艾福軻， 雍 宬， 張 洋， 范小妮， 張浩睿， 焦映鋼， 李亞猛， 張全國(guó)， 黃紅英，3，李連豪， 張志萍

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部可再生能源新材料與裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州 450002；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，江蘇南京 210014； 3.江蘇省固體有機(jī)廢棄物資源化利用協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇南京 210014)

農(nóng)用地膜覆蓋具有提高地溫、防害蟲(chóng)、抑制雜草、減輕土壤污染、減少耕地水土流失等作用[1-4]。應(yīng)用農(nóng)用地膜覆蓋技術(shù)改變了作物生長(zhǎng)環(huán)境，極大地促進(jìn)了農(nóng)業(yè)發(fā)展，為糧食生產(chǎn)以及食品安全提供了保障。20世紀(jì)中葉，日本科學(xué)家首次將聚乙烯塑料薄膜用于農(nóng)用地膜栽培試驗(yàn)，證實(shí)了農(nóng)用地膜可以有效促進(jìn)作物生長(zhǎng)并提高產(chǎn)量[5]。20世紀(jì)60年代末，意大利、蘇聯(lián)、美國(guó)等開(kāi)始將地膜用于經(jīng)濟(jì)作物和農(nóng)作物的栽培[6]。隨著塑料加工技術(shù)的進(jìn)步及其成本的降低，塑料薄膜作為地膜開(kāi)始廣泛應(yīng)用于世界各國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

傳統(tǒng)的塑料農(nóng)用地膜一般為高分子合成材料，廣泛使用聚乙烯膜和聚氯乙烯膜，在土壤中極難自行分解，也不受微生物侵蝕，一般降解時(shí)間長(zhǎng)達(dá)幾百年[7-8]。地膜殘留在土壤里，會(huì)使土壤透氣性降低，增加農(nóng)作物吸收水分和養(yǎng)分的難度，降低耕地質(zhì)量，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)[9]。殘膜回收技術(shù)難度大、資金投入高，且回收再利用的收益并不理想。利用生物降解農(nóng)用地膜替代傳統(tǒng)農(nóng)用地膜，是目前解決地膜污染的較佳途徑。

1 生物降解農(nóng)用地膜的種類(lèi)

為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，解決塑料制品帶來(lái)的“白色污染”，自20世紀(jì)70年代起，國(guó)際上開(kāi)始研發(fā)替代塑料制品的可環(huán)境降解的新型材料。隨著經(jīng)濟(jì)和科技水平的提高，生物降解農(nóng)用地膜越來(lái)越受科研人員的青睞[10]。生物降解農(nóng)用地膜可分為直接利用型和間接利用型(圖1)。

1.1 直接利用型

直接利用型農(nóng)用地膜是指將活體植物或農(nóng)業(yè)廢棄物等覆蓋于農(nóng)田中，其中活體植物覆蓋也被稱(chēng)為間種，即在同一塊土地上種植2種及2種以上植物[11]。

1.1.1 活體植物農(nóng)用地膜 活體植物農(nóng)用地膜指覆蓋作物與所需經(jīng)濟(jì)作物間種，在不影響經(jīng)濟(jì)作物生長(zhǎng)的情況下，抑制雜草生長(zhǎng)，防止土壤結(jié)構(gòu)退化[12]。田麗杰等研究發(fā)現(xiàn)，平歐雜交榛子與黃花烏頭間種，在活體地膜的作用下，對(duì)保存率、苗高、成品根質(zhì)量、種子產(chǎn)量都有明顯促進(jìn)效果[13]。Tu等在柑橘園鋪設(shè)全草覆蓋地膜，第1年開(kāi)始就能明顯減少地表徑流和土壤侵蝕[14]。但使用此類(lèi)地膜時(shí)，主要作物與活體農(nóng)用地膜之間常存在著資源競(jìng)爭(zhēng)。

