一種以土為膜的地膜制備方法
【專利摘要】一種以土為膜的地膜制備方法，填料4～10份，粘結(jié)劑1～10份，以水為溶劑制備成具有20~1000cP黏度的液體；將配制好的液體均勻覆蓋在土壤表面，該液體在重力作用下滲入土壤孔隙，待溶劑水被土壤吸收后即形成一定厚度的“土膜”?！巴聊ぁ焙穸瓤梢罁?jù)需要調(diào)整液體的量與黏度來調(diào)控。本發(fā)明利用土壤本身的保水保溫能力，所添加助劑起封孔和粘結(jié)作用，阻止水分的揮發(fā)和吸熱，實現(xiàn)良好保水保溫能力。因為與普通可降解地膜相比無需在土壤表面形成一層高分子膜，助劑用量非常少，成本非常低。助劑本身是可生物降解的，一段時間后土壤會恢復至原來特性，不會影響土質(zhì)。其方法簡單，無污染，成本低，可降解，保水保溫性能好。
【專利說明】一種以土為膜的地膜制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種以土為膜的地膜制備方法，尤其是一種適用于農(nóng)用水土保溫保濕 且可降解的地膜制備方法。

【背景技術】
[0002] 塑料地膜栽培技術是20世紀最偉大的農(nóng)業(yè)技術之一。作為后來者，我國自上世紀 70年代末才從日本引進該技術，80年代初才在全國范圍內(nèi)推廣使用，但是地膜產(chǎn)量和使用 量卻徐速發(fā)展后來居上，一躍成為世界上地膜使用量最多的國家。1981年地膜覆蓋面積為 1. 5萬公頃，到1991年就達到490. 9萬公頃，2001年上升到1096萬公頃，2011年更是破入 2000萬公頃，是1981年覆蓋面積的1333. 3倍。同時，地膜使用量也隨著地膜使用量而一路 飆升，統(tǒng)計表明1991年地膜使用量為31. 9萬噸，2005年便已達到95. 9萬噸，截至2011年 底更是達到125. 5萬噸，增長了近4倍，增長速度非?？?。
[0003] 1978年地膜栽培技術引進之初，其僅僅用于經(jīng)濟價值較高的蔬菜，花卉種植，經(jīng)過 三十多年的研究與實踐，地膜栽培技術已發(fā)展成熟，目前已經(jīng)廣泛應用于糧、棉、油、糖、菜、 瓜、果、煙等40多種作物的生產(chǎn)栽培，并且均取得良好的效果，已經(jīng)是保收保種不可或缺的 一項農(nóng)業(yè)技術。
[0004] 必須注意到的一點是，巨大的經(jīng)濟效益和社會效益的背后隱藏著的是不可調(diào)和的 危機，地膜的大量使用與殘留已經(jīng)對土壤環(huán)境造成了嚴重的污染。
[0005] 塑料地膜是一種由聚乙烯合成的高分子聚合物，其性質(zhì)極其穩(wěn)定，自然條件下很 難降解，在土壤中可以存在200年以上。我國地膜應用的30多年里，由于人們的環(huán)保意 識落后，以及沒有落實很好的回收政策，加上廠家為了節(jié)省成本，采用最多的通常是小于 0.012mm的超薄地膜，這種地膜強度低、易破碎、難回收，更容易殘留在土壤中，隨著使用時 間的延長，殘留在土壤中的地膜越來越多，土壤中的殘膜污染便會越來越嚴重。根據(jù)國家相 關部門的調(diào)查顯，目前，我國地膜殘留量一般在50?90 kg / hm2之間，最高可達165kg / hm2,而且殘留量還在逐年增加，殘膜污染問題正在威脅到人們賴以生存的耕地土壤。
[0006] 目前塑料殘膜殘留主要危害主要表現(xiàn)為以下四個方面： (一）污染生態(tài)環(huán)境。殘膜由于沒有統(tǒng)一的堆放地點以及環(huán)保安全的處理方法，導致地 膜隨處可見，到處亂飄，破壞自然景觀；此外漂浮在水溝河塘中的地膜，沉積后還會影響水 體質(zhì)量和堵塞管道，影響魚類生存。
