一种液态全降解地膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及农业生产技术领域，尤其涉及一种液态全降解地膜及其制备方法。

背景技术

“民以食为天”，表达了人与食物的关系，食物的自给自足是一个国际可持续发展的基础。为了提高粮食产量，农用塑料薄膜是一个很好的选择，但是塑料薄膜在土壤中较难降解，碎片化后形成的微塑料不仅污染土壤、水体环境，甚至危害人类健康。塑料薄膜长久的混杂在土地中，造成了土壤的板结，水土流失严重，在这种情况下即使施加肥料，肥效也不能很好的发挥，作物的产量呈现下降的趋势。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种液态全降解地膜及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种液态全降解地膜，由包含下列质量份数的原料制备得到：玉米秸秆50～80份，发酵菌1～5份、羧甲基纤维素15～25份、硅溶胶5～15份、木质磺酸盐30～40份、表面活性剂15～20份、植物提取素5～15份、水200～300份。

作为优选，所述发酵菌为酵母菌、乳酸菌、米曲霉、双歧杆菌或丁酸梭菌。

作为优选，所述硅溶胶的质量浓度为25～45wt％。

作为优选，所述木质磺酸盐包含木质磺酸钙、木质磺酸镁和木质磺酸钠中的一种或几种。

作为优选，所述表面活性剂包含吐温20、吐温40、吐温60、吐温80、司盘20、司盘60和司盘80中的一种或几种。

作为优选，所述植物提取素包含丁香酚、苦皮藤素和印楝素；所述丁香酚、苦皮藤素和印楝素的质量比为1：0.4～0.6：0.2～0.3。

本发明还提供了所述液态全降解地膜的制备方法，包含下列步骤：

(1)将玉米秸秆和发酵菌混合后进行发酵、干燥和细化，得到有机物料；

(2)将羧甲基纤维素、硅溶胶、表面活性剂和水混合，得到混合溶液；

(3)将有机物料、混合溶液、木质磺酸盐和植物提取素混合，即得所述液态全降解地膜。

作为优选，所述步骤(1)中发酵的温度为70～80℃，所述发酵的时间为15～25天；

所述干燥的温度为50～60℃，所述细化的粒径为300～400nm，所述有机物料的含水率小于等于10％。

作为优选，所述步骤(2)中混合的方式为搅拌，所述搅拌的转速为700～1000rpm，所述搅拌的时间为40～60min。

作为优选，所述步骤(3)中混合的温度为40～50℃，所述混合的方式为搅拌，所述搅拌的转速为300～400rpm，所述搅拌的时间为20～30min。

本发明提供了一种液态全降解地膜，包含玉米秸秆、发酵菌、羧甲基纤维素、硅溶胶、木质磺酸盐、表面活性剂、植物提取素和水。本申请提供的液态全降解地膜，将玉米秸秆和发酵菌混合后发酵，并经过细化和干燥得到有机物料，不仅解决了无机肥料使用过程中造成的土地板结问题，而且能很好的做到保水，维持环境的稳定；在液态全降解地膜中加入了羧甲基纤维素、硅溶胶和木质磺酸盐能很好的在喷施后形成薄膜，保证有机物料的长效释放。本申请中使用的植物提取素，对作物无害的同时可有效的防治害虫，防止作物生长初期的病虫害的发生。本申请利用农用废弃物资源生产液态全降解地膜，兼具普通地膜增温、保墒、防风蚀等特点，而且降解后的有机物料具有培肥土壤作用，同时还可与除草剂等农药配伍施用，在缓解土壤板结、提供养分的同时，还可以自行降解，对环境无害，符合可持续发展。

具体实施方式

本发明提供了一种液态全降解地膜，由包含下列质量份数的原料制备得到：玉米秸秆50～80份，发酵菌1～5份、羧甲基纤维素15～25份、硅溶胶5～15份、木质磺酸盐30～40份、表面活性剂15～20份、植物提取素5～15份、水200～300份。