1.1.2 農(nóng)業(yè)廢棄物地膜 農(nóng)業(yè)廢棄物包括作物秸稈、雜草落葉、果實(shí)外殼、藤蔓樹(shù)枝等，是最早用作地膜的天然可生物降解材料[15]。中國(guó)土地廣闊，農(nóng)作物秸稈等廢棄物回收不便，而焚燒污染環(huán)境，所以大部分用來(lái)直接覆蓋還田形成“地膜”。中國(guó)東北黑土地目前有機(jī)質(zhì)缺乏，秸稈覆蓋形成的“地膜”可以適當(dāng)補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)。Zhao等研究發(fā)現(xiàn)，廢棄秸稈覆蓋型地膜比普通地膜更適用于中國(guó)旱地以及其他相似地區(qū)小麥的種植[16]。Tian等用研磨機(jī)將板栗樹(shù)枝、板栗殼和總苞粉碎成小塊，然后作為地膜覆蓋板栗樹(shù)周?chē)耐寥溃Y(jié)果表明此類(lèi)地膜增加了土壤水分，抑制了雜草生長(zhǎng)和板栗枯萎病，最終提高板栗的品質(zhì)和產(chǎn)量[17]。此類(lèi)地膜還可以改善土壤理化性質(zhì)、生物活性等，可以減緩蔬菜的連作障礙[18]。但農(nóng)業(yè)廢棄物地膜用量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，而且其中的蟲(chóng)卵和微生物等易造成田間病蟲(chóng)害的發(fā)生[19]。

1.2 間接利用型

間接利用型農(nóng)用地膜是指利用可再生降解的材料制作而成的降解地膜，包括糖基及其衍生物農(nóng)用地膜、多肽類(lèi)農(nóng)用地膜、紙基農(nóng)用地膜、液態(tài)農(nóng)用地膜等類(lèi)型。

1.2.1 糖基及其衍生物農(nóng)用地膜 糖基農(nóng)用地膜是指以多糖及其衍生物為主要材料制作而成的可降解地膜。多糖是自然界中含量最豐富的大分子化學(xué)物質(zhì)之一，其中淀粉、纖維素、殼聚糖及其他糖基衍生物在受到微生物作用時(shí)容易被降解，適合制作可降解農(nóng)用地膜。

淀粉是高分子碳水化合物，性質(zhì)較脆，韌性不足，成膜后耐水性和濕強(qiáng)較差[20]，一般將淀粉進(jìn)行改性后制作可降解農(nóng)用地膜。意大利的Mater-Bi地膜，在熱塑性淀粉中加入聚己內(nèi)酯，克服純熱塑性淀粉的低回彈性、高濕敏性和高收縮性[21]。美國(guó)農(nóng)業(yè)部將玉米淀粉、改性淀粉和PE按一定比例混合制作成農(nóng)用地膜使用，但由于添加了PE成分，這類(lèi)農(nóng)用地膜并不能完全降解。淀粉在自然界儲(chǔ)量豐富且可再生，價(jià)格低廉，改性淀粉基農(nóng)用地膜有很大的研究?jī)r(jià)值。

纖維素占植物界碳含量的50%以上，具有很強(qiáng)的氫鍵，塑化難度較高，不易成膜，一般要對(duì)纖維素進(jìn)行改性[22]。1996年，河北省利用小麥秸稈生產(chǎn)出的復(fù)合材料地膜可在80 d內(nèi)自行降解[23]。麻纖維農(nóng)用地膜一般在田間鋪放50～70 d開(kāi)始出現(xiàn)破裂，麻纖維地膜不僅可降解，還可以改良土壤[24]。徐潔等研究了以羧甲基纖維素(CMC)和黃麻落麻纖維為原料的麻地膜制備工藝，地膜的濕強(qiáng)得到顯著提高，其保熵性也得到改善[25]。麻地膜在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中取得了良好成效，以水稻秸稈制成的纖維素農(nóng)用地膜也被證實(shí)可行[26]。

