生物降解地膜新材料的發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化前景

生物降解地膜新材料的發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化前景何文清;劉琪;李元橋?yàn)g勤;嚴(yán)昌榮【摘要】地膜是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的物質(zhì)生產(chǎn)資料之一，其廣泛應(yīng)用促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的改變，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，但同時(shí)地膜殘留也帶來(lái)嚴(yán)重的”白色污染".近年來(lái)，由于降解新材料與加工工藝的不斷創(chuàng)新，降解地膜得到了快速發(fā)展.就生物降解地膜出現(xiàn)的背景、發(fā)展過(guò)程、應(yīng)用現(xiàn)狀、面臨的問(wèn)題及其產(chǎn)業(yè)化前景進(jìn)行了論述和分析.隨著技術(shù)進(jìn)步和環(huán)境問(wèn)題的日益突出,生物降解地膜將成為21世紀(jì)農(nóng)業(yè)新材料發(fā)展的重要領(lǐng)域.【期刊名稱】《生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)》【年(卷)，期】2017(000)002【總頁(yè)數(shù)】7頁(yè)(P7-13)【關(guān)鍵詞】地膜;白色污染;生物降解地膜;應(yīng)用前景【作者】何文清;劉琪;李元橋?yàn)g勤;嚴(yán)昌榮【作者單位】中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京100081;農(nóng)業(yè)部旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081;中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京100081;農(nóng)業(yè)部旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081;中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京100081;農(nóng)業(yè)部旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081;中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京100081;農(nóng)業(yè)部旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081;中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所,北京100081;農(nóng)業(yè)部旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081【正文語(yǔ)種】中文20世紀(jì)50年代，隨著塑料科學(xué)的發(fā)展，日本研究人員發(fā)明了地膜覆蓋技術(shù)，并開(kāi)始用于草莓種植，隨后廣泛地應(yīng)用于各種作物。1978年，我國(guó)從日本引進(jìn)地膜覆蓋技術(shù)并開(kāi)始用于種植蔬菜。隨后，農(nóng)用地膜大面積推廣應(yīng)用，帶來(lái)了一場(chǎng)農(nóng)業(yè)上的〃白色革命”，對(duì)我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)和糧食安全方面做出了突出貢獻(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)地膜使用量從1982年0.6萬(wàn)噸上升到2014年144萬(wàn)噸，覆蓋面積已超過(guò)1800萬(wàn)公頃；應(yīng)用作物種類也從經(jīng)濟(jì)作物逐漸發(fā)展到主要糧食作物，如玉米、小麥、水稻等。目前我國(guó)適宜地膜覆蓋的耕地面積在5000萬(wàn)公頃以上，地膜覆蓋技術(shù)在未來(lái)仍有很大的應(yīng)用空間。