名称：植物源保护膜、制备方法及其应用

专利号：202510752506.6

专利权人：李晗菲

技术领域

本发明涉及农业保护技术领域，特别是植物源保护膜、制备方法及其应用，该保护膜适用于水果种植过程中的病虫害防治与品质保护，为果树栽培提供一种替代传统纸袋的生态友好型保护技术。

背景技术

随着消费者对农产品品质和安全性要求的不断提高，水果在生长过程中的保护技术日益受到重视。目前，市场上常见的水果保护技术主要包括传统纸袋套袋法和化学农药喷施法。

传统套袋法通常采用含有油墨、化学漂白剂和胶黏剂的纸袋，将其套在果实上进行物理隔离防护，然该方法可有效减少病虫害发生，但存在多项缺陷：一是纸袋材料成本较高，单个成本约0.03元；二是纸袋遮光性强，影响植物光合作用；三是需人工回收，增加劳动成本；四是部分纸袋含有化学污染物，对环境不友好。

化学农药喷施法虽然操作便捷，但存在农药残留风险，且长期使用可能导致病虫害抗药性增强，影响生态平衡。

目前市场亟需一种既环保又高效，成本低且操作简便的果树保护技术，以满足现代农业生产对绿色、高效、低成本的需求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供植物源保护膜、制备方法及其应用，旨在克服传统纸袋和化学农药的缺点，实现以下技术目标：提供一种全天然、可降解、无污染的植物源保护膜，降低对环境的影响；提供一种兼具物理防护与生物防治双重功能的保护膜，提高病虫害防控效果；提供一种成本低廉、操作简便的果树保护技术，降低生产成本；提供一种透气透光性能良好的保护膜，改善果实生长环境，提高果实品质。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

植物源保护膜，其由以下重量百分比的组分制成：壳聚糖3.0-8.0%；甘油0.5-3.0%；纳米二氧化硅0.3-1.5%；纯净水87.2-96.1%。

优选地，所述植物源保护膜还包括以下重量百分比的组分：茶树精油0.1-0.5%；柠檬酸0.1-0.3%。

优选地，所述壳聚糖的脱乙酰度为85-95%，分子量为50,000-190,000 Da。

优选地，所述纳米二氧化硅的粒径为30-70 nm，比表面积为200±25 m²/g。

一种制备上述植物源保护膜的方法，包括以下步骤：

(1) 壳聚糖溶液的制备：首先，将柠檬酸加入纯净水中，在室温下搅拌至完全溶解，形成pH值为4.0-5.0的弱酸性溶液；然后，缓慢加入壳聚糖，使用机械搅拌器以200-300rpm的转速搅拌30-60分钟；其次，将混合物置于50-60℃的水浴中继续搅拌2-4小时，直至壳聚糖完全溶解形成透明粘稠液体；最后，将溶液冷却至室温，并通过100目筛网过滤；

(2) 纳米二氧化硅悬浮液的制备：首先，取纯净水于高速分散机容器中；然后，在室温下，启动高速分散机至3000-5000rpm，缓慢加入纳米二氧化硅；其次，继续高速分散15-30分钟；再次，使用超声波处理设备对悬浮液进行超声处理15-30分钟；

(3) 增塑剂及功能添加剂的混合：将甘油与茶树精油在25-30℃下轻微搅拌5-10分钟使其充分混合；

(4) 保护膜溶液的最终制备：首先，将步骤(3)中制备的增塑剂混合物缓慢倒入步骤(1)中制备的壳聚糖溶液中，以100-150rpm的速度搅拌30-45分钟；然后，在持续搅拌的条件下，将步骤(2)中制备的纳米二氧化硅悬浮液以2-5 mL/min的速率缓慢滴加入混合溶液中；其次，待纳米二氧化硅悬浮液完全加入后，继续搅拌60-120分钟；再次，使用真空脱泡装置在-0.08至-0.09 MPa负压下脱泡15-30分钟；最后，将最终混合溶液静置12-24小时。

