《机械强度》
0 引 言
目前中国农用化肥单位面积平均施用量（434.3 kg/hm2）是国际公认的化肥施用安全上限（225 kg/hm2）的1.93倍[1-3]。化肥的过量施用造成了土壤板结和酸化，增加了农作物病害几率，从而增加了农药的使用量，据调查统计，2015 年中国农业用药30 万t[4-5]。由于过度的肥药施用造成土壤微生态环境受损严重，农户为了保产施用更多的肥药，中国农业生产正陷入这样一个恶性循环中[6]。合理减少化肥农药的使用迫在眉睫，使用地膜是有效减少化肥、农药使用量的方法之一。
传统塑料地膜可以提高地温，保墒性能好。但是其难回收、难降解、污染严重的缺点一直无法解决。不能被土壤微生物分解，不能被农作物吸收利用，也不易于回收利用的残留在土壤中的塑料地膜（以下简称残膜），成为分隔土壤的“隔膜”，不仅破坏土壤的团粒结构，还造成土壤及生活环境的重度污染[7-11]。
中国是农业大国，根据中国农作物种植面积测算，2017年中国秸秆理论资源量为8.84亿t，可收集资源量约为7.36 亿t，全国秸秆的综合利用率超过82%，主要以肥料化利用为主，其次是饲料化、燃料化，最后是基料化、原料化。但每年中国仍然存在着农作物秸秆被就地焚烧或闲置的情况（约2亿t的农作物秸秆），造成了极大的资源浪费和环境污染[12-15]。
由于化肥、农药的长期不合理加之过量的施用，以及农作物秸秆和土壤中残膜等农业废弃物不合理的处置等，造成了农业面源的严重污染，加剧了农产品质量安全风险。为此农业部制定出台了《农业部关于打好农业面源污染防治攻坚战的实施意见》，要求确保到2020年要实现“一控两减三基本”的目标[16-17]。因此，按照取自自然，造福人类，回归自然的原则，从高效、优质和可持续发展的视角出发，充分利用可再生资源，采用植物秸秆为原料制造植物纤维地膜可以实现对其高值无害化利用，减少化肥农药的施用，避免土壤和环境污染，是一种理想的秸秆利用方式，是构建资源环境和谐发展、循环经济型社会的必然趋势。
低定量涂布纸，基本是指定量在70 g/m2以下的涂布纸。同时，把其中定量在45 g/m2以下的称为超低定量涂布纸或超轻量涂布纸。国际上，低定量涂布纸广义上指的是总定量不超过50～60 g/m2[18]。以秸秆纤维基地膜的技术经济性为出发点，在保证性能的基础上降低地膜的定量可以节约纤维用量，降低生产成本，提高生产效率，更重要的是它可以满足市场需求。
为了充分利用水稻秸秆纤维的绿色环保性[19-20]，并使所得低定量纤维地膜具有较好的力学性能。本研究旨在通过正交旋转中心组合试验，研究水稻秸秆纤维抄制55 g/m2低定量环保型可降解纤维地膜制造工艺参数优化组合，为水稻秸秆制造可降解地膜提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
试验材料：水稻秸秆纤维原料（2018年秋收获的东农425水稻秸秆，由D200型秸秆纤维制取机制取，经过FB-1型分析筛筛分保留≤10 mm纤维，平均长宽比的分布范围为22.8～58.3[21]，＜1 mm 组分的最小，＞5 mm 组分的最大），商品浆。功能助剂：施胶剂分散松香胶（质量分数50%）（以下简称“松香”）、硫酸铝（质量分数10%）（以下简称“矾土”）、湿强剂（质量分数15%）。
试验仪器与设备：FB-1 型分析筛，ZJG-100 纸浆打浆度测定仪（长春市月明小型试验机有限公司），ZT4-00 瓦利打浆机（陕西中通试验装备有限公司），ZCX-A 纸页成型器（长春市月明小型试验机有限公司），YB502 电子秤（精度0.01 g，上海海康电子仪器厂），DGG-9070 AD 型电热恒温鼓风干燥箱（上海森信实验仪器有限公司），ZL-300 摆锤式纸张抗张强度试验机（济南德瑞克仪器有限公司），ZDNP-1 型电子式纸张耐破度测定仪（长春市月明小型试验机有限责任公司）。
1.2 试验方法
由教研室前期试验结果可知，影响低定量环保型水稻秸秆纤维地膜性能的因素主要有打浆度、混合比、松香质量分数、矾土质量分数、湿强剂质量分数。采用五因素五水平1/2实施正交旋转组合设计的试验方法，分别测定其干抗张力、湿抗张力和耐破度，并以此为评价指标，分析各因素对试验结果影响的大小，各项评价指标均以10次重复的均值为试验结果。混合比是指商品浆干物质占总浆量干物质的百分比。干湿抗张力表征了纤维地膜承受纵向负荷而断裂时的最大负荷，耐破度是指纤维地膜在单位面积上所能承受的均匀增大的最大压力[21]。影响因素水平编码表，如表1 所示。试验过程中商品浆打浆度设定为40°[22]。