本發(fā)明公開了一種全生物降解保墑保溫液態(tài)地膜材料的制備方法，屬于地膜材料合成領域。

背景技術：

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)在取得巨大經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益的同時，也改變了土壤的生態(tài)環(huán)境，其溫度、濕度、光照、小氣候等都發(fā)生了很大變化。由此導致的土壤肥力的下降已經(jīng)引起了越來越多人的注意，針對這一情況，人們提出了覆蓋栽培技術，它能有效地改善農(nóng)田生態(tài)效應，促進作物生長發(fā)育，提高產(chǎn)量。目前，農(nóng)田采用的覆蓋材料主要有：塑料地膜、秸稈和化學覆蓋劑。但生產(chǎn)實踐已表明塑料地膜覆蓋有時因作物生長前期土壤水分和養(yǎng)分耗竭嚴重，而且降水不易滲透到土壤中，后期會出現(xiàn)嚴重的脫水、脫肥現(xiàn)象，導致減產(chǎn)。此外，農(nóng)田殘膜除對生態(tài)環(huán)境有影響外，還會影響土壤理化性狀，阻礙植物根系生長，從而影響植物發(fā)育造成減產(chǎn)。也有研究表明，秸稈覆蓋前期地溫低，保水效果差，減慢作物的前期生長發(fā)育進程，尤其在早春作物上更為突出。而化學覆蓋也出現(xiàn)了用量大、成本高、使用不方便等問題。

液態(tài)地膜是近年來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中研發(fā)應用的一種以有機高分子為主要材料合成的新型覆蓋產(chǎn)品。該產(chǎn)品噴施于地表，可與土壤顆粒發(fā)生聯(lián)結，形成特殊的土膜結構，抑制土表蒸發(fā)，提高土壤的持水保水能力。研究表明，液態(tài)地膜在經(jīng)濟、環(huán)境、土壤保持、灌溉效率等方面均顯出優(yōu)越性。

液態(tài)地膜材料主要氛圍煤及石油副產(chǎn)品類、化學高分子材料類及天然高分子降解材料類。其中煤及石油副產(chǎn)品類材料是化石能源，不具有可持續(xù)性；化學高分子類材料包括聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等；天然高分子類材料包括木質素及其衍生物、多糖及其衍生物等。

材料以煤及石油副產(chǎn)品類為主的液膜為早期產(chǎn)品，其主要原材料是風化煤、褐煤、油渣、瀝青等，不可再生，而且由于石油副產(chǎn)品容易引起人們對環(huán)境的擔憂，生產(chǎn)的液膜粘度和用量大，應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的便捷性較低。

以有機高分子為主要材料的液膜，可通過不同高分子發(fā)生交聯(lián)反應，提高分子量，與土壤顆粒表面活性位點結合；并且其化學結構明確，便于研究在土壤中的反應機理。但是，其結合強度取決于土壤礦物的化學組成、濕度、容重、坡度、離子交換量、有機質及鐵鋁氧化物含量等，相應產(chǎn)品的針對性較強，使用范圍有限，且降解速度不理想。

近年來，隨著可持續(xù)發(fā)展思想在各個領域內(nèi)的不斷深入，液態(tài)地膜的材料選用也發(fā)生較大變化。天然高分子作為可降解的新材料逐漸受到人們的關注，但其保墑保溫效果不如有機高分子材料，且機械強度較差，尚需要改進升級。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術問題：針對傳統(tǒng)液態(tài)地膜在制備和使用過程中出現(xiàn)的，降解性差，易殘留在土壤中，破壞土壤結構，而傳統(tǒng)天然高分子雖然易降解，但保墑保溫效果較差，機械強度也較差的問題，提供了一種全生物降解保墑保溫液態(tài)地膜材料的制備方法，本發(fā)明首先將木耳經(jīng)清洗除雜后粉碎，與丙酮混合脫脂，再在弱堿性條件下利用胰蛋白酶酶解，經(jīng)離心分離提取得到木耳膠原蛋白，再取玉米淀粉，以鹽酸為催化劑，雙氧水為弱氧化劑，將玉米淀粉進行一定程度的氧化，氧化后的淀粉所含羰基與木耳膠原蛋白交聯(lián)反應形成結構穩(wěn)定的希夫堿物質，冷卻灌裝后得到全生物降解保墑保溫液態(tài)地膜材料。本發(fā)明采用天然植物成分為原料，制得的產(chǎn)品在土壤中易降解，用作地膜可很大程度改善土壤結構，為作物起到增溫保墑效果，也能有效促進農(nóng)作物生長發(fā)育，可推廣使用。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：

