本发明属于农业应用领域，具体涉及一种全营养型生物降解农用地膜及其制备方法。
背景技术：
农用地膜覆盖技术自引进以来，极大地促进了农作物产量与效益的提高。目前我国市场上的地膜种类繁多，其中大部分是以石油化工产品聚乙烯为主要原料。这类农用地膜产品可以保持土壤水分、改善土壤质量、提高肥效、提高光能利用率、防病虫草害等。但是其在带来大量经济和社会效益的同时，也加剧来了人类生存环境的恶化。这类地膜在土壤中无法降解，使得农田残膜累积严重，耕地土壤透气性降低，微生物活动数量减小，影响作物出苗等。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种全营养型可生物降解农用地膜及其制备，来克服传统农用地膜带来的土壤破坏和环境污染的问题，同时提供作物所必须的营养元素。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种全营养型可生物降解农用地膜，其制备原料包括：可生物降解材料、含n物质、含p物质和含k物质，可生物降解材料、含n物质、含p物质和含k物质的质量比为1:(0.25-0.35):(0.055-0.065):(0.16-0.20)。
优选的，含n物质为硫酸铵、碳酸氢铵和尿素中的一种。
优选的，含p物质为过磷酸钙、磷酸二铵和磷酸二氢钾中的一种。
优选的，含k物质为氯化钾和硫酸钾中的一种。
优选的，所述可生物降解材料为pbs基可生物降解材料、pla基可生物降解材料、pbat基可生物降解材料、pbs/pla共混基可生物降解材料、pbs/pbat共混基可生物降解材料或pbat/pla共混基可生物降解材料。
所述的全营养型可生物降解农用地膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别将含n物质、含p物质和含k物质研磨过筛备用；
(2)将可生物降解材料、含n物质、含p物质和含k物质，在80～160℃下混合造粒，制得复合母粒，然后将复合母粒吹膜，制得全营养型可生物降解农用地膜。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的全营养型可生物降解农用地膜，采用可生物降解材料为基体，并添加了植物生长所必须的营养元素n、p、k。n是植物体内蛋白质、核酸在(dna与rna)和叶绿体中叶绿素等化合物的组成元素,对植物生长发育起很大作用；p是植物体内核酸(dna与rna)、蛋白质和酶等多种化合物的组成元素，促进植物生长，增强作物的抗寒、抗旱能力；k能够促进光合作用，使细胞渗透压有利用对水的吸收，增强植物对各种不良状况的忍受能力。本发明地膜在解决传统塑料带来的环境污染、土壤污染等问题的同时，为作物生长提供必须营养元素，使得可生物降解农用地膜在使用中降解并使营养元素被土壤充分吸收，达到了修复改良土壤、作物增产等目的，赋予农用地膜更高的附加价值，符合农业的可持续发展及绿色农业的发展方向。
本发明全营养型可生物降解农用地膜的制备方法简单、能耗低，节省时间，加工成型方便，为各种可生物降解农用地膜的普遍使用打下基础，为解决环境问题出谋划策，为作物增产贡献力量。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明公开的一种全营养型可生物降解农用地膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别将含n物质、含p物质和含k物质研磨过筛备用；
(2)按可生物降解材料：含n物质：含p物质：含k物质＝1:(0.25-0.35):(0.055-0.065):(0.16-0.20)的质量比，取可生物降解材料、含n物质、含p物质和含k物质，在80～160℃下混合造粒，制得复合母粒，然后将复合母粒吹膜，制得全营养型可生物降解农用地膜。
