[发明专利]一种高韧性秸秆纤维基抑草地膜的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种高韧性秸秆纤维基抑草地膜的制备方法及应用，其制备方法步骤如下：1)将发酵秸秆纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维、有机蒙脱石、湿强剂、施胶剂、助留剂与水混合均匀，烘干后获得秸秆纤维基地膜；2)将壳聚糖、乙酸、纳米纤维素、甘油搅拌均匀后加入水解大豆分离蛋白改性脲醛树脂，35‑40℃聚合反应后静置，得到改性纳米纤维素/壳聚糖聚合溶液；3)将改性纳米纤维素/壳聚糖聚合溶液与去离子水混合均匀，涂布于秸秆纤维基地膜表面，烘干后即获得所述高韧性秸秆纤维基抑草地膜；该地膜具有较高的机械强度、耐水性、拉伸韧性及气体阻隔效应，可降低水蒸气透过率，广泛应用于水稻栽培领域。

技术领域

本发明涉及秸秆纤维基抑草地膜的制备及在水稻栽培应用技术领域，特别是一种高韧性秸秆纤维基抑草地膜的制备方法及应用。

背景技术

我国是水稻种植大国，每年种植面积在0.28~0.30亿hm²，占全球种植面积的22%之多，在粮食生产中占了很大比例，但水稻生产却持续受到杂草危害。研究表明，直播稻田杂草萌发一般有2个高峰，第1个出草高峰在播种后5～20天，出草量占总草量的50%～70%；第2个出草高峰在播种后25～40天，出草量占总草量的30%～50%，杂草与水稻在稻田中共生，互相竞争生长空间和土壤养分，在杂草不防除的情况下，杂草密度达253.2株/m²，水稻产量损失高达70.51%。因此，杂草的防除已成为水稻栽培的重要环节之一。

目前，随着化学除草剂的引进，化学除草技术逐渐替代了传统的农业防除措施。尤其农村劳动力的减少使得当前稻田杂草的防除越来越依赖化学除草剂。但是，除草剂残留与药效安全评价仍需考察。除草剂的施用可能导致土壤和水稻植株除草剂残留，对下一茬作物产生药害，威胁生态环境及稻米卫生安全。还可能通过水体流动、挥发等分散到其他区域被动植物吸收，导致其他安全性问题。随着国家对农业生态环境的关注及绿色农业可持续发展的要求，建立环境友好型的稻田杂草防控方法，变得十分重要和迫切。

自上世纪70年代，我国从日本引进塑料薄膜覆盖技术，塑料薄膜在抑制杂草、防止病虫害、提升农作物的产量起着重要作用。但是，地膜的回收率却不足2/3，产生了大量的残留物给土壤带来了严重的污染，也给农民带来了巨大的负担。研究表明在土壤中（0-20 cm）塑料地膜残留量超过200 kg/hm²时，会使作物产量下降15%。另外，连续5-20年覆盖地膜会使表层土壤含盐量增加122%-146%，造成土壤次生盐渍化。

水稻栽培时采用覆膜后可大幅减少除草剂使用量，提高稻米品质，但常规地膜由于是浮在水面上，水稻收获后地膜更加难以回收，因此可生物降解地膜便成了这一种植模式的刚性需求，是今后我国地膜产业的发展趋势，也是发展可持续性农业的必要前提。

生物降解地膜是一种新型地面覆盖薄膜，主要用于地面覆盖抑草，保持土壤水分，维持土壤结构。由于这种膜材料是一类在自然环境条件下可为微生物作用而引起降解的塑料地膜，经微生物侵蚀薄膜后，发生机械性破坏，分裂成低聚物碎片。而该可生物降解薄膜成本、价格昂贵；或生物质基材料如淀粉、纤维素、聚乙烯醇等与PP、PE等共混形成的薄膜降解后产物对土壤环境、作物生长存在较高风险（微塑料），因而难以大面积推广使用。

秸秆纤维是巨大的可再生性生物高分子资源，来源丰富、价格低廉，用其做原料制备可降解地膜替代石油化工类产品，节省能源，并解决塑料地膜带来的环境污染问题，同时实现秸秆纤维的高值化利用。采用秸秆纤维基地膜覆膜栽培水稻，由于地膜的覆盖，导致地膜下杂草难以发育和生长，可有效降低除草剂的施用。且待40-45天后，秸秆基地膜自然降解，而水稻已进入旺盛生长阶段，幼小杂草无法与健壮水稻竞争。没有其他杂草争夺水分、肥料和光照，水稻获取较充足的水分和养分，进而生长的更加健壮和优质。