本发明涉及一种甘蔗田可降解功能地膜的制备方法，属于农用地膜技术领域。
背景技术：
地膜即地面覆盖薄膜，覆盖于地面，可以提高土壤温度，保持土壤水分，提高肥效，维持土壤结构，防止害虫侵袭作物和某些微生物引起的病害等，促进植物生长的功能。自1979年对地膜进行小面积试验开始，现今已有30多年历史了。目前，地膜已在全国31个省市自治区普及和应用，用于粮、棉、油、菜、瓜果、烟、糖、药、麻、茶、林等40多种农作物上，深受广大农民的欢迎。
淀粉基地膜具有原料来源广泛、可降解、不污染环境、防虫抗病等优点，受到越来越多的关注。英国、美国、加拿大、荷兰在淀粉基可降解地膜的研究方面占有优势，国内有关淀粉基可降解地膜的研发报道也不少，但由于淀粉的相容性低、加工困难、产品的力学性能和耐水性能差等问题，淀粉添加量受到限制，降解 性能不可靠，实际推广和应用效果并不显著。
目前，我国地膜覆盖面积已达1333万hm2以上，并以平均每年66．67万hm2左右的速度增长，每年地膜的实际消费量约45万吨，居世界首位。大量的残膜存在使得土壤水分养分向下运输受到阻碍，土壤间隙和通透性降低，不利于土壤空气循环和浇灌，土地质量下降，从而造成作物营养不良，产量下降。当土壤地膜残留量达 60 kg /hm2时，就会给农作物造成减产，地膜中的重金属会在甘蔗的生长期内被吸收，最终聚集在甘蔗的根、茎、叶上，最终影响甘蔗的产量。甘蔗作为一种重要的糖料作物，整个生长期对水分的需求量较大，但由于其经济附加值较低，甘蔗种植区主要分布于干旱少雨、土壤肥力较差的旱坡地，同时由于耕作条件恶劣，缺少科学的管理方法，导致田间杂草虫害严重，极大地影响了甘蔗的产量和糖分。因此，研制可降解薄膜，对于降低白色污染、改善土壤质量、保证甘蔗产量具有重要意义。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对甘蔗田地膜残留造成土地质量下降，以及由于耕作条件恶劣，缺少科学的管理方法，导致田间杂草虫害严重，极大地影响了甘蔗的产量和糖分的问题，本发明提供了一种甘蔗田可降解功能地膜的制备方法，本发明以甘蔗渣为原料，经蒸汽爆破，溶解除杂后制得甘蔗渣纤维，再通过环氧氯丙烷破坏淀粉分子内和分子间的氢键，通过环氧氯丙烷接枝交联，增强淀粉的可塑性和柔韧性，降低脆性，使淀粉易于加工成型，制得改性淀粉，最后将甘蔗渣纤维，改性淀粉，壳聚糖，纳米二氧化硅，聚乙烯醇等混合交联，刮制成膜，再配置氮磷钾肥，与杀虫剂，除草剂的混合液，并喷涂在薄膜上，再经热压机封塑，制得甘蔗田可降解功能地膜。本发明制备的甘蔗田可降解功能地膜易降解，能通过吸收空气中的水分并储存在封塑成型的格包中，在高温时段又蒸腾成水汽并溶解部分肥料，进入土壤，并在降解过程中将肥料缓释入土壤，改善土壤质量，提高甘蔗产量。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）称取3~5kg甘蔗渣，自然风干后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的甘蔗渣粉末装入蒸汽爆破罐中，加热至110~120℃，并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐内压力为1.6~1.9MPa，保持压力5~8min后，打开蒸汽爆破罐阀门泄压，泄压至常压，随后浸泡在70~80℃去离子水中10~15min，过滤并收集滤渣，得蒸汽爆破处理甘蔗渣粉末；
（2）将上述蒸汽爆破处理甘蔗渣粉末，浸泡在500~600mL质量分数为10%双氧水中，在70~80℃恒温水浴下反应1~2h，得混合液，再用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合液pH为11.0~12.0，并在80~85℃恒温水浴下反应2~3h，随后真空抽滤，再用质量分数为50%乙醇溶液洗涤滤饼至洗涤液呈中性，将滤饼转入105~110℃干燥箱中干燥至恒重，得甘蔗渣纤维，备用；
（3）称取320~350g淀粉，加入200~300mL去离子水中，在30~35℃恒温水浴下，以300~400r/min搅拌糊化20~30min，再加入 25~30mL环氧氯丙烷，继续升温至35~40℃，并持续搅拌反应5~6h，随后转入干燥箱中，在70~80℃下干燥3~5h，得改性淀粉；