在本发明中，所述玉米秸秆为50～80份，优选为60～70份，更优选为63～67份。

在本发明中，采用玉米秸秆为原料不仅可以作为有机物料，而且因其自身存在的维管束，无需进一步的加工，形成了蓬松多孔的结构，便于收集养分和水分，维持水土防止流失。

在本发明中，所述发酵菌为1～5份，优选为2～4份，更优选为2.5～3.5份。

在本发明中，所述发酵菌优选为酵母菌、乳酸菌、米曲霉、双歧杆菌或丁酸梭菌。

在本发明中，所述羧甲基纤维素为15～25份，优选为16～24份，更优选为18～22份。

在本发明中，所述硅溶胶为5～15份，优选为6～14份，更优选为9～11份。

在本发明中，所述硅溶胶的质量浓度优选为25～45wt％，进一步优选为30～40wt％，更优选为33～37wt％。

在本发明中，所述木质磺酸盐为30～40份，优选为32～38份，更优选为34～36份。

在本发明中，所述木质磺酸盐优选包含木质磺酸钙、木质磺酸镁和木质磺酸钠中的一种或几种。

在本发明中，所述表面活性剂为15～20份，优选为16～19份，更优选为17～18份。

在本发明中，所述表面活性剂优选包含吐温20、吐温40、吐温60、吐温80、司盘20、司盘60和司盘80中的一种或几种。

在本发明中，采用羧甲基纤维素、硅溶胶、木质磺酸盐和表面活性剂的组合，不仅能将各组分充分分散，而且能很好的在喷施后形成薄膜，成膜后的性能得到提升，不易破裂和损失，保证地膜的覆盖时间，降低作物生长中的成本。

在本发明中，所述植物提取素为5～15份，优选为7～13份，更优选为9～11份。

在本发明中，所述植物提取素优选包含丁香酚、苦皮藤素和印楝素；所述丁香酚、苦皮藤素和印楝素的质量比优选为1：0.4～0.6：0.2～0.3，进一步优选为1：0.44～0.56：0.21～0.29，更优选为1：0.48～0.52：0.24～0.26。

在本发明中，添加植物提取素，可对地下害虫有一定防治效果，避免大剂量杀虫剂的使用，保护作物生长。

在本发明中，所述水为200～300份，优选为220～280份，更优选为240～260份。

本发明还提供了所述液态全降解地膜的制备方法，包含下列步骤：

(1)将玉米秸秆和发酵菌混合后进行发酵、干燥和细化，得到有机物料；

(2)将羧甲基纤维素、硅溶胶、表面活性剂和水混合，得到混合溶液；

(3)将有机物料、混合溶液、木质磺酸盐和植物提取素混合，即得所述液态全降解地膜。

在本发明中，所述步骤(1)中发酵的温度优选为70～80℃，进一步优选为72～78℃，更优选为74～76℃；所述发酵的时间优选为15～25天，进一步优选为16～24天，更优选为18～22天。

在本发明中，所述干燥的温度优选为50～60℃，进一步优选为52～58℃，更优选为54～56℃；所述细化的粒径优选为300～400nm，进一步优选为320～380nm，更优选为340～360nm；所述有机物料的含水率优选小于等于10％，进一步优选小于等于8％，更优选小于等于6％。

在本发明中，降低有机物料的含水率有利于长久保存。

在本发明中，所述步骤(2)中混合的方式优选为搅拌，所述搅拌的转速优选为700～1000rpm，进一步优选为800～900rpm，更优选为840～860rpm；所述搅拌的时间优选为40～60min，进一步优选为45～55min，更优选为48～52min。

在本发明中，所述步骤(3)中混合的温度优选为40～50℃，进一步优选为42～48℃，更优选为44～46℃；所述混合的方式优选为搅拌，所述搅拌的转速优选为300～400rpm，进一步优选为320～380rpm，更优选为340～360rpm；所述搅拌的时间优选为20～30min，进一步优选为22～28min，更优选为24～26min。

