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地膜具有保温保湿的作用，在蔬菜、水稻、花生、大蒜等作物上应用广泛，增产效果显著。近年来，研发可被土壤微生物自然降解的新型地膜，减少聚乙烯地膜使用后带来的“白色污染”问题，成为农业地膜研发领域的发展趋势。我国自 2013年以来逐步开展生物降解地膜的开发和应用研究，PBAT/PLA基生物降解地膜的初始关键性能指标已达到或超过新修订的聚乙烯地膜国家标准并可完全生物降解。但是，生物降解地膜在使用环境下发生提前老化开裂、造成作物减产的现象越来越引起人们的关注，引发国际的广泛研究。如何快速预测生物降解地膜的使用寿命，成为目前研究的重点和难点。
近日，山东农业大学化学与材料科学学院农业农村部农膜应用重点实验室徐静课题组，基于短期室内加速老化试验，首次建立了生物降解地膜的使用寿命预测模型，该模型可以准确预测生物降解地膜在田间环境下的长期使用寿命。课题组以PBAT/PLA生物降解地膜为研究目标，采用田间试验和室内加速老化试验，结合先进的分析技术和统计学理论，分析地膜在自然环境和特殊环境下的老化行为关系，并建立了地膜的环境老化评价指标体系，进而构建了地膜使用寿命预测模型。研究领导小组的徐静教授说到，我们利用高温紫外加速老化方法，对生物降解地膜进行加速老化，并测试加速老化过程中生物降解地膜8种评价指标（雾度、透光率、拉伸强度、断裂标称应变、凝胶含量、多分散指数、数均分子量、重均分子量）的变化趋势；然后，对比田间实际使用过程中该类地膜8种评价指标的变化趋势，得到在自然环境和特殊环境下的地膜理化性质变化之间的关系，最后对数据进行统计分析，建立了生物降解地膜使用寿命的预测模型。
预测模型结果表明，使用生物降解地膜雾度值作为预测指标，可以得到最好的预测结果，在高温紫外条件下加速老化10天，与在田间实际使用过程中自然老化120天的雾度值变化结果高度吻合（拟合度达0.995）。因此，生物降解地膜使用寿命预测模型的建立，可以快速预测该类地膜的田间实际使用寿命，为企业生物降解地膜产品投入市场前的使用安全性预判提供了评价途径，避免在作物生长期内生物降解地膜老化开裂导致的作物减产现象，并提高农民使用生物降解地膜的信心，促进生物降解地膜的大规模生产和应用。同时，该工作也可为其他种类的生物降解地膜的寿命预测提供理论指导。
研究成果已在环境科学类老牌Top期刊Environment Science & Technology（SCI一区，IF=12.154）在线发表，题为“Prediction Model of Photodegradation for PBAT/PLA Mulch Films: Strategy to Fast Evaluate Service Life”，本研究由国家自然科学基金、山东省重点研究开发项目和山东省自然科学基金资助。山东农业大学副教授解加卓和中国农业科学院蔬菜花卉研究所副研究员闫妍为共同第一作者，山东农业大学教授徐静和副教授王晶为并列通讯作者。
论文链接：
https://pubs.acs.org/10.1021/acs.est.2c01687
来源：高分子科学前沿
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