（4）称取80~100g壳聚糖，加入600~800mL质量分数为1%醋酸溶液中，并以300~400r/min搅拌15~20min，再加入20~30g纳米二氧化硅，300~320g上述改性淀粉，30~50g步骤（2）制备的甘蔗渣纤维，100~150mL聚乙烯醇，在80~85℃恒温水浴中，继续搅拌加热2~3h，冷却至室温，得涂膜液，用刮刀将涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一层0.1~0.5mm薄膜，随后置于干燥箱中，在60~65℃下，干燥20~24h，得可降解薄膜；
（5）称取8~10kg尿素，12~15kg五氧化二磷，10~12kg硫酸钾，50~60g氯氰菊酯，10~30g百草枯加入15~20L去离子水中，以300~400r/min搅拌20~30min，再装入喷雾器中，并均匀喷洒在667m2上述可降解薄膜上，随后转入干燥箱中，在60~65℃下，干燥10~12h，得预处理可降解薄膜；
（6）将上述预处理可降解薄膜剪裁成50cm×100cm长方形薄膜，取2张薄膜，将预处理面叠加后装入热压机中，在120~140℃下，用5cm×5cm格栅热压8~10min，取出，得甘蔗田可降解功能地膜。
本发明的应用方法是：将本发明制备的甘蔗田可降解功能地膜覆盖在甘蔗田上，地膜的覆盖方式为与植沟方向垂直进行覆膜，覆膜每隔3~5m进行一次压土，膜要紧贴植沟，然后取土把植沟上的地膜用碎土压紧、压实，18~22天后，膜内相对湿度为92~96%，5~6个月后，地膜降解率为80~85%，甘蔗产量提高30~40%，糖分提高15~28%。
本发明的有益技术效果是：
（1）本发明制备的甘蔗田可降解功能地膜保水能力好，保温保湿效果明显，降解效果好；
（2）本发明制备的甘蔗田可降解功能地膜可有效改善土壤质量，降低甘蔗苗期虫害，有效抑制杂草生长，提高甘蔗产量及糖分。
具体实施方式
称取3~5kg甘蔗渣，自然风干后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的甘蔗渣粉末装入蒸汽爆破罐中，加热至110~120℃，并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐内压力为1.6~1.9MPa，保持压力5~8min后，打开蒸汽爆破罐阀门泄压，泄压至常压，随后浸泡在70~80℃去离子水中10~15min，过滤并收集滤渣，得蒸汽爆破处理甘蔗渣粉末；将上述蒸汽爆破处理甘蔗渣粉末，浸泡在500~600mL质量分数为10%双氧水中，在70~80℃恒温水浴下反应1~2h，得混合液，再用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合液pH为11.0~12.0，并在80~85℃恒温水浴下反应2~3h，随后真空抽滤，再用质量分数为50%乙醇溶液洗涤滤饼至洗涤液呈中性，将滤饼转入105~110℃干燥箱中干燥至恒重，得甘蔗渣纤维；称取320~350g淀粉，加入200~300mL去离子水中，在30~35℃恒温水浴下，以300~400r/min搅拌糊化20~30min，再加入 25~30mL环氧氯丙烷，继续升温至35~40℃，并持续搅拌反应5~6h，随后转入干燥箱中，在70~80℃下干燥3~5h，得改性淀粉；称取80~100g壳聚糖，加入600~800mL质量分数为1%醋酸溶液中，并以300~400r/min搅拌15~20min，再加入20~30g纳米二氧化硅，300~320g上述改性淀粉，30~50g上述甘蔗渣纤维，100~150mL聚乙烯醇，在80~85℃恒温水浴中，继续搅拌加热2~3h，冷却至室温，得涂膜液，用刮刀将涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一层0.1~0.5mm薄膜，随后置于干燥箱中，在60~65℃下，干燥20~24h，得可降解薄膜；称取8~10kg尿素，12~15kg五氧化二磷，10~12kg硫酸钾，50~60g氯氰菊酯，10~30g百草枯加入15~20L去离子水中，以300~400r/min搅拌20~30min，再装入喷雾器中，并均匀喷洒在667m2上述可降解薄膜上，随后转入干燥箱中，在60~65℃下，干燥10~12h，得预处理可降解薄膜；将上述预处理可降解薄膜剪裁成50cm×100cm长方形薄膜，取2张薄膜，将预处理面叠加后装入热压机中，在120~140℃下，用5cm×5cm格栅热压8~10min，取出，得甘蔗田可降解功能地膜。