优选地，步骤(1)中所述柠檬酸的用量为0.1-0.3重量份，所述纯净水的用量为87.2-96.1重量份，所述壳聚糖的用量为3.0-8.0重量份。

优选地，步骤(2)中所述纯净水的用量为10-15重量份，所述纳米二氧化硅的用量为0.3-1.5重量份，所述超声波处理设备的功率为300-500W。

优选地，步骤(3)中所述甘油的用量为0.5-3.0重量份，所述茶树精油的用量为0.1-0.5重量份。

优选地，所述方法制得的植物源保护膜的pH值为4.5-5.5，粘度为300-800 mPa·s，固含量为4.0-12.0%。

所述植物源保护膜在果树保护中的应用，其中所述应用包括以下步骤：(1)将所述植物源保护膜的溶液装入喷雾器中；(2)在果实表面均匀喷涂一层所述溶液，喷涂量控制在3-5 mL/个果实；(3)在室温条件下自然干燥2-4小时，形成保护膜；或者，(4)将所述植物源保护膜的溶液倒入容器中；(5)将果实短暂浸入所述溶液中3-5秒；(6)取出后悬挂在通风处，在室温条件下自然干燥3-5小时，形成保护膜。

本发明提供的植物源保护膜及其制备方法具有以下有益效果：

1.环保性能显著：采用全天然材料制备，30天内可自然降解，不产生白色污染，符合绿色农业发展要求。通过减少传统纸袋的使用，每亩果园可减少塑料和纸质废弃物约5-8公斤，为"双碳"目标的实现提供了技术支持。

2.多功能协同保护：壳聚糖基质提供抗菌功能，纳米二氧化硅提供紫外线防护，茶树精油提供驱虫功能，三者协同作用，实现物理防护与生物防治的双重保护效果。经实验验证，对常见果树病原菌如灰霉菌、炭疽菌的抑制率达90%以上，对梨小食心虫的趋避率超过65%。

3.经济效益显著：单个保护膜成本仅为0.01元，是传统纸袋的1/4，每亩物料成本仅15元。同时，免除了套袋和去袋环节，每亩可节省劳动力成本约300-500元。总体来看，与传统保护技术相比，成本降低约65%。

4.果实品质提升：透气孔设计（孔径≤0.1mm）保证果实呼吸，85%以上的透光率满足光合作用需求，创造了理想的果实生长微环境。经实地验证，与传统保护技术相比，果实糖度提高0.8-1.2°Brix，果实商品率提高18%，货架期延长3-5天。

5.操作简便高效：喷涂或浸泡操作简单，相比传统套袋法，操作效率提高约3倍，适合规模化应用。

具体实施方式

本发明的核心在于采用壳聚糖、甘油、纳米二氧化硅等天然材料，通过特定的配比和制备工艺，制得一种兼具物理防护与生物防治功能的植物源保护膜。下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不局限于此。

在本发明的技术方案中，各组分的作用机理如下：

壳聚糖作为基础成膜材料，其分子结构中含有大量羟基(-OH)和氨基(-NH2)基团，能形成氢键网络结构。同时，氨基基团带正电荷可与病原菌细胞壁带负电荷的组分结合，破坏微生物细胞膜结构，从而抑制微生物生长。其脱乙酰度和分子量对保护膜的物理性能和生物活性有重要影响，因此优选选用脱乙酰度为85-95%，分子量为50,000-190,000 Da的壳聚糖，以获得理想的成膜性能和抗菌效果。

甘油作为增塑剂，其分子中的三个羟基(-OH)可与壳聚糖分子链形成氢键，同时减弱壳聚糖分子链间的相互作用，增加分子链的灵活性，从而提高保护膜的柔韧性和延展性，使保护膜能够适应果实生长过程中的体积变化。甘油的用量直接影响保护膜的柔韧性，过少会导致保护膜脆硬，过多则会使保护膜过软且吸湿性增强，因此需要精确控制其用量。

纳米二氧化硅作为功能性填料，一方面通过与壳聚糖形成氢键网络增强膜的机械强度，另一方面其特殊的光学性能使其能选择性反射紫外线（反射率达90%），同时保持较高的可见光透过率（>85%），保护果实免受日灼并保证光合作用的需要。纳米二氧化硅的粒径和分散性对其性能有显著影响，本发明优选使用粒径为30-70 nm，比表面积为200±25 m²/g的纳米二氧化硅，以获得理想的分散效果和功能性能。