（1）稱取木耳200～350g，經(jīng)人工清洗去除表面污物后，將其置于105～110℃烘箱中，干燥至恒重，再將干燥后的木耳轉入萬能粉碎機中，粉碎后過篩，收集100～180目木耳粉末；

（2）將上述所得木耳粉末加入盛有350～450mL丙酮的燒杯中，隨后將燒杯置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器上，于溫度為40～45℃，轉速為360～420r/min條件下恒溫攪拌反應30～45min，抽濾，除去濾液，用丙酮洗滌濾餅3～5次，再用去離子水洗滌3～5次，得脫脂木耳濕料；

（3）在盛有400～600mL去離子水的燒杯中，加入120～180g上述所得脫脂木耳濕料，滴加質量濃度為15～20%尿素溶液，調節(jié)pH至8.4～8.8，再加入0.3～0.5g胰蛋白酶，隨后將燒杯置于磁力攪拌器上，以620～680r/min轉速攪拌反應3～5h，待反應結束，將燒杯中物料轉入離心機，以6800～8000r/min轉速離心10～15min，棄去上層清液，得下層沉淀物，備用；

（4）在反應釜中加入60～80mL質量濃度為10～12%雙氧水，滴加濃度為0.1～0.3mol/L鹽酸，調節(jié)雙氧水pH至2.4～2.6，再加入200～240g玉米淀粉，啟動攪拌器，設定轉速至800～1200r/min，加熱升溫至78～80℃，恒溫攪拌反應1～2h，出料，得氧化淀粉濕料；

（5）按重量份數(shù)計，在反應釜中依次加入50～60份上述所得氧化淀粉濕料，40～45份步驟（3）備用下層沉淀物，20～30份去離子水，6～8份聚乙二醇，和3～5份丙烯酸，開啟反應釜攪拌器，設定轉速至480～520r/min，加熱升溫至75～85℃，恒溫攪拌反應3～5h，出料，待其自然冷卻至室溫后，灌裝，即得全生物降解保墑保溫液態(tài)地膜材料。

本發(fā)明的具體應用方法：將本發(fā)明所得全生物降解保墑保溫液態(tài)地膜材料與清水按質量比為1：5配置成乳液，在玉米播種，澆灌后，將乳液均勻噴灑于土壤表面，每隔10～15天觀察記錄玉米的成長情況，并檢測土壤數(shù)據(jù)，并于使用常規(guī)市售液態(tài)地膜材料的玉米地對比，使用本發(fā)明材料的土壤低溫提高1～4℃，水分蒸發(fā)抑制率提高了10～18%，土壤含水量提高10～15%，土壤中水穩(wěn)性團粒數(shù)量提高了6～8%，玉米的生育期提前了8～10天，產(chǎn)量增加20～28%。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明所得材料使用后在土壤中降解性能良好，無污染，并有培肥土壤的作用；

