一种烟草专用生物降解地膜及其制备方法与流程

本发明涉及一种烟草专用生物降解地膜及其制备方法，属于烟草降解地膜。

背景技术：

1、烟草是我国重要的经济作物，年均栽培面积达到80万hm2以上，地膜覆盖栽培具有保温、保墒、增产的作用。因此，地膜覆盖技术已经成为我国烟草农业生产中的主要种植模式，普通地膜用量每年在5万吨以上。研究发现，在团棵期移除覆盖在烟垄上的地膜，可以促进烟株形成发达的根系，因此揭膜培土种植技术近年来得到广泛的应用。然而，揭膜培土意味着人工成本增加。此外，由于传统塑料地膜在自然条件下难以降解，残膜严重阻碍了烟草根系生长发育及土壤水肥运移，造成了严重的白色污染和作物减产。

2、为了解决上述问题，人们开始选用生物降解地膜用于烤烟的种植，生物降解塑料既有较好的力学性能，又有较高的延展性和断裂伸长率，还具有优良的生物降解性，在使用后能够在环境中被微生物利用而分解成二氧化碳和水，可有效避免环境污染；还能降低地膜残膜回收的劳动力以及降低残膜对烟草品质的影响，例如，专利cn1123441767，cn111349323a等。

3、为了确保移栽后烟草的良好生长和高质量产量，保证烟草种植的经济效益，烟草种植过程中常需要施肥和除草。土壤中的营养元素含量对烤烟质量和产量有很大的影响，适宜的营养元素含量有利于形成较好的烟叶品质。因此，合理施肥成为生产优质适产烟草的重要栽培措施。在传统的烟草种植中，人们施用复合肥只注重氮、磷、钾等，往往忽视了微量元素和植物生长调节剂对土壤肥力的影响。科学研究及生产实践证明，烟叶中钾、镁、铜、锰、锌等元素对其香气质、香气量有显著的影响。尤其是铜、锰、锌等微量元素是烟草细胞结构和代写化合物质的组成成分，含量不足或过量都会导致植物生理机能失调和生长发育受阻，影响烟叶化学成分协调及香味成分的含量。

4、除草一方面可减小杂草与烟草竞争光、水和营养素，确保烟草获得足够的资源以健康生长；另一方面可以减少许多病虫害的发生和传播，保护烟草作物。随着气候环境、作物布局和栽培制度的改变，烟草草害呈上升趋势。化学防治是当前防治草害的主要手段，长期直接将化学农药喷洒在烟草植株上(安全性差，易对植株产生药害)，不仅导致烟草产品和农业环境污染态势日益严峻，长期日晒雨淋还会降低化学农药的使用效率。

技术实现思路

1、基于上述，本发明提供一种集肥料、生长调节剂和除草剂一体，并可减少制剂间拮抗作用的烟草专用生物降解地膜及其制备方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供一种烟草专用生物降解地膜，所述生物降解地膜由如下重量百分比的组分制成：

4、

5、其中，所述生长调节剂和/或除草剂负载在纳米纤维素载体上形成微囊。

6、作为本发明的进一步改进，所述生物降解聚酯为聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)、聚乳酸(pla)、聚碳酸亚丙酯(ppc)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)、聚羟基烷酸酯(pha)、聚ε-己内酯(pcl)、聚乙醇酸(pga)、聚乙烯醇(pva)、聚β-羟基丁酸(phb)、聚羟基丁酸戊酸共聚酯(phbv)中的一种或几种的混合物。

7、作为本发明的进一步改进，所述生长调节剂为生根粉、矮壮素、钼酸钠、芸苔素内酯、亚精胺、黄腐酸、胺鲜酯中的一种或几种的混合物。

8、作为本发明的进一步改进，所述除草剂为灭草松、砜嘧磺隆、精喹禾灵中的一种或几种的混合物。

9、作为本发明的进一步改进，所述肥料为氮肥、磷肥、钾肥、锰肥、铁肥、锌肥、镁肥、氯肥、硼肥、铜肥、钼肥中的一种或几种的混合物；其中，所述氮肥为磷酸铵、碳酸铵、硫酸铵、尿素中的一种或几种，所述磷肥为硝铵磷、磷酸一铵中的一种或两种组合，所述钾肥为硝酸钾、硫酸钾中的一种或两种组合，所述锰肥为mn、硫酸锰、碳酸锰、氯化锰、二氧化锰、硝酸锰、硫酸铵锰中的一种或几种，所述铁肥为fe、硫酸铁、硫酸亚铁中的一种或几种，所述锌肥为zn、硫酸锌、碳酸锌、氯化锌和氧化锌中的一种或几种，所述镁肥为mg、硫酸镁、氯化镁、硝酸镁、氧化镁中的一种或几种，所述氯肥为cl、氯化钾、氯化铵中的一种或几种，所述硼肥为b、硼砂、硼酸、硼泥、含硼过磷酸钙中的一种或几种，所述铜肥为cu、硫酸铜、氧化亚铜、氧化铜、含铜矿渣中的一种或几种，所述钼肥为mo、钼酸铵、钼酸钠中的一种或几种。

10、作为本发明的进一步改进，所述光稳定剂包括uv-9、uv-531、uv-0、uv-24、uv-327、uv-p、uv-326、水杨酸-4-叔丁基苯酯(tbs)、对,对’-异亚丙基双酚双水杨酸酯(bad)、光稳定剂2002、光稳定剂1084、光稳定剂am-101、gw-540、gw-5770中的一种或几种的混合物。