茶树精油（可选成分）含有4-松油醇、1,8-桉叶素、α-萜品烯等萜类化合物，具有广谱抗菌和驱虫作用。添加适量茶树精油可显著增强保护膜的生物防护能力，经测试，0.3%浓度的茶树精油可使梨小食心虫趋避率提升至70%。

柠檬酸（可选成分）一方面调节溶液pH值，促进壳聚糖溶解，另一方面作为交联剂，增强壳聚糖与其他组分的相互作用，提高保护膜的稳定性和耐水性。

下面通过具体实施例详细说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于此。

实施例1：标准型植物源保护膜的制备

本实施例提供一种标准型植物源保护膜，其由以下重量百分比的组分制成：壳聚糖5.0%、甘油2.0%、纳米二氧化硅1.0%、茶树精油0.3%、柠檬酸0.2%、纯净水91.5%。

具体制备方法包括以下步骤：

(1) 壳聚糖溶液的制备：首先，将0.2重量份柠檬酸（纯度≥99.5%，阿拉丁试剂有限公司）加入91.5重量份纯净水（电导率≤0.5 μS/cm）中，在室温（23℃）下搅拌15分钟至完全溶解，形成pH值为4.5的弱酸性溶液；然后，缓慢加入5.0重量份壳聚糖（脱乙酰度90%，分子量120,000 Da，青岛海洋生物制品有限公司），使用机械搅拌器以250rpm的转速搅拌45分钟；其次，将混合物置于55℃的水浴中继续搅拌3小时，直至壳聚糖完全溶解形成透明粘稠液体；最后，将溶液冷却至室温，并通过100目筛网过滤，除去未溶解颗粒。

(2) 纳米二氧化硅悬浮液的制备：首先，取12重量份纯净水于高速分散机容器中；然后，在室温下，启动高速分散机至4000rpm，缓慢加入1.0重量份纳米二氧化硅（粒径50 nm，比表面积200 m²/g，德国赢创工业集团Aerosil 200）；其次，继续高速分散20分钟；再次，使用超声波处理设备（功率400W）对悬浮液进行超声处理20分钟，形成稳定的纳米分散体系。

(3) 增塑剂及功能添加剂的混合：将2.0重量份甘油（纯度≥99.5%，国药集团化学试剂有限公司）与0.3重量份茶树精油（纯度≥90%）在28℃下轻微搅拌8分钟使其充分混合。

(4) 保护膜溶液的最终制备：首先，将步骤(3)中制备的增塑剂混合物缓慢倒入步骤(1)中制备的壳聚糖溶液中，以120rpm的速度搅拌40分钟；然后，在持续搅拌的条件下，将步骤(2)中制备的纳米二氧化硅悬浮液以3 mL/min的速率缓慢滴加入混合溶液中；其次，待纳米二氧化硅悬浮液完全加入后，继续搅拌90分钟；再次，使用真空脱泡装置在-0.085 MPa负压下脱泡20分钟，去除溶液中的气泡；最后，将最终混合溶液静置18小时，使其充分熟化。

制备得到的保护膜溶液pH值为5.0，粘度为550 mPa·s（25℃），固含量为8.5%。该保护膜溶液可稳定储存6个月（4-10℃避光条件下），适用于大多数水果品种的保护。

实施例2：高强度型植物源保护膜的制备

本实施例提供一种高强度型植物源保护膜，其由以下重量百分比的组分制成：壳聚糖7.0%、甘油2.5%、纳米二氧化硅1.2%、茶树精油0.4%、柠檬酸0.2%、纯净水88.7%。

