園藝設施透明覆蓋材料的選用

專家簡介：高麗紅，中國農業(yè)大學園藝學院蔬菜系教授，現(xiàn)代農業(yè)技術體系北京果類蔬菜創(chuàng)新團隊崗位專家，兼任農業(yè)工程學會設施園藝專業(yè)委員會秘書長，農用塑料應用技術學會副會長。主要從事黃瓜、番茄等蔬菜作物研究，重點研究設施果類蔬菜水肥及土壤資源高效利用原理與技術等相關內容，包括設施果類蔬菜農藝節(jié)水技術與相關機理研究、設施菜田土壤健康保持與退化土壤生物修復技術與相關機理研究、無土栽培與蔬菜商品苗生產(chǎn)相關技術研究。發(fā)表相關研究論文130余篇，作為主要完成人獲得2011年中華農業(yè)科技獎一等獎。

截至2015年底，我國設施園藝的面積已接近6000萬畝，主要是單屋面日光溫室和塑料薄膜拱棚，透明覆蓋材料主要是塑料薄膜。目前生產(chǎn)中應用的塑料薄膜種類很多，那么，對園藝設施生產(chǎn)中應用的塑料薄膜有哪些要求？目前常用的塑料薄膜有哪些種類？其性能如何，生產(chǎn)中如何根據(jù)設施類型和栽培作物選用合適的薄膜類型？本文將針對廣大用戶關心的問題進行講解。

一、園藝設施生產(chǎn)對塑料薄膜的要求

首先是透光性。塑料薄膜最主要的功能是采光，薄膜首先要滿足設施內作物對光量和光質的要求。此外，對不同波段光的透過率不同，也決定了塑料薄膜在增溫、保溫、耐老化特性方面的差異。如對長波輻射（熱輻射）透過率高的薄膜其保溫性相對較差，而對紫外光透過率高的薄膜一般耐老化特性低。因此通過在薄膜生產(chǎn)過程中加入不同的助劑可以改善薄膜的性能，從而形成不同類型的功能性薄膜。

其次是強度。覆蓋材料是園藝設施的圍護物，長年暴露在大自然中，因此必須結實耐用，經(jīng)得起風吹、雨打、日曬、冰雹的沖擊和積雪的壓力，同時還應經(jīng)得起運輸、安裝過程中受到的拉伸擠壓等外力作用。

第三是防止老化的性能，這關系到覆蓋材料的使用壽命。薄膜的老化一般包括兩方面，一是薄膜在強光和高溫作用下變脆而自動撕裂；二是光衰減，隨著使用時間的增長，透光率變低，以至于不能滿足設施內蔬菜生長的要求，而失去使用價值。為了抑制老化進程，延長薄膜的使用壽命，需要在生產(chǎn)塑料薄膜時添加光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑和紫外線吸收劑等助劑，成為有防老化功能（或耐候性強）的覆蓋材料。

第四是防霧、防滴性。園藝設施內經(jīng)常是一種高濕環(huán)境，當溫度低時就有可能在室內生成霧，或在薄膜的內表面上生成露。霧氣彌漫或表面被水滴沾滿，透光率會降低5%～10%，影響室內的增溫；同時霧滴和露滴容易使作物的莖葉濡濕，誘導病害的發(fā)生和蔓延。為了克服這一缺點，需要在生產(chǎn)塑料薄膜時，添加防霧滴劑。

第五是保溫性。設施園藝生產(chǎn)要求薄膜具有較高的保溫性能，以滿足冬春生產(chǎn)對溫度的要求。同樣是塑料薄膜，聚氯乙烯薄膜的保溫性能最好，聚乙烯薄膜最差，乙烯-醋酸乙烯薄膜介于兩者之間。究其原因主要是不同薄膜的熱輻射透過率不同，熱輻射透過率高的，保溫性能差。因此，為了提高塑料薄膜的保溫性能，在生產(chǎn)薄膜時，需要添加紅外阻隔劑，阻擋設施內向外界失散的熱輻射，保持室內溫度。