地膜覆蓋可以顯著提高土壤溫度、防止土壤水分蒸發(fā)、提高肥效、保持土壤疏松、防治雜草、提高冠層下的光照均勻程度等，有效改善農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的〃小氣候”，使光、熱、水和養(yǎng)分資源得到充分利用，促進(jìn)種子萌發(fā)和作物生長(zhǎng)。因此，地膜如今已經(jīng)成為我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要物質(zhì)生產(chǎn)資料之一，其廣泛使用不僅促進(jìn)了生產(chǎn)方式的改變，更有效提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。地膜覆蓋技術(shù)也是一把雙刃劍。隨著地膜覆蓋技術(shù)普及和應(yīng)用，也帶來(lái)了嚴(yán)重的地膜殘留污染問(wèn)題，調(diào)查顯示多年覆膜農(nóng)田的平均殘膜量在71.9~259.1kg/hm2,西北農(nóng)田土壤中殘膜量要明顯高于華北和西南地區(qū)。地膜殘留污染主要危害表現(xiàn)在殘膜阻礙土壤水分的滲透，降低土壤通透性；殘膜與根系直接接觸，阻礙根系伸展，影響作物生長(zhǎng)，引起作物減產(chǎn)；牛羊等家畜誤食混入農(nóng)作物秸稈和飼料的殘膜碎片后，會(huì)引起腸胃功能不良，甚至導(dǎo)致死亡。殘膜影響環(huán)境，〃白色革命”已經(jīng)轉(zhuǎn)化成〃白色污染”。地膜殘留已給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境健康帶來(lái)了嚴(yán)重的副作用［1］。針對(duì)普通塑料的廣泛應(yīng)用造成的〃白色污染”問(wèn)題，各國(guó)先后開(kāi)展了替代普通塑料的研究。生物降解塑料的概念由英國(guó)科學(xué)家格里芬于1973年首次提出，成為世界各國(guó)研究的熱點(diǎn)，并將其作為解決〃白色污染”這一世界性難題的理想措施［2-3］。生物降解地膜伴隨著生物降解塑料的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生，與傳統(tǒng)的普通聚乙烯（PE）地膜相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是地膜失去增溫保墑等作用后，在各種因素作用下經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間分解為水和二氧化碳等小分子物質(zhì)，從而可以防止殘膜對(duì)農(nóng)田土壤的污染。其按照原料可以分為以天然生物質(zhì)為原料和以石油基為原料的可降解地膜。天然生物質(zhì)原料主要包括淀粉［4-6］、纖維素等。而以天然生物質(zhì)為原料的生物地膜又可分為完全生物降解地膜和不完全生物降解地膜［7-9］。完全生物降解地膜常以淀粉、纖維素等為主要原料進(jìn)行改性、共混從而加工成為可以完全生物降解的地膜；不完全生物降解地膜是以PE為基質(zhì)，通過(guò)添加淀粉、纖維素等可降解原料從而實(shí)現(xiàn)部分降解的目的。以石油基為原料的可降解地膜生產(chǎn)主要包括聚羥基丁酸酯（PHB）［10］、聚己內(nèi)酯（PCL）［11］、聚羥基烷酸酯（PHA）、二元酸二元醇共聚酯（PBS、PBAT等）、CO2共聚物-聚碳酸亞丙酯（PPC）等。以這些聚合物為原料，通過(guò)添加助劑加工而成的地膜，在應(yīng)用過(guò)程中可以被環(huán)境微生物逐漸分解成水和二氧化碳，實(shí)現(xiàn)全生物降解。1973年，由英國(guó)科學(xué)家格里芬率先提出的生物降解塑料，是通過(guò)在惰性聚烯烴中加入天然淀粉作為填充劑，制成了可生物降解的淀粉PE，引起了淀粉塑料研發(fā)的熱潮。生物降解地膜的研發(fā)經(jīng)歷了巨大的變化：從最初用少量淀粉添加，與聚合物烯烴共混生產(chǎn)地膜，逐漸發(fā)展到由淀粉和親水性聚合物共混生產(chǎn)地膜。目前常用的工藝是將淀粉進(jìn)行改性，生產(chǎn)可生物降解的塑料。這種地膜不但工藝簡(jiǎn)單，而且成本低，廣受市場(chǎng)好評(píng)［12-13］。雖然我國(guó)研發(fā)的淀粉基可降解地膜主要是以添加型淀粉塑料為原料，但其產(chǎn)品中的可降解的淀粉含量?jī)H為10%~30%［14］,盡管這類地膜中的淀粉或改性淀粉能夠降解，但其中含量更大的PE或聚酯則會(huì)殘留在土壤中難以降解，仍然沒(méi)能完全解決地膜造成的環(huán)境污染問(wèn)題。