設(shè)施農(nóng)業(yè)覆蓋材料研究概述

許麗婷 朱雪榮 孟延

摘 要：該文介紹了目前應(yīng)用在設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域覆蓋材料的特點(diǎn)及研究進(jìn)展，包括透明覆蓋材料、內(nèi)覆蓋材料和外覆蓋材料，以期為廣大農(nóng)戶(hù)科學(xué)選擇設(shè)施農(nóng)業(yè)覆蓋材料提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè);設(shè)施;覆蓋材料

中圖分類(lèi)號(hào) S625文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2019）21-0130-03

Abstract：The author briefly describes the characteristics of the materials currently used in agricultural facilities，including transparent covering materials，inner covering materials，outer covering materials and new thermal insulation covering materials，in order to provide a basis for farmers to choose agricultural facilities covering materials.

Key words：Agriculture;Facility;Covering material

日光溫室散熱的途徑有3個(gè)：一是貫流放熱;二是通過(guò)日光溫室縫隙走風(fēng)漏氣形成的室內(nèi)外的換氣傳熱;三是日光溫室中白天積累的熱輻射與在晚上土壤熱交換的潛熱放熱。夜間3種方式的散熱量分別占總散熱量的75%、15%及10%以下[1]。各種散熱途徑導(dǎo)致單膜不加熱日光溫室和塑料大夜間棚的熱量損失較大，保溫能力變差。即使是氣密性非常好的日光溫室或塑料大棚，夜間室內(nèi)氣溫最多也只能比外界氣溫高2～3℃。而覆蓋各種保溫材料是增強(qiáng)農(nóng)業(yè)設(shè)施升溫保溫能力的有效措施。本文從保溫性、透光性、流滴性、使用壽命、消霧能力、強(qiáng)度和成本等方面[2]，對(duì)現(xiàn)行設(shè)施農(nóng)業(yè)使用的主要覆蓋材料特性和應(yīng)用情況進(jìn)行了介紹。

1 透明覆蓋材料

1.1 玻璃 在19世紀(jì)50年代塑料薄膜還未發(fā)明之前，玻璃幾乎是唯一的農(nóng)業(yè)設(shè)施透明覆蓋材料，目前仍有一定的覆蓋面積。用于設(shè)施農(nóng)業(yè)上的玻璃主要有平板玻璃、鋼化玻璃和紅外線(xiàn)吸收玻璃3種。研究表明，玻璃溫室的保溫性能優(yōu)于塑料溫室[3]，2種溫室的透光率差異不大，耐候性強(qiáng)，防塵和防腐蝕性好，但玻璃溫室光照分布均勻性比塑料溫室的差[4]，且由于玻璃的密度大（2500kg·m-3），對(duì)支架的要求較高，不耐沖擊，易破損，破損后不能修補(bǔ)且造價(jià)高，易老化，農(nóng)業(yè)示范園區(qū)多采用玻璃覆蓋。

1.2 聚乙烯（PE）薄膜 采用特殊線(xiàn)型低密度聚乙烯（LLDPE）原料，經(jīng)過(guò)先縱向后橫向逐次拉伸而成的，其透明度高，熱封性，防潮性好，縱、橫向抗拉強(qiáng)度好，覆蓋543d后，骨架間的縱向、橫向拉伸強(qiáng)度仍然能達(dá)到18.10MPa、16.36MPa[5]，且易造型、無(wú)毒，適用于棚膜、地膜。普遍應(yīng)用于長(zhǎng)江中下游和黃河流域的陜西、山西、河南、山東等地覆蓋塑料大棚，在以聚乙烯塑料膜為覆蓋材料的溫室中適宜種植對(duì)可見(jiàn)光要求較高的作物[6]，如番茄、黃瓜、西甜瓜等。厚度為0.03～0.05mm的普通聚乙烯薄膜廣泛應(yīng)用于中、小拱棚膜，0.01～0.02mm厚的則廣泛應(yīng)用于地膜覆蓋。

