本發(fā)明屬于馬鈴薯栽培技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種生物降解除草地膜在馬鈴薯栽培中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
馬鈴薯屬茄科多年生草本植物，塊莖可供食用。2015年，中國(guó)啟動(dòng)馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略，擬在不擠占三大主糧的前提下，因地制宜擴(kuò)大馬鈴薯種植面積，由目前的533.3萬(wàn)多hm2擴(kuò)大到1000hm2。南方利用冬季閑置水稻田種植馬鈴薯，具有提高土地利用率、不與其他作物爭(zhēng)地等優(yōu)勢(shì)，且南方冬閑田達(dá)0.07億hm2之多，擴(kuò)種馬鈴薯潛力大。
目前種植馬鈴薯普遍采用地膜覆蓋栽培技術(shù)，具有提高地溫、增加有效積溫、保墑、改善土壤結(jié)構(gòu)、有利于馬鈴薯植株生長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)由于普通地膜無(wú)法降解，馬鈴薯收獲時(shí)，需揭開(kāi)地膜，然后人工或機(jī)械挖收薯塊，殘膜堆積在田頭或殘留在農(nóng)田中，給土壤和環(huán)境造成了嚴(yán)重的“白色污染”問(wèn)題，并造成土壤板結(jié)、通透性變差、根系生長(zhǎng)受阻，從而導(dǎo)致后茬作物減產(chǎn)。采用可完全生物降解高分子樹(shù)脂制備的生物降解地膜是解決農(nóng)田“白色污染”問(wèn)題的有效途徑，具有廣闊的市場(chǎng)前景，但在馬鈴薯生長(zhǎng)過(guò)程中，生物降解地膜出現(xiàn)降解裂口后，雜草容易破膜生長(zhǎng)，與作物爭(zhēng)奪養(yǎng)分，影響作物生長(zhǎng)，甚至造成減產(chǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種生物降解除草地膜在馬鈴薯栽培中的應(yīng)用。本發(fā)明通過(guò)將所述生物降解除草地膜應(yīng)用于馬鈴薯栽培中，不僅解決了使用普通塑料地膜引起的環(huán)境污染問(wèn)題，而且節(jié)省了人工揭膜的勞動(dòng)力成本，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)生物降解地膜中除草劑的加入也很好的解決了畦面雜草滋生的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的通過(guò)下述方案實(shí)現(xiàn)：
一種生物降解除草地膜在馬鈴薯栽培中的應(yīng)用，其中所述生物降解除草地膜，包含以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的組分：
生物降解除草劑母粒 3～30％
生物降解樹(shù)脂A 70～97％；
所述的生物降解除草劑母粒由包括以下步驟的方法制備得到：
將除草劑與表面活性劑A混合，超聲活化；再與生物降解樹(shù)脂B、表面活性劑B高速混合，擠出造粒，得到除草劑母粒。
上述制備方法中，各反應(yīng)物的質(zhì)量百分比如下：
所述表面活性劑A與表面活性劑B的質(zhì)量比為1:1～1:2。
所述的表面活性劑A為親水親油平衡值為7～10的表面活性劑。
所述的表面活性劑B為親水親油平衡值為3～6的表面活性劑。
所述生物降解除草地膜的厚度優(yōu)選為0.008～0.015mm，寬度優(yōu)選為70～100cm。
所述的表面活性劑A優(yōu)選為失水山梨醇月桂酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯(4EO)失水山梨醇單硬脂酸酯、聚氧丙烯甘露醇二油酸酯、聚氧乙烯氧丙烯油酸酯、聚氧丙烯硬脂酸酯和六乙二醇單硬脂酸酯中的至少一種。
所述的表面活性劑B優(yōu)選為丙二醇脂肪酸酯、丙二醇單硬脂酸酯、單硬脂酸甘油酯、失水山梨醇單油酸酯、丙二醇單月桂酸酯、二乙二醇脂肪酸酯和失水山梨醇單棕櫚酸酯中的至少一種。
所述的表面活性劑A作為潤(rùn)濕分散劑，能有效提高除草劑的潤(rùn)濕分散性；所述的表面活性劑B作為增容劑，可有效提高除草劑與樹(shù)脂的相容性。
所用除草劑優(yōu)選為芽前除草劑，更優(yōu)選為乙草胺、丙草胺、丁草胺、異丙甲草胺、異丙隆、莠去津、撲草凈、莠滅凈、嗪草酮和環(huán)嗪酮中的至少一種。
所述的生物降解樹(shù)脂B可與生物降解樹(shù)脂A相同或不同，優(yōu)選為粒徑為60～200目的聚(己二酸丁二醇酯-對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)(PBAT)。
優(yōu)選地，所述生物降解除草劑母粒還含有1～5wt％的加工助劑。
所述的加工助劑指潤(rùn)滑劑、分散劑和抗氧劑中的至少一種。
所述的混合優(yōu)選為在混合機(jī)中混合3～5min。