具体制备方法包括以下步骤：

(1) 壳聚糖溶液的制备：首先，将0.2重量份柠檬酸加入88.7重量份纯净水中，在室温（22℃）下搅拌15分钟至完全溶解，形成pH值为4.3的弱酸性溶液；然后，缓慢加入7.0重量份壳聚糖（脱乙酰度95%，分子量180,000 Da），使用机械搅拌器以280rpm的转速搅拌60分钟；其次，将混合物置于58℃的水浴中继续搅拌3.5小时，直至壳聚糖完全溶解形成透明粘稠液体；最后，将溶液冷却至室温，并通过100目筛网过滤。

(2) 纳米二氧化硅悬浮液的制备：首先，取13重量份纯净水于高速分散机容器中；然后，在室温下，启动高速分散机至4500rpm，缓慢加入1.2重量份纳米二氧化硅（粒径30 nm，比表面积225 m²/g）；其次，继续高速分散25分钟；再次，使用超声波处理设备（功率450W）对悬浮液进行超声处理25分钟。

(3) 增塑剂及功能添加剂的混合：将2.5重量份甘油与0.4重量份茶树精油在30℃下轻微搅拌8分钟使其充分混合。

(4) 保护膜溶液的最终制备：首先，将步骤(3)中制备的增塑剂混合物缓慢倒入步骤(1)中制备的壳聚糖溶液中，以135rpm的速度搅拌45分钟；然后，在持续搅拌的条件下，将步骤(2)中制备的纳米二氧化硅悬浮液以2.5 mL/min的速率缓慢滴加入混合溶液中；其次，待纳米二氧化硅悬浮液完全加入后，继续搅拌100分钟；再次，使用真空脱泡装置在-0.09 MPa负压下脱泡25分钟；最后，将最终混合溶液静置20小时。

制备得到的保护膜溶液pH值为4.8，粘度为750 mPa·s，固含量为11.3%。该高强度型保护膜特别适用于油桃等需要较高机械强度保护的水果品种。

实施例3：高柔韧性植物源保护膜的制备

本实施例提供一种高柔韧性植物源保护膜，其由以下重量百分比的组分制成：壳聚糖4.0%、甘油2.8%、纳米二氧化硅0.8%、茶树精油0.3%、柠檬酸0.1%、纯净水92.0%。

具体制备方法包括以下步骤：

(1) 壳聚糖溶液的制备：首先，将0.1重量份柠檬酸加入92.0重量份纯净水中，在室温（24℃）下搅拌15分钟至完全溶解，形成pH值为4.8的弱酸性溶液；然后，缓慢加入4.0重量份壳聚糖（脱乙酰度85%，分子量80,000 Da），使用机械搅拌器以230rpm的转速搅拌40分钟；其次，将混合物置于52℃的水浴中继续搅拌2.5小时，直至壳聚糖完全溶解形成透明粘稠液体；最后，将溶液冷却至室温，并通过100目筛网过滤。

(2) 纳米二氧化硅悬浮液的制备：首先，取10重量份纯净水于高速分散机容器中；然后，在室温下，启动高速分散机至3500rpm，缓慢加入0.8重量份纳米二氧化硅（粒径60 nm，比表面积175 m²/g）；其次，继续高速分散18分钟；再次，使用超声波处理设备（功率350W）对悬浮液进行超声处理20分钟。

(3) 增塑剂及功能添加剂的混合：将2.8重量份甘油与0.3重量份茶树精油在27℃下轻微搅拌7分钟使其充分混合。

(4) 保护膜溶液的最终制备：首先，将步骤(3)中制备的增塑剂混合物缓慢倒入步骤(1)中制备的壳聚糖溶液中，以110rpm的速度搅拌35分钟；然后，在持续搅拌的条件下，将步骤(2)中制备的纳米二氧化硅悬浮液以3.5 mL/min的速率缓慢滴加入混合溶液中；其次，待纳米二氧化硅悬浮液完全加入后，继续搅拌80分钟；再次，使用真空脱泡装置在-0.08 MPa负压下脱泡18分钟；最后，将最终混合溶液静置15小时。

