编辑推荐：
为解决塑料地膜污染及资源利用问题，研究人员开展基于竹渣制备可生物降解液体缓释地膜（PVA@CMC/QL）的研究。结果显示该地膜性能优异，能抑制杂草、促进作物生长、缓释硒肥且环保。其对推动绿色农业意义重大。
在现代农业的大舞台上，地膜扮演着至关重要的角色。它就像给土壤披上了一层神奇的 “外衣”，不仅能保持土壤水分，调节土壤温度，还能促进有益微生物活动，抑制杂草生长，为农作物的茁壮成长创造良好条件，从而提高作物产量和质量。然而，传统的塑料地膜大多由聚乙烯（PE）等石化材料制成，它们在土壤中就像顽固的 “钉子户”，降解速度极慢甚至难以降解。随着时间的推移，大量的塑料地膜残留积聚在土壤中，引发了令人头疼的 “白色污染” 问题。这些残留地膜不仅阻碍土壤水分渗透，影响土壤的吸湿能力，还会降低土壤的透气性、微生物活性和肥力水平，最终对土壤质量和作物产量造成严重影响。与此同时，早期的液体地膜产品大多以石油沥青等为原料进行改性制备，石油沥青不仅不可再生，还含有毒物质，在降解过程中会污染土壤。此外，全球约有 10 亿人面临硒缺乏问题，而目前含硒缓释功能的液体地膜研究较少。在这样的背景下，为了实现农业的可持续发展，解决塑料污染和提高竹资源利用价值，开展新的地膜研究迫在眉睫。
来自未知研究机构的研究人员致力于攻克这些难题，他们通过一系列创新研究，成功制备出一种基于竹渣的可生物降解液体缓释地膜（PVA@CMC/QL）。这项研究成果意义非凡，它为解决农业塑料污染问题提供了新的方向，同时也为富硒作物的种植开辟了新途径，对推动绿色农业发展具有重要意义。该研究成果发表在《Research》上。
研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。他们利用扫描电子显微镜（SEM）、X 射线光电子能谱（XPS）等手段对样品的微观结构和化学组成进行表征；采用响应面优化方法确定最佳制备条件；借助电子万能试验机测量地膜的拉伸强度和断裂伸长率等机械性能；通过多种测试设备研究地膜的保湿、保温、透气、阻氧等性能；运用密度泛函理论分析地膜的除草机制；使用电感耦合等离子体发射光谱法检测作物中的硒含量；并通过生命周期评估（LCA）分析地膜的环境影响。
下面来详细看看研究结果：
- PVA@CMC/QL 的性能：研究发现，PVA@CMC/QL 的拉伸强度会随着羧甲基纤维素钠（CMC）和季铵化木质素（QL）含量的增加而提高，当 CMC 与 QL 质量分数比为 5:15 时，拉伸强度最佳。其液体黏度适宜，能顺利通过喷枪均匀覆盖土壤表面形成完整地膜。与其他样品相比，PVA@CMC/QL 的渗透率适中，有利于在土壤表面成膜，且具有良好的机械性能，断裂伸长率为 340%，能减少对作物根系的压迫。
- 微观结构和化学成分：扫描电镜表征显示，PVA@CMC/QL 表面因 CMC 和 QL 的引入呈现出不规则形态，且元素分散均匀。X 射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT - IR）等分析表明，成功引入了相关基团，证实了 PVA@CMC/QL 的成功构建。
- PVA@CMC/QL 的保湿和保温应用：PVA@CMC/QL 在土壤表面成膜后的接触角高达 119.5°，水汽透过率仅为 753.4 g?m?2·d?1 ，氧气透过率为 60.2 cm3·m?2·d?1·Pa?1，能有效防止土壤水分蒸发和氧气流失。其热稳定性良好，在 232.5°C 开始分解，且对紫外线（UV）具有良好的阻隔性能，在可见光范围内透光率较高，有利于作物光合作用。在土壤保湿和保温测试中，覆盖 PVA@CMC/QL 的土壤在不同深度的水分和温度都有明显提升，分别比其他对照组高 0.4 - 2.1°C 和 0.5% - 2.8%。
- PVA@CMC/QL 的除草效果：通过对比不同地膜对杂草萌发和生长的影响，发现 PVA@CMC/QL 的除草抑制率最佳，杂草萌发率仅为 13.3%。在盆栽实验中，覆盖 PVA@CMC/QL 的土壤显著促进了小白菜幼苗生长，其根和茎分别增长 3.8 ± 0.3 cm 和 1.2 ± 0.3 cm 。从理论上分析，基于密度泛函理论计算，QL 和 CMC 模型化合物的结构使其具有较强的紫外线吸收能力，从而抑制杂草生长。
- PVA@CMC/QL 的硒肥缓释：实验表明，喷施 PVA@CMC/QL 后，小白菜根部硒含量超过富硒作物标准，达到 28.5 μg/kg 以上。在不同 pH 值溶液中的释放动力学测试显示，PVA@CMC/QL 在碱性条件下硒释放量最大，且其硒释放符合扩散控制动力学模型。PVA@CMC/QL 的硒肥缓释主要与非生物和生物因素有关，降解后释放的硒能被植物吸收转化。
- PVA@CMC/QL 的降解和土壤安全评估：PVA@CMC/QL 的降解性能优异，约 45 天后降解率高达 84.5%，而商业可生物降解地膜（PBAT）降解率仅为 2.2% ，非生物降解地膜（PE）几乎不降解。生命周期评估（LCA）结果显示，PVA@CMC/QL 在所有影响类别中的环境影响均低于 PBAT 和 PE。
综上所述，研究人员成功制备的可生物降解竹基液体缓释地膜 PVA@CMC/QL，具有卓越的性能。它能有效抑制杂草生长，为作物创造良好的生长环境，促进作物生长；同时具备出色的硒肥缓释能力，可用于富硒蔬菜种植和改善缺硒土壤；并且降解性能良好，对环境友好。这项研究不仅提高了竹渣的附加值，还为解决传统塑料地膜的诸多问题提供了创新方案，为农业的可持续发展注入了新的活力，在绿色农业发展进程中具有重要的推动作用。