因此，能夠全生物降解地膜材料成為降解地膜領(lǐng)域中更為迫切的研究需求。20世紀(jì)80年代初，英國(guó)研究人員首先發(fā)明了聚B-羥基丁酸酯（一種PHB）的提取和純化方法，并將其制成薄膜。PHB是聚羥基脂肪酸酯（PHAs）中的一種，PHAs是由微生物利用可再生的原材料（如多糖、醇類和低分子量的脂肪酸等）為原料合成的一種生物聚酯，包括PHB、PHBV等。PHB能夠滿足全生物降解的要求但耐沖擊強(qiáng)度較差；之后，日本東京工業(yè)大學(xué)研究人員將部分丙酸用乙酸代替，合成74HB-3HV無(wú)規(guī)共聚物，大幅度改善了其耐沖擊性能［12］。我國(guó)PHAs生物降解塑料最早是由清華大學(xué)于20世紀(jì)90年代初開(kāi)始投入研究，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所完成了用水解淀粉為原料生產(chǎn)PHB的中試研究，天津大學(xué)也采用化學(xué)法對(duì)PHB共聚物合成進(jìn)行研究［15］。目前用于生物降解地膜生產(chǎn)的材料還包括由淀粉發(fā)酵的乳酸聚合成的可完全降解的聚乳酸（PLA）［16］。聚合反應(yīng)得到的聚二羧酸二元醇類脂肪族聚酯也越來(lái)越受到關(guān)注，其中聚丁二酸丁二醇酯（PBS）由于具有良好的生物降解性能、優(yōu)異的成型加工性能以及與PE、PP相近的力學(xué)性能等優(yōu)勢(shì)而備受青睞［17-19］。此外，二氧化碳和環(huán)氧丙烷共聚而成的聚碳酸亞丙酯（PPC）［20］，以及在催化劑作用下由B-己內(nèi)酯開(kāi)環(huán)聚合生成的聚己內(nèi)酯（PCL）［21］等在降解地膜領(lǐng)域逐漸占領(lǐng)一席之地。美國(guó)、歐洲、日本等企業(yè)在生物降解塑料生產(chǎn)中進(jìn)行了大量的研發(fā)，并在世界范圍內(nèi)建立起市場(chǎng)（表1）［22］。近年來(lái)，以天然生物質(zhì)淀粉、纖維素、甲殼素等生物多糖類為原料生產(chǎn)生物降解地膜是研究熱點(diǎn)之一，雖然此類地膜的增溫保墑功能不及普通PE地膜，但在透水透氣性能上較優(yōu)。淀粉基塑料主要包括熱塑性淀粉、淀粉/生物降解塑料共混物、淀粉/納米復(fù)合材料等。我國(guó)近年來(lái)對(duì)淀粉與脂肪族聚酯共混的研發(fā)工作十分活躍，主要研究單位有天津大學(xué)、四川大學(xué)、沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)、華南理工大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所、中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所等；四川大學(xué)高分子材料學(xué)院、中國(guó)科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)研究所等進(jìn)行7PLA與淀粉共混的研究。此外，目前我國(guó)多家單位已經(jīng)開(kāi)展了纖維素地膜相關(guān)的研究和實(shí)際應(yīng)用，如中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)北京膜科學(xué)所研制出的草纖維農(nóng)用地膜、湖北枝城第一造紙廠和新疆和田地區(qū)農(nóng)業(yè)科技開(kāi)發(fā)中心開(kāi)發(fā)的紙地膜、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所應(yīng)用麻纖維研制出麻地膜等［23-25］。我國(guó)在生物降解地膜的研究和應(yīng)用取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，特別是在PLA合成中關(guān)鍵催化劑技術(shù)的突破、淀粉改性技術(shù)、PBS不同途徑的合成技術(shù)、加工工藝等方面形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)和工藝［26-27］。在此基礎(chǔ)上，生產(chǎn)配方和工藝也得到進(jìn)一步改善，生產(chǎn)能力不斷擴(kuò)大（表2）［28］，并在多地區(qū)多作物上開(kāi)展了試驗(yàn)示范。從發(fā)展趨勢(shì)看來(lái)，發(fā)展完全生物降解地膜能有效解決殘膜的環(huán)境污染問(wèn)題。