新型生物降解地膜降解成本减三成农民用锄头翻土

【创新故事】

“你看，被泥土覆盖的地膜没了，外面还剩下一点地膜，一捏也碎了。”

大夏节气，江苏省常州市农田里，张裕红芋专业合作社董事长蔡东生一边用锄头挖土，一边开心地告诉记者。

“我们合作社种了5000多亩红芋，去年7月就到了雇人人工去膜的时候，每亩至少需要4个工时，约合320元。还是不干净。因为地膜上覆盖着一层泥土。”蔡东生感慨道，“今年江苏省农科院研发的新型可降解地膜已经用上了，不用人工去膜，不用担心‘白色污染’。”

不仅是常州的红芋，现在江苏的西红柿、大蒜、红薯，宁夏的土豆，海南的瓜类……都在用这种生物降解地膜。

改性秸秆与高分子材料成功“携手”

地膜曾被称为农业生产的“白色革命”。 1970年代，塑料覆膜技术传入中国，迅速普及。目前，我国农用地膜年消费量已达140万吨。

地膜的大规模使用，不仅帮助农民增产，也带来了难以降解的“白色污染”。破碎的地膜还会转化为微塑料，通过动植物进入人体，危害人们的健康。虽然国际市场上已经推出了一些可降解地膜产品，但其高昂的成本和单一的性能让中国农民难以接受。

另一方面，随着“禁烧令”的全面出台秸秆在利用，秸秆的综合利用成为了一个新问题。

“我们能否找到一种高效利用秸秆的方法，同时降低可降解塑料薄膜的成本？” 2011年，毕业于苏州大学高分子材料专业的徐磊来到江苏省农业科学院。凭借跨学科融合的愿景，他敏锐地意识到这是一个需求巨大的新领域。

寻找方向，徐磊一头扎进了实验室。然而，第一个问题难倒了他：粗糙的稻草和高分子材料“根本不能一起玩”。

“可降解地膜的主要成分是PBAT（可降解树脂），而秸秆的主要成分是纤维素和木质素。秸秆在纤维中分子内氢键强，与可降解树脂的相容性较差，分散性不好。”徐磊说，这就像冷水冲泡的奶粉，表面漂浮着大大小小的“奶疙瘩” ，不能满足成膜条件。

为了融合两者，徐磊用更强的研磨机一次次研磨。秸秆颗粒直径从300目缩小到500-800目，勉强可用，但能耗成本也大大增加。徐磊一头雾水。

2019年，他来到江苏太仓一家秸秆饲料厂调研，无意中听到负责人抱怨：割秸秆产生的粉尘每月100吨，不能用着实烦人并且磨头被堵住了。

徐磊眼睛一亮，问道：“这尘埃的粒径是多少？”

“大约 1000 个网格。怎么了？”饲料厂负责人不解的看着他。

“太好了！我正在寻找它。”徐磊一时喜出望外。

但是，1000目秸秆颗粒的表面活性仍然不强，所以我们必须想办法让秸秆颗粒更加“活泼”。

“我们尝试了很多方法，终于找到了一种改性方法，其原理就像是在秸秆颗粒表面加了一层‘活化层’，即利用改性处理技术和秸秆塑料共混造粒工艺，使秸秆粉与生物降解聚合物充分结合秸秆在利用，采用成型技术制成秸秆塑料复合生物降解材料。”徐磊说。

个性化地膜是为农作物“量身定做”的

2020年初，在徐磊团队的不懈努力下，新型可降解地膜终于研发成功，当年推广应用量达到300吨。

今年，蔡东升等人怀着“试试看”的想法，采用了这种新型的可生物降解地膜。清明节前被覆盖的电影在七月中旬就消失了。

“在田间土壤的特定环境下，地膜可以通过微生物的作用在一定时间内降解，最终以水和二氧化碳的形式回归自然。”徐磊说。

在新型塑料薄膜中，秸秆粉占30%，不仅大大降低了成本，而且增强了机械性能。其“韧性”远高于其他生物降解塑料薄膜，产品的抗拉强度和保温性能可同时得到提升。

随着新型地膜的推广，适应性问题再次凸显——我国幅员辽阔，新疆棉花需要抗紫外线，广东烟草需要阳光照射根部，而宁夏的土豆对保温、保湿的要求更高...

“不同地区有不同的气候特征、土壤水分和作物的需求。单一的可降解地膜配方和功能很难匹配不同作物的生长需求。”徐磊说，这就像穿同一件衣服，无法满足不同地区、不同季节的人们的需求。

能否针对不同地区、不同作物开发个性化地膜，使地膜在提高作物产量和品质方面发挥更好的作用？

2020年，徐磊尝试研发适合江苏红薯种植的专用可降解地膜。这种地膜是以秸秆粉与可降解树脂混合为基础，叠加泡沫材料作为保温层。田间试验表明，使用新型地膜的甘薯比传统PE（聚乙烯）地膜增产10%左右，商品化率提高12%左右。

“今年我们成功研发出多层生物降解膜。外层为秸秆颗粒，中间为可降解树脂，内层为艾草。”徐磊说，这样的薄膜不仅可以抵御太阳的紫外线，还可以实现生物驱虫，减少农药的使用。

徐磊团队通过实验，结合气候、土壤、栽培方式、生长周期等参数，建立了适用于不同场景的可降解塑料薄膜设计模型。

“模型建立后，随着数据量的不断增加，可以输入具体的参数，生成专属的地膜配方和加工工艺。后期可以根据当地农作物的生长情况进行调整。”徐磊表示，目前他们正在研发的个性化地膜最多有5层复合功能膜，可以为多种农作物“量身定做”。

从“白色污染”到“绿色革命”，跨学科融合变废为宝，不仅打通了一条农业循环经济产业链，也为改善农业生态环境、建设美丽乡村贡献了科技力量.