海藻生物保水液态地膜性能研究

严国富 聂伟燕 李凯凯

摘要    本文研究了海藻生物保水液态地膜性能。从褐藻（马尾藻）中提取物海藻多糖，添加1%～5%海藻生物保水剂，然后加入一定比例甲壳胺等，研制出成膜性能好、成膜抗拉能力强的海藻保水地膜。海藻生物保水液态地膜原液成膜后最大拉断力为80.2 N，最大断裂伸长率为19%;原液成膜后最大UV透光率为8.9%、VL透光率为26.5%、IR透光率为37.1%;原液成膜后干膜抗水分蒸发量减少71.2%。原液在土壤喷洒，第5天时水分累积蒸腾量降低18.9%;在基质上喷洒，第4天时水分累积蒸腾量降低11.5%。海藻生物保水液态地膜成膜性好，具有一定韧性，透光率强，能够减少水分蒸发和蒸腾。

关键词    海藻生物保水液态地膜;抗拉力;透光率;水分蒸发;水分蒸腾

中图分类号    S316        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）13-0170-02                                                                                     開放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstract    In this paper， the properties of the liquid water-retaining seaweed biofilm were studied. The seaweed polysaccharide， extracted from brown algae （Sargassum）， was added with 1%-5% liquid water-retaining seaweed biofilm， and then added with a certain proportion of chitosan and other substances to develop seaweed biofilm. It had good film formation， and the tensile resistance was strong. After the liquid water-retaining seaweed biofilm （original solution） was formed， the maximum breaking force reached 80.2 N， and the elongation reached 19%; the maximum UV transmittance， VL transmittance and IR transmittance were 8.9%， 26.5% and 37.1%， respectively; the dry film resistance to water evaporation decreased by 71.2%. When the original solution was sprayed on the soil， the accumulated water transpiration decreased by 18.9% on the 5 th day; when the original solution was sprayed on the substrate， the accumulated water transpiration decreased by 11.5% on the 4 th day. The liquid water-retaining seaweed biofilm had good film formation， a certain toughness and strong transmittance， it also could reduce water evaporation and transpiration.

Key words    liquid water-retaining seaweed biofilm; tensile resistance; light transmittance; water evaporation; water transpiration

地膜指的是地面覆盖薄膜，目前最常见的地膜是塑料地膜，另外还有液态地膜和生物质地膜。地膜的应用意义重大，其可以有效地利用太阳辐射热量，减少土壤水分蒸发的热能消耗;减少肥料挥发、淋溶和流失，使肥料利用效果提高1/3左右[1];地膜也能保持土壤水分，维持土壤结构，防止害虫侵袭作物和某些微生物引起的病害等;地膜还能改进近地面光热条件，使产品卫生清洁，促进植物生长，并且对于刚出土的幼苗具有护根促长的作用[2]。常见的液态地膜已经发展到第五代，第一代液态地膜是以石油渣油或沥青为原料;第二代液态地膜是以生物质为原料;第三代是以造纸黑液、酿酒废液或淀粉废液等高浓度无毒有机废液为原料;第四代为腐植酸可降解褐色地膜，其采用粉体化技术，使用时用热水将地膜融化搅拌，再加入冷水形成液态地膜;现在的第五代地膜直接用冷水搅拌，不需热水[2]。

海藻生物保水液态地膜以褐藻（马尾藻）中高含量的海藻多糖物质为研究对象，将海藻提取物海藻多糖添加1%～5%海藻生物保水剂，然后加入一定比例甲壳胺等，研制出成膜性能好、成膜抗拉能力强的海藻保水地膜。其可以使冬季土壤温度提高3 ℃以上、土壤保水率提高20%以上。

1    材料与方法

1.1    试材与仪器

海藻生物保水液态地膜（20191211、20191213、20191216批次），由北京雷力平衡农业发展有限公司自制。

电动单柱拉力试验机（HDE-500），由温州是海宝仪器有限公司生产;天平（AL204），由梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司提供;透光率仪（LH-221），由深圳市联辉科技有限公司生产。

1.2    试验方法

1.2.1    液态地膜成膜后拉断力、拉断延伸率的测定。原液成膜干燥后，再采用电动拉力试验机测定拉断力，根据薄膜长度变化计算拉断延伸率[3]。

1.2.2    液态地膜成膜后干膜透光率的测定。原液成膜干燥后，再采用透光率计进行透光率的测定[4]。

1.2.3    液态地膜成膜后干膜抗水分蒸发性能（干膜覆盖）的测定。原液成膜干燥后，再将干膜罩在装有等体积水的200 mL烧杯上（加水100 mL），设不罩地膜空白处理（CK），称取原始重量，之后定时称重并记录水分蒸发量。

