#臨夏72.889 153.184 70.156 570.011 86 3級榆中 69.682 8 0.020 52 0級2#臨夏48.882 038.133 00.141 480.021 84 2級榆中 46.213 4 0.024 85 0級3#臨夏85.047 535.241 40.151 14- 4級榆中 69.715 4 0.016 38 1級4#臨夏145.547 6128.724 30.156 540.022 28 2級榆中 133.652 7 0.020 52 0級5#臨夏146.203 0118.816 10.153 960.022 59 3級榆中 133.652 7 0.021 84 1級6#臨夏157.948 4115.075 30.144 890.021 34 2級榆中 127.354 2 0.020 90 0級圖 2 &nbsp;4# 樣品降解前后紅外譜圖填埋后樣品填埋前樣品填埋后樣品填埋前樣品圖 1 &nbsp;3# 樣品降解前后紅外譜圖</p>