实例1
称取3kg甘蔗渣，自然风干后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的甘蔗渣粉末装入蒸汽爆破罐中，加热至110℃，并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐内压力为1.6MPa，保持压力5min后，打开蒸汽爆破罐阀门泄压，泄压至常压，随后浸泡在70℃去离子水中10min，过滤并收集滤渣，得蒸汽爆破处理甘蔗渣粉末；将上述蒸汽爆破处理甘蔗渣粉末，浸泡在500mL质量分数为10%双氧水中，在70℃恒温水浴下反应1h，得混合液，再用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合液pH为11.0，并在80℃恒温水浴下反应2h，随后真空抽滤，再用质量分数为50%乙醇溶液洗涤滤饼至洗涤液呈中性，将滤饼转入105℃干燥箱中干燥至恒重，得甘蔗渣纤维；称取320g淀粉，加入200mL去离子水中，在30℃恒温水浴下，以300r/min搅拌糊化20min，再加入 25mL环氧氯丙烷，继续升温至35℃，并持续搅拌反应5h，随后转入干燥箱中，在70℃下干燥3h，得改性淀粉；称取80g壳聚糖，加入600mL质量分数为1%醋酸溶液中，并以300r/min搅拌15min，再加入20g纳米二氧化硅，300g上述改性淀粉，30g上述甘蔗渣纤维，100mL聚乙烯醇，在80℃恒温水浴中，继续搅拌加热2h，冷却至室温，得涂膜液，用刮刀将涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一层0.1mm薄膜，随后置于干燥箱中，在60℃下，干燥20h，得可降解薄膜；称取8kg尿素，12kg五氧化二磷，10kg硫酸钾，50g氯氰菊酯，10g百草枯加入15L去离子水中，以300r/min搅拌20min，再装入喷雾器中，并均匀喷洒在667m2上述可降解薄膜上，随后转入干燥箱中，在60℃下，干燥10h，得预处理可降解薄膜；将上述预处理可降解薄膜剪裁成50cm×100cm长方形薄膜，取2张薄膜，将预处理面叠加后装入热压机中，在120℃下，用5cm×5cm格栅热压8min，取出，得甘蔗田可降解功能地膜。
本发明的应用方法是：将本发明制备的甘蔗田可降解功能地膜覆盖在甘蔗田上，地膜的覆盖方式为与植沟方向垂直进行覆膜，覆膜每隔3m进行一次压土，膜要紧贴植沟，然后取土把植沟上的地膜用碎土压紧、压实，18天后，膜内相对湿度为92%，5个月后，地膜降解率为80%，甘蔗产量提高30%，糖分提高15%。
实例2
称取4kg甘蔗渣，自然风干后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的甘蔗渣粉末装入蒸汽爆破罐中，加热至115℃，并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐内压力为1.8MPa，保持压力6min后，打开蒸汽爆破罐阀门泄压，泄压至常压，随后浸泡在75℃去离子水中12min，过滤并收集滤渣，得蒸汽爆破处理甘蔗渣粉末；将上述蒸汽爆破处理甘蔗渣粉末，浸泡在550mL质量分数为10%双氧水中，在75℃恒温水浴下反应1.5h，得混合液，再用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合液pH为11.3，并在82℃恒温水浴下反应2.5h，随后真空抽滤，再用质量分数为50%乙醇溶液洗涤滤饼至洗涤液呈中性，将滤饼转入108℃干燥箱中干燥至恒重，得甘蔗渣纤维；称取340g淀粉，加入270mL去离子水中，在32℃恒温水浴下，以360r/min搅拌糊化25min，再加入 