制备得到的保护膜溶液pH值为5.2，粘度为420 mPa·s，固含量为7.9%。该高柔韧性保护膜特别适用于蟠桃等在生长过程中体积变化较大的水果品种。

实施例4：低成本型植物源保护膜的制备

本实施例提供一种低成本型植物源保护膜，其由以下重量百分比的组分制成：壳聚糖3.0%、甘油1.0%、纳米二氧化硅0.5%、纯净水95.5%。

具体制备方法包括以下步骤：

(1) 壳聚糖溶液的制备：取95.5重量份纯净水，加入适量醋酸调节pH值至4.5，然后缓慢加入3.0重量份壳聚糖（脱乙酰度85%，分子量60,000 Da），使用机械搅拌器以220rpm的转速搅拌35分钟；其次，将混合物置于50℃的水浴中继续搅拌2小时，直至壳聚糖完全溶解形成透明粘稠液体；最后，将溶液冷却至室温，并通过100目筛网过滤。

(2) 纳米二氧化硅悬浮液的制备：首先，取10重量份纯净水于高速分散机容器中；然后，在室温下，启动高速分散机至3000rpm，缓慢加入0.5重量份纳米二氧化硅（粒径50 nm，比表面积200 m²/g）；其次，继续高速分散15分钟；再次，使用超声波处理设备（功率300W）对悬浮液进行超声处理15分钟。

(3) 增塑剂的制备：取1.0重量份甘油，室温下备用。

(4) 保护膜溶液的最终制备：首先，将步骤(3)中准备的甘油缓慢倒入步骤(1)中制备的壳聚糖溶液中，以100rpm的速度搅拌30分钟；然后，在持续搅拌的条件下，将步骤(2)中制备的纳米二氧化硅悬浮液以4 mL/min的速率缓慢滴加入混合溶液中；其次，待纳米二氧化硅悬浮液完全加入后，继续搅拌60分钟；再次，使用真空脱泡装置在-0.08 MPa负压下脱泡15分钟；最后，将最终混合溶液静置12小时。

制备得到的保护膜溶液pH值为5.0，粘度为320 mPa·s，固含量为4.5%。该低成本型保护膜适用于对成本敏感的大规模果园应用场景。

实施例5：高透气型植物源保护膜的制备

本实施例提供一种高透气型植物源保护膜，其由以下重量百分比的组分制成：壳聚糖4.5%、甘油2.2%、纳米二氧化硅0.3%、茶树精油0.2%、柠檬酸0.2%、纯净水92.6%。

具体制备方法包括以下步骤：

(1) 壳聚糖溶液的制备：首先，将0.2重量份柠檬酸加入92.6重量份纯净水中，在室温（23℃）下搅拌15分钟至完全溶解，形成pH值为4.6的弱酸性溶液；然后，缓慢加入4.5重量份壳聚糖（脱乙酰度88%，分子量100,000 Da），使用机械搅拌器以240rpm的转速搅拌40分钟；其次，将混合物置于54℃的水浴中继续搅拌2.8小时，直至壳聚糖完全溶解；最后，将溶液冷却至室温，并通过100目筛网过滤。

(2) 纳米二氧化硅悬浮液的制备：首先，取10重量份纯净水于高速分散机容器中；然后，在室温下，启动高速分散机至3200rpm，缓慢加入0.3重量份纳米二氧化硅（粒径70 nm，比表面积175 m²/g）；其次，继续高速分散16分钟；再次，使用超声波处理设备（功率320W）对悬浮液进行超声处理18分钟。

(3) 增塑剂及功能添加剂的混合：将2.2重量份甘油与0.2重量份茶树精油在26℃下轻微搅拌7分钟使其充分混合。

(4) 保护膜溶液的最终制备：首先，将步骤(3)中制备的增塑剂混合物缓慢倒入步骤(1)中制备的壳聚糖溶液中，以115rpm的速度搅拌38分钟；然后，在持续搅拌的条件下，将步骤(2)中制备的纳米二氧化硅悬浮液以3.8 mL/min的速率缓慢滴加入混合溶液中；其次，待纳米二氧化硅悬浮液完全加入后，继续搅拌85分钟；再次，使用真空脱泡装置在-0.082 MPa负压下脱泡20分钟；最后，将最终混合溶液静置16小时。