在本发明中，液态全降解地膜的用量优选为25～35kg/亩，进一步优选为26～34kg/亩，更优选为28～32kg/亩。

下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

按照下列标准配置液态全降解地膜原料：

玉米秸秆70份、酵母菌4份、羧甲基纤维素20份、硅溶胶10份、木质磺酸钙35份、20份吐温60、植物提取素12份、水250份。

其中硅溶胶的质量浓度为35wt％，植物提取素中丁香酚、苦皮藤素和印楝素的质量比为1：0.5：0.25。

按照下列方法制备液态全降解地膜：

将玉米秸秆和酵母菌混合后在75℃下发酵20天，发酵结束后，在60℃下干燥至含水率为8％，然后进行细化，细化后的粒径为320nm，得到有机物料；

将羧甲基纤维素、硅溶胶、吐温60和水在800rpm下搅拌60min，得到混合溶液；

将有机物料、混合溶液、木质磺酸钙和植物提取素在50℃、400rpm下搅拌30min，即得液态全降解地膜。

将本实施例制备的液态全降解地膜按照30kg/亩的用量喷施一亩，对土壤和作物的性能进行测定，测试结果记录在表1中。

实施例2

按照下列标准配置液态全降解地膜原料：

玉米秸秆60份、乳酸菌3份、羧甲基纤维素25份、硅溶胶8份、木质磺酸钠32份、15份司盘20、植物提取素5份、水200份。

其中硅溶胶的质量浓度为30wt％，植物提取素中丁香酚、苦皮藤素和印楝素的质量比为1：0.45：0.28。

按照下列方法制备液态全降解地膜：

将玉米秸秆和乳酸菌混合后在80℃下发酵15天，发酵结束后，在50℃下干燥至含水率为7％，然后进行细化，细化后的粒径为350nm，得到有机物料；

将羧甲基纤维素、硅溶胶、司盘20和水在900rpm下搅拌50min，得到混合溶液；

将有机物料、混合溶液、木质磺酸钠和植物提取素在45℃、350rpm下搅拌20min，即得液态全降解地膜。

将本实施例制备的液态全降解地膜按照25kg/亩的用量喷施一亩，对土壤和作物的性能进行测定，测试结果记录在表1中。

实施例3

按照下列标准配置液态全降解地膜原料：

玉米秸秆80份、双歧杆菌5份、羧甲基纤维素24份、硅溶胶12份、木质磺酸镁33份、16份吐温40、植物提取素13份、水300份。

其中硅溶胶的质量浓度为40wt％，植物提取素中丁香酚、苦皮藤素和印楝素的质量比为1：0.53：0.28。

按照下列方法制备液态全降解地膜：

将玉米秸秆和双歧杆菌混合后在80℃下发酵23天，发酵结束后，在60℃下干燥至含水率为10％，然后进行细化，细化后的粒径为350nm，得到有机物料；

将羧甲基纤维素、硅溶胶、吐温40和水在750rpm下搅拌50min，得到混合溶液；

将有机物料、混合溶液、木质磺酸镁和植物提取素在45℃、350rpm下搅拌25min，即得液态全降解地膜。

将本实施例制备的液态全降解地膜按照35kg/亩的用量喷施一亩，对土壤和作物的性能进行测定，测试结果记录在表1中。

实施例4

按照下列标准配置液态全降解地膜原料：

玉米秸秆60份、米曲霉3份、羧甲基纤维素18份、硅溶胶9份、木质磺酸钙38份、18份司盘60、植物提取素15份、水230份。

其中硅溶胶的质量浓度为25wt％，植物提取素中丁香酚、苦皮藤素和印楝素的质量比为1：0.4：0.3。

按照下列方法制备液态全降解地膜：

将玉米秸秆和米曲霉混合后在80℃下发酵25天，发酵结束后，在50℃下干燥至含水率为7％，然后进行细化，细化后的粒径为350nm，得到有机物料；

将羧甲基纤维素、硅溶胶、司盘60和水在950rpm下搅拌50min，得到混合溶液；

将有机物料、混合溶液、木质磺酸钙和植物提取素在50℃、350rpm下搅拌25min，即得液态全降解地膜。

将本实施例制备的液态全降解地膜按照28kg/亩的用量喷施一亩，对土壤和作物的性能进行测定，测试结果记录在表1中。

对比例1

本对比例和实施例1的区别在于，将玉米秸秆替换为高粱秸秆，其余原料的选择和制备方法完全相同。将本对比例制备得到的液体地膜按照30kg/亩的用量喷施一亩，对土壤和作物的性能进行测定，测试结果记录在表1中。

对比例2

本对比例和实施例1的区别在于，省略羧甲基纤维素和硅溶胶，其余原料的选择和制备方法完全相同。将本对比例制备得到的液体地膜按照30kg/亩的用量喷施一亩，对土壤和作物的性能进行测定，测试结果记录在表1中。

对比例3

本对比例中不使用液体地膜，对土壤和作物的性能进行测定，测试结果记录在表1中。

表1

由以上实施例可知，本发明提供了一种液态全降解地膜，以玉米秸秆为原料，不仅提供了养分，而且保证了土壤的含水量，防止水分的流失；采用羧甲基纤维素和硅溶胶能长效的维持地膜状态，作用时间延长；植物提取素的添加可有效的防止虫害的发生，避免作物生长初期遭受虫害。本发明提供了一种绿色可降解的环保地膜。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。