کاربرد فیلم‌های پلیمری مالچ در صنعت کشاورزی (بخش اول)

    مالچ به پوششی گفته می‌شود که از خاک در مقابل عوامل جوی مثل باد و باران محافظت می‌کند و باعث ارتقاء کیفیت خاک می‌شود. هم‌چنین مانع از دست رفتن رطوبت خاک و هدر رفتن آب می‌شود و در زمستان از گیاهان در برابر تغییر دمای شدید خاک محافظت و از رشد علف‌های هرز جلوگیری می‌کنند. امروزه استفاده از انواع فیلم‌های مالچ‌ در کشاورزی برای افزایش بازدهی و زودرسی محصولات و رشد بهینه گیاهان به‌ویژه گونه‌های گرمادوست مانند فلفل، ذرت، گوجه فرنگی و گیاهان پیچک‌دار، در حال افزایش است. این یکی از رایج‌ترین تکنیک‌های کشاورزی است، زیرا نتایج آن بسیار رضایت‌بخش بوده و این فرآیند مستلزم هزینه زیادی نیست.

شکل 1. فیلم مالچ در کشت گوجه فرنگی

    فیلم‌های پوشش‌دهی (مالچ کشاورزی) نایلون‌هایی در عرض‌های متغیر هستند که براساس نوع محصول و نوع کشت، می‌توان از ۴۰ تا ۳۰۰ سانتی‌متر بر سطح بستر خاک پهن نمود. ضخامت این نایلون‌ها بین ۳۰ تا ۵۰ میکرون است. هم‌چنین این فیلم با اسامی دیگری مانند فیلم انعکاسی، پلاستیک مالچ و مالچ کشاورزی شناخته می‌شود.

    فیلم‌های مالچ از مواد مختلفی مانند پلی‌اتیلن ​​یا مواد زیست‌تخریب‌پذیر (مانند فیلم‌های مبتنی بر نشاسته) ساخته می‌شوند که نیازهای مختلف محیطی و کشاورزی را برآورده می‌کنند. این فیلم‌ها به‌صورت نوارهای موازی در سطح خاک‌های آماده‌شده قرار می‌گیرد. بستر باید بدون باقی‌مانده گیاهان باشد و به‌وسیله شی سنگینی روی حاشیه‌های کناره خاک محکم شود. مالچ باید سفت باشد و محکم به خاک بچسبد تا انتقال حرارت به‌خوبی کنترل شود و از حرکت توسط باد جلوگیری شود. حرکت مالچ توسط باد ممکن است پلاستیک را پاره کند و کارآیی آن را از بین ببرد.

انواع فیلم مالچ

    فیلم‌های مالچ انواع مختلفی دارند که هرکدام خواص و کاربردهای منحصربه‌فردی دارند که به شش دسته تقسیم می‌شوند. در شکل 2 انواع فیلم مالچ نشان داده شده است که به‌صورت اجمالی معرفی می‌کنیم.

1. فیلم‌های شفاف (Transparent) با نام اختصاری Sotrafilm NT
2. فیلم‌های مشکی (Black) با نام اختصاری Sotrafilm NG
3. فیلم‌های (Summer Grey) با نام اختصاری Sotrafilm Summer grey
4. فیلم‌های دورنگ (Bicolor) با دو نام اختصاری Sotrafilm BN (Black White) و Sotrafilm NR (reflexive)
5. فیلم‌های نوری (Photoselective) با دو نام اختصاصی Sotrafilm FS Green و Sotrafilm FS Brown
6. فیلم‌های زیست تخریب‌پذیر (Biodegradable) با نام اختصاری Sotrafilm Black Biodegradable

شکل 2. انواع فیلم مالچ

Sotrafilm NT

    فیلم‌های شفاف که در فضای باز و برای گرم نگه داشتن خاک استفاده می‌شوند و هدف، محافظت از محصولات و مواد مغذی‌ خاک در برابر عوامل جوی است که به افزایش رشد و زودرسی گیاه کمک می‌کند.

Sotrafilm NG

     فیلم مالچ سیاه معمولاً در داخل و خارج گلخانه استفاده می‌شود. به‌دلیل مات بودن، فیلم از رشد علف‌های هرز جلوگیری می‌کند و افزودن کربن بلک به فیلم، دوام بیش‌تری می‌دهد.

شکل 3. استفاده از فیلم مالچ در گلخانه

Sotrafilm BN

    یک فیلم دورنگ (سفید/سیاه) است و برای آن دسته از محصولاتی که نیاز به درخشندگی زیاد و کاهش دما در سطح ریشه دارند، بسیار توصیه می‌شود، زیرا قسمت سفید آن 60٪ تابش خورشیدی را منعکس می‌کند.

Sotrafilm NR

    یک فیلم دورنگ (سیاه/نقره‌ای) است که بخش بزرگی از تابش خورشیدی (45٪) را منعکس می‌کند، بنابراین این گیاه دارای سهم نور اضافی است که می‌تواند برای محصولات خاصی مفید باشد.

Sotrafilm FS Brown/Green

    این فیلم به‌عنوان فیلتری برای تابش نور خورشید عمل می‌کند. بخشی از تابش خورشیدی را که برای فتوسنتز ضروری است، جذب می‌کند و حرارت مورد نیاز برای گرم کردن خاک را از خود عبور می‌دهد. این فیلم‌ها مورد استفاده برای محصولاتی است که نیاز به گرما در ریشه دارند و از رشد علف‌های هرز نیز جلوگیری شود.