制备得到的保护膜溶液pH值为5.1，粘度为480 mPa·s，固含量为7.4%。该高透气型保护膜特别适用于呼吸强度大的水果品种，如梨、苹果等。

实施例6：极端环境适应型植物源保护膜的制备

本实施例提供一种极端环境适应型植物源保护膜，其由以下重量百分比的组分制成：壳聚糖8.0%、甘油3.0%、纳米二氧化硅1.5%、茶树精油0.5%、柠檬酸0.3%、纯净水86.7%。

具体制备方法包括以下步骤：

(1) 壳聚糖溶液的制备：首先，将0.3重量份柠檬酸加入86.7重量份纯净水中，在室温（22℃）下搅拌20分钟至完全溶解，形成pH值为4.0的弱酸性溶液；然后，缓慢加入8.0重量份壳聚糖（脱乙酰度95%，分子量190,000 Da），使用机械搅拌器以300rpm的转速搅拌60分钟；其次，将混合物置于60℃的水浴中继续搅拌4小时；最后，将溶液冷却至室温，并通过100目筛网过滤。

(2) 纳米二氧化硅悬浮液的制备：首先，取15重量份纯净水于高速分散机容器中；然后，在室温下，启动高速分散机至5000rpm，缓慢加入1.5重量份纳米二氧化硅（粒径30 nm，比表面积225 m²/g）；其次，继续高速分散30分钟；再次，使用超声波处理设备（功率500W）对悬浮液进行超声处理30分钟。

(3) 增塑剂及功能添加剂的混合：将3.0重量份甘油与0.5重量份茶树精油在30℃下轻微搅拌10分钟使其充分混合。

(4) 保护膜溶液的最终制备：首先，将步骤(3)中制备的增塑剂混合物缓慢倒入步骤(1)中制备的壳聚糖溶液中，以150rpm的速度搅拌45分钟；然后，在持续搅拌的条件下，将步骤(2)中制备的纳米二氧化硅悬浮液以2 mL/min的速率缓慢滴加入混合溶液中；其次，待纳米二氧化硅悬浮液完全加入后，继续搅拌120分钟；再次，使用真空脱泡装置在-0.09 MPa负压下脱泡30分钟；最后，将最终混合溶液静置24小时。

制备得到的保护膜溶液pH值为4.5，粘度为780 mPa·s，固含量为13.3%。该极端环境适应型保护膜特别适用于高温、强紫外线、多雨等极端气候条件下的果树保护。

为了证明本发明的技术效果，下面设计了对比例，并对各实施例和对比例进行了性能测试与分析。

对比例1：无纳米二氧化硅的保护膜

本对比例提供一种不含纳米二氧化硅的保护膜，其由以下重量百分比的组分制成：壳聚糖5.0%、甘油2.0%、茶树精油0.3%、柠檬酸0.2%、纯净水92.5%。

制备方法与实施例1基本相同，但省略了纳米二氧化硅悬浮液的制备和添加步骤。

对比例2：无甘油的保护膜

本对比例提供一种不含甘油的保护膜，其由以下重量百分比的组分制成：壳聚糖5.0%、纳米二氧化硅1.0%、茶树精油0.3%、柠檬酸0.2%、纯净水93.5%。

制备方法与实施例1基本相同，但省略了甘油的添加步骤。

对比例3：无茶树精油的保护膜

本对比例提供一种不含茶树精油的保护膜，其由以下重量百分比的组分制成：壳聚糖5.0%、甘油2.0%、纳米二氧化硅1.0%、柠檬酸0.2%、纯净水91.8%。

制备方法与实施例1基本相同，但省略了茶树精油的添加步骤。

对比例4：传统壳聚糖保护膜

本对比例提供一种传统壳聚糖保护膜，其由以下重量百分比的组分制成：壳聚糖5.0%、甘油1.0%、醋酸0.5%、纯净水93.5%。

制备方法为：将0.5%醋酸水溶液中加入壳聚糖，搅拌溶解后，添加甘油作为增塑剂，继续搅拌均匀，得到保护膜溶液。

对比例5：传统纸袋

使用市场上常见的果树套袋用纸袋作为对比，规格为18×16cm，单个成本约0.03元。

为了全面评价本发明的技术效果，对各实施例和对比例制备的保护膜进行了一系列性能测试，测试项目包括物理性能、生物防护性能和实际应用效果。测试方法和结果如下：

1.物理性能测试

(1) 拉伸强度和断裂伸长率测试：按照GB/T 1040.3-2006标准进行测试，将保护膜溶液制备成厚度为0.1mm的膜，在标准条件下（温度23±2℃，相对湿度50±5%）测定其拉伸强度和断裂伸长率。