近年來(lái)，在日本和歐洲，生物降解地膜在地膜市場(chǎng)占有的份額不斷增加，目前已經(jīng)超過(guò)10%，在某些行業(yè)（如日本蔬菜種植）和局部區(qū)域的應(yīng)用比例已高達(dá)20%以上；而傳統(tǒng)地膜（PE等）市場(chǎng)占有的份額則逐漸下降［29］。生物降解地膜主要應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)和園藝，如日本每年用于馬鈴薯、洋蔥、蘿卜和煙草等的生物降解地膜高達(dá)2000噸。2010年以來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)可降解生物地膜的研發(fā)和應(yīng)用的合作越來(lái)越廣泛。日本昭和電工株式會(huì)社、德國(guó)BASF、法國(guó)Limagrain公司與中國(guó)農(nóng)業(yè)科研和技術(shù)推廣部門(mén)合作，在西北的新疆等地、西南的云南等地以及華北的北京等地進(jìn)行大面積的生物降解地膜的試驗(yàn)和示范工作，應(yīng)用范圍進(jìn)一步拓寬，覆蓋各主要農(nóng)作物，如棉花、玉米、煙草、馬鈴薯等。例如，在云南，法國(guó)Limagrain公司開(kāi)展了面積超過(guò)1000公頃的生物降解地膜應(yīng)用示范，覆蓋作物十余種。同時(shí)，我國(guó)有關(guān)企業(yè)已完成生物降解樹(shù)脂材料生產(chǎn)線建設(shè)，啟動(dòng)降解地膜的研發(fā)和應(yīng)用，不斷改進(jìn)和完善產(chǎn)品配方，使得國(guó)產(chǎn)生物降解地膜在應(yīng)用性能和經(jīng)濟(jì)性能方面都得到大幅度提高。在農(nóng)業(yè)部大力支持下，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所與國(guó)內(nèi)外卜相關(guān)企業(yè)合作，2011年以來(lái)在我國(guó)9個(gè)省市自治區(qū)，包括新疆石河子市、河北成安縣、遼寧阜新市、湖北恩施州、云南曲靖市、山東膠州市、內(nèi)蒙古武川縣、甘肅鎮(zhèn)原縣、寧夏海原縣等地建立了生物降解地膜適宜性評(píng)價(jià)基地。針對(duì)國(guó)內(nèi)外企業(yè)與科研院所生產(chǎn)的主要生物降解地膜產(chǎn)品，進(jìn)行了全方面的綜合評(píng)價(jià)，將其機(jī)械匹配性能、增溫保墑與雜草防除能力、降解時(shí)間與程度、經(jīng)濟(jì)效益等與傳統(tǒng)PE地膜比較，獲取了可降解地膜在生產(chǎn)投入、田間管理、農(nóng)作物產(chǎn)量增產(chǎn)、降解效果等方面數(shù)據(jù)，并根據(jù)研究結(jié)果提出了產(chǎn)品配方改進(jìn)和完善建議。2015年，農(nóng)業(yè)部設(shè)立了專項(xiàng)資金在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展生物降解地膜試驗(yàn)評(píng)價(jià)，生物降解地膜的適應(yīng)性評(píng)價(jià)研究得到了進(jìn)一步的推進(jìn)。該項(xiàng)研究選擇了20多家公司生產(chǎn)的生物降解地膜產(chǎn)品，在東北、華北、西北和西南的11個(gè)省（區(qū)）、23個(gè)縣（市）、7種農(nóng)作物上開(kāi)展了試驗(yàn)（表3）［29］。該項(xiàng)目的研究結(jié)果表明，從作物覆膜時(shí)間上看，大多數(shù)生物降解地膜在覆膜時(shí)間較短作物（如煙草、花生）的適宜性優(yōu)于覆膜時(shí)間長(zhǎng)的作物（如玉米）；從區(qū)域上看，華北和西南地區(qū)適宜性要高于西北地區(qū)。同時(shí)，研究也揭示了生物降解地膜在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中存在的普遍性問(wèn)題：降解時(shí)間影響因素多，影響機(jī)制復(fù)雜，破裂時(shí)間往往過(guò)早；機(jī)械強(qiáng)度有待提高，鋪膜易斷裂，從而難以進(jìn)行機(jī)械化操作；增溫保墑性能與PE地膜相比相差較大，尤其在作物生育前期較差的增溫保墑性能對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量造成較大影響。