甲殼質(zhì)又稱(chēng)甲殼素、幾丁質(zhì)，廣泛存在于蝦、蟹、昆蟲(chóng)等甲殼動(dòng)物的外殼中。Fernández-Marín等研究發(fā)現(xiàn)，從龍蝦中提取的甲殼素與聚乙烯醇混合制成的復(fù)合膜具有較好的熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能[27]。Merino等利用殼聚糖為改性后的淀粉農(nóng)用地膜涂層，增強(qiáng)了地膜的親水性、不透明度以及抗菌活性[28]。甲殼質(zhì)以及殼聚糖具有良好的成膜性能，但價(jià)格比淀粉和纖維素貴得多[29]。

聚乳酸(PLA)又稱(chēng)聚丙交酯，是一種新型的生物降解材料。Gao等比較了聚乳酸農(nóng)用地膜、普通塑料農(nóng)用地膜以及不覆膜對(duì)馬鈴薯和水稻種植的影響，發(fā)現(xiàn)聚乳酸農(nóng)用地膜在降解后在土壤容重、孔隙度和有機(jī)質(zhì)等方面都具有優(yōu)勢(shì)[30]。聚乳酸農(nóng)用地膜的強(qiáng)度較差，熱變形溫度低，抗沖擊能力較差，降解性能不穩(wěn)定，一般需要改性來(lái)增強(qiáng)聚乳酸農(nóng)用地膜的性能[31-32]。

除了以上幾種應(yīng)用較為廣泛的生物降解農(nóng)用地膜外，聚羥基脂肪酸酯(PHA)、聚-β-羥丁酸(PHB)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚己二酸/對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚乙烯醇(PVA) 、聚丁二酸/己二酸-丁二醇酯(PBSA)[33]等新型可降解材料都已經(jīng)被制作成地膜應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。

1.2.2 多肽類(lèi)農(nóng)用地膜 蛋白質(zhì)也被稱(chēng)為多肽，具有廣泛的功能特性，其分子間的結(jié)合勢(shì)能高，而且容易在環(huán)境中降解，因此以蛋白質(zhì)為材料制作而成的薄膜具有更好的機(jī)械性能[34]。多肽類(lèi)農(nóng)用地膜可以分為植物蛋白農(nóng)用地膜和動(dòng)物蛋白農(nóng)用地膜。

植物蛋白農(nóng)用地膜由大豆、玉米、小麥等植物中提取出的蛋白質(zhì)加工制作而成。Rhim等研究了添加雙醛淀粉(DAS)對(duì)大豆分離蛋白(SPI)膜部分物理性能的影響，發(fā)現(xiàn)DAS顯著提高了SPI薄膜在水中的耐破碎能力，從而改善了SPI膜在農(nóng)用地膜覆蓋中的性能[35]。Salgado等以甘油為增塑劑，將葵花籽蛋白制作成生物降解膜，該膜在表面疏水性、厚度、密度、含水量、水蒸氣滲透性、力學(xué)性能等方面表現(xiàn)良好[36]。大型水生植物一般在枯萎后被當(dāng)作廢棄物處理，但水生植物的蛋白質(zhì)含量極其豐富，具有很好的地膜制備潛力[34]。

動(dòng)物蛋白農(nóng)用地膜是由來(lái)自動(dòng)物的蛋白材料制作而成，這些蛋白主要有膠原蛋白、明膠蛋白以及肌原纖維蛋白。Sartore等從制革工業(yè)廢棄物中提取出蛋白質(zhì)水解物，制作成生物降解農(nóng)用地膜，具有與聚乙烯地膜相當(dāng)?shù)牧己棉r(nóng)藝性能，在保證作物生長(zhǎng)和干物質(zhì)積累的同時(shí)，還滿足了農(nóng)作物栽培期內(nèi)的地膜覆蓋效果，并且具有良好的生物降解性能[37]。Nilsuwan等研究了在雞皮分離蛋白/魚(yú)皮明膠共混膜中添加沒(méi)食子酸(GA)的影響，發(fā)現(xiàn)沒(méi)食子酸(GA)改善了共混膜的力學(xué)性能和抗氧化活性[38]。

