棉花用改性生物降解聚乙烯农用地膜的研究

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0256

中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (36): 43-50.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0256

棉花用改性生物降解聚乙烯农用地膜的研究

任帅¹(), 刘飞², 李静², 周经纶², 王丽红², 岳秀利², 孙义凡¹, 张笑来³, 张恒³

¹ 济南市槐荫区农业综合服务中心，济南 250117
² 济南中科广源环保科技有限公司，济南 250000
³ 山东大学化学与化工学院，济南 250100

收稿日期:2024-04-17 修回日期:2024-08-20 出版日期:2024-12-25 发布日期:2024-12-23
作者简介:
任帅，女，1991年出生，山东淄博人，农艺师，硕士研究生，主要从事农业技术推广及相关工作。通信地址：250117 山东省济南市槐荫区经十西路29851号济南市槐荫区农业综合服务中心，E-mail：rsbravery@163.com。
基金资助:
济南市科技计划揭榜挂帅项目“低成本高性能环保可降解地膜关键技术研究和应用示范”(202323003); 山东省科技型中小企业创新能力提升工程项目“面向农用地膜污染的功能性纳米级降解地膜产业化关键技术创新与质效提升”(2022TSGC2021)

Study on Modified Biodegradable Polyethylene Agricultural Mulch Film for Cotton

REN Shuai¹(), LIU Fei², LI Jing², ZHOU Jinglun², WANG Lihong², YUE Xiuli², SUN Yifan¹, ZHANG Xiaolai³, ZHANG Heng³

¹ Jinan Huaiyin District Agricultural Comprehensive Service Center, Jinan 250117
² Jinan Zhongke Guangyuan Environmental Technology Co., Ltd, Jinan 250000
³ School of Chemistry and Chemical Engineering, Shandong University, Jinan 250100

Received:2024-04-17 Revised:2024-08-20 Published:2024-12-25 Online:2024-12-23

摘要/Abstract

摘要：

本研究旨在改进一种既能有效增温保墒又能防治残膜渗透与土壤污染的改性生物降解聚乙烯地膜。运用试验法与对照法，对比了普通地膜和改性生物降解聚乙烯地膜在实验室条件下的性能差异，并进行了为期72 h的紫外老化处理及红外表征分析，结果显示，改性生物降解聚乙烯地膜几乎全部降解，而普通地膜几乎无变化。此外，在相同厚度和测试条件下，2种类型地膜表现出相似的物理特性。进一步地，在山东省德州市棉花农田中进行大田试验，结果显示可降解地膜的保墒性能与普通地膜相当，优于裸地，地膜的降解效果符合设计目标。本研究采用的地膜在性能上与普通地膜相当，具有较好的降解能力，为防治残膜渗透与土壤污染提供一种新产品。

关键词: 地膜, 聚乙烯, 生物降解, 土壤污染, 可降解, 保墒性能

Abstract:

This paper aims to improve polyethylene film to prevent residual film infiltration and soil pollution under the premise of keeping temperature and moisture. The common film and the modified biodegradable polyethylene film were used in the film mulching experiment by using the test method and the comparison method. The results of laboratory tests showed that after 72 hours of ultraviolet aging treatment and infrared characterization, the modified biodegradable polyethylene film was almost completely degraded, while the ordinary film had almost no change. Under the same thickness and test conditions, the properties of the modified biodegradable polyethylene film were basically the same as those of the ordinary film. The field experiment of two kinds of films applied to cotton field in Dezhou City, Shandong Province showed that the moisture retention performance of the degradable polyethylene film was equivalent to that of the common film, and better than the bare land. And the degradation effect of degradable mulching film was in line with the design goal. The modified biodegradable polyethylene film used in this paper has the same performance as common mulch film, and has better degradation ability, which provides a new product for preventing residual film penetration and soil pollution.

Key words: mulching film, polyethylene, biodegradable, soil pollution, degradable, moisture retention performance

任帅, 刘飞, 李静, 周经纶, 王丽红, 岳秀利, 孙义凡, 张笑来, 张恒. 棉花用改性生物降解聚乙烯农用地膜的研究[J]. 中国农学通报, 2024, 40(36): 43-50.

REN Shuai, LIU Fei, LI Jing, ZHOU Jinglun, WANG Lihong, YUE Xiuli, SUN Yifan, ZHANG Xiaolai, ZHANG Heng. Study on Modified Biodegradable Polyethylene Agricultural Mulch Film for Cotton[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(36): 43-50.

