生物降解地膜盼＂破茧成蝶＂
长期覆膜农田地膜残留量已经对土壤结构、作物生长和生态环境产生严重影响。虽然全生物降解地膜备受期待，但在研发和推广应用上却遭遇了难题。
要解决地膜残留的白色污染问题，生物降解地膜是最佳途径。
走进中国农业科学院生物性节水与旱作农业创新团队办公室时，研究员严昌荣与副研究员何文清正在讨论可降解地膜综合评价试验的有关情况。
目前，地膜覆盖作为主要的抗旱节水技术已经在我国得到全面推广，2013年全国地膜使用量达到130万吨以上，覆盖面积达到3亿多亩。
据全国农业技术推广服务中心首席专家张真和介绍，2015年，全国地膜使用量将达140万吨，覆盖面积可达4亿亩以上，是我国粮棉油增产稳产关键技术。
但是，普通聚乙烯地膜(PE地膜)带来的残留污染已十分严重。据悉，可降解地膜可以分为三类：PE/PP光—氧降解类地膜、淀粉基PE材料地膜和降解聚酯类材料(PLA、PBS、PBAT等)地膜。以PLA、PBS、PBAT等为原料的地膜是全生物降解地膜，在一段时间内可完全降解为二氧化碳和水，能做到完全降解及无污染物残留。
中国农业科学院监测数据显示，目前长期覆膜农田地膜残留量为5~15公斤/亩，已经对土壤结构、作物生长和生态环境产生严重影响。因此，可降解地膜的研究与应用成为热点。
遭遇三大“拦路虎”
虽然全生物降解地膜备受期待，但在研发和推广应用上却遭遇了难题。
据悉，全国农业技术推广服务中心、中国塑料加工工业协会和中国农用塑料应用技术学会组织开展了“可控全生物降解地膜研发项目”，从当前发布的试验结果来看，虽然参试全生物降解地膜均具普通PE地膜的功效，但存在降解进程不够稳定可控、成本过高、农机作业适应性差等三大问题。
中国农业科学院生物性节水与旱作农业创新团队也与国内外多家企业合作，开展了可降解地膜研发工作，并在北京、新疆、山西、湖北等地建立新型可降解地膜综合评价实验基地。严昌荣作为团队首席和该项目负责人，也对全生物降解地膜目前在研发和应用上所面临的问题表示认同。
严昌荣指出：“首先，全生物降解地膜降解进程不够稳定和可控，不如普通PE地膜稳定，导致无法像普通PE地膜那样满足农业生产需要。其次，全生物降解地膜的降解受光、温、水影响较大，特定配方生物降解地膜可以在一个地区满足某种农作物的要求，但在另一个地区，由于环境不同和作物对环境要求不同，这种可生物降解地膜就可能完全不适应。”
比如我国西南地区的烟草要求地膜覆盖时间在60天左右，而西北地区的玉米则要求地膜在其全生育期覆盖，时间达到130天以上——这要求研究人员需要根据区域环境条件和作物要求进行特定可生物降解地膜研发。
中国农业科学院生物性节水与旱作农业创新团队向记者介绍，普通地膜国家规定的标准厚度是8微米，现在很多厂家为了降低成本，实际上地膜厚度达不到“国标”。而在全生物降解地膜技术较成熟的日本，普通地膜厚度为18微米，可生物降解地膜的厚度为18~20微米。
而且，在同样的厚度下，可生物降解地膜拉伸强度不够，在某些地区不能使用机械铺膜，基本要靠人工作业。
为增加强度只能采取提高地膜厚度的方法，原材料耗费也相应增加。而全生物降解地膜原料又多来源于石油基材料，成本较高，因此导致生产成本整体上涨。
何文清指出：“一亩地使用普通地膜的费用是60元人民币，可生物降解地膜则需要150~200元，甚至更高。现阶段如果没有政府的推动，完全依靠市场，农民根本不会考虑使用成本高的全生物降解地膜。”
期待技术进步
虽然全生物降解地膜推广面临三大难题，但要解决地膜残留的白色污染问题，生物降解地膜是最佳的途径，因此国外企业都瞄准了全生物降解地膜研发与技术改进。
据严昌荣介绍，有些公司已经在这个项目上投入了上千万元的研发资金，如国内某企业仅2013年就投入3000多万元，性生产了1000吨全生物降解地膜在全国进行试验性示范。
“真金白银往里面砸，其实风险也比较大，需要不断根据实验结果，改进配方和生产工艺，以满足农业生产需要。”严昌荣说。
他表示，全生物降解地膜备受青睐的原因是多方面的，除了企业的社会责任感之外，政府的支持和稳定的市场也是重要原因。过去30年来，地膜需求量一直以每年10%左右的速度递增，而全生物降解地膜是一种友好型的农业生产资料，具有极好的市场前景，所以企业也愿意在全生物降解地膜领域进行投资研发。
“就当前试验结果来看，全生物降解地膜在烟草、花生、花卉等经济效益好、覆盖时间要求相对较短的作物上效果不错，全生物降解地膜应该在这些作物上率先推广应用。”严昌荣说。
严昌荣认为，全生物降解地膜研发与应用的起步阶段需要政府支持，但完全靠政府对企业进行补贴不是长久之道，不可能持续。“要实现生物降解地膜全面应用到农业生产上，最根本的是要在材料和工艺上有新的突破，通过技术进步解决上述三大难题。”
热氧化生物降解地膜是新热点
除了全生物降解地膜，当前可降解地膜还有一个热点：热氧化生物降解地膜。热氧化生物降解地膜的分解分为两个阶段。
第一阶段是氧化—降解反应，这是一个非生物过程，通过加入的某些特殊物质，在光热作用下使地膜快速碎片化，分子量从几十万道尔顿下降到几万道尔顿以下。
第二阶段是生物过程，分子量下降到1万，甚至更低的地膜碎片被微生物(细菌、真菌和藻类)利用，最终将其分解为二氧化碳、水等。目前，关于热氧化生物降解地膜存在较大的争议，也缺乏充分的实验数据证明热氧化生物降解地膜能达到全部分解和无污染残留。
据何文清介绍，热氧化生物降解地膜的降解时间慢，尚不能被大多数人接受。“目前国外已经做了相关试验，热氧化生物降解地膜在地表1~2年可以完全降解，残留在土壤中的地膜则降解速度较慢，虽然理论上来说可以全部分解，但当前无长期数据，这就是很多人认为热氧化生物降解地膜不可行的原因。”
因此，严昌荣指出，不能将热氧化生物降解地膜“一棍子打死”。“可降解地膜有多种发展方向，如果不能一蹴而就，就应该多方面尽力探索，国内外也有不少公司在持续开展这项工作。而且，目前热氧化生物降解地膜已经在新疆地区有大规模的推广应用。”
何文清补充道：“热氧化生物降解地膜成本比传统PE地膜成本稍高，但比全生物降解地膜成本低得多，而且能够完全满足农业生产的需要。全生物降解地膜虽然降解效果很好，但高成本、低抗拉强度等问题使其弱点也非常明显，大规模应用的难度较大。就推广而言，热氧化生物降解地膜也比较容易，可以在合适的地区环境中进行推广。”
作者：李勤
