新型功能性农用塑料棚膜及地膜研发与产业化应用

发布者:科学技术处发布时间:2020-12-28浏览次数:154

完成单位:山东农业大学、北京华盾雪花塑料有限责任公司、中国科学院长春应用化学研究所、中国农业科学院蔬菜花卉研究所、山东天鹤塑胶股份有限公司、北京华腾新材料股份有限公司、长春理工大学

完成人员:米庆华、宁堂原、艾希珍、魏珉、姚占海、徐静、杨凤娟、秦立洁、李衍素、李文斐、陈宇、孙天智

获奖情况:山东省科技进步一等奖

项目简介:

  农膜是发展现代设施农业不可缺少的重要生产资料,2017年我国设施园艺作物面积约6000万亩,95%以上采用塑料薄膜覆盖,地膜覆盖面积近3.0亿亩。棚膜、地膜生产量和消费量均居世界第一,在抗御自然灾害、提高资源利用率、发展高效生态农业、促进乡村振兴战略实施等方面发挥着十分重要的作用。但在棚膜、地膜生产和应用中仍存在3方面的瓶颈问题:(1)棚膜产品单一,消雾、流滴功能期短,作物专用棚膜缺乏;(2)普通地膜拉伸强度差、难以回收利用,降解地膜可控性差、与作物需求不匹配,导致土壤“白色污染”日趋严重;(3)功能性棚膜、地膜助剂性能差,专用材料少,涂覆、多层共挤工艺和装备相对落后。针对以上问题,历经11年系统研究,取得以下突出的创新成果:

  1、研制出无滴消雾棚膜专用高接枝率聚乙烯树脂、棚膜和地膜通用纳米二氧化硅增强增韧母料、生物降解地膜改性专用料等新型材料,优选出协同配套的新型消雾剂TF-31和TG-403、流滴剂KF-313和KF-750、新型消雾母粒EFT-931和流滴母粒EFT-850应用技术,为加工工艺装备提升和新型功能性棚膜地膜研制奠定了基础。

  2、创制了棚膜“一步法”浸涂干燥涂覆工艺和装备,涂覆膜幅宽>16米,流滴消雾期由原来1~2年延长至3~5年,加工效率提高1倍以上,成本降低10%以上;研发出多功能五层共挤棚膜制作工艺,幅宽>18米,转光剂用量减少50%,流滴消雾期>200天;研发出高接枝率内添加型流滴消雾棚膜制作工艺,流滴剂接枝率>1.2%、流滴消雾功能期>540天;开发出功能期可调的生物降解地膜和多条带差异降解地膜加工技术。

  3、探明了黄瓜、番茄、甜椒、茄子、芹菜等10种蔬菜作物光质需求特性,优选出4种耐老化色母粒、2种高效转光剂RBI-4565和GTR-0645,创制出与光质需求相适应的专用功能性调光棚膜10种;制定了7种蔬菜专用棚膜覆盖栽培技术规程,蔬菜增产10%~30%,并明显提高Vc等营养物质的含量及商品品质。

  4、依据花生、马铃薯、大蒜等作物的覆盖栽培需求,研制出厚8微米、拉伸强度大于25MPa的生物降解地膜2种,功能期在40~120天内可调;首次研制出多条带差异降解地膜4种,条带降解期差异20~50天,满足了作物不同时期对温度和湿度差异化需求;研制出高强度多功能可回收地膜5种,机械回收率95%以上;制定了花生专用环保性地膜覆盖高产栽培技术规程。

  项目共获授权发明专利12件、实用新型专利2件;发表论文31篇,其中SCI、EI收录9篇,出版著作1部;修订国家标准1项,制定行业标准2项、地方标准10项。核心专利技术许可9家农膜加工相关企业使用,企业新增产值15.78亿元,新增利税1.53亿元。新型农膜产品在山东、河南、河北、江苏、辽宁等省市推广应用,累计新增经济效益66.22亿元,其中近3年推广棚膜350余万亩、地膜70余万亩,新增经济效益58.48亿元,经济、社会和生态效益显著。

  经同行专家评价,该项成果总体达到国际先进水平;其中新型功能性蔬菜专用棚膜、多条带差异降解地膜和“一步法”浸涂干燥涂覆工艺的研发达国际领先水平。