（2）本發(fā)明所得材料在改善作物生長環(huán)境的同時，既提高了土壤的有機質，保護了土地，又解決了“白色污染”的問題；

（3）本發(fā)明產(chǎn)品填補了國內(nèi)空白，與國外同類產(chǎn)品相比，性能更優(yōu)、成本更低，具有很大推廣應用價值。

具體實施方式

稱取木耳200～350g，經(jīng)人工清洗去除表面污物后，將其置于105～110℃烘箱中，干燥至恒重，再將干燥后的木耳轉入萬能粉碎機中，粉碎后過篩，收集100～180目木耳粉末；將上述所得木耳粉末加入盛有350～450mL丙酮的燒杯中，隨后將燒杯置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器上，于溫度為40～45℃，轉速為360～420r/min條件下恒溫攪拌反應30～45min，抽濾，除去濾液，用丙酮洗滌濾餅3～5次，再用去離子水洗滌3～5次，得脫脂木耳濕料；在盛有400～600mL去離子水的燒杯中，加入120～180g上述所得脫脂木耳濕料，滴加質量濃度為15～20%尿素溶液，調節(jié)pH至8.4～8.8，再加入0.3～0.5g胰蛋白酶，隨后將燒杯置于磁力攪拌器上，以620～680r/min轉速攪拌反應3～5h，待反應結束，將燒杯中物料轉入離心機，以6800～8000r/min轉速離心10～15min，棄去上層清液，得下層沉淀物，備用；在反應釜中加入60～80mL質量濃度為10～12%雙氧水，滴加濃度為0.1～0.3mol/L鹽酸，調節(jié)雙氧水pH至2.4～2.6，再加入200～240g玉米淀粉，啟動攪拌器，設定轉速至800～1200r/min，加熱升溫至78～80℃，恒溫攪拌反應1～2h，出料，得氧化淀粉濕料；按重量份數(shù)計，在反應釜中依次加入50～60份上述所得氧化淀粉濕料，40～45份備用下層沉淀物，20～30份去離子水，6～8份聚乙二醇，和3～5份丙烯酸，開啟反應釜攪拌器，設定轉速至480～520r/min，加熱升溫至75～85℃，恒溫攪拌反應3～5h，出料，待其自然冷卻至室溫后，灌裝，即得全生物降解保墑保溫液態(tài)地膜材料。

實例1

稱取木耳200g，經(jīng)人工清洗去除表面污物后，將其置于105℃烘箱中，干燥至恒重，再將干燥后的木耳轉入萬能粉碎機中，粉碎后過篩，收集100目木耳粉末；將上述所得木耳粉末加入盛有350mL丙酮的燒杯中，隨后將燒杯置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器上，于溫度為40℃，轉速為360r/min條件下恒溫攪拌反應30min，抽濾，除去濾液，用丙酮洗滌濾餅3次，再用去離子水洗滌3次，得脫脂木耳濕料；在盛有400mL去離子水的燒杯中，加入120g上述所得脫脂木耳濕料，滴加質量濃度為15%尿素溶液，調節(jié)pH至8.4，再加入0.3g胰蛋白酶，隨后將燒杯置于磁力攪拌器上，以620r/min轉速攪拌反應3h，待反應結束，將燒杯中物料轉入離心機，以6800r/min轉速離心10min，棄去上層清液，得下層沉淀物，備用；在反應釜中加入60mL質量濃度為10%雙氧水，滴加濃度為0.1mol/L鹽酸，調節(jié)雙氧水pH至2.4，再加入200g玉米淀粉，啟動攪拌器，設定轉速至1200r/min，加熱升溫至78℃，恒溫攪拌反應1h，出料，得氧化淀粉濕料；按重量份數(shù)計，在反應釜中依次加入50份上述所得氧化淀粉濕料，40份備用下層沉淀物，20份去離子水，6份聚乙二醇，和3份丙烯酸，開啟反應釜攪拌器，設定轉速至480r/min，加熱升溫至75℃，恒溫攪拌反應3h，出料，待其自然冷卻至室溫后，灌裝，即得全生物降解保墑保溫液態(tài)地膜材料。

將本發(fā)明所得全生物降解保墑保溫液態(tài)地膜材料與清水按質量比為1：5配置成乳液，在玉米播種，澆灌后，將乳液均勻噴灑于土壤表面，每隔15天觀察記錄玉米的成長情況，并檢測土壤數(shù)據(jù)，并于使用常規(guī)市售液態(tài)地膜材料的玉米地對比，使用本發(fā)明材料的土壤低溫提高4℃，水分蒸發(fā)抑制率提高了18%，土壤含水量提高15%，土壤中水穩(wěn)性團粒數(shù)量提高了8%，玉米的生育期提前了10天，產(chǎn)量增加28%。

