長(zhǎng)期覆膜農(nóng)田地膜殘留量已經(jīng)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)、作物生長(zhǎng)和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響。雖然全生物降解地膜備受期待，但在研發(fā)和推廣應(yīng)用上卻遭遇了難題。
要解決地膜殘留的白色污染問(wèn)題，生物降解地膜是最佳途徑。
走進(jìn)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物性節(jié)水與旱作農(nóng)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)辦公室時(shí)，研究員嚴(yán)昌榮與副研究員何文清正在討論可降解地膜綜合評(píng)價(jià)試驗(yàn)的有關(guān)情況。
目前，地膜覆蓋作為主要的抗旱節(jié)水技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)得到全面推廣，2013年全國(guó)地膜使用量達(dá)到130萬(wàn)噸以上，覆蓋面積達(dá)到3億多畝。
據(jù)全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心首席專(zhuān)家張真和介紹，2015年，全國(guó)地膜使用量將達(dá)140萬(wàn)噸，覆蓋面積可達(dá)4億畝以上，是我國(guó)糧棉油增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)。
但是，普通聚乙烯地膜（PE地膜）帶來(lái)的殘留污染已十分嚴(yán)重。據(jù)悉，可降解地膜可以分為三類(lèi)：PE/PP光—氧降解類(lèi)地膜、淀粉基PE材料地膜和降解聚酯類(lèi)材料（PLA、PBS、PBAT等）地膜。以PLA、PBS、PBAT等為原料的地膜是全生物降解地膜，在一段時(shí)間內(nèi)可完全降解為二氧化碳和水，能做到完全降解及無(wú)污染物殘留。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，目前長(zhǎng)期覆膜農(nóng)田地膜殘留量為5~15公斤/畝，已經(jīng)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)、作物生長(zhǎng)和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，可降解地膜的研究與應(yīng)用成為熱點(diǎn)。
遭遇三大“攔路虎”
雖然全生物降解地膜備受期待，但在研發(fā)和推廣應(yīng)用上卻遭遇了難題。
據(jù)悉，全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心、中國(guó)塑料加工工業(yè)協(xié)會(huì)和中國(guó)農(nóng)用塑料應(yīng)用技術(shù)學(xué)會(huì)組織開(kāi)展了“可控全生物降解地膜研發(fā)項(xiàng)目”，從當(dāng)前發(fā)布的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，雖然參試全生物降解地膜均具普通PE地膜的功效，但存在降解進(jìn)程不夠穩(wěn)定可控、成本過(guò)高、農(nóng)機(jī)作業(yè)適應(yīng)性差等三大問(wèn)題。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物性節(jié)水與旱作農(nóng)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)也與國(guó)內(nèi)外多家企業(yè)合作，開(kāi)展了可降解地膜研發(fā)工作，并在北京、新疆、山西、湖北等地建立新型可降解地膜綜合評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)基地。嚴(yán)昌榮作為團(tuán)隊(duì)首席和該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，也對(duì)全生物降解地膜目前在研發(fā)和應(yīng)用上所面臨的問(wèn)題表示認(rèn)同。
嚴(yán)昌榮指出：“首先，全生物降解地膜降解進(jìn)程不夠穩(wěn)定和可控，不如普通PE地膜穩(wěn)定，導(dǎo)致無(wú)法像普通PE地膜那樣滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要。其次，全生物降解地膜的降解受光、溫、水影響較大，特定配方生物降解地膜可以在一個(gè)地區(qū)滿(mǎn)足某種農(nóng)作物的要求，但在另一個(gè)地區(qū)，由于環(huán)境不同和作物對(duì)環(huán)境要求不同，這種可生物降解地膜就可能完全不適應(yīng)。”
比如我國(guó)西南地區(qū)的煙草要求地膜覆蓋時(shí)間在60天左右，而西北地區(qū)的玉米則要求地膜在其全生育期覆蓋，時(shí)間達(dá)到130天以上——這要求研究人員需要根據(jù)區(qū)域環(huán)境條件和作物要求進(jìn)行特定可生物降解地膜研發(fā)。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物性節(jié)水與旱作農(nóng)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)向記者介紹，普通地膜國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)厚度是8微米，現(xiàn)在很多廠家為了降低成本，實(shí)際上地膜厚度達(dá)不到“國(guó)標(biāo)”。而在全生物降解地膜技術(shù)較成熟的日本，普通地膜厚度為18微米，可生物降解地膜的厚度為18~20微米。