1.3 聚氯乙烯（PVC）薄膜 由氯乙烯在引發(fā)劑作用下聚合而成的熱塑性樹(shù)脂，具有比較好的耐撕裂性能，其內(nèi)可以添加光穩(wěn)定劑、紫外線(xiàn)吸收劑，以增加耐候性和耐熱性，添加表面活性劑以提高防霧效果。郭泳等研究表明，在高緯度地區(qū)，PVC膜的透光性、增溫保溫性、流滴性和防霧性等性能指標(biāo)均優(yōu)于PE和EVA薄膜的，是最適合北方高海拔寒冷地區(qū)越冬周年生產(chǎn)設(shè)施的覆蓋材料之一[7]。

1.4 乙烯-醋酸乙烯（EVA）薄膜 功能性棚膜具有較高的耐候、防霧滴和保溫性能，由于聚乙烯不具有極性，即使添加一定量的防霧滴劑，其防霧滴性能也只能維持60d;而添加一定量EVA樹(shù)脂制成的棚膜，不僅具有較高的透光率，而且防霧滴性能也有了較大幅度的提高，一般可超過(guò)120d。張淑娟等在楊凌區(qū)測(cè)定乙烯-醋酸乙烯、浮法玻璃、聚碳酸酯3種覆蓋材料的有效光合輻射，結(jié)果表明，3種覆蓋材料中乙烯-醋酸乙烯有效光合輻射最高達(dá)到76.85%[8]。李永勃等研究發(fā)現(xiàn)，由于乙烯-醋酸乙烯薄膜柔軟度強(qiáng)，表面涂層更均勻，流滴性能好，延長(zhǎng)了使用時(shí)間，非常適合在北方設(shè)施農(nóng)業(yè)越冬蔬菜生產(chǎn)上推廣應(yīng)用[9]。

1.5 聚烯烴（PO）薄膜 PO薄膜是采用先進(jìn)工藝，將聚乙烯和醋酸乙烯多層復(fù)合而成的新型溫室覆蓋薄膜，綜合了PE和EVA的優(yōu)點(diǎn)。設(shè)施農(nóng)業(yè)覆蓋材料PO膜在透光率、保溫性、流滴性、強(qiáng)度等方面均優(yōu)于PE膜，使用后黃瓜和番茄產(chǎn)量增加20%左右[10]，使用PO膜的設(shè)施內(nèi)，光照強(qiáng)度較PE膜覆蓋的設(shè)施高，在極值時(shí)可提高50%左右，地溫也提高的更快，可改善冬季設(shè)施內(nèi)低溫弱光的環(huán)境[11]，解決冬季設(shè)施內(nèi)蔬菜生產(chǎn)地溫提升慢的問(wèn)題。宗靜等研究表明，PO膜具有較好的保溫性，且處理中光照強(qiáng)度較高，尤其在雪天表現(xiàn)出較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)[12]。紫外線(xiàn)透過(guò)多，殺菌性能好，可減少用藥次數(shù)30%以上，非常適合綠色環(huán)保蔬菜種植，且有燃燒時(shí)不散發(fā)有害氣體等特點(diǎn)，符合農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求，因此，近年來(lái)得到了迅速的推廣應(yīng)用。

2 內(nèi)覆蓋材料

2.1 遮陽(yáng)網(wǎng) 遮陽(yáng)網(wǎng)具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、較耐老化、柔軟、便于操作等特點(diǎn)，在設(shè)施生產(chǎn)上應(yīng)用具有削弱光強(qiáng)、改變光質(zhì)、防暑、降溫（地溫、氣溫、葉溫）、減少田間蒸散、防臺(tái)風(fēng)暴雨、防寒保墑和忌避病蟲(chóng)等功能，也可作為臨時(shí)防寒材料。目前，遮陽(yáng)網(wǎng)主要用于夏秋高溫季節(jié)蔬菜、花卉、茶葉、果樹(shù)的栽培或育苗，增加覆蓋遮陽(yáng)網(wǎng)已已成為我國(guó)南方地區(qū)克服蔬菜夏秋淡季高溫生長(zhǎng)環(huán)境的一種低成本、高效益的新技術(shù)。遮陽(yáng)網(wǎng)還可以用來(lái)做短日照處理，提早或推遲花卉開(kāi)花時(shí)間。李英梅等研究表明，番茄越夏栽培時(shí)，使用密度為4幀的遮陽(yáng)網(wǎng)、同時(shí)用防蟲(chóng)網(wǎng)和黃板預(yù)防蚜蟲(chóng)、煙粉虱，對(duì)番茄黃化曲葉病毒病有一定的防控效果，而密度為6幀和8幀的遮陽(yáng)網(wǎng)，則難以滿(mǎn)足番茄正常的生長(zhǎng)發(fā)育所需的光照條件[13]。