(2) 透光率测试：按照GB/T 2410-2008标准，使用紫外-可见分光光度计在400-800nm波长范围内测定保护膜的透光率。

(3) 透气率测试：按照GB/T 1038-2000标准，使用气体渗透仪测定保护膜的氧气透过率。

(4) 降解性测试：将保护膜样品放置在模拟田间环境（温度25±3℃，相对湿度70±5%，每天喷洒水模拟降雨）中，观察其降解情况，记录完全降解所需时间。

2.生物防护性能测试

(1) 抑菌率测试：选择常见果树病原菌如灰霉菌（Botrytis cinerea）和炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）进行平板抑菌实验，计算抑菌率。

(2) 趋避率测试：采用Y型嗅觉仪测试梨小食心虫（Grapholitha molesta）对处理样品的趋避行为，计算趋避率。

3.实际应用效果测试

在北京市昌平区小汤山果树试验站进行大久保桃现场试验，设置对照组（不处理）、传统纸袋组、实施例1-6保护膜组和对比例1-4保护膜组，每组处理3棵树，每棵树标记50个果实，测试指标包括：

(1) 病虫害发生率：定期调查果实病虫害发生情况，计算病虫害发生率。

(2) 果实商品率：采收时统计符合商品标准的果实比例。

(3) 果实品质：测定果实的可溶性固形物含量（糖度）、硬度、酸度等品质指标。

(4) 日灼果率：统计发生日灼的果实比例。

(5) 成本分析：计算各处理方式的物料成本和劳动成本。

测试结果汇总如表1-3所示：

表1 各实施例和对比例的物理性能测试结果



表2 各实施例和对比例的生物防护性能测试结果



表3 各实施例和对比例的实际应用效果测试结果



根据以上测试结果，可以得出以下结论：

1.物理性能分析：本发明的各实施例保护膜均表现出良好的物理性能，特别是实施例2（高强度型）的拉伸强度达到18.5 MPa，远高于传统壳聚糖膜（对比例4）的8.2 MPa；实施例3（高柔韧性）的断裂伸长率达到245%，显著优于传统纸袋（对比例5）的5%。同时，本发明的保护膜透光率保持在80-90%之间，透气率为0.8-1.8 cm³/(m²·s)，均优于传统纸袋的30%透光率和0.2 cm³/(m²·s)透气率，能为果实提供更好的生长环境。此外，本发明的保护膜可在25-35天内自然降解，不会造成环境污染。

2.生物防护性能分析：实施例1-6的保护膜对灰霉菌和炭疽菌的抑菌率均在85%以上，对梨小食心虫的趋避率达到45-78%，显著优于传统壳聚糖膜（对比例4）和对照组。其中，添加茶树精油的实施例对梨小食心虫的趋避效果尤为显著，证明茶树精油在生物防护中的重要作用。不含茶树精油的对比例3虽然在抑菌性能上与实施例1相当，但对梨小食心虫的趋避率仅为30%，远低于实施例1的70%。

3.组分协同效应分析：通过对比实施例1与对比例1-3的性能差异，可以清楚地看出各组分的协同作用。不含纳米二氧化硅的对比例1拉伸强度降低31%（从15.2 MPa降至10.5 MPa），日灼果率增加200%（从5%增至15%），证明纳米二氧化硅对增强膜的机械强度和紫外线防护能力至关重要；不含甘油的对比例2断裂伸长率降低55%（从205%降至90%），果实商品率降低26%（从88%降至65%），证明甘油作为增塑剂对提高膜的柔韧性和适应果实生长非常必要；不含茶树精油的对比例3病虫害发生率增加150%（从10%增至25%），证明茶树精油在增强生物防护方面的独特作用。