除此之外，聚氯乙烯薄膜因其具有靜電性，表面易吸附灰塵，使透光率下降，因此還有防塵性的要求。

二、設施園藝生產(chǎn)上常用的塑料薄膜種類

按生產(chǎn)的基礎母料不同，常用的塑料薄膜有聚乙烯薄膜（PE膜）、聚氯乙烯薄膜（PVC膜）、乙烯-醋酸乙烯薄膜（EVA膜）和聚烯烴膜（PO膜）。按照功能分，有普通膜、防老化膜、雙防膜（防老化、防霧滴）、多功能膜（長壽、防老化、防霧滴）、轉光膜、漫散射膜、紫光膜、藍光膜等。

不同基礎母料薄膜，其性質的差異主要表現(xiàn)在對不同光質的透過率不同。以目前生產(chǎn)上應用最普遍的聚乙烯薄膜（PE膜）、聚氯乙烯薄膜（PVC膜）和乙烯-醋酸乙烯薄膜（EVA膜）為例，聚氯乙烯薄膜的增溫保溫性能和強度指標都優(yōu)于聚乙烯薄膜，這是因為它對熱輻射和紫外線的透過率低于聚乙烯，使其保溫性和強度更好；而對光合有效輻射和近紅外線透過率又高于聚乙烯膜，使其升溫速度快，利于作物光合作用；乙烯-醋酸乙烯薄膜的性質介于兩者之間，但其親水性強，功能性薄膜的流滴持效期要好于聚乙烯和聚氯乙烯流滴膜。

三、常用塑料薄膜的性質及應用

（一）普通塑料薄膜

主要有聚乙烯薄膜和聚氯乙烯薄膜兩種。從保溫性、使用壽命等方面看，聚氯乙烯薄膜比聚乙烯薄膜好。一般普通聚乙烯薄膜的連續(xù)使用壽命僅3～6個月，而普通聚氯乙烯薄膜則可連續(xù)使用6個月以上。在相同條件下聚氯乙烯薄膜覆蓋的棚室比聚乙烯薄膜覆蓋的棚室內的氣溫，白天高3℃左右，夜間高1～2℃。但聚氯乙烯薄膜在20～30℃時表現(xiàn)出明顯的熱脹性，在高溫強光下薄膜容易松弛，因此容易受風害；此外聚氯乙烯的比重為1.3g/cm2（克/平方厘米），而聚乙烯的比重僅為0.92g/cm2，因此同樣重量、同樣厚度的兩種薄膜，聚氯乙烯膜的覆蓋面積要比聚乙烯少29%。

不論哪種普通薄膜，因其使用壽命短等限制因素，目前僅用于中、小拱棚覆蓋，薄膜厚度多為0.03～0.05毫米。

（二）功能性塑料薄膜

1. 聚氯乙烯長壽無滴膜

在聚氯乙烯樹脂中，添加一定比例的增塑劑、光穩(wěn)定劑或紫外線吸收劑等防老化助劑和復合型防霧滴助劑壓延而成。其有效使用期由普通聚氯乙烯的6個月提高到8～10個月。防霧滴劑能使薄膜表面形成一層均勻的水膜并順傾斜膜面流入土中，使透光率大幅度提高，其流滴持效期一般可達4～6個月。薄膜厚度0.12毫米左右，在高寒和高海拔地區(qū)日光溫室果菜類蔬菜越冬生產(chǎn)上應用廣泛。

2. 聚氯乙烯長壽無滴防塵膜

在聚氯乙烯長壽無滴膜的基礎上，增加了一道表面涂敷防塵工藝，使薄膜外表面附著一層均勻的有機涂料，阻止增塑劑、防霧滴劑向外表面析出，從而起到防塵、提高透光率的作用，延長了薄膜的無滴持效期。這種薄膜的適宜使用地區(qū)同聚氯乙烯長壽無滴膜，也是應用于高寒地區(qū)越冬單屋面溫室覆蓋。

3. 聚乙烯長壽無滴膜

在聚乙烯樹脂中按一定比例添加防老化和防霧滴助劑，延長使用壽命，提高透光率。薄膜的厚度0.12毫米，無滴持效期可達5個月以上，使用壽命1～1.5年，透光率較普通聚乙烯膜提高10%～20%。在華北和西北地區(qū)廣泛應用于塑料大棚和日光溫室的覆蓋。

4. 聚乙烯多功能復合膜

將防老化劑、防霧滴劑、保溫劑分層加入基礎母料內制備而成。薄膜厚度為0.08～0.12毫米，使用年限在1～1.5年以上，夜間保溫性能優(yōu)于普通聚乙烯膜，接近于聚氯乙烯膜，流滴持效期3～4個月。在華北和西北地區(qū)廣泛應用于塑料大棚和日光溫室的覆蓋。