1.2.3 紙基農(nóng)用地膜 紙基農(nóng)用地膜是以植物紙漿為原料，采用常規(guī)造紙工藝制作出原紙，再將紙張制作成透光、透水、保溫、增溫、保熵的農(nóng)用地膜[39-40]。Zhang等研究發(fā)現(xiàn)，植物秸稈生物降解紙農(nóng)用地膜覆蓋，不僅降低了土壤溫度，增加了土壤水分，還降低了土壤電導(dǎo)率，提高了土壤酶活性，改善了植株生長(zhǎng)，提高了果實(shí)產(chǎn)量[41]。此外，紙地膜覆蓋還可以降低果實(shí)硝酸鹽含量，增加維生素C含量，改善果實(shí)部分品質(zhì)。Li等將氧化鋅(ZnO)溶液和二氧化硅(SiO2)溶液分別刷在紙質(zhì)地膜表面，制備出具有微納米粗糙結(jié)構(gòu)的ZnO/SiO2復(fù)合超疏水紙質(zhì)農(nóng)用地膜，具有良好的自潔性能、回彈性能和延遲結(jié)冰性能[42]。Silva研究發(fā)現(xiàn)，再生紙地膜覆蓋可有效降低小白菜培育過(guò)程的用水量，是聚乙烯的合適替代品[43]。湖北省枝城市第一造紙廠制造的多功能農(nóng)用地膜，可在2～3個(gè)月內(nèi)自行降解，增加土壤肥力。紙質(zhì)地膜在遭受風(fēng)雨侵襲后，會(huì)迅速破裂、降解，受農(nóng)業(yè)氣候、自然條件的影響較大，提高紙質(zhì)地膜的耐水性，改變其吸光特性，是紙基農(nóng)用地膜的主要研究方向[44]。

1.2.4 液體農(nóng)用地膜 液體農(nóng)用地膜又稱(chēng)液態(tài)農(nóng)用地膜，是一種乳狀懸浮液，使用時(shí)兌水直接噴灑在農(nóng)田表面，即刻形成和土壤表層結(jié)合在一起的保溫膜[45]，這層保溫膜具有農(nóng)用地膜的性質(zhì)，降解后還可以改良土壤。液態(tài)農(nóng)用地膜的發(fā)展一般分為5代。第1代液態(tài)農(nóng)用地膜以石油瀝青或渣油為原料，但成本較高，不利于推廣[46]。第2、3、4代液態(tài)農(nóng)用地膜是以煤炭對(duì)造紙黑液、海藻廢液、淀粉廢液等高糖廢液進(jìn)行改性制作而成。第5代液態(tài)農(nóng)用地膜是以腐殖酸主要原料，添加活性劑、交聯(lián)劑、除草劑等混合而成的多功能可降解黑色液態(tài)地膜[47]。Xu等以竹材脫木素、醚化纖維素為原料合成羧甲基纖維素(CMC)，然后與聚乙烯醇(PVA)共混，用戊二醛交聯(lián)，只需在土壤上噴灑，就能迅速在土壤表面形成液態(tài)地膜[48]。研究發(fā)現(xiàn)，這種液態(tài)農(nóng)用地膜具有較強(qiáng)的力學(xué)性能、良好的透光率、吸濕率、良好的土壤保濕性能和良好的生物降解性。Liang等采用簡(jiǎn)易的二次噴涂工藝，將水溶性腐殖酸(HA)與水性聚氨酯(WPU)共混，然后將共混液(HWPU)噴涂在陽(yáng)離子淀粉(CS)/木質(zhì)素磺酸鈉(LS)薄膜表面，合成液體農(nóng)用地膜[49]。試驗(yàn)表明，這種地膜具有良好的耐腐蝕性和生物降解性，并且能夠滿足沙塵地區(qū)和沙化環(huán)境的抑塵固沙要求。Gu等將廚房泔水(KW)與丙烯酸乳液按不同比例聚合，得到了一系列可噴涂的生物基液態(tài)農(nóng)用地膜[50]。試驗(yàn)結(jié)果表明，KW-丙烯酸酯農(nóng)用地膜具有優(yōu)良的噴霧性能、成膜性能和機(jī)械性能，可有效降低土壤水分蒸發(fā)(13%～50%)，提高土壤溫度(1.9%～6.7%)。與裸土相比，可將油菜種子發(fā)芽率提高20%，藜菜產(chǎn)量提高70%，100 d后生物降解率達(dá)到70%。