4.实际应用效果分析：与传统纸袋（对比例5）相比，本发明的实施例1保护膜在物料成本上降低75%（从60元/亩降至15元/亩），劳动成本上降低87.5%（从400元/亩降至50元/亩），同时果实糖度提高8%（从12.5°Brix提高至13.5°Brix），果实商品率提高10%（从80%提高至88%），综合经济效益显著。与对照组相比，实施例1保护膜使病虫害发生率降低78%（从45%降至10%），日灼果率降低80%（从25%降至5%），果实商品率提高76%（从50%提高至88%），保护效果明显。

5.最佳实施方案：综合物理性能、生物防护性能和经济效益考虑，实施例1（标准型）和实施例2（高强度型）表现最为优异，适用于大多数果树品种的保护。对于不同的应用场景和果树品种，可选择不同类型的保护膜配方：高强度型（实施例2）适用于油桃等需要较高机械强度保护的品种；高柔韧性（实施例3）适用于蟠桃等在生长过程中体积变化较大的品种；低成本型（实施例4）适用于对成本敏感的大规模应用场景；高透气型（实施例5）适用于呼吸强度大的果实；极端环境适应型（实施例6）适用于高温、强紫外线、多雨等极端气候条件。

本发明在实际应用过程中发现了一些意想不到的技术效果：

1.果实品质提升效应：除了预期的病虫害防护效果外，本发明的保护膜还显著提高了果实的糖度（平均提高1.0-2.5°Brix）和香气成分。这可能是由于保护膜创造的微环境促进了果实内部物质转化和香气物质积累。特别是实施例6处理的果实糖度达到14.0°Brix，比对照组提高21.7%，远超预期。

2.货架期延长效应：经本发明保护膜处理的果实在采后储存过程中，货架期普遍延长3-5天，这可能是由于保护膜在果实表面形成的保护层减少了微生物侵染和水分蒸发，同时壳聚糖的抗菌作用持续发挥效果。

3.低温抗性增强：在实际应用中发现，使用本发明保护膜处理的果树在春季低温冷害发生时，受害程度显著低于未处理和传统处理的果树，受害率降低约40%。这可能是由于保护膜改变了果实表面的热辐射特性，减少了温度波动对果实的影响。

4.节水效应：经保护膜处理的果园，在干旱条件下，用水量减少约15-20%，这可能是由于保护膜减少了水分蒸发和提高了水分利用效率。特别是在实施例6处理的果园中，这一效应更为显著，节水率达到25%。

5.农药用量减少：使用本发明保护膜后，果园常规病虫害防治农药用量减少约30-50%，不仅降低了生产成本，也减少了环境污染，符合绿色农业发展方向。

本发明提供的植物源保护膜及其制备方法具有广阔的工业应用前景：

1.大规模果园应用：可替代传统纸袋，实现"零纸袋"果园的建设，为果农提供经济、高效、环保的果树保护解决方案。以中国年产量约1800万吨的桃产业为例，若全面采用本技术，每年可节约成本约40亿元，减少纸质和塑料废弃物约10万吨。

2.有机农业应用：本发明采用全天然材料，符合有机农业认证要求，可用于有机果品生产，提高有机果品产量和品质，增加农民收入。

3.绿色食品加工：本发明的保护膜技术可延伸应用于食品保鲜领域，开发可食用保鲜膜，为食品加工业提供绿色包装解决方案。

4.技术推广模式：可采用"企业+合作社+农户"的模式推广应用，建立技术示范基地，带动周边农户采用新技术，形成产业链。

综上所述，本发明提供的植物源保护膜及其制备方法，通过壳聚糖、甘油、纳米二氧化硅及茶树精油等组分的优化配比和特定制备工艺，实现了物理防护与生物防治的协同作用，具有全天然、可降解、成本低、效果好的特点，不仅能有效防控病虫害，还能提高果实品质，延长货架期，减少农药使用，节约水资源，具有显著的经济、社会和环境效益，对推动果树种植业向绿色、高效、可持续方向发展具有重要意义。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。