2.2 防蟲(chóng)網(wǎng) 近年來(lái)，隨著人們生活水平的提高，綠色有機(jī)蔬菜的需求量逐年上升。研究表明，合理的選擇和覆蓋防蟲(chóng)網(wǎng)，可使防蟲(chóng)網(wǎng)的區(qū)域比露地中蟲(chóng)口密度減少85%～95%，農(nóng)藥的使用量減少85%，可不用或少用化學(xué)農(nóng)藥，近幾年推廣應(yīng)用面積較大[14]。邱英東通過(guò)調(diào)查20目、30目、40目、50目4種不同目數(shù)白色防蟲(chóng)網(wǎng)覆蓋防治小白菜黃曲條跳甲對(duì)，調(diào)查覆蓋不同目數(shù)防蟲(chóng)網(wǎng)對(duì)小白菜黃曲條跳甲的防效及對(duì)小白菜產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，使用防蟲(chóng)網(wǎng)覆蓋栽培小白菜，可有效防治黃曲條跳甲，提高小白菜產(chǎn)量，使用40目防蟲(chóng)網(wǎng)覆蓋可在防治黃曲條跳甲蟲(chóng)口和產(chǎn)量上達(dá)到最佳效果[15]。曹明等在設(shè)施甜瓜上覆蓋不同顏色的防蟲(chóng)網(wǎng)，結(jié)果表明，咖啡色防蟲(chóng)網(wǎng)覆蓋的設(shè)施西瓜，其果實(shí)縱橫徑、產(chǎn)量以及可溶性糖、可溶性蛋白等指標(biāo)均顯著高于對(duì)照白色防蟲(chóng)網(wǎng)的，且設(shè)施內(nèi)粉虱蟲(chóng)口數(shù)量明顯下降[16]。夏云飛等研究表明，防蟲(chóng)網(wǎng)覆蓋和防蟲(chóng)網(wǎng)遮陰均能顯著減少線(xiàn)辣椒小葉病發(fā)病情況，改善部分農(nóng)藝性狀，其中以防蟲(chóng)網(wǎng)的覆蓋效果最好[17]。綜合前人的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，防蟲(chóng)網(wǎng)覆蓋栽培技術(shù)已應(yīng)廣泛用于無(wú)公害蔬菜生產(chǎn)，真正讓廣大消費(fèi)者吃“放心菜”，極大地豐富了人們的菜籃子，提高了生活質(zhì)量。

2.3 無(wú)紡布 無(wú)紡布有長(zhǎng)纖維和短纖維之分，長(zhǎng)纖維無(wú)紡布多用于蔬菜育苗中直接覆蓋在土壤表面。安紅艷等研究表明，生菜育苗中無(wú)紡布覆蓋處理后，床土溫度適宜生菜種子發(fā)芽，縮短了種子發(fā)芽時(shí)間。此外，采用無(wú)紡布覆蓋處理后，提高了苗床土溫度均衡性，種苗出苗率和整齊度都有所提高 [18]。長(zhǎng)纖維無(wú)適用于代替草苫作為農(nóng)業(yè)設(shè)施外覆蓋物或者溫室大棚的二重幕，夏季遮陰冬季保溫。無(wú)紡布置于室外經(jīng)自然分解，其最長(zhǎng)壽命只有90d，置于室內(nèi)在8年內(nèi)分解，燃燒時(shí)無(wú)毒、無(wú)害、不污染環(huán)境，環(huán)保性能突出，適用于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

