長期覆膜農田地膜殘留量已經對土壤結構、作物生長和生態環境產生嚴重影響。雖然全生物降解地膜備受期待，但在研發和推廣應用上卻遭遇了難題。
要解決地膜殘留的白色污染問題，生物降解地膜是最佳途徑。
走進中國農業科學院生物性節水與旱作農業創新團隊辦公室時，研究員嚴昌榮與副研究員何文清正在討論可降解地膜綜合評價試驗的有關情況。
目前，地膜覆蓋作為主要的抗旱節水技術已經在我國得到全面推廣，2013年全國地膜使用量達到130萬噸以上，覆蓋面積達到3億多畝。
據全國農業技術推廣服務中心首席專家張真和介紹，2015年，全國地膜使用量將達140萬噸，覆蓋面積可達4億畝以上，是我國糧棉油增產穩產關鍵技術。
但是，普通聚乙烯地膜（PE地膜）帶來的殘留污染已十分嚴重。據悉，可降解地膜可以分為三類：PE/PP光—氧降解類地膜、淀粉基PE材料地膜和降解聚酯類材料（PLA、PBS、PBAT等）地膜。以PLA、PBS、PBAT等為原料的地膜是全生物降解地膜，在一段時間內可完全降解為二氧化碳和水，能做到完全降解及無污染物殘留。
中國農業科學院監測數據顯示，目前長期覆膜農田地膜殘留量為5~15公斤/畝，已經對土壤結構、作物生長和生態環境產生嚴重影響。因此，可降解地膜的研究與應用成為熱點。
遭遇三大“攔路虎”
雖然全生物降解地膜備受期待，但在研發和推廣應用上卻遭遇了難題。
據悉，全國農業技術推廣服務中心、中國塑料加工工業協會和中國農用塑料應用技術學會組織開展了“可控全生物降解地膜研發項目”，從當前發布的試驗結果來看，雖然參試全生物降解地膜均具普通PE地膜的功效，但存在降解進程不夠穩定可控、成本過高、農機作業適應性差等三大問題。
中國農業科學院生物性節水與旱作農業創新團隊也與國內外多家企業合作，開展了可降解地膜研發工作，并在北京、新疆、山西、湖北等地建立新型可降解地膜綜合評價實驗基地。嚴昌榮作為團隊首席和該項目負責人，也對全生物降解地膜目前在研發和應用上所面臨的問題表示認同。
嚴昌榮指出：“首先，全生物降解地膜降解進程不夠穩定和可控，不如普通PE地膜穩定，導致無法像普通PE地膜那樣滿足農業生產需要。其次，全生物降解地膜的降解受光、溫、水影響較大，特定配方生物降解地膜可以在一個地區滿足某種農作物的要求，但在另一個地區，由于環境不同和作物對環境要求不同，這種可生物降解地膜就可能完全不適應。”
比如我國西南地區的煙草要求地膜覆蓋時間在60天左右，而西北地區的玉米則要求地膜在其全生育期覆蓋，時間達到130天以上——這要求研究人員需要根據區域環境條件和作物要求進行特定可生物降解地膜研發。
中國農業科學院生物性節水與旱作農業創新團隊向記者介紹，普通地膜國家規定的標準厚度是8微米，現在很多廠家為了降低成本，實際上地膜厚度達不到“國標”。而在全生物降解地膜技術較成熟的日本，普通地膜厚度為18微米，可生物降解地膜的厚度為18~20微米。
而且，在同樣的厚度下，可生物降解地膜拉伸強度不夠，在某些地區不能使用機械鋪膜，基本要靠人工作業。
為增加強度只能采取提高地膜厚度的方法，原材料耗費也相應增加。而全生物降解地膜原料又多來源于石油基材料，成本較高，因此導致生產成本整體上漲。
何文清指出：“一畝地使用普通地膜的費用是60元人民幣，可生物降解地膜則需要150~200元，甚至更高。現階段如果沒有政府的推動，完全依靠市場，農民根本不會考慮使用成本高的全生物降解地膜。”
期待技術進步
雖然全生物降解地膜推廣面臨三大難題，但要解決地膜殘留的白色污染問題，生物降解地膜是最佳的途徑，因此國外企業都瞄準了全生物降解地膜研發與技術改進。
據嚴昌榮介紹，有些公司已經在這個項目上投入了上千萬元的研發資金，如國內某企業僅2013年就投入3000多萬元，性生產了1000噸全生物降解地膜在全國進行試驗性示范。
“真金白銀往里面砸，其實風險也比較大，需要不斷根據實驗結果，改進配方和生產工藝，以滿足農業生產需要。”嚴昌榮說。
他表示，全生物降解地膜備受青睞的原因是多方面的，除了企業的社會責任感之外，政府的支持和穩定的市場也是重要原因。過去30年來，地膜需求量一直以每年10%左右的速度遞增，而全生物降解地膜是一種友好型的農業生產資料，具有極好的市場前景，所以企業也愿意在全生物降解地膜領域進行投資研發。
“就當前試驗結果來看，全生物降解地膜在煙草、花生、花卉等經濟效益好、覆蓋時間要求相對較短的作物上效果不錯，全生物降解地膜應該在這些作物上率先推廣應用。”嚴昌榮說。
嚴昌榮認為，全生物降解地膜研發與應用的起步階段需要政府支持，但完全靠政府對企業進行補貼不是長久之道，不可能持續。“要實現生物降解地膜全面應用到農業生產上，最根本的是要在材料和工藝上有新的突破，通過技術進步解決上述三大難題。”
熱氧化生物降解地膜是新熱點
除了全生物降解地膜，當前可降解地膜還有一個熱點：熱氧化生物降解地膜。熱氧化生物降解地膜的分解分為兩個階段。
第一階段是氧化—降解反應，這是一個非生物過程，通過加入的某些特殊物質，在光熱作用下使地膜快速碎片化，分子量從幾十萬道爾頓下降到幾萬道爾頓以下。
第二階段是生物過程，分子量下降到1萬，甚至更低的地膜碎片被微生物（細菌、真菌和藻類）利用，最終將其分解為二氧化碳、水等。目前，關于熱氧化生物降解地膜存在較大的爭議，也缺乏充分的實驗數據證明熱氧化生物降解地膜能達到全部分解和無污染殘留。
據何文清介紹，熱氧化生物降解地膜的降解時間慢，尚不能被大多數人接受。“目前國外已經做了相關試驗，熱氧化生物降解地膜在地表1~2年可以完全降解，殘留在土壤中的地膜則降解速度較慢，雖然理論上來說可以全部分解，但當前無長期數據，這就是很多人認為熱氧化生物降解地膜不可行的原因。”
因此，嚴昌榮指出，不能將熱氧化生物降解地膜“一棍子打死”。“可降解地膜有多種發展方向，如果不能一蹴而就，就應該多方面盡力探索，國內外也有不少公司在持續開展這項工作。而且，目前熱氧化生物降解地膜已經在新疆地區有大規模的推廣應用。”
何文清補充道：“熱氧化生物降解地膜成本比傳統PE地膜成本稍高，但比全生物降解地膜成本低得多，而且能夠完全滿足農業生產的需要。全生物降解地膜雖然降解效果很好，但高成本、低抗拉強度等問題使其弱點也非常明顯，大規模應用的難度較大。就推廣而言，熱氧化生物降解地膜也比較容易，可以在合適的地區環境中進行推廣。”