該項(xiàng)目明確了不同類型生物降解地膜的區(qū)域性適用性評(píng)價(jià)，從而促進(jìn)針對(duì)地域和作物特點(diǎn)的降解地膜的研發(fā)與應(yīng)用，并為國(guó)家決策部門(mén)制定地膜應(yīng)用及殘膜污染治理提供依據(jù)。3.1生物降解地膜發(fā)展中面臨的問(wèn)題近年來(lái)，盡管生物降解地膜這一領(lǐng)域已經(jīng)取得突破性進(jìn)展，但由于種種原因，其產(chǎn)業(yè)化及推廣應(yīng)用進(jìn)展遲緩。其一，機(jī)械強(qiáng)度普遍不夠，規(guī)?；鳂I(yè)困難，這是限制生物降解地膜廣泛應(yīng)用的重要原因之一。生物降解地膜材料本身的理化特性決定了其抗拉伸強(qiáng)度較差，從而導(dǎo)致在以機(jī)械作業(yè)為主的農(nóng)區(qū)無(wú)法進(jìn)行機(jī)械化覆膜作業(yè)。因此，通過(guò)完善和改進(jìn)地膜配方，提高地膜的抗拉伸強(qiáng)度，滿足農(nóng)機(jī)作業(yè)要求，才能為更大規(guī)模地應(yīng)用生物降解地膜創(chuàng)造條件。其二，生物降解地膜破裂時(shí)間和降解可控性差，增溫保墑功能較差，難以滿足不同氣候條件和作物的生長(zhǎng)需要。現(xiàn)有的生物降解地膜產(chǎn)品有些破裂和降解過(guò)早，覆蓋時(shí)間遠(yuǎn)低于作物地膜覆蓋安全期，難以保證其增溫保墑和抑制雜草等主要功能的發(fā)揮，從而對(duì)地膜的推廣造成了障礙。其三，與普通PE地膜相比，高成本是目前生物降解地膜大規(guī)模推廣應(yīng)用的一個(gè)重要限制因素。生物降解地膜在保水性和保溫性方面均遜于PE地膜［30-31］，而原料成本、加工成本及生產(chǎn)規(guī)模等多方面因素使得生物降解地膜的價(jià)格卻是普通PE地膜的3倍，甚至更多。因此，通過(guò)對(duì)原材料和加工方法的創(chuàng)新，以及生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大等手段來(lái)降低其成本，也是更廣泛地應(yīng)用生物降解地膜的必經(jīng)之路。此外，生物降解地膜缺乏全面系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)方法的標(biāo)準(zhǔn)，也不利于地膜技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)、評(píng)價(jià)及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。3.2生物降解地膜的發(fā)展方向及其產(chǎn)業(yè)化前景PE地膜材料取材于寶貴的石油資源，并且其廢棄物產(chǎn)生的環(huán)境污染是人類目前迫切需要解決的問(wèn)題。盡管脂肪族聚酯、聚乙醇酸、PLA和聚乙烯醇等生物降解地膜已經(jīng)嶄露頭角，但是其在我國(guó)市場(chǎng)中的占有份額還非常有限，這可能是由于人們的環(huán)保意識(shí)不夠強(qiáng)以及國(guó)內(nèi)對(duì)價(jià)格的承受能力有限所導(dǎo)致的。目前，我國(guó)生產(chǎn)企業(yè)都紛紛轉(zhuǎn)向了國(guó)際市場(chǎng)，如歐洲、日本和韓國(guó)等。同時(shí)，已有的大量的生物降解地膜研究表明，其降解和應(yīng)用過(guò)程非常復(fù)雜，同一種生物降解塑料地膜應(yīng)用在不同的氣候條件，以及不同的作物條件下，降解的行為和降解周期有較大差異。因此，必須通過(guò)對(duì)其進(jìn)行配方改進(jìn)實(shí)現(xiàn)功能的多樣化，并通過(guò)有針對(duì)性的評(píng)價(jià)才能更好的推廣應(yīng)用。生物降解地膜研發(fā)的重要任務(wù)是進(jìn)一步降低成本、增強(qiáng)性能及推進(jìn)市場(chǎng)化。