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农田地膜残留污染防控技术与产品

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  • 主要完成单位:中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所、山东天壮环保科技有限公司、新疆农垦科学院,北京理工大学、金发科技股份有限公司、广东上九生物降解塑料有限公司、新疆石河子农业科学研究院
  • 主要完成人员:严昌荣,何文清,梅旭荣,张青山,王丽红,曹肆林,祝光富,徐依斌,王序俭,周经纶,刘爽,刘勤,刘恩科,李云政,吕军
  • 起  止  时  间 :2007年01月—2014年12
  • 获  奖  情  况 :2015年中华农业科技奖二等奖
  • 内  容  提  要 :
  

  地膜是我国重要农资产品,年用量130万吨以上,覆盖面积超3亿亩,地膜覆盖对保障我国粮食安全起到极为重要的作用。但同时,地膜残留污染也呈日趋严重态势,破坏土壤结构,阻碍土壤水肥运移,影响微生物活动和作物生长发育。10年来,以解决地膜残留污染为目标,项目开展了系统研究工作,在残膜污染特点、区域分异特征及影响因素;地膜覆盖适宜性评价的技术与方法;可降解地膜材料、催化技术、工艺与设备;与农事结合的残膜回收机具等方面具重大突破。

  1、首次探明了地膜残留污特点及空间分异特征,揭示了其危害和机理。长期覆膜农田均存在残留污染,残留量在71.9~259.1 kg/hm2,且主要分布在0-30cm耕层;西北、华北和东北风沙区是地膜残留污染严重区域,其中新疆最严重,残膜量达259.1kg/hm2;覆膜年限、方式和投入量、经营规模及回收措施是影响地膜残留量主要因素。残膜阻碍土壤水肥运移及作物生长,严重污染可导致作物大幅减产。残膜中添加剂等化学物质对环境和作物影响很小。

  2、突破降解材料合成技术和设备工艺,研制出降解地膜新产品。研发了PBS,PBAT,PBSA等脂肪族-芳香族共聚脂系统集成技术,双金属复配纳米级催化剂、聚合物分子链支化结构控制技术等,建立了1条万吨级能合成不同高分子结构聚酯的生产线;研制了兼具有助氧化功能和生物降解促进功能的氧化-生物双降解催化剂;突破了多羟基聚酯单体制备技术和工艺。研发了3种不同基材的新型可降解地膜35种,8种实现规模化生产,增温保墒性能与国外同类产品一致,而成本降低50%以上。

  3、系统揭示了我国地膜应用的变化特点,建立了地膜适宜性评价体系。首次提出并定义了地膜安全覆盖期及地膜使用强度新概念。明确20年我国地膜使用强度已增加了3-10倍,东北花生、西北玉米和棉花、华北棉花和西南烟草种植区是高强度应用区,绘制出全国地膜使用强度分布图。制订了我国4大区域6种作物地膜安全覆盖期表,构建了可降解地膜适宜性评价体系。

  4、率先提出了农事操作与地膜回收相结合的研发理念,研制了多种新型地膜回收联合作业机具。根据生产实际,创新性的研发了4SJ-2.0残膜回收与茎秆粉碎联合作业机,4SZ-3.0收膜整地联合作业机和1QZ-5.4清膜整地联合作业机等,实现农事操作与地膜回收的有机结合,回收率达80%以上,节约回收成本30-50元/亩。并在西北其他省区得到应用。

  发表论文53篇(SCI/EI 20篇),出版专著5部;获得专利28项(发明12项,实用新型16项);软件专著权1项;制定标准12项(国标3项)。

  本成果为国家地膜残留污染防控提供了技术支撑,促进了地膜残留污染防治技术的研究与应用。2012-2013两年中,5家企业新增产值6.31亿元,新增利润0.82亿元。关键技术和产品在西北、华北、东北和西南广大区域得到应用,面积近600万亩,经济效益和社会效益显著。成果总体达到国际先进水平。

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