2 生物降解農(nóng)用地膜的環(huán)境影響與經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

2.1 環(huán)境影響

生物降解農(nóng)用地膜的發(fā)展起源于“白色污染”的蔓延。中國(guó)國(guó)家發(fā)展改革委在2021年9月出臺(tái)的《“十四五”塑料污染治理行動(dòng)方案》中提到：為進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染全鏈條治理，在農(nóng)業(yè)農(nóng)村環(huán)境方面，要加快對(duì)生物降解農(nóng)用地膜的科學(xué)研究和推廣應(yīng)用。農(nóng)膜使用過(guò)程中造成的環(huán)境污染不可忽視，環(huán)境影響也是評(píng)價(jià)農(nóng)用地膜的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

對(duì)于直接利用型農(nóng)用地膜，不適合使用單一的標(biāo)準(zhǔn)(如降解周期、降解率等)來(lái)評(píng)價(jià)環(huán)境影響。當(dāng)前研究中沒(méi)有統(tǒng)一的環(huán)境影響評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，因此從土壤和作物的角度來(lái)分析環(huán)境影響是一種較為合理的評(píng)價(jià)方法。合理的間種覆蓋對(duì)農(nóng)作物以及土壤都能起到很好的作用，是值得推廣的一種農(nóng)用地膜覆蓋方式。Zhu等研究發(fā)現(xiàn)，禾本科植物與其他作物間作，形成的活體農(nóng)用地膜既能最大限度地提高生產(chǎn)力，又能最大限度地發(fā)揮禾本科植物對(duì)土壤的有益作用[51]。農(nóng)業(yè)廢棄物覆蓋還田是目前秸稈類(lèi)廢棄物處理的主要方式，能起到地膜保水保熵的作用，對(duì)土壤也會(huì)有一定程度的改善，相較于普通地膜覆蓋，其CO2排放量更低[16]。但農(nóng)業(yè)廢棄物中大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并不能被土壤固定，造成流失浪費(fèi)，而且會(huì)孳生大量對(duì)農(nóng)作物有害的微生物，過(guò)量的秸稈覆蓋會(huì)阻礙作物的生長(zhǎng)[52]。

間接利用型農(nóng)用地膜產(chǎn)生的環(huán)境影響一般使用降解性能來(lái)評(píng)價(jià)，農(nóng)用地膜對(duì)于土壤以及作物生長(zhǎng)狀態(tài)的影響也是較為合適的分析角度。ISO 17556—2019 和 EN 17033—2018規(guī)定，塑料在土壤中的降解試驗(yàn)期不得超過(guò)2年。由表1可見(jiàn)，糖基材料一般與PVA、PAA等共混改性成膜，其降解率為60%～72.61%，并且對(duì)于物質(zhì)循環(huán)和資源有效利用有積極作用，但相較于新型可降解材料PLA、PBAT等，其降解效果明顯不足。水解蛋白農(nóng)用地膜降解性能良好，降解后營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，但可能導(dǎo)致土壤堿化。液態(tài)農(nóng)用地膜根據(jù)其材料不同，降解性能有明顯差異，不同原料也造就了不同液態(tài)農(nóng)用地膜對(duì)于特定環(huán)境的特殊作用，如防塵固沙、高效釋磷、吸附霉菌等。紙基地膜的抑水涂層材料對(duì)其降解性能影響頗大。PE涂層的紙基農(nóng)用地膜力學(xué)性能雖然更優(yōu)，但對(duì)于環(huán)境的污染不容小覷。紙地膜在成膜過(guò)程中添加的濕強(qiáng)劑、防水劑等化學(xué)助劑也有一部分是不可降解的。這些化學(xué)助劑的生物降解性和對(duì)土壤的影響有待進(jìn)一步研究。