[0007] (二）危害牲畜。回收不徹底的殘膜會與牧草，秸桿混在一起，牛羊誤食以后，阻隔 食道，造成腸梗阻，嚴重甚至會導致牲畜死亡。
[0008] (三）影響作物生長，導致作物減產(chǎn)。殘留的地膜會影響土壤的通透性，導致水分 難以滲透，造成土壤板結(jié)，養(yǎng)分運輸困難，農(nóng)作物生長養(yǎng)分不足，發(fā)育遲緩，最終導致作物減 產(chǎn)。另外，土壤中的殘膜還會影響作物根系的生長，作物在生長時殘膜的隔離作用使水分養(yǎng) 分被阻斷，造成死苗而影響產(chǎn)量。據(jù)農(nóng)業(yè)部門測定，當殘留在土壤中的地膜含量為57 kg / hm2時，可使花生減產(chǎn)10% - 22%，玉米減產(chǎn)8%?15%，大豆減產(chǎn)6. 0%?9%。
[0009](四)影響土壤結(jié)構(gòu)，降低耕地質(zhì)量。依靠重力向土壤深層滲透的水，很難通過不透 氣不透水的聚乙烯塑料薄膜，所以土壤耕層中塑料地膜的大量殘留聚集，必然會破壞土壤 的結(jié)構(gòu)，不利于毛細管水分的運移和自然水分的下滲，嚴重影響土壤的吸濕性，水分的滲透 量減少，土壤含水量下降，影響土壤的抗旱能力，殘留在土壤中的地膜碎片還會造成養(yǎng)分分 配不平衡、影響微生物活性，從而使正土壤結(jié)構(gòu)異常。河北省農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測站的監(jiān)測數(shù)據(jù)表 明，當農(nóng)田土壤的殘留地膜從每公頃5 kg、100 kg、2000 kg、350 kg到500 kg時，農(nóng)田土壤 的平均含水量在逐漸減少減少，分別為26. 0%、24. 3%、20。0%和17. 0%，這表明殘膜會使土壤 的含水量減小，抗旱能力減小。
[0010]目前廣泛使用的塑料地膜都是聚乙烯的高分子聚合物，這種地膜化學性質(zhì)穩(wěn)定， 難降解，易造成農(nóng)膜土壤殘留，造成污染?？山到獾啬ゎ櫭剂x就是自然條件或有微生物作 用下可以部分或者完全降解的無污染危害的地膜。這種可降解地膜所采用的原料是自然界 廣泛存在的淀粉、纖維素等多糖，來源廣泛。價格低廉，而且可以被微生物作用完全降解，降 解產(chǎn)物為二氧化碳和水，完全無毒無害，不存在二次污染的問題，可以從源頭上解決"白色 污染"問題，符合當今世界綠色健康環(huán)保的發(fā)展理念。
[0011] 開發(fā)新型可降解地膜正成為是地膜領域研究熱點，有許多新型可降解地膜制備被 提出，如全淀粉型地膜，纖維素型可降解地膜，光降解地膜等。雖然這類地膜克服了塑料 地膜不可降解的困難，但是也因各種其它困難未能大面積推廣。例如中國專利申請?zhí)枮?98107594公開了題為"一種液體地膜及其制備方法"，該方法所制備的液體地膜選用的原料 中含有大量的浙青，該液體地膜使用后，易造成環(huán)境的二次污染，且成本高，不易推廣使用； 中國專利申請?zhí)枮?9109026. 8公開了題為"多功能可降解黑色農(nóng)用地膜"，該方法所制備 的黑色農(nóng)用地膜選用的原料中含有大量的淀粉，造價太高也不適于推廣等。
[0012] 迄今為止，現(xiàn)已所有地膜，無論是擠出膜或者是液態(tài)地膜，都試圖在土壤表層形成 一層類似塑料膜的結(jié)構(gòu)，以取代塑料薄膜。這種地膜無論是何種配方，要達到塑料相似成膜 品質(zhì)，其單位質(zhì)量地膜的價格往往都遠高于塑料薄膜。對于相對貧窮的農(nóng)民而言，高成本無 疑是他們選擇地膜最關鍵的因素之一，這是目前還沒有任何一種新型地膜得到廣泛應用的 主要原因。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 技術問題：本發(fā)明的目是針對現(xiàn)有技術中存在的問題，提供一種方法簡單、無污 染、成本低、可降解、保水、保溫性能好的以土為膜的地膜制備方法。
