在哈利·波特的魔法世界,伏地魔是令人聞風喪膽的大魔頭。農田里也有“伏地膜”,它是能促進農作物茁壯成長的好幫手。
傳統地膜一般用不可降解塑料制成,回收難度大,殘留在農田會危害土地質量,污染生態環境。即使現在有了可降解地膜,價格也非常昂貴。
科研人員對秸稈成分進行提取。采訪對象供圖
華中農業大學團隊發揮奇思妙想,對另一種同樣難以處理的農作物秸稈施以“魔法”,讓它變成可生物降解的環!胺啬ぁ保皇B解決了兩種困擾農業生產和生態環境的大難題。秸稈地膜的成本很低,比目前市場上的其他生物降解地膜便宜近一半。
【研發者說】
華中農業大學教授、湖北洪山實驗室研究員 李強
地膜是農業種植常用的工具之一,具有保溫增墑、壓鹽抑草的作用,可以顯著提升農作物產量。傳統地膜是用不可降解聚乙烯塑料制成,如果殘留在農田中,會造成土壤板結,農業水土環境污染,影響糧食產量。我國農作物地膜覆蓋面積近3億畝,每年要用掉160多萬噸地膜。
我們研發的秸稈地膜實現低成本、高性能、多功能,能為農作物撐起一把防水、透氣、防暴曬的“保護傘”。同時,它還充分利用秸稈組分的生物特性,顯著促進農作物生長發育,讓農戶節水節肥節藥。
秸稈“不值錢”,它制成地膜的成本比現有其他生物降解地膜成本低40%,與傳統塑料地膜價格相當。但更重要的是,秸稈地膜對農田無害,不再需要采后回收。我們通過對秸稈的超微分子結構進行調控,能根據農作物的覆膜需求訂制地膜的降解周期。時辰一到,它便功成身退,化作“春泥”。
我從事生物降解環保材料研究多年。2019年,我偶然聽同事“吐槽”,地膜回收難是一樁在世界范圍都還未有效解決的問題,問我有沒有適合的可降解材料,能代替塑料來制作地膜。我腦海中一下想到秸稈。
秸稈體內有個“大寶貝”——木質素。我們發現,它不僅有助地膜材料塑化成型,它還能顯著促進作物生長發育。作為土壤有機質組分,木質素還田后可顯著肥田。
然而,在研究中我們需要克服秸稈的一個巨大短板,它成膜性很差。
經過幾年研究,我們通過細胞壁工程化,從分子層面調控了秸稈的超分子結構,實現了其與其他生物降解高分子的有效結合,終于實現秸稈復合吹塑成膜。目前,我們通過提取秸稈里的不同成分,制作出了黑色控草膜和白色地膜。玉米、水稻、煙草等常用黑膜,甘蔗、棉花等常用白膜。
李強教授團隊用秸稈制作成的地膜。采訪對象供圖
秸稈地膜的制作方法并不復雜,在傳統制膜設備的基礎上略加改進就能實現,這讓秸稈地膜在制造市場也能有很高的接受度。
用于制作秸稈地膜的設備。采訪對象供圖
今年,我們在全國多個省份的農田里進行了田間試驗,包括新疆棉花和玉米,云南的玉米、煙草和甘蔗,湖北的水稻和油菜的覆膜試驗,增產增收效益顯著,省肥、省藥、省人工,反響非常好。
李強教授團隊在進行秸稈地膜的制作。采訪對象供圖
【大眾點評】
湖北蘄春縣云杰再生稻專業合作社聯合社 呂云清
我們以前想用但又怕用地膜,主要是因為塑料的東西清理起來麻煩,后期不弄干凈,對農田危害很大。
今年4月,我們在再生稻田里鋪上了李強教授團隊的秸稈地膜,效果讓我們感到意外。蓋了膜和沒有蓋膜的水稻,長勢和高度明顯不同。田里沒有雜草了,不用再人工除草或打除草劑,而且肥料沒有流失,我們不用再多追一次肥。這種膜還防蟲害,效果顯著。
李強教授團隊在做田間試驗。采訪對象供圖
這幾天,水稻正好在收割中,我們預計產量可以增高10%到15%,這是非常可觀的。神奇的是,現在田里的地膜已經在降解中了,部分地膜已經化為粉末,肉眼不可見。秸稈地膜成本也不高,大家的評價都特別好。我們會和李強教授團隊保持緊密合作。