在我國(guó)生物降解地膜的研究過(guò)程中，產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界各自獨(dú)立開(kāi)展工作較多，學(xué)術(shù)界獨(dú)立開(kāi)展了全生物降解塑料研制和評(píng)價(jià)的研究，進(jìn)行了很多關(guān)于地膜的組成優(yōu)化、降解機(jī)理及應(yīng)用評(píng)價(jià)方面的研究；產(chǎn)業(yè)界往往弓I進(jìn)國(guó)外卜產(chǎn)品、技術(shù)和生產(chǎn)線，也對(duì)降解地膜的功能性、生產(chǎn)工藝和成本控制等方面做了很多探索，但是總體來(lái)說(shuō)，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界獨(dú)立開(kāi)展工作較多，交流較少，導(dǎo)致學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界結(jié)合不夠緊密，限制了我國(guó)生物降解地膜的發(fā)展進(jìn)程。在今后的研發(fā)中，應(yīng)該注重學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的聯(lián)系、合作和交流，促進(jìn)我國(guó)生物降解地膜的大力發(fā)展。要使生物降解地膜在我國(guó)被廣泛應(yīng)用，重點(diǎn)在以下四個(gè)方向努力。在降解機(jī)理與調(diào)控技術(shù)方面進(jìn)行深入研究。生物降解地膜的降解機(jī)理及降解速度的調(diào)控機(jī)理是增強(qiáng)其功能性和實(shí)用性的根基，加強(qiáng)生物降解地膜的原材料、配方和生產(chǎn)工藝的研究，發(fā)展高性能、多功能化的生物降解地膜材料，同時(shí)滿足不同環(huán)境和作物生長(zhǎng)發(fā)育的要求，尤其是要研發(fā)適應(yīng)不同地區(qū)和多種作物的特色生物降解地膜產(chǎn)品，以滿足和適應(yīng)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)多樣性的要求［32-34］。降低成本。高成本是目前產(chǎn)品大規(guī)模推廣應(yīng)用的一個(gè)重要限制因素。因此，成本控制將是重中之重。一方面，可通過(guò)原材料規(guī)?；a(chǎn)、配方完善，以及加工工藝改進(jìn)等手段來(lái)降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，從而降低價(jià)格；另一方面，應(yīng)該進(jìn)一步全面評(píng)價(jià)地膜使用成本，促進(jìn)降解地膜的規(guī)?；瘧?yīng)用，而不僅僅是關(guān)注原材料的成本。例如，普通PE地膜應(yīng)用的總成本除了材料的生產(chǎn)成本，還應(yīng)該包括地膜產(chǎn)品的回收處理成本。根據(jù)日本昭和電工公司的調(diào)查和計(jì)算，在日本PE地膜購(gòu)買(mǎi)和回收的成本基本相當(dāng)，而生物降解地膜由于能夠降解則無(wú)回收成本；在我國(guó)，大量PE地膜未經(jīng)回收和處理，并且即使回收，由于勞動(dòng)力價(jià)格相對(duì)較低，并不需要太高的回收成本，因此生物降解地膜較PE地膜的成本要高很多。但是，隨著我國(guó)環(huán)境保護(hù)重視程度的提高，尤其是農(nóng)業(yè)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展要求的進(jìn)一步增加，PE地膜的回收利用也是大勢(shì)所趨，生物降解地膜相對(duì)于PE地膜的綜合利用成本將隨之降低。發(fā)展自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，促進(jìn)研究成果轉(zhuǎn)化成降解地膜產(chǎn)品。相對(duì)于國(guó)外其他國(guó)家，我國(guó)對(duì)生物降解地膜的研發(fā)和生產(chǎn)起步較晚。目前，國(guó)夕卜許多國(guó)家在該領(lǐng)域已經(jīng)獲得了很多專利，而這些對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品造成了較強(qiáng)的技術(shù)壁壘。國(guó)內(nèi)企業(yè)要想迎頭趕上，在開(kāi)發(fā)生物降解地膜的同時(shí)，應(yīng)該重視將自主研發(fā)的新型成果轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，盡可能地形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。加大政策扶持。建議對(duì)生物降解地膜產(chǎn)品的應(yīng)用采取補(bǔ)貼或者優(yōu)惠政策。