5. 漫反射膜

漫反射膜是由性狀特殊的結晶材料混入聚氯乙烯或聚乙烯母料中制備而成的。這種薄膜可以使直射光透過薄膜后形成均勻的散射光；還能把部分紫外線轉變成能級較低的可見光。覆蓋后棚內溫度特點是陰雨天溫度高于普通薄膜，強光下中午棚內溫度低于普通膜，早晚高于普通膜。因此漫反射膜主要應用于多陰雨地區(qū)的塑料棚覆蓋栽培，或用作夏秋季覆蓋栽培，或用作莖葉菜覆蓋栽培。

6. 轉光膜

在各種功能性聚乙烯薄膜中添加某種熒光化合物和介質助劑而成，這種薄膜能將吸收的紫外光轉化成為蘭光和紅光或將綠黃光轉化成紅光，有利于提高作物光能利用率，增強光合速率。如高光能農膜能使茄果類蔬菜提前3～15天收獲，增產(chǎn)10%～30%。黃瓜、茄子中的維生素、糖類等物質含量提高10%以上。另一顯著特點是保溫性能好，尤其在嚴寒的12月份和1月份更顯著，最低氣溫可提高2～4℃。轉光膜主要應用于紫外線輻射強度高的地區(qū)，或用作冬春覆蓋栽培以及莖葉菜覆蓋栽培。

7. 紫色膜和藍色膜

紫色膜和藍色膜有兩種，一種是在無滴長壽聚乙烯膜基礎上加入適當?shù)淖仙蛩{色顏料；另一種是在轉光膜的基礎上添加藍色或紫色顏料，兩種薄膜的藍、紫光透光率均增加。紫光膜適用于韭菜、茴香、芹菜、萵苣和葉菜等；藍色膜對防止水稻育秧時的爛秧效果顯著。

8. 乙烯—醋酸乙烯多功能復合膜

是以乙烯—醋酸乙烯共聚物（EVA）樹脂為主體的三層復合功能性薄膜。其厚度0.1～0.12毫米。由于醋酸乙烯（VA）的引入，使薄膜有良好的透明性；具有弱極性，使其與防霧滴劑有良好的相容性，EVA膜的流滴持效期長。EVA多功能復合膜在耐候、初始透光率、透光率衰減、無滴持效期、保溫等方面有優(yōu)勢，既解決了PE膜無滴持效期短、初始透光率低、保溫性差等問題；又解決了PVC膜比重大，同樣重量薄膜覆蓋面積小，易吸塵，透光率下降快，耐候性差等問題，目前生產(chǎn)上廣泛應用。

此外，最近幾年市場上開始推廣使用的茂金屬線形低密度聚乙烯（mPE-LLD）膜，厚度0.06～0.08毫米，具有透光率高，霧度低，強度高，壽命長的特點。還有采用三層共擠生產(chǎn)工藝，將聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）多層復合而成的新型溫室覆蓋薄膜PO膜，具有透光率高且衰減慢、強度大、抗老化性能好、比重輕、燃燒時不散發(fā)有害氣體等特點，近幾年得到了迅速推廣應用。

四、塑料薄膜選用注意事項

首先要考慮設施的類型，如小拱棚和日光溫室在選擇薄膜時是不同的。其次，要考慮栽培作物對溫光的要求。多數(shù)綠葉蔬菜對溫度要求不高，但紫光有利于提高產(chǎn)量與品質，因此以葉類蔬菜生產(chǎn)為主的棚室可以選擇覆蓋紫光膜等；第三，要綜合考慮價格性能比，功能越好的薄膜價格越高，如果種植對溫光需求比較低、經(jīng)濟效益比較低的蔬菜，可以選擇保溫性能低一些的薄膜，如同是多功能膜，選擇0.08毫米的薄膜，保溫性會低于0.12毫米薄膜，但對種植一般蔬菜而言，性價比前者就可能高于后者。最后，要考慮使用地區(qū)的氣候條件，如東北高寒地區(qū)，冬季溫室生產(chǎn)要選擇透光和保溫性能好的功能性聚氯乙烯薄膜，高海拔和紫外線輻射強度高的地區(qū)要選擇轉光膜等。