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，中國啟動馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略，擬在不擠占三大主糧的前提下，因地制宜擴大馬鈴薯種植面積，由目前的533.3萬多hm2擴大到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、不與其他作物爭地等優(yōu)勢，且南方冬閑田達0.07億hm2之多，擴種馬鈴薯潛力大。
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等優(yōu)點，但同時由于普通地膜無法降解，馬鈴薯收獲時，需揭開地膜，然后人工或機械挖收薯塊，殘膜堆積在田頭或殘留在農(nóng)田中，給土壤和環(huán)境造成了嚴重的“白色污染”問題，并造成土壤板結(jié)、通透性變差、根系生長受阻，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脂制備的生物降解地膜是解決農(nóng)田“白色污染”問題的有效途徑，具有廣闊的市場前景，但在馬鈴薯生長過程中，生物降解地膜出現(xiàn)降解裂口后，雜草容易破膜生長，與作物爭奪養(yǎng)分，影響作物生長，甚至造成減產(chǎn)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，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)境污染問題，而且節(jié)省了人工揭膜的勞動力成本，提高了生產(chǎn)效率，同時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題。
本發(fā)明的目的通過下述方案實現(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)量百分數(shù)的組分：
生物降解除草劑母粒 3～30％
生物降解樹脂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作為潤濕分散劑，能有效提高除草劑的潤濕分散性；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。
所述的生物降解樹脂B可與生物降解樹脂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，增強除草劑的極性官能團與表面活性劑中極性或弱極性官能團間的反應(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60℃。
所述擠出造粒的各段溫度為110～150℃。
上述高速混合過程中，可加入加工助劑，如潤滑劑、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。
所述的生物降解樹脂A優(yōu)選為聚乳酸(PLA)和聚(己二酸丁二醇酯-對苯二甲酸丁二醇酯)(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的量為生物降解樹脂A總量的65～90wt％。
所述的混合指在混合機中混合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，具體可通過包括以下步驟的方法實現(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，進行機械收獲，無需揭膜。
所述的起畦方法是用起壟機起畦，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，每個切塊至少有1個芽眼，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脂具有一定的極性相似性，因此通過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濕分散性，提高除草劑在生物降解高分子樹脂基體中的分散均勻性；通過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間延長。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及有益效果：
(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)境污染問題，而且在馬鈴薯生長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題，不影響作物生長。
(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脂的界面改性劑，并通過超聲技術(shù)進行增強活化，使除草劑與生物降解樹脂的相容性得到顯著提高，相互作用力增強。
(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脂的相容性提高，相互作用力增強，從而使除草劑的釋放速率減慢，延長其藥效時間，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到90％以上。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
下列實施例中使用的試劑均可從商業(yè)渠道獲得。
實施例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)量百分數(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)量百分數(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)量百分數(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)量百分數(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)量百分數(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)量百分數(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。
實施例4
生物降解除草地膜在馬鈴薯上的應(yīng)用效果
將實施例1制備得到的生物降解除草地膜應(yīng)用在馬鈴薯栽培上，普通地膜作為對照，不同處理對馬鈴薯收獲農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及經(jīng)濟效益的影響分別見表1、表2。
表1不同處理對馬鈴薯收獲農(nóng)藝性狀的影響
表2不同處理對馬鈴薯產(chǎn)量及經(jīng)濟效益的影響
注：經(jīng)濟產(chǎn)值＝商品薯產(chǎn)量×商品薯單價；2016年園洲鎮(zhèn)馬鈴薯收購價格4.0元/kg。
由表1、表2可見，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)濟產(chǎn)值，且在土壤水分過量時，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。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。