實例2

稱取木耳300g，經(jīng)人工清洗去除表面污物后，將其置于108℃烘箱中，干燥至恒重，再將干燥后的木耳轉入萬能粉碎機中，粉碎后過篩，收集120目木耳粉末；將上述所得木耳粉末加入盛有400mL丙酮的燒杯中，隨后將燒杯置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器上，于溫度為42℃，轉速為390r/min條件下恒溫攪拌反應40min，抽濾，除去濾液，用丙酮洗滌濾餅4次，再用去離子水洗滌4次，得脫脂木耳濕料；在盛有500mL去離子水的燒杯中，加入160g上述所得脫脂木耳濕料，滴加質量濃度為18%尿素溶液，調節(jié)pH至8.6，再加入0.4g胰蛋白酶，隨后將燒杯置于磁力攪拌器上，以660r/min轉速攪拌反應4h，待反應結束，將燒杯中物料轉入離心機，以7200r/min轉速離心12min，棄去上層清液，得下層沉淀物，備用；在反應釜中加入70mL質量濃度為11%雙氧水，滴加濃度為0.2mol/L鹽酸，調節(jié)雙氧水pH至2.5，再加入220g玉米淀粉，啟動攪拌器，設定轉速至1000r/min，加熱升溫至79℃，恒溫攪拌反應1.5h，出料，得氧化淀粉濕料；按重量份數(shù)計，在反應釜中依次加入55份上述所得氧化淀粉濕料，42份備用下層沉淀物，25份去離子水，7份聚乙二醇，和4份丙烯酸，開啟反應釜攪拌器，設定轉速至500r/min，加熱升溫至80℃，恒溫攪拌反應4h，出料，待其自然冷卻至室溫后，灌裝，即得全生物降解保墑保溫液態(tài)地膜材料。

將本發(fā)明所得全生物降解保墑保溫液態(tài)地膜材料與清水按質量比為1：5配置成乳液，在玉米播種，澆灌后，將乳液均勻噴灑于土壤表面，每隔12天觀察記錄玉米的成長情況，并檢測土壤數(shù)據(jù)，并于使用常規(guī)市售液態(tài)地膜材料的玉米地對比，使用本發(fā)明材料的土壤低溫提高2℃，水分蒸發(fā)抑制率提高了15%，土壤含水量提高12%，土壤中水穩(wěn)性團粒數(shù)量提高了7%，玉米的生育期提前了9天，產(chǎn)量增加24%。

實例3

稱取木耳350g，經(jīng)人工清洗去除表面污物后，將其置于110℃烘箱中，干燥至恒重，再將干燥后的木耳轉入萬能粉碎機中，粉碎后過篩，收集180目木耳粉末；將上述所得木耳粉末加入盛有450mL丙酮的燒杯中，隨后將燒杯置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器上，于溫度為45℃，轉速為420r/min條件下恒溫攪拌反應45min，抽濾，除去濾液，用丙酮洗滌濾餅5次，再用去離子水洗滌5次，得脫脂木耳濕料；在盛有600mL去離子水的燒杯中，加入180g上述所得脫脂木耳濕料，滴加質量濃度為20%尿素溶液，調節(jié)pH至8.8，再加入0.5g胰蛋白酶，隨后將燒杯置于磁力攪拌器上，以680r/min轉速攪拌反應5h，待反應結束，將燒杯中物料轉入離心機，以8000r/min轉速離心15min，棄去上層清液，得下層沉淀物，備用；在反應釜中加入80mL質量濃度為12%雙氧水，滴加濃度為0.3mol/L鹽酸，調節(jié)雙氧水pH至2.6，再加入240g玉米淀粉，啟動攪拌器，設定轉速至1200r/min，加熱升溫至80℃，恒溫攪拌反應2h，出料，得氧化淀粉濕料；按重量份數(shù)計，在反應釜中依次加入60份上述所得氧化淀粉濕料，45份備用下層沉淀物，30份去離子水，8份聚乙二醇，和5份丙烯酸，開啟反應釜攪拌器，設定轉速至520r/min，加熱升溫至85℃，恒溫攪拌反應5h，出料，待其自然冷卻至室溫后，灌裝，即得全生物降解保墑保溫液態(tài)地膜材料。

將本發(fā)明所得全生物降解保墑保溫液態(tài)地膜材料與清水按質量比為1：5配置成乳液，在玉米播種，澆灌后，將乳液均勻噴灑于土壤表面，每隔10天觀察記錄玉米的成長情況，并檢測土壤數(shù)據(jù)，并于使用常規(guī)市售液態(tài)地膜材料的玉米地對比，使用本發(fā)明材料的土壤低溫提高1℃，水分蒸發(fā)抑制率提高了10%，土壤含水量提高10%，土壤中水穩(wěn)性團粒數(shù)量提高了6%，玉米的生育期提前了8天，產(chǎn)量增加20%。