Sotrafilm Black Biodegradable

    این فیلم‌ها با استفاده از پلیمر‌های طبیعی مانند نشاسته، پلی‌لاکتیک اسید و پلی‌هیدروکسی آلکانوات‌ها ساخته می‌شوند که در اثر برخورد با عوامل جوی و زمین، تا زمانی که هیچ عنصر مضری از آنها بر جای نماند، تجزیه و تخریب می‌شوند. در این نوع فیلم مالچ، مصرف آب کاهش می‌یابد و زودرسی و بازدهی محصول بیش‌تر می‌شود، اما نیازی به حذف آن پس از برداشت محصول نیست. این امکان تجزیه و جذب زیستی پس از عمر مفید آن را در مزرعه فراهم می‌کند.

مواد اولیه تولید فیلم مالچ

    فیلم‌ها از نظر مواد اولیه به دو دسته سنتزی و طبیعی تقسیم‌بندی می‌شوند.

فیلم‌های مالچ سنتزی

    پرمصرف‌ترین پلیمرهای سنتزی در کشاورزی عبارتند از پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن، اتیلن وینیل استات، پلی‌وینیل کلرید، پلی‌کربنات (PC) و پلی‌متیل متاکریلات (PMMA). یکی از پرکاربردترین پلیمرها به‌دلیل شفافیت و اثر عایق حرارتی، EVA است.

پلی‌اتیلن با چگالی کم (LDPE)

    یک ماده انعطاف‌پذیر و بادوام است که اغلب برای فیلم‌های مالچ با ابعاد استاندارد استفاده می‌شود. نسبت به HDPE ارزان‌تر است اما ممکن است در برابر پارگی مقاومت کم‌تری داشته باشد.

 پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE)

     یک ماده قوی‌تر، سفت‌تر، مناسب برای فیلم‌های مالچ سنگین‌تر و برای استفاده طولانی‌مدت، مناسب‌تر است.

پلی‌پروپیلن (PP)

    استحکام و انعطاف خوبی را ارائه می‌دهد و آن را برای فیلم‌های مالچ استاندارد و زیست‌تخریب‌پذیر مناسب می‌کند. در مقایسه با مالچ‌های پلی‌اتیلن، فیلم‌های مالچ پلی‌پروپیلن مقاومت ضربه‌ای کم‌تری دارند، اما دمای سرویس‌دهی بالاتر و استحکام کششی بیش‌تری دارند. PP هم‌چنین از PE بادوام‌تر است؛ بنابراین در سیستم‌هایی که چندین سال از آن استفاده می‌شود، مناسب‌تر است. بااین‌حال، رایج‌ترین مالچ‌های سنتزی مالچ‌هایی هستند که از PE و به‌طور دقیق‌تر، از PE با چگالی کم (LDPE) ساخته شده‌اند.

پلی‌وینیل کلراید (PVC)

    برای برخی از فیلم‌های مالچ استفاده می‌شود، زیرا دارای دوام و مقاومت در برابر عوامل جوی است. بااین‌حال، پی وی سی به‌دلیل چالش‌های هنگام تولید و بازیافت، می‌تواند کم‌تر با محیط زیست سازگار باشد.

فیلم‌های مالچ زیست‌تخریب‌پذیر

نشاسته

    نشاسته نوعی کربوهیدرات است که از گلوکز سنتز می‌شود و هم‌چنین یک ماده خام زیست‌تخریب‌پذیر و ارزان است. نشاسته دارای خواص فیزیکی ضعیفی است، زیرا یک ماده آب‌دوست است که در آب حل می‌شود و با خشک شدن شکننده می‌شود. بنابراین لازم است قبل از استفاده از نشاسته به‌عنوان یک ماده مالچ‌کننده زیست‌تخریب‌پذیر، ترکیب آن تغییر یابد. فیلم‌های مالچ‌ مبتنی بر نشاسته ترکیب‌شده با پلی‌استرهای زیست‌تخریب‌پذیر، برای بهبود ویژگی‌های مکانیکی آنها و در عین حال حفظ زیست‌تخریب‌پذیری آنها تولید شده است. همراه با نشاسته، پلی‌استرهای آلیفاتیک پرکاربردترین مواد اولیه زیستی برای تولید مالچ‌های پلاستیکی زیست‌تخریب‌پذیر هستند.

پلی‌لاکتیک اسید (PLA)

    پلی‌لاکتیک اسید یکی دیگر از پلیمرهای زیست‌تخریب‌پذیر است که در کشاورزی استفاده می‌شود. PLA از استحکام مکانیکی خوبی برخوردار است و در مقایسه با سایر پلیمرهای زیستی، قیمت کم‌تری دارد و در مقادیر بیش‌تر در دسترس است. بااین‌حال ویژگی‌هایی دارد که آن را برای تولید مالچ، به‌تنهایی نامناسب می‌کند. در واقع دمای انتقال شیشه‌ای PLA (حدود 60 درجه سانتی‌گراد) باعث می‌شود که در شرایط عادی، برای میکروارگانیسم‌ها قابل دسترسی باشد. علاوه‌بر این، PLA بسیار سخت است که منجر به شکنندگی و پایداری حرارتی ضعیف می‌شود. خوشبختانه PLA با سایر پلیمرها مانند PHA (پلی‎‌هیدروکسی آلکانوات) سازگار است. ترکیب PLA و PHA به‌دلیل مکمل بودن ویژگی‌های مربوطه، یک اثر هم‌افزایی ایجاد می‌کند.

منابع

1. Mansoor, Zinnia, et al. “Polymers use as mulch films in agriculture—a review of history, problems and current trends.” Polymers23 (2022): 5062.
2. Garnaud, J. C. “” Plasticulture” magazine: a milestone for a history of progress in plasticulture.” (2000): 30-43.
3. https://www.mohantarp.com/benefit-usage-mulch-films-agriculture-sector/
4. https://sotrafa.com/en/plastermic-range/plastermic-plus-special-strawberries/

گردآورنده: آریا مرادی – محمد ابراهیمی