本发明中含n物质指的是硫酸铵、碳酸氢铵、尿素中的一种。含p的物质指的是过磷酸钙、磷酸二铵和磷酸二氢钾中的一种。含k物质指的是氯化钾和硫酸钾中的一种。可生物降解材料指的是pbs基可生物降解材料、pla基可生物降解材料、pbat基可生物降解材料、pbs/pla共混基可生物降解材料、pbs/pbat共混基可生物降解材料或pbat/pla共混基可生物降解材料，能与含有营养元素的物质复合，从而制得可生物降解农用地膜。
实施例1
一种全营养型可生物降解农用地膜的制备方法，包括以下步骤：
将尿素、磷酸二胺、硫酸钾研磨过200目筛，将pbs基可生物降解材料与尿素、磷酸二铵、硫酸钾以质量比1:0.25:0.055:0.16放入单螺杆挤出机料筒中，110℃下混合造粒，然后得复合母粒，然后将复合母粒放入吹膜机中吹膜，制得一种全营养型可生物降解农用地膜。
实施例2
将尿素、磷酸二胺、硫酸钾研磨过200目筛，将pbs基可生物降解材料与尿素、磷酸二铵、硫酸钾以质量比1:0.30:0.060:0.18放入单螺杆挤出机料筒中，110℃下混合造粒，然后得复合母粒，然后将复合母粒放入吹膜机中吹膜，制得一种全营养型可生物降解农用地膜。
实施例3
将尿素、磷酸二胺、硫酸钾研磨过200目筛，将pbs基可生物降解材料与尿素、磷酸二铵、硫酸钾以质量比1:0.35:0.065:0.20放入单螺杆挤出机料筒中，110℃下混合造粒，然后得复合母粒，然后将复合母粒放入吹膜机中吹膜，制得一种全营养型可生物降解农用地膜。
实施例4
将碳酸氢铵、磷酸钙、氯化钾研磨过200目筛，将pbs基可生物降解材料与尿素、磷酸二铵、氯化钾以质量比1:0.25:0.055:0.16放入单螺杆挤出机料筒中，110℃下混合造粒，然后得复合母粒，然后将复合母粒放入吹膜机中吹膜，制得一种全营养型可生物降解农用地膜。
实施例5
将碳酸氢铵、磷酸钙、氯化钾研磨过200目筛，将pbs基可生物降解材料与尿素、磷酸二铵、氯化钾以质量比1:0.30:0.060:0.18放入单螺杆挤出机料筒中，110℃下混合造粒，然后得复合母粒，然后将复合母粒放入吹膜机中吹膜，制得一种全营养型可生物降解农用地膜。
实施例6
将碳酸氢铵、磷酸钙、氯化钾研磨过200目筛，将pbs基可生物降解材料与尿素、磷酸二铵、氯化钾以质量比1:0.35:0.065:0.20放入单螺杆挤出机料筒中，110℃下混合造粒，然后得复合母粒，然后将复合母粒放入吹膜机中吹膜，制得一种全营养型可生物降解农用地膜。
针对本发明实施例1～6制得的全营养型可生物降解农用地膜进行降解率及模拟应用对青菜生长过程中叶绿素含量、丙二醛含量(mda)、过氧化物酶活性(pod)、维生素c含量的测试，具体实验数据见表1及表2，对比例为未添加任何物质的pbs膜；
表1pbs基全营养型可生物降解农用地膜降解率测试结果
表2pbs基全营养型可生物降解农用地膜青菜实验测试结果
实施例7～12
实施例7～12将上述实施例1～6中的pbs基可生物降解材料替换为pla基可生物降解材料；针对本发明实施例7～12制得的全营养型可生物降解农用地膜进行降解率及模拟应用对青菜生长过程中叶绿素含量、丙二醛含量(mda)、过氧化物酶活性(pod)、维生素c含量的测试，具体实验数据见表3及表4，对比例为未添加任何物质的pla膜；
表3pla基全营养型可生物降解农用地膜降解率测试结果
表4pla基全营养型可生物降解农用地膜青菜实验测试结果
实施例13～18
实施例13～18将pbs基可生物降解材料替换为pbat基可生物降解材料；针对本发明实施例13～18制得的全营养型可生物降解农用地膜进行降解率及模拟应用对青菜生长过程中叶绿素含量、丙二醛含量(mda)、过氧化物酶活性(pod)、维生素c含量的测试，具体实验数据见表5及表6，对比例为未添加任何物质的pbat膜；
表5pbat基全营养型可生物降解农用地膜降解率测试结果
表6pbat基全营养型可生物降解农用地膜青菜实验测试结果