政府的調(diào)節(jié)行為，對(duì)于推動(dòng)生物降解地膜產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展及其推廣應(yīng)用是十分重要的。生物降解地膜正在逐漸成為當(dāng)今農(nóng)業(yè)環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，它的發(fā)展不僅在一定程度上緩解了環(huán)境矛盾，而且對(duì)日益枯竭的石油資源更是一種保護(hù)和補(bǔ)充。雖然生物降解地膜發(fā)展已有近30年的歷史，并且近年來(lái)相關(guān)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化都比較活躍，在市場(chǎng)上也占據(jù)了一部分生存空間，但是目前依然處于產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的初級(jí)階段，離實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)還有很大差距，實(shí)際產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用量與PE地膜相比微乎其微。此外，我國(guó)在產(chǎn)品性能、制造成本、關(guān)鍵技術(shù)、技術(shù)集成與產(chǎn)業(yè)化規(guī)模等方面與歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在較大差距，必須加快突破生產(chǎn)制造過(guò)程中的生物合成、化學(xué)合成改性及復(fù)合成型等關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步挖掘高效穩(wěn)定的加工成型工藝，促進(jìn)生物降解地膜材料的低成本規(guī)?；a(chǎn)與示范，構(gòu)建其研發(fā)平臺(tái)，提升企業(yè)科技創(chuàng)新能力，為產(chǎn)業(yè)培育提供科技支撐。生物降解地膜要得到更為廣泛的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，還需要一個(gè)漫長(zhǎng)的歷程。但隨著人們對(duì)環(huán)保要求的進(jìn)一步提高、低碳經(jīng)濟(jì)及產(chǎn)業(yè)的興起，也許這一歷程將在不遠(yuǎn)的未來(lái)實(shí)現(xiàn)。完全生物降解地膜的廣泛應(yīng)用具有重大的環(huán)境與社會(huì)意義，將是21世紀(jì)農(nóng)業(yè)新材料發(fā)展的重要領(lǐng)域?！鞠嚓P(guān)文獻(xiàn)】[1]嚴(yán)昌榮，何文清，劉爽，等.中國(guó)地膜覆蓋及殘留污染防控[1^].北京：科學(xué)出版社，2015:1-13.[2]黎先發(fā).可降解地膜材料研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].塑料，2004,33(1):76-81.[3]邱威揚(yáng)，邱賢平，王飛鏑.淀粉塑料研究與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002:116-117.[4]FUNKEU,BERGTHALLERW,LINDHAUERMG.Processingandcharacterizationofbiodegradableproductsbasedonstarch[J].PolymerDegradation&Stability,1998,59(1-3):293-296.[5]HULLEMANSHD,JANSSENFHP,FEILH.Theroleofwaterduringplasticizationofnativestarches[J].Polymer,1998,39(10):2043-2048.[6]LUY,LANT,DOLEP,etal.Preparationandpropertiesofstarchthermoplasticsmodifedwithwaterbornepolyurethanefromrenewableresources[J].Polymer,2005,46(23):9863-9870.[7]MARUHASHIM,TOKONAMIH.Biodegradableflmforagriculturaluse:US,5106890[P].1992-04-21.