降解塑料在水土保持中的应用-可降解地膜覆盖技术增产效益明显

（一）降解塑料在防风固沙领域的应用——可降解沙障

机械沙障是防治风沙危害的主要措施之一，其主要作用是通过改变下垫面的性质，增加地表粗糙度来实现降低风速，减弱风蚀，并达到防风固沙的目的。在传统的沙漠治理过程中，往往采用麦草、黏土、竹片、木片以及尼龙网等材料制作的机械沙障。随着沙区工农业生产的扩大和发展，大量的资源特别是水资源被超量开采利用，长期建立的绿洲、沙漠协调共存的环境背景发生了变化，引发了大面积的防风固沙林衰亡，继而引起沙丘活化前移，风沙再起。就当前沙区地下水位和沙丘土壤含水率，已经难以承载足够大盖度（能实现防风固沙）的植被的生长。因而，要实现防风固沙的目标，就必须采取新的措施，其中机械沙障的研发就是一条重要途径。

聚乳酸（PolyLactic Acid，PLA）纤维是一种新型的生物可降解材料，是采用玉米、小麦、甜菜等含淀粉原料，经发酵成乳酸后，再经缩聚和熔融纺丝制成，故又称玉米纤维。PLA纤维既有合成纤维的抗拉伸特性，又有天然纤维的原料再生性和自然条件下的可生物降解性，在降解前需经过高温高湿条件方可水解，因此其在使用过程中材料特性较为稳定，适合作为机械沙障的材料；PLA沙障的具体制作方式是在PLA纤维织物内填充以沙土，然后根据不同的研究内容及设计方案进行铺设。在铺设时，为了确保沙障规格尺寸及类型在施工中的准确性，必须首先按照设计要求在沙丘上布设工程线，沿线设置。平铺式格状沙障在设置时，为了避免风速过大或地形因素等引起的格状变形，沙障在铺设时采用编席的方式，相互叠压，编织成大小相同的格状，这样可以提高沙障的抗形变、抗吹散能力。

PLA沙障在防止风沙保持水土上有如下优点：（1）原料来源充足。PLA纤维是由玉米等再生资源制成，解决了材料短缺的问题。（2）生物可降解、无污染。DLA是生物可降解材料，降解后分解为二氧化碳、水和残基中C-C键的个数在80以下的小分子有机物，可以作为碳源被微生物吸收而代谢。因此，使用PLA沙障不仅不会造成污染，还有利于沙漠中生物的生长，对防风固沙起到了关键性作用。（3）可操作性强。PLA沙障在装沙后可以根据需要随意摆放，利于与治理区实地情况及治理目的相结合，因地制宜，因需设用。（4）运输方便、成本低。PLA沙障是将PLA纤维物填充以就地取材的沙土，因此运输过程中只有织物的运输，而织物材料在机械化生产后即可打包成箱，设置同等沙障面积的条件下所用材料体积小、质量轻，从根本上降低了运输费用。且在沙区内不需机械搬运，工人随身即可携带。（5）施工技术简单、速度快。PVC管和剪刀即可，一人能够独立完成。但同时也存在一些不足之处：一方面是在目前水平下PLA纤维材料的成本很高，但这一问题随着技术的进一步完善及市场的不断扩大将在不久的将来得到解决：另一方面是PLA沙障在防沙治沙中应用尚未成熟，正处于起步阶段，还需要大量的实验研究。

（二）降解塑料在水土保持领域的应用——可降解地膜

地膜覆盖栽培技术自推广以来，增产增收效益明显，地膜的生产量和使用量每年都在大幅度增长，地膜已成为我国继化肥、农药之后的第三大农用生产资料。地膜覆盖不仅具有增温、保墒、早熟、增产等作用，还能防止土壤流失，有效控制土壤盐碱度，减少氮的淋洗。地膜覆盖能够改善耕层土壤的水热状况，在中国北方干旱半干旱地区应用广泛。(www.xing528.com)

地膜覆盖栽培的广泛应用在极大地促进我国农业生产发展的同时，其环保负面效应也越来越严重：残膜越来越多地积累在土壤之中，使耕层土壤透气性降低，阻碍作物根系发育和对水分、养分的吸收，从而影响作物的产量。还会引起其他一系列的危害，主要表现在：（1）影响农事操作，由于大量残膜存在，在进行耕地、整地、播种等农事操作时残膜经常会缠绕在农机具上或堵塞播种机，从而影响农事操作和播种的质量；（2）由于地膜残留在土壤中，或者丢弃在田间地头，经常会引起视觉污染，破坏环境景观；（3）农膜的残片经常会随着作物秸秆被牛、羊等家畜误食，导致牲畜中毒死亡；（4）由于回收不力，农民经常会在地里焚烧残膜，塑料燃烧会产生氯化氢、二χ英等多种有害的气体，造成大气污染。

目前，我国地膜残留量一般在60～90 kg/hm2，最高达165 kg/hm2。研究表明，土壤中残膜含量达58.5 kg/hm2时，使玉米减产11％～23％、小麦减产9％～16％、大豆减产5.5％～9％、蔬菜减产14.6％～59.2％。[17]此外，大量残膜缠绕犁齿，严重妨碍农田机耕作业，机耕质量下降，耕层逐年板结，曾给农业生产带来福音的“白色革命”正在转变为“白色污染”，由此，开发利用环保型可降解地膜成为应对“白色污染”的必然举措。近年来，新型可降解地膜（生物降解地膜和光降解地膜）和液态地膜等环保材料先后问世。

在研究过程中，众多实验结果表明可降解地膜覆盖在玉米生育前期具有保温、保水的显著效果。生物全降解地膜在玉米生长前期保温、保水效果显著，而中后期增温作用不明显。可降解地膜覆盖在玉米生育中期保水效果明显，而保温效果不明显；在生育前期和后期保温效果明显，而保水效果不明显。

一种具有提高地力、促进作物早熟、增产增效的液态地膜在吉林省松原市炼油厂正式投产，是我国白色塑料地膜理想替代产品，适用于干旱地区农作物早期地膜覆盖，更适用于荒地、沙地治理、水土保持以及公路道路护坡、造林绿化保护草原植被、防风固沙、树木防冻等。

可降解地膜覆盖在提高并保持土壤水分方面与普通地膜作用相当，可降解地膜既能发挥普通地膜的保温保湿性能，促进作物生长发育，加快生育进程，提高产量，又由于其降解性能可减轻在土壤中的残留污染，因此以可降解地膜替代普通地膜在生产中推广应用意义重大。近年来，国内很多单位开展了草纤维地膜、纸基地膜等环保地膜的研究。通过应用表明，以纸浆为原料的纸地膜，其降解效果良好；以植物纤维为原料的环保型麻地膜具有很好的保温、保湿和促进作物生长发育的作用，在田间可以完全降解，无污染，降解后还有改良培肥土壤的作用。因此，研究、开发和应用完全生物降解地膜是今后的发展趋势。