实施例19～24
实施例19～24将pbs基可生物降解材料替换为pbs/pla复合基可生物降解材料；针对本发明实施例19～24制得的全营养型可生物降解农用地膜进行降解率及模拟应用对青菜生长过程中叶绿素含量、丙二醛含量(mda)、过氧化物酶活性(pod)、维生素c含量的测试，具体实验数据见表7及表8，对比例为未添加任何物质的pbs/pla膜；
表7pbs/pla基全营养型可生物降解农用地膜降解率测试结果
表8pbs/pla基全营养型可生物降解农用地膜青菜实验测试结果
实施例25～30
实施例25～30将pbs基可生物降解材料替换为pbs/pbat复合基可生物降解材料；针对本发明实施例25～30制得的全营养型可生物降解农用地膜进行降解率及模拟应用对青菜生长过程中叶绿素含量、丙二醛含量(mda)、过氧化物酶活性(pod)、维生素c含量的测试，具体实验数据见表9及表10，对比例为未添加任何物质的pbs/pbat膜；
表9pbs/pbat基全营养型可生物降解农用地膜降解率测试结果
表10pbs/pbat基全营养型可生物降解农用地膜青菜实验测试结果
实施例31～36
实施例31～36将pbs基可生物降解材料替换为pbat/pla复合基可生物降解材料；针对本发明实施例31～36制得的全营养型可生物降解农用地膜进行降解率及模拟应用对青菜生长过程中叶绿素含量、丙二醛含量(mda)、过氧化物酶活性(pod)、维生素c含量的测试，具体实验数据见表11及表12，对比例为未添加任何物质的pbat/pla膜；
表11pbat/pla基全营养型可生物降解农用地膜降解率测试结果
表12pbat/pla基全营养型可生物降解农用地膜青菜实验测试结果
由以上数据可以看出，使用本发明的制得的各种全营养型可生物降解农用地膜其实施例的效果是：制得的全营养型可生物降解农用地膜相对于未添加含植物所需营养元素的物质的对比例(可生物降解基材本身)，各种全营养型可生物降解农用地膜的降解率均有所大幅度提高，将其在土壤中放置6个月，其降解率可达91.3％，随着时间的增加，土壤中的水分以及微生物使得可生物降解农用地膜内部化学键发生断裂并有效释放其中的生物生长所必须的营养元素，增肥增效，增加作物产量，可以根据实际应用进行生产。模拟青菜生长实验，测试青菜中叶绿素含量、丙二醛含量、过氧化物酶活性、维生素c含量，不同比例下，其含量均有不同程度的影响，且朝着有利的方向变化。
本发明上述实施例中计算降解率的方法为：
将制得的环保材料以一定比例大小放入土壤中，每隔1个月取样一次记录质量损失(每个样三个平行样)，连续取样6个月。
质量损失率公式为：m＝(m0-mt)/m0×100％；
其中m0为降解前膜的原始质量；mt为降解t个月后膜的剩余质量。
本发明上述实施例中测试及计算叶绿素含量的方法为：
称取青菜叶片0.2g，置于研钵内，添取少许碳酸钙。先加入3ml的丙酮，研磨均匀后，添加2ml的丙酮，研磨至叶片泛白色，静置3～5分钟后，将上述匀浆液通过漏斗过滤到25ml棕色容量瓶中。研钵残渣用5ml丙酮清洗，移至漏斗过滤。将滤纸上残留的叶绿素用丙酮冲洗到棕色容量瓶中，用丙酮定容至25ml，摇匀。以纯丙酮溶液为对照组，然后分别在665nm、645nm波长下测定其吸光度，并计算叶绿素总含量。
其中：v为提取液总体积(ml)；w为植物样品鲜重(g)。
本发明上述实施例中测试及计算丙二醛含量的方法为：
称取三氯乙酸(tca)10g，定容至100ml容量瓶内，配制10％(tca)溶液。称取硫代巴比妥酸(tba)0.125g，定容至25ml容量瓶内，配制0.6％(tba)溶液。称取0.5g青菜叶片放入研钵中，加入3ml10％tca，研磨匀浆后添加2ml10％tca继续研磨，在4000r/min转速下离心15min(4℃)，上清液即为mda提取液。称取提取液2ml到具塞试管中，加入2ml0.6％tba，混合均匀后，沸水浴中反应20min，立即移入冰水中，迅速冷却后在4000r/min的条件下离心，在532nm、600nm和450nm处检测所得上清液的吸光度值，计算mda含量。对照组为2ml水加2ml0.6％tba。
