本发明属于马铃薯栽培技术领域，特别涉及一种生物降解除草地膜在马铃薯栽培中的应用。
背景技术：
马铃薯属茄科多年生草本植物，块茎可供食用。2015年，中国启动马铃薯主粮化战略，拟在不挤占三大主粮的前提下，因地制宜扩大马铃薯种植面积，由目前的533.3万多hm2扩大到1000hm2。南方利用冬季闲置水稻田种植马铃薯，具有提高土地利用率、不与其他作物争地等优势，且南方冬闲田达0.07亿hm2之多，扩种马铃薯潜力大。
目前种植马铃薯普遍采用地膜覆盖栽培技术，具有提高地温、增加有效积温、保墒、改善土壤结构、有利于马铃薯植株生长等优点，但同时由于普通地膜无法降解，马铃薯收获时，需揭开地膜，然后人工或机械挖收薯块，残膜堆积在田头或残留在农田中，给土壤和环境造成了严重的“白色污染”问题，并造成土壤板结、通透性变差、根系生长受阻，从而导致后茬作物减产。采用可完全生物降解高分子树脂制备的生物降解地膜是解决农田“白色污染”问题的有效途径，具有广阔的市场前景，但在马铃薯生长过程中，生物降解地膜出现降解裂口后，杂草容易破膜生长，与作物争夺养分，影响作物生长，甚至造成减产。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种生物降解除草地膜在马铃薯栽培中的应用。本发明通过将所述生物降解除草地膜应用于马铃薯栽培中，不仅解决了使用普通塑料地膜引起的环境污染问题，而且节省了人工揭膜的劳动力成本，提高了生产效率，同时生物降解地膜中除草剂的加入也很好的解决了畦面杂草滋生的问题。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种生物降解除草地膜在马铃薯栽培中的应用，其中所述生物降解除草地膜，包含以下质量百分数的组分：
生物降解除草剂母粒 3～30％
生物降解树脂A 70～97％；
所述的生物降解除草剂母粒由包括以下步骤的方法制备得到：
将除草剂与表面活性剂A混合，超声活化；再与生物降解树脂B、表面活性剂B高速混合，挤出造粒，得到除草剂母粒。
上述制备方法中，各反应物的质量百分比如下：
所述表面活性剂A与表面活性剂B的质量比为1:1～1:2。
所述的表面活性剂A为亲水亲油平衡值为7～10的表面活性剂。
所述的表面活性剂B为亲水亲油平衡值为3～6的表面活性剂。
所述生物降解除草地膜的厚度优选为0.008～0.015mm，宽度优选为70～100cm。
所述的表面活性剂A优选为失水山梨醇月桂酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯(4EO)失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧丙烯甘露醇二油酸酯、聚氧乙烯氧丙烯油酸酯、聚氧丙烯硬脂酸酯和六乙二醇单硬脂酸酯中的至少一种。
所述的表面活性剂B优选为丙二醇脂肪酸酯、丙二醇单硬脂酸酯、单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇单油酸酯、丙二醇单月桂酸酯、二乙二醇脂肪酸酯和失水山梨醇单棕榈酸酯中的至少一种。
所述的表面活性剂A作为润湿分散剂，能有效提高除草剂的润湿分散性；所述的表面活性剂B作为增容剂，可有效提高除草剂与树脂的相容性。
所用除草剂优选为芽前除草剂，更优选为乙草胺、丙草胺、丁草胺、异丙甲草胺、异丙隆、莠去津、扑草净、莠灭净、嗪草酮和环嗪酮中的至少一种。
所述的生物降解树脂B可与生物降解树脂A相同或不同，优选为粒径为60～200目的聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)(PBAT)。
优选地，所述生物降解除草剂母粒还含有1～5wt％的加工助剂。
所述的加工助剂指润滑剂、分散剂和抗氧剂中的至少一种。
