可生物降解地膜是否真的对环境更好?

Are biodegradable mulches actually better for the environment?

作为华盛顿州立大学(WSU)的一名博士生,亨利-辛提姆(Henry Sintim)博士调查了可生物降解地膜是否真的如其所言。 他和他的研究团队希望了解在地膜降解时有哪些物质会渗入土壤,以及哪些地膜在控制杂草、害虫和疾病方面与聚乙烯(PE)塑料地膜一样出色。

塑料混合物

在农业中使用塑料地膜是全世界特种作物生产者的普遍做法。它可以节约用水,有助于控制杂草、病虫害,从而提高作物产量和质量。由于聚乙烯经久耐用,不会在土壤中降解,因此不能将其留在田里,这最终导致了处理问题。当聚乙烯被埋在田里时,就会被土壤污染,无法回收利用。处理聚乙烯需要种植者将其运往垃圾填埋场--如果有垃圾填埋场的话,成本会不断增加。如果没有垃圾填埋场,种植者就会在农场里堆放 PE,雨水会将地膜冲刷到溪流和水体中。亨利-辛提姆博士和他的团队研究了生物可降解塑料薄膜(BDM)是否是一种可行的替代品。

可生物降解的替代品

用生物降解地膜代替聚乙烯可以减少处理的需要。不过,Sintim 博士说,在田间使用可生物降解地膜之前,需要评估其对农业土壤生态系统的潜在影响。例如,生物降解地膜真的会降解吗?Sintim 博士解释说:"我们所说的生物降解地膜是指塑料地膜,但它是由纯生物材料或部分生物材料制成的。虽然有塑料覆盖物被宣传为可生物降解,但实际上没有一种被证明可以生物降解,因此研究小组正在研究不同类型的商用 BDM 随着时间推移的降解情况。他们还包括一种实验性 BDM,其中的成分由研究小组指定"。

辛提姆博士通过评估 BDM 的材料特性以及通过摄影测量颗粒大小和表面积来监测其降解情况:使用 Image J 软件对其进行数字化和分析。

 

A photograph of a researcher holding a TEROS 12 soil moisture sensor in the foreground and a bare field with a plow in the background

这些除草剂相比效果如何?

辛提姆博士还希望了解 BDM 与 PE 相比在保持微气候方面的效果。由于土壤温度和含水量是影响化学反应速率和微生物活动的重要参数,而且在不同的 BDM 处理中可能会有所不同,因此他使用安装在 10 厘米和 20 厘米深处的 METER 土壤水分和温度传感器监测土壤水分动态。此外,研究小组还在地膜正下方安装了传感器,以测量地表温度和透光率。降低透光率是塑料地膜控制杂草的关键。研究小组还使用美国农业部土壤质量测试工具包对土壤质量进行了评估。

Sintim 博士说,到目前为止,其中一种商用 BDM 和试验性 BDM 的产量表现与 PE 相同。他补充说:"我们还没有最终结果,有很多变量可能会影响结果。但我要说的是,有迹象表明一些 BDM 的表现很好。

沥滤

辛提姆博士和他的团队希望了解在地膜降解的过程中,土壤中沥滤出了什么。他在 55 厘米深处安装了 METERG3 被动式毛细管渗滤仪,以收集渗滤液样本,用于分析 BDM 颗粒。当lysimeter 读数显示较高的导电率测量值时,他感到非常惊讶。不过,聚乙烯、纸覆盖物和无覆盖物处理的导电率也很高,因此这可能是由于土壤表面积累的盐分被沥滤所致。他说:"我们还需要检查沥滤液样本中是否存在微粒"。

堆肥替代品

如果研究小组发现某些 BDM 在田间的生物降解效果不佳,那么替代方法可能是在农场堆肥,这比处理聚乙烯塑料更可行。辛提姆博士和他的研究团队开展了一项堆肥研究,他们对地膜降解的图像进行了数字化处理。他补充说:"我们把地膜埋在网袋里,定期取出网袋研究地膜。网袋上有一些黑色污点,我们怀疑这是一种叫做 "炭黑 "的纳米粒子,它被用作轮胎和其他橡胶制品的加固填充物。

由于生产商并不公开其覆盖物的实际成分,因此辛提姆博士安排用华盛顿大学的扫描电子显微镜对网袋进行检查,以确认污渍是由于微粒的存在造成的。辛提姆博士证实,他们在试验性 BDM 中使用了炭黑,但他们不知道炭黑是否由石油产品制成,因为还有非石油基炭黑。lysimeter他还将进行更多的测试,以确保这些纳米微粒不会对农业生态系统产生任何不利影响。

未来会发生什么?

虽然辛提姆博士和他的同事们取得了重要发现,但仍有许多工作要做。他和他的团队继续收集数据,以了解是否真的有一种 BDM 可以实现其承诺,以及沥滤颗粒是否会对地下水造成威胁。

探索 METER土壤水分传感器和... G3 lysimeter.

进一步了解辛提姆博士在 H. Sintim 实验室的持续研究情况

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