其中：v为反应液体积(ml)；vs为测定用提取液体积(ml)；vt为提取液总体积(ml)；fw：植物样品鲜重(g)。
本发明上述实施例中测试及计算过氧化物酶活性(pod)的方法为：
由磷酸二氢钠和磷酸氢二钠调配制得100mmol/lph为6.0磷酸缓冲液。取50ml上述溶液置于烧杯中，加入28μl愈创木粉，加入19μl的30％过氧化氢溶液，混匀，作为反应混合液保存在冰箱内备用。称取0.25g长势较好的青菜叶片放入研钵中，加入5mlph值为6.0的磷酸缓冲液研成匀浆，在7000r/min转速下离心15min(4℃)，将上清液移入25ml容量瓶内，用磷酸缓冲液定容至25ml，低温保存备用。取用上述提取液1ml再加入3ml的反应混合液，置于比色皿中，立即启动秒表记录反应时间，测定其在470nm波长处的吸光度，每隔一分钟读取一次，计算pod活性。对照组为3ml反应混合液和1ml磷酸缓冲液。
其中：δa470为吸光度差；δt为吸光度差所对应的时间(min)；v1：提取液总体积(ml)；v2测定用提取液体积(ml)：w：为植物样品鲜重(g)。
本发明上述实施例中测试及计算维生素c含量的方法为：
维生素c含量的测定采用氧化型2,6-二氯酚靛酚在酸性条件下滴定测定，滴定时溶液由无色变为淡红色那一刻，即为滴定终点。首先取一定体积的标准vc溶液(0.1mg/ml)用2,6-二氯酚靛酚滴定至溶液呈粉红色且15s内无颜色消失发生，然后取同样量的2％的草酸做空白对照，并按上述方法滴定，最后称取菜叶1g撕碎后加入2％的草酸溶液5ml研磨成浆，将浆液转入到离心管中同时用少许2％的草酸溶液清洗研钵并合并液体，在8000r/min的转速下离心5min后将上清液转移至容量瓶中定容，取一定量的液体迅速用2,6-二氯酚靛酚滴定至液体呈粉红色，测定vc含量。vc含量按下式5-2计算：
式中：
v为滴定样品所用2,6-二氯酚靛酚用量(ml)；
m为样品定容后的总体积(ml)；
n为所取待测样品的体积(ml)；
l为每1ml2,6-二氯酚靛酚溶液所氧化的vc含量(mg/ml)。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
1.一种全营养型可生物降解农用地膜，其特征在于，其制备原料包括：可生物降解材料、含n物质、含p物质和含k物质，可生物降解材料、含n物质、含p物质和含k物质的质量比为1:(0.25-0.35):(0.055-0.065):(0.16-0.20)。
2.根据权利要求1所述的全营养型可生物降解农用地膜，其特征在于，含n物质为硫酸铵、碳酸氢铵和尿素中的一种。
3.根据权利要求1所述的全营养型可生物降解农用地膜，其特征在于，含p物质为过磷酸钙、磷酸二铵和磷酸二氢钾中的一种。
4.根据权利要求1所述的全营养型可生物降解农用地膜，其特征在于，含k物质为氯化钾和硫酸钾中的一种。
5.根据权利要求1所述的全营养型可生物降解农用地膜，其特征在于，所述可生物降解材料为pbs基可生物降解材料、pla基可生物降解材料、pbat基可生物降解材料、pbs/pla共混基可生物降解材料、pbs/pbat共混基可生物降解材料或pbat/pla共混基可生物降解材料。
6.权利要求1～5中任意一项所述的全营养型可生物降解农用地膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别将含n物质、含p物质和含k物质研磨过筛备用；
(2)将可生物降解材料、含n物质、含p物质和含k物质，在80～160℃下混合造粒，制得复合母粒，然后将复合母粒吹膜，制得全营养型可生物降解农用地膜。
技术总结