图/表 10

参考文献 30

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样品名称	样品来源	产品厚度/mm	产品宽度/mm	降解周期/d
1号（快速）	济南中科	0.004	900	50
2号（中速）	济南中科	0.004	900	60
3号（慢速）	济南中科	0.004	900	80
普通地膜	市场购买	0.010	900	/

样品名称	样品来源	产品厚度/mm	产品宽度/mm	降解周期/d
1号（快速）	济南中科	0.004	900	50
2号（中速）	济南中科	0.004	900	60
3号（慢速）	济南中科	0.004	900	80
普通地膜	市场购买	0.010	900	/

样品	厚度/mm	拉伸强度/MPa				断裂伸长率/%
样品	厚度/mm	纵向	横向			纵向		横向
普通地膜（原始）	0.010	15.25	12.62			486		563
普通地膜（紫外老化处理72 h）	0.010	14.72	12.31			467		551
1号（原始）	0.004	20.42	14.28			356		467
1号（紫外老化处理72 h）	0.004	降解后试样为碎片，无法进行拉伸试验。
2号（原始）	0.004	23.51		15.97	359		479
2号（紫外老化处理72 h）	0.004	15.76		10.62	132		198
3号（原始）	0.004	21.35		14.56	367		476
3号（紫外老化处理72 h）	0.004	20.43		13.84	319		433

样品	厚度/mm	拉伸强度/MPa				断裂伸长率/%
样品	厚度/mm	纵向	横向			纵向		横向
普通地膜（原始）	0.010	15.25	12.62			486		563
普通地膜（紫外老化处理72 h）	0.010	14.72	12.31			467		551
1号（原始）	0.004	20.42	14.28			356		467
1号（紫外老化处理72 h）	0.004	降解后试样为碎片，无法进行拉伸试验。
2号（原始）	0.004	23.51		15.97	359		479
2号（紫外老化处理72 h）	0.004	15.76		10.62	132		198
3号（原始）	0.004	21.35		14.56	367		476
3号（紫外老化处理72 h）	0.004	20.43		13.84	319		433

样品	厚度/ mm	水蒸气透过量/ [g/(m²·24 h)]
普通地膜	0.010	19.18
改性生物降解聚乙烯地膜（厚）	0.010	21.64
改性生物降解聚乙烯地膜1号	0.004	43.27

棉花用改性生物降解聚乙烯农用地膜的研究

Study on Modified Biodegradable Polyethylene Agricultural Mulch Film for Cotton

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样品	分子量/(g/mol)	热降解前	热降解后
普通地膜	数均分子量(Mn)	62645	46108
普通地膜	重均分子量(Mw)	220063	184312
改性生物降解聚乙烯地膜	数均分子量	41545	2544
改性生物降解聚乙烯地膜	重均分子量	181055	7243

试验组	5月9日	5月20日	6月1日	6月12日	6月21日
1号（快速）	28.10	24.57	29.13	34.65	33.14
2号（中速）	29.43	26.41	30.06	37.02	34.53
3号（慢速）	28.56	26.49	30.16	36.75	34.02
普通地膜	27.88	26.41	30.04	36.01	33.11
裸地对照	27.41	24.44	28.53	33.35	33.04

日期	1号（快速）	2号（中速）	3号（慢速）	普通地膜	裸地对照		备注
4月27日	25.5	25.8	25.7	26.9	20.4		播种覆膜前3 d浇地30 mm
5月2日	23.4	23.5	23.7	25.3	17.7		-
5月7日	20.8	20.4	20.5	21.6	12.3		-
5月12日	17.3	17.6	17.5	17.4	7.8		-
5月17日	21.7	21.5	21.9	22.3	14.5		5月15日下雨1~2 mm
5月22日	18.2	18.5	18.6	18.3	8.7		-
5月27日	7.3	7.9	8.1	7.8		2.6		-
平均体积含水量/%	19.17	19.31	19.43	19.94		12.00		-

试验组	原始样品断裂伸长率		收获后断裂伸长率		断裂伸长率下降率
试验组	纵向	横向	纵向	横向	纵向	横向
1号（快速）	356	467	0	0	100	100
2号（中速）	359	479	98	35	72.7	92.7
3号（慢速）	367	476	124	53	66.2	88.9
普通地膜	486	563	361	459	25.7	18.5

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