所述的超聲活化優(yōu)選為在100～500W功率下超聲3～25min。所述活化是為了利用超聲波產(chǎn)生的能量，增強(qiáng)除草劑的極性官能團(tuán)與表面活性劑中極性或弱極性官能團(tuán)間的反應(yīng)活性，從而利用親水親油平衡值為7～10的表面活性劑有效提高除草劑的潤(rùn)濕分散性。
所述的高速混合優(yōu)選為在600～1200rpm速率下攪拌混合1～5min，混合的溫度不超過(guò)60℃。
所述擠出造粒的各段溫度為110～150℃。
上述高速混合過(guò)程中，可加入加工助劑，如潤(rùn)滑劑、分散劑和抗氧劑中的至少一種。
本發(fā)明所述的生物降解除草地膜制備方法如下：
按比例將生物降解除草劑母粒與生物降解樹(shù)脂A混合均勻后，吹塑加工，得到生物降解除草地膜。
所述的生物降解樹(shù)脂A優(yōu)選為聚乳酸(PLA)和聚(己二酸丁二醇酯-對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)(PBAT)中的至少一種。
優(yōu)選地，所用PLA的熔融指數(shù)為3～5g/10min；所用PLA的量為生物降解樹(shù)脂A總量的10～35wt％。
優(yōu)選地，所用PBAT的熔融指數(shù)為3～5g/10min；所用PBAT的量為生物降解樹(shù)脂A總量的65～90wt％。
所述的混合指在混合機(jī)中混合3～5min。
所述吹塑加工的各段溫度為130～200℃。
優(yōu)選地，所述生物降解除草地膜中還可以含有光穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑和抗氧劑等。
上述混合過(guò)程中，可加入光穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑和抗氧劑。
本發(fā)明所述的生物降解除草地膜在馬鈴薯栽培中的應(yīng)用，具體可通過(guò)包括以下步驟的方法實(shí)現(xiàn)：
(1)選地和整地：選擇有灌溉條件、排灌方便、中等肥力以上且有機(jī)質(zhì)含量高的壤土或輕沙質(zhì)壤土田地為好；施足基肥，起畦；
(2)選種和種薯處理：選擇優(yōu)質(zhì)脫毒種薯，將種薯切塊，催芽消毒后晾干；
(3)播種：在畦面兩邊擺種，雙行種植，芽眼朝下，傷口朝上，在薯塊上覆土5～6cm；
(4)蓋膜：使用所述生物降解除草地膜覆蓋畦面，并從畦溝挑取細(xì)土均勻覆蓋到畦面的地膜上；
(5)田間管理：灌水、追肥；
(6)雜草及病蟲(chóng)害防治：溝兩邊的雜草，用百草枯定向噴殺1～2次；
(7)收獲：莖葉由黃變枯時(shí)，進(jìn)行機(jī)械收獲，無(wú)需揭膜。
所述的起畦方法是用起壟機(jī)起畦，畦面寬60～80cm，畦底寬80～100cm，高15～25cm，溝寬20～30cm。
所述的種薯切塊方法是切塊大小以20～30g為宜，每個(gè)切塊至少有1個(gè)芽眼，并盡量帶有中上部位芽眼。
所述的地膜上覆土厚度為5～8cm。
本發(fā)明的機(jī)理為：
本發(fā)明應(yīng)用的生物降解除草地膜采用親水親油平衡值為3～10的一系列非離子表面活性劑為改性劑，其中改性劑分子鏈中不同極性部分分別與除草劑分子和生物降解樹(shù)脂具有一定的極性相似性，因此通過(guò)選擇親水親油平衡值為7～10的非離子表面活性劑增加除草劑的潤(rùn)濕分散性，提高除草劑在生物降解高分子樹(shù)脂基體中的分散均勻性；通過(guò)選擇親水親油平衡值為3～6的非離子表面活性劑增加除草劑分子與生物降解高分子樹(shù)脂基體的界面相容性，提高其界面結(jié)合力，從而提高除草劑藥效時(shí)間延長(zhǎng)。
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
(1)本發(fā)明創(chuàng)新性在馬鈴薯種植上應(yīng)用生物降解除草地膜，不僅可以有效使用普通塑料地膜引起的環(huán)境污染問(wèn)題，而且在馬鈴薯生長(zhǎng)中后期可以免去人工揭膜的工序，節(jié)省成本，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本；同時(shí)生物降解地膜中除草劑的加入有效避免畦面雜草滋生的問(wèn)題，不影響作物生長(zhǎng)。
(2)本發(fā)明的除草劑母粒中使用了親水親油平衡值為3～10的一系列非離子表面活性劑作為除草劑與生物降解樹(shù)脂的界面改性劑，并通過(guò)超聲技術(shù)進(jìn)行增強(qiáng)活化，使除草劑與生物降解樹(shù)脂的相容性得到顯著提高，相互作用力增強(qiáng)。
(3)本發(fā)明使用了經(jīng)親水親油平衡值為7～10的非離子表面活性劑預(yù)處理的除草劑母粒，能使除草劑均勻分散于地膜中，使除草劑與生物降解樹(shù)脂的相容性提高，相互作用力增強(qiáng)，從而使除草劑的釋放速率減慢，延長(zhǎng)其藥效時(shí)間，有效提高了除草劑的利用率及利用效率，減少了除草劑流失造成的地下水污染，地膜覆蓋60天以后除草效果仍能達(dá)到90％以上。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