1.2.4    液态地膜成膜后抗水分蒸腾性能（表面喷施）的测定。将水分含量一致的土壤（1 000 g湿土含水150 g）装入不漏水的容器中，用地膜原液进行均匀喷施，CK喷施同等体积的水[5-6]。参照以上方法：湿基质加营养钵共350 g（1 000 g湿基质含水150 g），营养钵平均重2.4 g，每盆喷施地膜15 g，CK喷施等重量的水。喷施后共重365 g。待表面成膜后分别进行称重，记录原始重量，之后定时称重并记录水分蒸发量。

2    结果与分析

2.1    液态地膜成膜后拉断力、拉断延伸率

由表1可知，同款地膜不同成膜液体量下，成膜液体量越大，拉断力越大，强度增加。其中，20191216批次地膜拉断力较20191211批次地膜大，即强度较大。同款地膜不同成膜液体量下，断裂伸长率变化不大，20191211批次地膜的断裂伸长率较20191216批次地膜大，即韧性较好。20191213批次地膜因质地太脆，无法进行拉断力及断裂伸长率的测定。

2.2    液态地膜成膜后干膜透光率

由表2可知，同款地膜成膜液体量越大，其透光率越小;不同地膜比较，20191211批次地膜的透光率略高于其他2个批次;3个批次地膜的透光率总体差异不大。

2.3    液态地膜成膜后干膜抗水分蒸发性能

由图1可知，海藻生物保水液态地膜成膜后的干膜直接罩在加水100 mL的水杯上，其水分蒸发量明显少于CK（无地膜），7 d水分累积蒸发量可减少约71.2%。不同地膜之间水分蒸发量基本一致。

2.4    液态地膜成膜后抗水分蒸腾性能

由图2、3可知，在土壤上喷洒液态地膜成膜后，水分累积蒸腾量随时间延长逐渐增加，蒸腾速率逐渐减小，与CK（清水）相比，前5 d内，喷洒20191211批次地膜可有效降低水分蒸腾速率，从第6天开始，喷洒地膜的水分蒸腾速率略高于CK。第5天时，两者的水分累积蒸腾量差距最大，与CK相比，喷洒20191211批次地膜水分累积蒸腾量降低18.9%，7 d水分累积蒸腾量降低13.3%，10 d内水分累积蒸腾量共降低8.6%。

由图4、5可知，在基质上喷洒液态地膜，随时间延长水分累积蒸腾量逐渐增加，蒸腾速率逐渐减小，与CK相比，前4 d内，喷洒20191211批次地膜可有效降低水分增蒸腾速率;从第5天开始，喷洒地膜的水分蒸腾速率略高于CK。第4天时，两者水分累积蒸腾量差距最大，与CK相比，喷洒20191211批次地膜水分累积蒸腾量降低11.5%，7 d内水分累积蒸腾量降低7.6%，10 d内水分累积蒸腾量降低3.8%。

3    结论

海藻生物保水液态地膜原液成膜后最大拉断力为80.2 N，最大断裂伸长率为19%。原液成膜后最大UV透光率为8.9%、VL透光率为26.5%、IR透光率为37.1%。原液成膜后干膜抗水分蒸发量7 d减少71.2%。原液喷洒土壤，第5天水分累积蒸腾量降低18.9%;喷洒基质，第4天水分累积蒸腾量降低11.5%。海藻生物保水液态地膜成膜性好，具有一定韧性，透光率强，能够减少水分蒸发和蒸腾。

4    参考文献

[1] 吴一才.农作物地膜覆盖栽培的经济意义[J].农业技术经济，1983（1）：29-32.

[2] 魏邦权，单志华.地膜的种类与研究进展[J].西部皮革，2019（17）：53-55.

[3] 白海春.农用地膜力学性能试验与分析[J].研究报告，2019（7）：146.

[4] 刘露，赵宏涛，张鹏鹏，等.海藻酸钠地膜制备及其性能研究[J].安徽农业科学，2015，43（36）：173-174.

[5] 李丹.生物质液态地膜制备及应用效果研究[D].杭州：浙江大学，2011.

[6] 余華喜.山药多糖提取及其废弃物制备可降解液体地膜研究[D].南昌：南昌大学，2017.