[0014] 技術方案：本發(fā)明的以土為膜的地膜制備方法，包括如下步驟： 步驟一、按質(zhì)量份配制液體：取填料4?100份，加入粘結(jié)劑1?100份，以水為溶劑配 成黏度為2(Tl000cP黏度的液體； 步驟二、將配制好的液體均勻覆蓋在土壤表面，使其在重力作用下滲入土壤內(nèi)部，用刮 平機刮平表面，6-12小時后即形成"土膜"。
[0015] 所述的填料包括煤粉、鈣粉、水玻璃、粘土任意一種或多種組合。
[0016] 所述的粘結(jié)劑包括變性淀粉、聚乙烯醇、聚乳酸、煤浙青、脲醛樹脂、水玻璃任意一 種或多種組合。
[0017] 所述粘結(jié)劑為變性淀粉調(diào)制成的淀粉乳液體需要滴加 NaOH溶液使乳液的PH值達 12 ;加溫在60?90°C下攪拌反應35?50min。
[0018] 在所述按質(zhì)量份配制液體中可加入腐殖酸鈉或者氮肥、鉀肥1?10份。
[0019] 在所述按質(zhì)量份配制液體中可加入除草劑。
[0020] 有益效果：本發(fā)明是一種適用于農(nóng)用水土保溫保濕且可降解的地膜。由于土壤是 天然保水保溫材料，具有一定保水保溫能力。但是由于土壤有許多毛細孔，土壤中所含水分 能通過毛細管作用滲透到地面并揮發(fā)，失去水分的同時還因水分氣化帶走了土壤所含有的 熱量。本發(fā)明先制備出具有一定黏度的液體，該種液體由廉價無毒溶劑(例如水等)、無毒可 降解不收縮剛性填料(煤粉、鈣粉等)，能固結(jié)土壤和填料的膠粘結(jié)(煤浙青、脲醛樹脂體系、 淀粉及其各種改性增強體系、水玻璃體系等)。然后將該種液體均勻鋪灑在土壤表面，因該 液體具有一定流動性，在重力作用下會向土層下部滲透。滲透過程中由于液體的溶劑被土 層或者膠粘劑固化反應吸收，液體黏度迅速增大?？梢愿鶕?jù)保水保溫對土層厚度的需要，以 及液體黏度增大速率曲線確定具體配方。所形成的"土膜"能將土壤表層一定厚度的孔隙 堵住，使土壤變成具有較好保水保溫能力的"地膜"。與現(xiàn)有的可降解地膜相比，封孔所用材 料量相對于在土壤表層形成一定厚度膜層所需要的材料量來說要少得多，所以成本也將大 大降低。該種封孔材料同時還能根據(jù)當?shù)仫L沙、旱、澇等惡劣天氣狀況配以足夠粘結(jié)力，確 保土壤之間形成足夠強度的團。本發(fā)明所陳述配方中填料和粘結(jié)劑都可實現(xiàn)生物降解，一 段時間后土壤會恢復至原來特性，不會影響土質(zhì)，也可以集成腐殖酸、除草劑、鉀肥等對作 物生長有益成分。其方法簡單、無污染、成本低、可降解、保水、保溫性能好，具有廣泛的實用 性。

【具體實施方式】
[0021] 本發(fā)明的以土為膜的地膜制備方法，包括如下步驟： 步驟一、按質(zhì)量份配制液體：取填料4?100份，加入粘結(jié)劑1?100份，以水為溶劑配 成黏度為2(Tl000cP黏度的液體；所述的填料包括煤粉、鈣粉、水玻璃、粘土任意一種或多 種組合；所述的粘結(jié)劑包括變性淀粉、聚乙烯醇、聚乳酸、煤浙青、脲醛樹脂、水玻璃任意一 種或多種組合；所述粘結(jié)劑為變性淀粉調(diào)制成的淀粉乳液體需要滴加 NaOH溶液使乳液的 PH值達12 ;加溫在60?90°C下攪拌反應35?50min ; 步驟二、將配制好的液體均勻覆蓋在土壤表面，使其在重力作用下滲入土壤內(nèi)部，用刮 平機刮平表面，6-12小時后即形成"土膜"。
