納米轉(zhuǎn)光農(nóng)膜搭起高科技大棚

邊慧

在普通的聚烯烴功能膜中添加不同的納米材料制造出新型的納米轉(zhuǎn)光農(nóng)膜，可以有針對性地把陽光中有害的紫外線轉(zhuǎn)換成植物所需的“光肥”，從而改善大棚溫室透過的光質(zhì)，提高光能綜合利用率，實現(xiàn)有利于作物的生長、促進作物早熟增產(chǎn)和提高作物品質(zhì)的目的

現(xiàn)代有機農(nóng)業(yè)已成為未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個方向，然而我國現(xiàn)行的有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式單產(chǎn)較低，同樣的產(chǎn)量需要使用更多的農(nóng)田，無法高效可持續(xù)地滿足生產(chǎn)生活需求。

“有機農(nóng)業(yè)必須擁抱現(xiàn)代科技?！蹦暇煼洞髮W化學與材料科學學院教授周寧琳告訴筆者。為此，她潛心十余年研制納米轉(zhuǎn)光農(nóng)膜，成功開發(fā)出集節(jié)能、增產(chǎn)、防蟲功能于一身的大棚農(nóng)膜，為現(xiàn)代有機農(nóng)業(yè)發(fā)展搭起了一座高科技大棚。

普通大棚打6次農(nóng)藥，轉(zhuǎn)光膜大棚打1次

植物的生長離不開陽光，但陽光也分有用光和有害光。能否將太陽光中不利于植物生長的光分別轉(zhuǎn)換為促進植物莖葉生長、提高蛋白質(zhì)、維生素合成、改善品質(zhì)的藍光和能促進糖合成、縮短生長周期、提高產(chǎn)量的紅光呢？納米轉(zhuǎn)光農(nóng)膜就解決了這一問題。

據(jù)周寧琳介紹，納米轉(zhuǎn)光農(nóng)膜是目前世界上先進的促進設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)能降耗、實現(xiàn)輕簡栽培的新材料之一。“我們在普通的聚烯烴功能膜中添加不同的納米材料制造出新型的納米轉(zhuǎn)光農(nóng)膜，可以有針對性地把陽光中有害的紫外線轉(zhuǎn)換成植物所需的‘光肥，從而改善大棚溫室透過的光質(zhì)，提高光能綜合利用率，實現(xiàn)有利于作物的生長、促進作物早熟增產(chǎn)和提高作物品質(zhì)的目的。”

經(jīng)過十余年的研究試驗，目前，周寧琳研發(fā)的納米轉(zhuǎn)光農(nóng)膜已經(jīng)從第一代的“增溫農(nóng)膜”發(fā)展成為可調(diào)節(jié)溫度的“智能農(nóng)膜”。

“調(diào)節(jié)溫度主要通過改變光照角度和相變技術(shù)來實現(xiàn)?！敝軐幜障蚬P者解釋道。陜西是全國最大的冬棗基地，那里的冬棗種植存在一個問題，即陽光直射導(dǎo)致局部溫度過高，會把皮很薄的冬棗曬出傷斑，影響賣相。周寧琳說，通過納米材料，將直射下來的陽光變成散射光，使光從四面八方照進大棚，就不會直射在某一點上。此外，陽光直射時，果樹枝葉會遮擋光線，導(dǎo)致上部陽光充足、曬傷果實，而下半部分卻又照不到，果農(nóng)不得不花費大量時間和精力修剪枝節(jié)。而在具有“漫散射”功能的大棚中，光是四面八方照過來的，完全不用剪枝，大大減小了農(nóng)民的勞動強度。另外，納米材料的“迷宮效應(yīng)”和阻隔功能，也使作物越冬時棚內(nèi)具有增溫、保溫的功能。

