[发明专利]一种生物质液态农用膜材料的制备及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于抑制土壤水分蒸发的农用膜的材料制备及使用方法，尤其涉及生物质液态农用膜的材料制备及使用方法。 

背景技术

干旱缺水是世界范围内农业持续发展的主要制约因素，我国北方旱区水资源量和耕地面积分别占全国的17％和64％。目前我国45％的地区年均降水量不足400mm，灌溉农田缺水300多亿m³。同时农用水利用效率低，土壤水分表面蒸发损失，在我国西北半干旱地区其量一般占作物总耗水量的1/4～1/2，占年降水量的55～65％。因此，降低土壤水分蒸发是提高农田水分利用效率的重要环节。 

上世纪70年代开始，伴随塑料工业的发展，日本和欧美发达国家开始将塑料薄膜应用于农业生产中。地膜覆盖种植具有增温、保水、增产及扩大作物适作区的作用，该项技术的应用使农业产量和效益得到了大幅度的增长，带来了农业生产力的飞跃和生产方式的改变。我国于上世纪80年代以来将地膜应用于农业生产，地膜覆盖栽培面积持续增长，已经成为地膜覆盖栽培大国，不仅规模大，而且涉及的作物种类多，其中以棉花覆膜栽培面积为最大，占总覆膜面积的70％以上。由于超薄、易碎、不耐候等问题的凸显；再加上塑料农用地膜在土壤中残膜不断累积，残膜污染土壤，妨碍耕作，破坏耕作层土壤结构，阻碍水肥输导，影响土壤通透性和作物的生长发育等问题日益严重，已经对我国农业环境构成重大威胁。 

20世纪30年代，原苏联利用石脑油皂抑制土壤水分蒸发，减少水分蒸发60～70％。40年代，英国曾研究用阳离子沥青乳剂覆土种草，但因价格昂贵而难于推广。此后20多年间，科学界又继续寻求新的沥青改良剂，并进行了多方面的深入研究。法国、美国等将聚丙烯酰胺(PAM)利用喷灌、 渠灌、喷施等方式施用在土壤表面，用以抑制水分蒸发、固定土壤防止水土流失、改善土壤结构，可节约灌溉用水30～50％。1998年在国内首次进行了国产化液态地膜的生产，在全国10个省市进行液膜的应用试验，取得了非常好的经济、社会效益。使用沥青乳剂、纳米级废弃塑料复合物和聚丙烯酰胺(PAM)等，具有良好的土壤水分蒸发抑制有效性，但存在着稀释和二次稳定性差、更严重的是对农田生态环境的二次污染问题备受关注。由此，生物全降解型新材料的开发、二次稳定、稀释性和成膜性改善等问题是攻关解决的重点。 

随着社会和经济的进步发展，环境保护意识的提高，农田投入的绿色环保、生物降解以及生物质资源的开发利用，特别是化学节水制剂的高效、无毒、无污染、价廉成为其应用农业生产的重要要求。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生物质液态农用膜材料的制备及使用方法，该生物质液态农用膜能够显著减少土壤水分蒸发，提高土壤水分保蓄能力，从而供给作物生长充分的水分需求。 

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种生物质液态农用膜材料的制备方法，包括：选用植物多糖物质和溶解植物纤维素生物质原材料中的一种或两种的任意混合物，于50～95℃的温度条件碱性催化羟基，生成含有羟基活性键的生物质基质浆粘物；在所述生物质基质浆粘物加入按重量计5～10％的醛进行缩聚合反应，产生醛聚缩合物即为所述生物质液态农用膜材料，用于抑制土壤水分蒸发，或用于功能性膜材料加工；所述缩聚合反应通过将甲醛溶液添加到所述生物质基质浆粘物中并充分匀质混合进行。 

优选地，植物多糖物质为淀粉和魔芋粉中的一种或两种的任意混合物，在所述植物多糖物质中加入按重量计50～100倍的水，于50～95℃温度条件下糊化制成浆粘体，碱性催化羟基即在浆粘体中添加NaOH溶液或KOH溶液并匀质，其中浆粘体与NaOH溶液或KOH溶液的比例为按重量计700∶1～3。 

优选地，还包括添加缩聚合物用量的100％的植物纤维素原材料，所述植物纤维素原材料为作物秸秆制备的草粉。 

优选地，溶解植物纤维素生物质原材料是用物理法将所述蔗渣、作物秸秆以及农产品加工残渣中的一种或多种浆化成的草浆，充分匀质，以提高液态农用膜材料喷施的成膜厚度、韧性及抗拉强度。 

优选地，还包括：将尿素添加到碱性催化的生物质基质浆粘物和甲醛的缩聚反应生成物中，于50～95℃温度条件下碱性催化尿素和醛的缩聚反应，以降低生成物中的甲醛残留含量。 

优选地，还包括：将水溶性高分子材料按重量计5％～20％添加到醛聚缩合物中，以增加生物质液态膜材料的抗拉强度；水溶性高分子材料包括脲醛聚合物、水性醇酸树脂、聚乙酸乙烯、水系聚氨酯或聚乙烯醇其中一种或多种。