所述的混合优选为在混合机中混合3～5min。
所述的超声活化优选为在100～500W功率下超声3～25min。所述活化是为了利用超声波产生的能量，增强除草剂的极性官能团与表面活性剂中极性或弱极性官能团间的反应活性，从而利用亲水亲油平衡值为7～10的表面活性剂有效提高除草剂的润湿分散性。
所述的高速混合优选为在600～1200rpm速率下搅拌混合1～5min，混合的温度不超过60℃。
所述挤出造粒的各段温度为110～150℃。
上述高速混合过程中，可加入加工助剂，如润滑剂、分散剂和抗氧剂中的至少一种。
本发明所述的生物降解除草地膜制备方法如下：
按比例将生物降解除草剂母粒与生物降解树脂A混合均匀后，吹塑加工，得到生物降解除草地膜。
所述的生物降解树脂A优选为聚乳酸(PLA)和聚(己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯)(PBAT)中的至少一种。
优选地，所用PLA的熔融指数为3～5g/10min；所用PLA的量为生物降解树脂A总量的10～35wt％。
优选地，所用PBAT的熔融指数为3～5g/10min；所用PBAT的量为生物降解树脂A总量的65～90wt％。
所述的混合指在混合机中混合3～5min。
所述吹塑加工的各段温度为130～200℃。
优选地，所述生物降解除草地膜中还可以含有光稳定剂、紫外线吸收剂和抗氧剂等。
上述混合过程中，可加入光稳定剂、紫外线吸收剂和抗氧剂。
本发明所述的生物降解除草地膜在马铃薯栽培中的应用，具体可通过包括以下步骤的方法实现：
(1)选地和整地：选择有灌溉条件、排灌方便、中等肥力以上且有机质含量高的壤土或轻沙质壤土田地为好；施足基肥，起畦；
(2)选种和种薯处理：选择优质脱毒种薯，将种薯切块，催芽消毒后晾干；
(3)播种：在畦面两边摆种，双行种植，芽眼朝下，伤口朝上，在薯块上覆土5～6cm；
(4)盖膜：使用所述生物降解除草地膜覆盖畦面，并从畦沟挑取细土均匀覆盖到畦面的地膜上；
(5)田间管理：灌水、追肥；
(6)杂草及病虫害防治：沟两边的杂草，用百草枯定向喷杀1～2次；
(7)收获：茎叶由黄变枯时，进行机械收获，无需揭膜。
所述的起畦方法是用起垄机起畦，畦面宽60～80cm，畦底宽80～100cm，高15～25cm，沟宽20～30cm。
所述的种薯切块方法是切块大小以20～30g为宜，每个切块至少有1个芽眼，并尽量带有中上部位芽眼。
所述的地膜上覆土厚度为5～8cm。
本发明的机理为：
本发明应用的生物降解除草地膜采用亲水亲油平衡值为3～10的一系列非离子表面活性剂为改性剂，其中改性剂分子链中不同极性部分分别与除草剂分子和生物降解树脂具有一定的极性相似性，因此通过选择亲水亲油平衡值为7～10的非离子表面活性剂增加除草剂的润湿分散性，提高除草剂在生物降解高分子树脂基体中的分散均匀性；通过选择亲水亲油平衡值为3～6的非离子表面活性剂增加除草剂分子与生物降解高分子树脂基体的界面相容性，提高其界面结合力，从而提高除草剂药效时间延长。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及有益效果：
(1)本发明创新性在马铃薯种植上应用生物降解除草地膜，不仅可以有效使用普通塑料地膜引起的环境污染问题，而且在马铃薯生长中后期可以免去人工揭膜的工序，节省成本，提高生产效率，降低生产成本；同时生物降解地膜中除草剂的加入有效避免畦面杂草滋生的问题，不影响作物生长。
(2)本发明的除草剂母粒中使用了亲水亲油平衡值为3～10的一系列非离子表面活性剂作为除草剂与生物降解树脂的界面改性剂，并通过超声技术进行增强活化，使除草剂与生物降解树脂的相容性得到显著提高，相互作用力增强。