同樣的要求也發(fā)生在葡萄種植上，由于頂端效應(yīng)，一串葡萄中部、底部的糖度低于上部的糖度，而且葡萄對紫外光、環(huán)境溫度等還有特殊的要求，經(jīng)過多年不斷的探索創(chuàng)新，利用納米轉(zhuǎn)光技術(shù)也很好地解決了上述問題。

不僅如此，在江蘇省農(nóng)業(yè)創(chuàng)新資金、江蘇?。ìF(xiàn)代農(nóng)業(yè)）重點研發(fā)項目等的支持下，納米轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的防病蟲害功能也在研發(fā)當中。“昆蟲大部分是復(fù)眼結(jié)構(gòu)，兩組眼睛分別看到不同的光。把蟲子不喜歡的光調(diào)在農(nóng)膜上，它遠遠地就跑掉了。而把昆蟲喜歡的顏色做成粘蟲板，可以把它們都粘住。這樣，不用打任何農(nóng)藥，純用物理方法就大幅降低了蟲害。”周寧琳說，普通大棚要打6次農(nóng)藥，轉(zhuǎn)光膜大棚打一次就夠了。

產(chǎn)量更高口感更好

筆者了解到，納米轉(zhuǎn)光農(nóng)膜種植的作物目前已覆蓋了葉菜類、茄果類、果樹類、西甜瓜類、水稻育秧類等。大量田間數(shù)據(jù)表明，農(nóng)作物每畝可增加產(chǎn)量20%～30%，畝增效益30%～50%。

在海南，周寧琳嘗試把漫散射降溫的功能放大，成功將海南作物大棚的土壤溫度降低了5℃～14℃。這樣一來，許多越夏農(nóng)作物可以在海南高溫地區(qū)種植，且作物的品質(zhì)和營養(yǎng)成分，包括糖分、固型物、蛋白質(zhì)、植物色素等含量都有顯著±曾加。

不久前，海南三亞南繁科學技術(shù)研究院就甜瓜專用的納米遮陽降溫膜的大田應(yīng)用結(jié)果給周寧琳反饋了一份棚膜實驗數(shù)據(jù)。筆者在這份數(shù)據(jù)中看到，使用了納米遮陽降溫膜的甜瓜的維生素c含量和可溶性糖含量均有顯著增加，維生素c含量最多增加50%。

而在南京市江寧區(qū)谷里街道柏樹社區(qū)的草莓種植基地，使用了納米轉(zhuǎn)光膜的大棚溫度比普通大棚提高了1℃～2℃，棚內(nèi)草莓的上市時間提前約半個月，且口感和顏色都比普通大棚的好，糖度比普通大棚草莓高出1度～2度，最高可達13度。當?shù)剞r(nóng)民算了一筆賬，草莓最早上市時每斤賣21元，提早上市加上增產(chǎn)，收益比普通大棚草莓高了不少。

周寧琳告訴筆者，與市場上其他類型的轉(zhuǎn)光農(nóng)膜相比，納米轉(zhuǎn)光農(nóng)膜更具有優(yōu)異的性價比，每畝地只比普通農(nóng)膜增加200～300元，但作物的產(chǎn)量、品質(zhì)以及棚膜的使用壽命大幅度提高。一般來說，1噸納米轉(zhuǎn)光農(nóng)膜可覆蓋地面積約10畝，5000噸可覆蓋地面積約5萬畝，按每畝增產(chǎn)增收20%，全年可增收1億，可給農(nóng)民增加數(shù)以億計的收入。目前，納米轉(zhuǎn)光農(nóng)膜正在全國20個省市進行大面積推廣應(yīng)用，根據(jù)用戶的各種需求、不同作物生長的具體情況，還可以量身打造集增溫、降溫或增溫降溫為一體的納米轉(zhuǎn)光農(nóng)膜。

不過在推廣過程中，周寧琳卻遇到難題，農(nóng)業(yè)新產(chǎn)品推廣還比較困難，周期長、風險大、進度慢的瓶頸會大大制約科技人員創(chuàng)新。