下列實(shí)施例中使用的試劑均可從商業(yè)渠道獲得。
實(shí)施例1
生物降解除草劑母粒的制備：
將乙草胺與聚氧乙烯月桂醚混合3min，在100W功率下超聲活化10min；再與PBAT、單硬脂酸甘油酯混合，在600rpm速率下攪拌混合5min，混合的溫度不超過(guò)60℃，110～150℃下擠出造粒，得到除草劑母粒。
其中，各反應(yīng)物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：PBAT 75％；乙草胺20％；聚氧乙烯月桂醚2.5％；單硬脂酸甘油酯2.5％。
生物降解除草地膜的制備：
將生物降解除草劑母粒與PLA、PBAT在混合機(jī)中混合3min，130～200℃下吹塑加工，得到生物降解除草地膜。
其中，各反應(yīng)物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：生物降解除草劑母粒3％；PLA 20％；PBAT 77％。
所用PLA的熔融指數(shù)為3～5g/10min；所用PBAT的熔融指數(shù)為3～5g/10min。
實(shí)施例2
生物降解除草劑母粒的制備：
將乙草胺與失水山梨醇月桂酸酯混合4min，在300W功率下超聲活化5min；再與PBAT、丙二醇脂肪酸酯混合，在1200rpm速率下攪拌混合2min，混合的溫度不超過(guò)60℃，110～150℃下擠出造粒，得到除草劑母粒。
其中，各反應(yīng)物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：PBAT 75％；乙草胺10％；失水山梨醇月桂酸酯5％；丙二醇脂肪酸酯10％。
生物降解除草地膜的制備：
將生物降解除草劑母粒與PLA、PBAT在混合機(jī)中混合4min，130～200℃下吹塑加工，得到生物降解除草地膜。
其中，各反應(yīng)物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：生物降解除草劑母粒10％；PLA 15％；PBAT 75％。
所用PLA的熔融指數(shù)為3～5g/10min；所用PBAT的熔融指數(shù)為3～5g/10min。
實(shí)施例3
生物降解除草劑母粒的制備：
將乙草胺與聚氧乙烯(4EO)失水山梨醇單硬脂酸酯混合5min，在500W功率下超聲活化20min；再與PBAT、丙二醇單硬脂酸酯混合，在800rpm速率下攪拌混合4min，混合的溫度不超過(guò)60℃，110～150℃下擠出造粒，得到除草劑母粒。
其中，各反應(yīng)物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：PBAT 25％；乙草胺60％；聚氧乙烯(4EO)失水山梨醇單硬脂酸酯10％；丙二醇單硬脂酸酯5％。
生物降解除草地膜的制備：
將生物降解除草劑母粒與PLA、PBAT在混合機(jī)中混合5min，130～200℃下吹塑加工，得到生物降解除草地膜。
其中，各反應(yīng)物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為：生物降解除草劑母粒30％；PLA 10％；PBAT 60％。
所用PLA的熔融指數(shù)為3～5g/10min；所用PBAT的熔融指數(shù)為3～5g/10min。
實(shí)施例4
生物降解除草地膜在馬鈴薯上的應(yīng)用效果
將實(shí)施例1制備得到的生物降解除草地膜應(yīng)用在馬鈴薯栽培上，普通地膜作為對(duì)照，不同處理對(duì)馬鈴薯收獲農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響分別見(jiàn)表1、表2。
表1不同處理對(duì)馬鈴薯收獲農(nóng)藝性狀的影響
表2不同處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響
注：經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值＝商品薯產(chǎn)量×商品薯單價(jià)；2016年園洲鎮(zhèn)馬鈴薯收購(gòu)價(jià)格4.0元/kg。
由表1、表2可見(jiàn)，在單株馬鈴薯產(chǎn)量、單珠商品薯產(chǎn)量、畝產(chǎn)量、畝商品薯產(chǎn)量等指標(biāo)上，覆蓋生物降解除草膜的馬鈴薯明顯高于普通地膜處理，說(shuō)明覆蓋生物降解除草膜可明顯提高馬鈴薯的產(chǎn)量，增加經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值，且在土壤水分過(guò)量時(shí)，生物降解除草膜的降解有利于水分蒸發(fā)，使土壤保持一定的透氣性，從而保證馬鈴薯的增產(chǎn)效果。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。