上下游記者 孫維揚 2022 年 12 月 20 日
農民種田鋪上地膜，保水保溫又防雜草，但地膜原料以塑膠為大宗，塑膠碎裂後的微粒會傷害農地健康，雖然現在市面上也有可分解的地膜，卻有容易破裂的缺點。為解決農民難題，中興大學土壤環境科學系特聘教授林耀東與植物病理學系兼任教授黃振文、材料系副教授薛涵宇合作，研發「高值化智慧環境友善多功能型地膜」（以下簡稱「多功能地膜」），使用鳳梨葉、稻桿、蔗渣等材料，讓地膜既能協助作物生產又兼顧環境保護。
多功能地膜使用三種可分解原料塑型，不僅能維持很好的韌性，還可以藉由調整原料比例控制分解速度，更符合農民栽種需求。由於添加各種農業廢棄物，地膜分解後可直接補充農地養分，同時增加土壤碳儲匯，可說是一舉數得。研究團隊最近榮獲第19屆國家新創獎學研創新獎，目前正在尋找廠商，期待多功能地膜商轉後能減少農地污染，降低肥料與農藥用量。
傳統地膜問題多，多功能地膜可「三顧」
農田覆蓋地膜能維持土壤溫度與濕度，並且抑制雜草、穩固作物生長、減少農藥使用。林耀東表示，不僅台灣農民經常使用地膜，全球地膜市場也相當龐大，2020 年總市值達 35 億美元，2027 年預計成長至 58 億美元。
不過作物收成後，回收地膜需要大量人力，因此農民經常棄置田中。林耀東說明，傳統地膜常含不可分解的塑膠材料，棄置後會逐漸破裂成塑膠微粒，難以從土壤中移除。農民不斷使用地膜，塑膠微粒就會不斷影響土壤結構與性質，除了損害農田，長遠也可能危害人體健康。
縱使市面上有可分解地膜出售，但韌性不如傳統塑膠地膜，容易過快分解或破裂。此外，農地需要持續補充肥力，追肥會增加農民勞力與金錢成本，林耀東希望地膜分解後還能同時為土壤補肥，因此研發多功能地膜，土壤肥力、作物生產與農地健康「一兼三顧」。
可分解材料便於調整分解速度，以農廢補充土壤養分
多功能地膜原料選用聚乳酸、碳材與聚乙二醇三種高分子材料。薛涵宇說明，三種材料都能在自然環境中被分解，且材料都取自天然物質，「像是聚乳酸的來源就是玉米」，不會有塑膠微粒傷害環境的問題。另外，這三種材料分別會影響地膜的硬度、延展性跟柔軟度，可調控韌性，防止地膜過快分解或破裂。
相對傳統地膜，多功能地膜降解速率增加 52.17%。薛涵宇強調，以溫室實驗數據來看，藉由調整三種高分子材料的比例，多功能地膜可在一個月至半年分解，如此便能依照農民需求，讓地膜分解速度配合作物生產週期。
多功能地膜原料還包含稻桿、雞羽、牡蠣殼等農業剩餘資材，林耀東解釋，這些剩餘資材原本是農業廢棄物，製作成地膜便能在分解後成為農地的養分，稻桿可以供應碳、牡蠣殼含有鈣元素、雞羽毛則有豐富角蛋白（氮原）。
林耀東強調，混入大量農業剩餘資材還可以增加農田碳儲匯。根據目前種植小麥草與小白菜的結果，多功能地膜可增加作物產量 2.88%，土壤碳儲量提升1.17% 。另外使用多功能地膜後也測得土壤的微生物活性上升 30%，表示土壤中生物多樣性更豐富。
CP值高，減少農民花費又減碳
好消息是，多功能地膜因為混入多種農業剩餘資材，預估可省下至少 50% 的原料成本，CP 值很高。林耀東強調，幫農民節省花費固然重要，但他更希望為地膜加值，既維持原有的保水、保濕、抑草功能，「再加上可分解性與養分供應，協助農民減少肥料與農藥使用，也達到減碳的目的」。
林耀東表示，目前正在篩選合作廠商技轉多功能地膜，團隊也將著手進行戶外田間試驗。他期望搜集更多試驗數據，將土壤特性、栽種作物、環境氣候等因素都納入考量，以調整多功能地膜配方，也會嘗試加入植物保護製劑，讓地膜功能更齊全，也更能因地制宜。
圖說：多功能地膜分解後能成為肥料，促進作物生長。PLBM是加入鳳梨葉的地膜，RSBM是加入稻桿的地膜，使用這兩種地膜的蔬菜明顯長得比較好（圖片提供／林耀東）
圖說：多功能地膜使用不同農業剩餘資材，友善環境並能增加土壤養分。（圖片提供／林耀東）
照片圖說：林耀東希望減少傳統塑膠地膜污染土地，研發生物可降解的多功能地膜。（圖片提供／林耀東）
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