而且，在同樣的厚度下，可生物降解地膜拉伸強(qiáng)度不夠，在某些地區(qū)不能使用機(jī)械鋪膜，基本要靠人工作業(yè)。
為增加強(qiáng)度只能采取提高地膜厚度的方法，原材料耗費(fèi)也相應(yīng)增加。而全生物降解地膜原料又多來(lái)源于石油基材料，成本較高，因此導(dǎo)致生產(chǎn)成本整體上漲。
何文清指出：“一畝地使用普通地膜的費(fèi)用是60元人民幣，可生物降解地膜則需要150~200元，甚至更高。現(xiàn)階段如果沒(méi)有政府的推動(dòng)，完全依靠市場(chǎng)，農(nóng)民根本不會(huì)考慮使用成本高的全生物降解地膜。”
期待技術(shù)進(jìn)步
雖然全生物降解地膜推廣面臨三大難題，但要解決地膜殘留的白色污染問(wèn)題，生物降解地膜是最佳的途徑，因此國(guó)外企業(yè)都瞄準(zhǔn)了全生物降解地膜研發(fā)與技術(shù)改進(jìn)。
據(jù)嚴(yán)昌榮介紹，有些公司已經(jīng)在這個(gè)項(xiàng)目上投入了上千萬(wàn)元的研發(fā)資金，如國(guó)內(nèi)某企業(yè)僅2013年就投入3000多萬(wàn)元，性生產(chǎn)了1000噸全生物降解地膜在全國(guó)進(jìn)行試驗(yàn)性示范。
“真金白銀往里面砸，其實(shí)風(fēng)險(xiǎn)也比較大，需要不斷根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，改進(jìn)配方和生產(chǎn)工藝，以滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要。”嚴(yán)昌榮說(shuō)。
他表示，全生物降解地膜備受青睞的原因是多方面的，除了企業(yè)的社會(huì)責(zé)任感之外，政府的支持和穩(wěn)定的市場(chǎng)也是重要原因。過(guò)去30年來(lái)，地膜需求量一直以每年10%左右的速度遞增，而全生物降解地膜是一種友好型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，具有極好的市場(chǎng)前景，所以企業(yè)也愿意在全生物降解地膜領(lǐng)域進(jìn)行投資研發(fā)。
“就當(dāng)前試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，全生物降解地膜在煙草、花生、花卉等經(jīng)濟(jì)效益好、覆蓋時(shí)間要求相對(duì)較短的作物上效果不錯(cuò)，全生物降解地膜應(yīng)該在這些作物上率先推廣應(yīng)用。”嚴(yán)昌榮說(shuō)。
嚴(yán)昌榮認(rèn)為，全生物降解地膜研發(fā)與應(yīng)用的起步階段需要政府支持，但完全靠政府對(duì)企業(yè)進(jìn)行補(bǔ)貼不是長(zhǎng)久之道，不可能持續(xù)。“要實(shí)現(xiàn)生物降解地膜全面應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，最根本的是要在材料和工藝上有新的突破，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步解決上述三大難題。”
熱氧化生物降解地膜是新熱點(diǎn)
除了全生物降解地膜，當(dāng)前可降解地膜還有一個(gè)熱點(diǎn)：熱氧化生物降解地膜。熱氧化生物降解地膜的分解分為兩個(gè)階段。
第一階段是氧化—降解反應(yīng)，這是一個(gè)非生物過(guò)程，通過(guò)加入的某些特殊物質(zhì)，在光熱作用下使地膜快速碎片化，分子量從幾十萬(wàn)道爾頓下降到幾萬(wàn)道爾頓以下。
第二階段是生物過(guò)程，分子量下降到1萬(wàn)，甚至更低的地膜碎片被微生物（細(xì)菌、真菌和藻類(lèi)）利用，最終將其分解為二氧化碳、水等。目前，關(guān)于熱氧化生物降解地膜存在較大的爭(zhēng)議，也缺乏充分的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明熱氧化生物降解地膜能達(dá)到全部分解和無(wú)污染殘留。
據(jù)何文清介紹，熱氧化生物降解地膜的降解時(shí)間慢，尚不能被大多數(shù)人接受。“目前國(guó)外已經(jīng)做了相關(guān)試驗(yàn)，熱氧化生物降解地膜在地表1~2年可以完全降解，殘留在土壤中的地膜則降解速度較慢，雖然理論上來(lái)說(shuō)可以全部分解，但當(dāng)前無(wú)長(zhǎng)期數(shù)據(jù)，這就是很多人認(rèn)為熱氧化生物降解地膜不可行的原因。”
因此，嚴(yán)昌榮指出，不能將熱氧化生物降解地膜“一棍子打死”。“可降解地膜有多種發(fā)展方向，如果不能一蹴而就，就應(yīng)該多方面盡力探索，國(guó)內(nèi)外也有不少公司在持續(xù)開(kāi)展這項(xiàng)工作。而且，目前熱氧化生物降解地膜已經(jīng)在新疆地區(qū)有大規(guī)模的推廣應(yīng)用。”
何文清補(bǔ)充道：“熱氧化生物降解地膜成本比傳統(tǒng)PE地膜成本稍高，但比全生物降解地膜成本低得多，而且能夠完全滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。全生物降解地膜雖然降解效果很好，但高成本、低抗拉強(qiáng)度等問(wèn)題使其弱點(diǎn)也非常明顯，大規(guī)模應(yīng)用的難度較大。就推廣而言，熱氧化生物降解地膜也比較容易，可以在合適的地區(qū)環(huán)境中進(jìn)行推廣。”