總的來(lái)說(shuō)，生物降解農(nóng)用地膜的環(huán)境評(píng)價(jià)應(yīng)該不僅僅局限于對(duì)其降解性能的描述，農(nóng)用地膜對(duì)于土壤、作物、空氣等的影響同樣需要建立起規(guī)范的評(píng)價(jià)體系。

2.2 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

傳統(tǒng)的塑料農(nóng)用地膜因其工藝成熟、價(jià)格低廉、效益顯著等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，但塑料地膜的回收利用不足等問(wèn)題造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染[61]。環(huán)境友好的生物降解農(nóng)用地膜取代傳統(tǒng)塑料農(nóng)用地膜的一大挑戰(zhàn)，便是經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題。近年來(lái)隨著科技水平的進(jìn)步，生物降解農(nóng)用地膜的經(jīng)濟(jì)效益有了些許改善。

農(nóng)作物地膜覆蓋體系的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)通常從生產(chǎn)收益和投入成本2個(gè)角度分析。生產(chǎn)收益一般通過(guò)直觀的產(chǎn)量分析進(jìn)行評(píng)價(jià)。農(nóng)作物生產(chǎn)成本是較為復(fù)雜的，一般可將其歸納為材料、機(jī)械作業(yè)、人工、回收成本以及其他費(fèi)用，其他費(fèi)用包括水電費(fèi)、車(chē)費(fèi)、油費(fèi)等，其中機(jī)械作業(yè)與人工費(fèi)用占比較大[62]。針對(duì)現(xiàn)有不同類(lèi)型的生物降解農(nóng)用地膜應(yīng)用實(shí)例，從投入成本和生產(chǎn)收益對(duì)其經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。由表2可知，直接利用型農(nóng)用地膜對(duì)于農(nóng)作物的增產(chǎn)效果起積極作用，間作地膜覆蓋模式最高可達(dá)單作的4倍， 但相對(duì)而言會(huì)產(chǎn)生額外的人力物力消耗，且對(duì)于農(nóng)作物種類(lèi)的要求較高，在大規(guī)模的種植條件下，成本也會(huì)上升。PLA、PBAT等糖基衍生物地膜已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的增幅略低于PE地膜，但總體經(jīng)濟(jì)效益有追上PE地膜的趨勢(shì)。

表1 部分間接利用型生物降解農(nóng)用地膜的降解性能、特點(diǎn)及不足

表2 部分生物降解農(nóng)用地膜經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)方法及結(jié)論

多肽類(lèi)農(nóng)用地膜使用天然產(chǎn)品作為原材料，其中一些來(lái)自可再生的農(nóng)業(yè)資源，另一些來(lái)自皮革工業(yè)的廢棄物，使蛋白基農(nóng)用地膜與聚乙烯薄膜的成本相當(dāng)，有助于降低多肽類(lèi)農(nóng)用地膜的成本[60]。傳統(tǒng)造紙工藝生產(chǎn)的紙基農(nóng)用地膜需要添加多種濕強(qiáng)劑和樹(shù)脂才能滿足農(nóng)用地膜的使用標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于普通農(nóng)用地膜；涂層浸漬法制備的紙質(zhì)農(nóng)用地膜最適合當(dāng)前紙質(zhì)農(nóng)用地膜的推廣應(yīng)用，可用于紙膜的不同部位，最大限度地降低生產(chǎn)成本[37]。第5代液體農(nóng)用地膜以腐殖酸為主要原材料，其他輔料多為農(nóng)業(yè)或工業(yè)廢棄物；從成本來(lái)看，液體農(nóng)用地膜更具有發(fā)展?jié)摿ΑＳ醒芯勘砻?，液態(tài)農(nóng)用地膜的使用會(huì)提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，提高經(jīng)濟(jì)效益，使得大豆增產(chǎn)28.4%，小麥增產(chǎn)9.96%，馬鈴薯增產(chǎn)33.2%～46.5%，棉花增產(chǎn)16.0%～21.7%，玉米增產(chǎn)6.2%～17.4%[47]。