[0022] 在所述按質(zhì)量份配制液體中可加入腐殖酸鈉或者氮肥、鉀肥1?10份。
[0023] 在所述按質(zhì)量份配制液體中可加入除草劑。
[0024] 實施例一、普通型以土為膜的地膜制備方法： a、 液體配制按質(zhì)量份：取羧甲基淀粉4份，加100份水調(diào)制成淀粉乳，加入聚乙烯醇2 份、粒度為50目的粘土粉4份，可加入0. 05份的硼砂增加效果； b、 再滴加 NaOH溶液使乳液的PH值達12 ;加溫在90°C下攪拌反應35min ; c、 將上述液體均勻覆蓋在土壤表面，用刮平機刮平，6小時后即形成"土膜"。
[0025] 實施例二、肥料型以土為膜的地膜體制備方法 a :按質(zhì)量份：取市售脲醛樹脂溶液100份，加入腐殖酸鈉肥料5份； b :施用前1小時將上述液體與風化煤粉40份攪拌均勻，然后均勻覆蓋在土壤表面，用 刮平機刮平，9小時后即形成"土膜"。
[0026] 實施例三、除草型以土為膜的地膜體制備方法 a :按質(zhì)量份：取市售水玻璃溶液80份，加除草劑10份； b :施用前1小時將上述液體與褐煤粉60份攪拌均勻，然后均勻覆蓋在土壤表面，用刮 平機刮平，10小時后即形成"土膜"。
[0027] 實施例四、復配型以土為膜的地膜體制備方法 a :液體配制按質(zhì)量份：取市售脲醛樹脂溶液100份，加入水溶淀粉3份，聚乙烯醇2份、 粒度為50目的碳酸鈣粉2份； b :加溫在90°C下攪拌反應35min ; c :施用前1小時將上述液體與褐煤粉20份攪拌均勻，然后均勻覆蓋在土壤表面，用刮 平機刮平，8小時后即形成"土膜"。
【權利要求】
1. 一種以土為膜的地膜制備方法，其特征在于：包括如下步驟： 步驟一、按質(zhì)量份配制液體：取填料4?100份，加入粘結(jié)劑1?100份，以水為溶劑配 成黏度為2(Tl000cP黏度的液體； 步驟二、將配制好的液體均勻覆蓋在土壤表面，使其在重力作用下滲入土壤內(nèi)部，用刮 平機刮平表面，6-12小時后即形成"土膜"。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種以土為膜的地膜制備方法，其特征在于：所述的填料為 煤粉、鈣粉、水玻璃、粘土任意一種或多種組合。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種以土為膜的地膜制備方法，其特征在于：所述的粘結(jié)劑 為變性淀粉、聚乙烯醇、聚乳酸、煤浙青、脲醛樹脂、水玻璃任意一種或多種組合。
4. 根據(jù)權利要求1或3所述的一種以土為膜的地膜制備方法，其特征在于：所述粘結(jié) 劑為變性淀粉調(diào)制成的淀粉乳液體需要滴加 NaOH溶液使乳液的PH值達12 ;加溫在60? 90°C下攪拌反應35?50min。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種以土為膜的地膜制備方法，其特征在于：在所述按質(zhì)量 份配制液體中可加入腐殖酸鈉、腐殖酸鉀、硝酸銨或者碳酸氫銨1?10份。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種以土為膜的地膜制備方法，其特征在于：在所述按質(zhì)量 份配制液體中可加入除草劑。
【文檔編號】C09K17/40GK104140823SQ201410263511
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權日:2014年6月16日
【發(fā)明者】胡光洲, 李慧婷, 崔圣, 陳龍龍 申請人:中國礦業(yè)大學