2.4 反光膜 農(nóng)用反光膜有透濕性反光膜、銀灰色反光膜、銀色反光膜等。冬季設(shè)施生產(chǎn)中，容易出現(xiàn)低溫弱光的現(xiàn)象，在設(shè)施內(nèi)鋪設(shè)反光膜，可有效改善設(shè)施內(nèi)光環(huán)境。李云波研究發(fā)現(xiàn)，在設(shè)施內(nèi)懸掛幅寬1m，2幅鍍鋁膜連接起來(lái)形成2m高的反光幕，設(shè)施內(nèi)光照可增加5000lx，增光率可達(dá)33%，同時(shí)能提高地溫和氣溫2℃左右。距離反光幕越近，光照越強(qiáng)，隨之溫度也越高，隨著距離的增加光照和溫度遞減[19]。前人經(jīng)多年大田生產(chǎn)試驗(yàn)，結(jié)果表明，在蔬萊、果樹(shù)、花卉和露天果園的生產(chǎn)中應(yīng)用反光膜，能達(dá)到降低成本、提高產(chǎn)品品質(zhì)的效果[20]。尤其在冬季低溫、寡日照的大棚、溫室應(yīng)用反光膜，可以明顯地增加光照時(shí)間和強(qiáng)度，提高室溫，加大晝夜溫差，顯著地提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。

3 外覆蓋材料

日光溫室夜間一般不加溫，而是利用白天室內(nèi)積蓄的太陽(yáng)輻射能，因此，在冬春季日光溫室蔬菜生產(chǎn)中，溫室前屋面夜間進(jìn)行保溫覆蓋是十分必要的。目前，生產(chǎn)上常用的日光溫室保溫覆蓋材料主要有草苫、紙被、棉被和無(wú)紡布等。

3.1 草簾 根據(jù)研究，冬季設(shè)施西瓜生產(chǎn)覆蓋草簾比不覆蓋陰天平均溫度提高2.49℃，比室外高11.87℃;晴天平均溫度高2.61℃，比室外高8.28℃，且秧苗質(zhì)量高，生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)[21]。草簾成本低、保溫效果好、取材方便的優(yōu)點(diǎn)是眾所周知的，但其缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的，如遇水笨重，使用周期短、易劃破塑料棚膜。王輔宏和楊應(yīng)俊在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中總結(jié)出1個(gè)可以延長(zhǎng)草簾使用周期的辦法，即每次將草簾拉卷到大棚頂部后，又將草簾向下放15～20cm。使本來(lái)繃緊的尼龍繩處于自然放松狀態(tài)，從而減輕了草簾承受巨大的拉力，延長(zhǎng)了草簾的使用壽命[22]。目前，草簾仍有較大的應(yīng)用面積，但隨著農(nóng)業(yè)設(shè)施向集約化、規(guī)?；l(fā)展，涌現(xiàn)出了一系列更加適合現(xiàn)代化設(shè)施農(nóng)業(yè)的新型保溫材料。

3.2 紙被和棉被 紙被通常情況下與草簾搭配使用，增加空氣間隔，彌補(bǔ)草簾疏松、導(dǎo)熱性強(qiáng)的缺點(diǎn)，從而提高保溫能力。棉被保溫性好，在高寒地區(qū)使用較多，但存在一次性投資大，易發(fā)霉，吸濕后笨重、不易操作等缺點(diǎn)。

4 展望

今后，設(shè)施覆蓋材料亟待解決的問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：（1）透明覆蓋材料的回收利用問(wèn)題至今還未得到解決，因此設(shè)施透明覆蓋材料的循環(huán)利用技術(shù)的研究，對(duì)我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義;（2）加快培育適合設(shè)施內(nèi)低溫弱光條件下栽培的作物新品種，并配套綠色高效栽培技術(shù);（3）因地制宜研制具有地域性的設(shè)施覆蓋材料。

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（責(zé)編：張宏民）