(3)本发明使用了经亲水亲油平衡值为7～10的非离子表面活性剂预处理的除草剂母粒，能使除草剂均匀分散于地膜中，使除草剂与生物降解树脂的相容性提高，相互作用力增强，从而使除草剂的释放速率减慢，延长其药效时间，有效提高了除草剂的利用率及利用效率，减少了除草剂流失造成的地下水污染，地膜覆盖60天以后除草效果仍能达到90％以上。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
下列实施例中使用的试剂均可从商业渠道获得。
实施例1
生物降解除草剂母粒的制备：
将乙草胺与聚氧乙烯月桂醚混合3min，在100W功率下超声活化10min；再与PBAT、单硬脂酸甘油酯混合，在600rpm速率下搅拌混合5min，混合的温度不超过60℃，110～150℃下挤出造粒，得到除草剂母粒。
其中，各反应物的质量百分数为：PBAT 75％；乙草胺20％；聚氧乙烯月桂醚2.5％；单硬脂酸甘油酯2.5％。
生物降解除草地膜的制备：
将生物降解除草剂母粒与PLA、PBAT在混合机中混合3min，130～200℃下吹塑加工，得到生物降解除草地膜。
其中，各反应物的质量百分数为：生物降解除草剂母粒3％；PLA 20％；PBAT 77％。
所用PLA的熔融指数为3～5g/10min；所用PBAT的熔融指数为3～5g/10min。
实施例2
生物降解除草剂母粒的制备：
将乙草胺与失水山梨醇月桂酸酯混合4min，在300W功率下超声活化5min；再与PBAT、丙二醇脂肪酸酯混合，在1200rpm速率下搅拌混合2min，混合的温度不超过60℃，110～150℃下挤出造粒，得到除草剂母粒。
其中，各反应物的质量百分数为：PBAT 75％；乙草胺10％；失水山梨醇月桂酸酯5％；丙二醇脂肪酸酯10％。
生物降解除草地膜的制备：
将生物降解除草剂母粒与PLA、PBAT在混合机中混合4min，130～200℃下吹塑加工，得到生物降解除草地膜。
其中，各反应物的质量百分数为：生物降解除草剂母粒10％；PLA 15％；PBAT 75％。
所用PLA的熔融指数为3～5g/10min；所用PBAT的熔融指数为3～5g/10min。
实施例3
生物降解除草剂母粒的制备：
将乙草胺与聚氧乙烯(4EO)失水山梨醇单硬脂酸酯混合5min，在500W功率下超声活化20min；再与PBAT、丙二醇单硬脂酸酯混合，在800rpm速率下搅拌混合4min，混合的温度不超过60℃，110～150℃下挤出造粒，得到除草剂母粒。
其中，各反应物的质量百分数为：PBAT 25％；乙草胺60％；聚氧乙烯(4EO)失水山梨醇单硬脂酸酯10％；丙二醇单硬脂酸酯5％。
生物降解除草地膜的制备：
将生物降解除草剂母粒与PLA、PBAT在混合机中混合5min，130～200℃下吹塑加工，得到生物降解除草地膜。
其中，各反应物的质量百分数为：生物降解除草剂母粒30％；PLA 10％；PBAT 60％。
所用PLA的熔融指数为3～5g/10min；所用PBAT的熔融指数为3～5g/10min。
实施例4
生物降解除草地膜在马铃薯上的应用效果
将实施例1制备得到的生物降解除草地膜应用在马铃薯栽培上，普通地膜作为对照，不同处理对马铃薯收获农艺性状、产量及经济效益的影响分别见表1、表2。
表1不同处理对马铃薯收获农艺性状的影响
表2不同处理对马铃薯产量及经济效益的影响
注：经济产值＝商品薯产量×商品薯单价；2016年园洲镇马铃薯收购价格4.0元/kg。
由表1、表2可见，在单株马铃薯产量、单珠商品薯产量、亩产量、亩商品薯产量等指标上，覆盖生物降解除草膜的马铃薯明显高于普通地膜处理，说明覆盖生物降解除草膜可明显提高马铃薯的产量，增加经济产值，且在土壤水分过量时，生物降解除草膜的降解有利于水分蒸发，使土壤保持一定的透气性，从而保证马铃薯的增产效果。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。