28mL环氧氯丙烷，继续升温至38℃，并持续搅拌反应5.5h，随后转入干燥箱中，在75℃下干燥4h，得改性淀粉；称取90g壳聚糖，加入700mL质量分数为1%醋酸溶液中，并以350r/min搅拌18min，再加入25g纳米二氧化硅，310g上述改性淀粉，40g上述甘蔗渣纤维，120mL聚乙烯醇，在82℃恒温水浴中，继续搅拌加热2.5h，冷却至室温，得涂膜液，用刮刀将涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一层0.2mm薄膜，随后置于干燥箱中，在62℃下，干燥22h，得可降解薄膜；称取9kg尿素，13kg五氧化二磷，11kg硫酸钾，55g氯氰菊酯，20g百草枯加入18L去离子水中，以350r/min搅拌25min，再装入喷雾器中，并均匀喷洒在667m2上述可降解薄膜上，随后转入干燥箱中，在62℃下，干燥11h，得预处理可降解薄膜；将上述预处理可降解薄膜剪裁成50cm×100cm长方形薄膜，取2张薄膜，将预处理面叠加后装入热压机中，在130℃下，用5cm×5cm格栅热压9min，取出，得甘蔗田可降解功能地膜。
本发明的应用方法是：将本发明制备的甘蔗田可降解功能地膜覆盖在甘蔗田上，地膜的覆盖方式为与植沟方向垂直进行覆膜，覆膜每隔4m进行一次压土，膜要紧贴植沟，然后取土把植沟上的地膜用碎土压紧、压实，20天后，膜内相对湿度为94%，5.5个月后，地膜降解率为83%，甘蔗产量提高36%，糖分提高18%。
实例3
称取5kg甘蔗渣，自然风干后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，将过筛后的甘蔗渣粉末装入蒸汽爆破罐中，加热至120℃，并向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐内压力为1.9MPa，保持压力8min后，打开蒸汽爆破罐阀门泄压，泄压至常压，随后浸泡在80℃去离子水中15min，过滤并收集滤渣，得蒸汽爆破处理甘蔗渣粉末；将上述蒸汽爆破处理甘蔗渣粉末，浸泡在600mL质量分数为10%双氧水中，在80℃恒温水浴下反应2h，得混合液，再用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合液pH为12.0，并在85℃恒温水浴下反应3h，随后真空抽滤，再用质量分数为50%乙醇溶液洗涤滤饼至洗涤液呈中性，将滤饼转入110℃干燥箱中干燥至恒重，得甘蔗渣纤维；称取350g淀粉，加入300mL去离子水中，在35℃恒温水浴下，以400r/min搅拌糊化30min，再加入30mL环氧氯丙烷，继续升温至40℃，并持续搅拌反应6h，随后转入干燥箱中，在80℃下干燥5h，得改性淀粉；称取100g壳聚糖，加入800mL质量分数为1%醋酸溶液中，并以400r/min搅拌20min，再加入30g纳米二氧化硅，320g上述改性淀粉，50g上述甘蔗渣纤维，150mL聚乙烯醇，在85℃恒温水浴中，继续搅拌加热3h，冷却至室温，得涂膜液，用刮刀将涂膜液在光滑的玻璃板上刮制一层0.5mm薄膜，随后置于干燥箱中，在65℃下，干燥24h，得可降解薄膜；称取10kg尿素，15kg五氧化二磷，12kg硫酸钾， 60g氯氰菊酯，30g百草枯加入20L去离子水中，以400r/min搅拌30min，再装入喷雾器中，并均匀喷洒在667m2上述可降解薄膜上，随后转入干燥箱中，在65℃下，干燥12h，得预处理可降解薄膜；将上述预处理可降解薄膜剪裁成50cm×100cm长方形薄膜，取2张薄膜，将预处理面叠加后装入热压机中，在140℃下，用5cm×5cm格栅热压10min，取出，得甘蔗田可降解功能地膜。
本发明的应用方法是：将本发明制备的甘蔗田可降解功能地膜覆盖在甘蔗田上，地膜的覆盖方式为与植沟方向垂直进行覆膜，覆膜每隔5m进行一次压土，膜要紧贴植沟，然后取土把植沟上的地膜用碎土压紧、压实，22天后，膜内相对湿度为96%，6个月后，地膜降解率为85%，甘蔗产量提高40%，糖分提高28%。