Dentzman等的調(diào)查表明，大部分農(nóng)民對(duì)于生物降解農(nóng)用地膜的經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)保性能抱有較高的期望[72]。有研究將4種全生物降解農(nóng)用地膜與傳統(tǒng)PE農(nóng)用地膜進(jìn)行比較得出，政府只要補(bǔ)貼生物降解農(nóng)用地膜市場(chǎng)價(jià)的50.1%，就能使生物降解農(nóng)用地膜從經(jīng)濟(jì)上成為PE農(nóng)用地膜的替代品[73]。

3 生物降解農(nóng)用地膜面臨的挑戰(zhàn)

從20世紀(jì)70年代起，生物降解農(nóng)用地膜的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)突飛猛進(jìn)的時(shí)代，但其推廣與應(yīng)用依然面臨著許多挑戰(zhàn)。

相對(duì)于傳統(tǒng)塑料農(nóng)用地膜，生物降解農(nóng)用地膜的拉伸強(qiáng)度、干濕強(qiáng)度、防水能力等均有待提高。生物降解農(nóng)用地膜的降解性能受自然環(huán)境和農(nóng)業(yè)氣候的影響較大，降解速度難以控制，降解的可控難度大。

間作覆蓋地膜的區(qū)域性限制較大，病蟲(chóng)害的治理技術(shù)不夠成熟，不同作物之間的搭配方式有待研究。農(nóng)作物直接覆蓋型地膜造成的有機(jī)資源流失一直是此類(lèi)地膜的一大弊端，田間病蟲(chóng)害也較為嚴(yán)重。間接利用型農(nóng)用地膜制作過(guò)程中都需要添加一些不易降解的輔助劑，如改性劑、乳化劑、濕強(qiáng)劑等，這些物質(zhì)對(duì)于環(huán)境的影響不可忽略。

經(jīng)濟(jì)效益是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最直觀的評(píng)價(jià)指標(biāo)。生物降解農(nóng)用地膜相對(duì)于傳統(tǒng)塑料農(nóng)用地膜存在價(jià)格昂貴、農(nóng)民難以接受的弊端，而環(huán)保性能較好的農(nóng)用地膜往往成本更高。環(huán)?？山到饫砟畹耐茝V也存在問(wèn)題，目前大多數(shù)農(nóng)民不了解、商家不重視，導(dǎo)致生物降解農(nóng)用地膜的市場(chǎng)難以擴(kuò)大。

4 總結(jié)與展望

生物降解農(nóng)用地膜的推廣應(yīng)用在解決“白色污染”問(wèn)題上占有一席之地，其發(fā)展還需要投入更多的精力。大力發(fā)展可降解材料的研究，降低成本，才能使可降解地膜更容易被接受。研發(fā)更加環(huán)保有效的治理方法，在不影響農(nóng)作物生產(chǎn)以及土壤安全的前提下，加大病蟲(chóng)害治理力度。深入研究不同土壤微生物對(duì)于不同可降解材料的降解機(jī)理，結(jié)合不同地區(qū)的實(shí)際情況，因地制宜推廣可降解地膜。建立可量化的生物降解評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模條件下可控生物的降解[74]。地膜制作中的輔助添加劑盡量采用對(duì)環(huán)境友好的可降解材料，以防添加劑對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響。政府要起引導(dǎo)作用，從科研、企業(yè)、農(nóng)民等方面制定積極的相關(guān)政策，并加大推行力度。在石油資源日漸枯竭、環(huán)境污染愈發(fā)嚴(yán)重的情況下，生物降解農(nóng)用地膜作為傳統(tǒng)塑料地膜的替代品，其研發(fā)與應(yīng)用將影響深遠(yuǎn)。生物降解農(nóng)用地膜的發(fā)展雖然面臨著許多挑戰(zhàn)，但在環(huán)境保護(hù)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面有著不可小覷的作用。