11、作为本发明的进一步改进，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂300、抗氧剂4010、抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂p-epq、抗氧剂dltdp、抗氧剂dstdp、抗氧剂b225、抗氧剂b215中的一种或几种的混合物。

12、作为本发明的进一步改进，所述相容剂包括非反应型相容剂：乙烯丙烯酸(eaa)、乙烯-丙烯酸乙酯(eea)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)，以及反应型相容剂：酸酐类相容剂、环氧类相容剂、亚胺类相容剂、羧酸类相容剂、恶唑啉型相容剂、异氰酸酯型相容剂等的一种或几种的混合物。

13、作为本发明的进一步改进，所述润滑剂包括脂肪酸酰胺类(芥酸酰胺、油酸酰胺)、脂肪酸酯类、双硬脂酰胺(ebs)衍生物、烷烃(石蜡)类、硅氧烷类润滑剂、滑石粉、硅藻土、二氧化硅中的一种或几种的混合物。

14、作为本发明的进一步改进，所述纳米纤维素为烟草或其他作物秸秆中提取的纤维素纳米晶。

15、第一方面，本发明提供一种所述的烟草专用生物降解地膜的制备方法，所述制备方法如下：

16、s1，将配方量的生长调节剂和/或除草剂负载在纳米纤维素载体上将其制备成微囊；

17、s2，将微囊与其余配方原料进行混合，经过搅拌均匀后得到混料，将所得混料混料通过薄膜成型设备生产成膜，即得所述烟草专用生物降解地膜。

18、作为本发明的进一步改进，将生长调节剂和/或除草剂负载纳米纤维素上制备微囊的方法如下：

19、s11，将壳聚糖粉末溶解于稀醋酸中，制备成带正电荷的壳聚糖溶液，搅拌过滤，得壳聚糖-醋酸溶液；

20、s12，将生长调节剂和/或除草剂、吐温-20加入到上述壳聚糖-醋酸溶液中，通过磁力搅拌使其充分乳化，得到乳液；

21、s13，在剧烈搅拌下将乳液滴加到纳米纤维素溶液中，搅拌，反应结束后于室温下离心、抽滤、洗涤、真空冷冻干燥得到微囊样品。

22、作为本发明的进一步改进，所述纳米纤维素的ph值为2-5，纳米纤维素浓度换为5wt％-10wt％

23、作为本发明的进一步改进，所述纳米纤维素制备方法如下：将烟草秸秆干燥后粉碎成粉末，洗净烘干，加去离子水在70℃恒温下搅拌除去水溶性杂质；60℃烘干后，在索氏提取器中加无水乙醇溶液抽提6h除去脂质；加naoh溶液在80℃恒温2h除去半纤维素，并调节ph至中性；加入亚氯酸钠漂白，用冰醋酸调节ph至3～4，75℃水浴，1h1次，至固体物质为白色除去色素和木质素；对残渣进行抽滤，洗涤至中性，60℃烘干得到纯化纤维素；将得到的纯化纤维素加入64％h2so4溶液，45℃下反应60min，清洗离心透析得到固体物质，冷冻干燥可得到烟草提取物纳米纤维素。

24、本发明的研发历程：为了实现多功能生物降解地膜的制备，申请人曾尝试将肥料、生长调节剂和除草剂与生物降解地膜原料一起作为原料来生产降解地膜，但是发现虽然能实现除草、烟草生长调节等功能，但是效果并不明显。猜想原因是肥料、生长调节剂和除草剂等农业制剂混合使用时，可能存在拮抗作用或不良的相互作用，以及可能存在生长调节剂、除草剂与生物降解聚酯在加工过程中发生反应而影响其有效含量和效果。因此，申请人从如何减小制剂之间的拮抗作用入手，通过将制剂制备成微囊，即负载在纳米纤维素载体上制备成微囊，发现该手段能够大幅减少或避免制剂之间的拮抗作用。究其原因，纳米纤维素载体提供了一个独立的空间，可以有效地隔离不同的化合物，在微囊化过程中，制剂被封装在单独的纳米纤维素基质中，这样可以减少制剂之间的直接接触和相互作用，即使在相同的微环境中，不同的活性成分也被物理隔离，从而减少了它们可能发生的化学或物理拮抗作用。此外，纳米纤维素载体还具有缓释特性，可进一步降低不同制剂之间的相互影响。

25、本发明的有益效果：本发明将生长调节剂、除草剂与氮、磷、钾及其他微量元素肥料引入生物降解地膜，更进一步的采用纳米纤维素为囊壁材料做成微囊，包覆生长调节剂及除草剂，制备烟草专用的多功能生物降解地膜，不仅在降解过程中可缓慢释放适合烟草的肥料、生长调节剂及除草剂，还可减少生长调节剂、除草剂和肥料之间的拮抗作用，避免生长调节剂、除草剂与生物降解聚酯在加工过程中发生反应而影响其有效含量和效果，有助于烟苗的生长和烟叶品质提升，保证了生长调节、防草的长效效果，减少了生长期追肥和施用生长调节剂和除草剂的人工成本。该生物降解地膜集免回收、免揭膜、肥料补充、烟草生长调节以及杂草防控作用于一体，降低了烟草种植中产生的人工成本。