[8]SHAHAA,HASANF,HAMEEDA,etal.Biologicaldegradationofplastics:acomprehensivereview[J].BiotechnolAdv,2008,26(3):246-265.[9]徐明雙，李青山，劉冬.可降解塑料的研究進(jìn)展[J].塑料制造，2009,5:81-85.[10]SRIDEWIN,BHUBALANK,SUDESHK.Degradationofcommerciallyimportantpolyhydroxyalkanoatesintropicalmangroveecosystem[J].PolymDegradStab,2006,91(12):2931-2940.[11]TOKIWAY,CALABIABP.Biodegradabilityandbiodegradationofpoly(lactide)[J].ApplMicrobiolBiotechnol,2006,72(2):244-251.[12]溫耀賢.功能性塑料薄膜[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005:262.[13]劉敏，黃占斌，楊玉姣.可生物降解地膜的研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2008,24(9):439-444.[14]梁永泉，唐漢民，蔡民廷，等.淀粉地膜的生物降解與應(yīng)用性能研究[J].廣西大學(xué)學(xué)報(bào)，1998,1:46-49.[15]MASAYUKIS.Biodegradationofplastics[J].CurrentOpinioninBiotechnology,2001,12(12):242-247.[16]張國(guó)棟，楊紀(jì)元，馮新德，等.聚乳酸的研究進(jìn)展[J].化學(xué)進(jìn)展，2000,12(1):89-102.[17]張培娜，黃發(fā)榮，王彬芳.改性脂肪族聚酯的生物降解性研究[J].華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2001,27(1):64-67.[18]廖才智.生物降解性塑料PBS的研究進(jìn)展[J].塑料科技，2010,38(7):93-98.[19]張維，季君暉，趙劍，等.生物質(zhì)基聚丁二酸丁二醇酯(PBS)應(yīng)用研究進(jìn)展[J].化工新型材料，2010,38(7):1-5.[20]王秋艷，翁云宣，許國(guó)志.聚甲基乙撐碳酸酯的研究進(jìn)展[J].中國(guó)塑料，2011,25(1):8-14.[21]吳俊，謝筆鈞.淀粉/聚已內(nèi)酯熱塑性完全生物降解塑料膜的研制[J].塑料工業(yè)，2002,30(6):22-24.[22]嚴(yán)昌榮，何文清，劉爽，等.中國(guó)地膜覆蓋及殘留污染防控[M].北京：科學(xué)出版社，2015:43-52.[23]高玉杰，謝來(lái)蘇.紙基農(nóng)用地膜的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用[J].中國(guó)造紙，2002,3:28-31.[24]王朝云，呂江南，易永健，等.環(huán)保型麻地膜的研究進(jìn)展與展望[J].中國(guó)麻業(yè)科學(xué)，2007,29(A2):380-384.[25]XIONGCC,TUXL,WANGHW,etal.Effectsofseedlingcultivationwithmat-fbermulchonqualityandquantityofearly-seasonrice[J].AgriculturalScienceandTechnology,2013,14(11):1559-1562.[26]CHENGQ.Plasticsfrombacteria:naturalfunctionsandapplications[J].SpringerEbooks,2010,48(2):124-137.[27]黃偉，李弘，張全興.生態(tài)友好材料聚乳酸的合成研究進(jìn)展[J].化學(xué)通報(bào)，2012,75(12):1069-1075.[28]陸海旭.生物可降解塑料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].化學(xué)工業(yè)，2016,34(3):7-14.[29]嚴(yán)昌榮，何文清，薛穎昊，等.生物降解地膜應(yīng)用與地膜殘留污染防控[J].生物工程學(xué)報(bào)，2016,32(6):748-760.[30]TOUCHALEAUMEF,MARTINCL,ANGELLIER-COUSSYH,etal.Pe