透光覆蓋聚烯烴材料的性能以及在溫室中的應(yīng)用效果＊

周大綱（原中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料集團(tuán)公司，北京 100052）

目前，塑料薄膜在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用主要分為棚膜與地膜，使用量比例約為1：1.2。中國(guó)塑料加工工業(yè)協(xié)會(huì)農(nóng)膜專業(yè)委員會(huì)公布，2019 年農(nóng)用地膜覆蓋面積超過3 億畝（2×107hm2），農(nóng)用棚膜覆蓋面積約6200 萬畝（4.13×106hm2），農(nóng)用膜使用量逐年增長(zhǎng)，應(yīng)用前景廣闊。文章以“希愛農(nóng)5+1”的多功能聚烯烴（PO）涂覆棚膜為例，介紹透光覆蓋聚烯烴材料的性能以及在溫室中的性能與應(yīng)用效果，以饗讀者。

溫室透光覆蓋聚烯烴材料現(xiàn)狀

棚膜種類

溫室透光覆蓋材料可分為無機(jī)材料（如玻璃）、有機(jī)材料（如塑料）兩大類，其中塑料可分為聚烯烴（PO）、聚氯乙烯（PVC）、聚氟乙烯（PVF）、聚碳酸酯（PC）等材料。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)，2019 年使用量達(dá)2408 kt（表1）。在塑料材料中聚烯烴（PO）塑料棚膜使用量最大。聚烯烴（PO）塑料棚膜采用原材料有聚乙烯（PE）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）等。其中聚乙烯有低密度聚乙烯（LDPE）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）、茂金屬線性低密度聚乙烯（mLLDPE）等種類。聚烯烴（PO）塑料棚膜從使用功能上可分為普通棚膜和功能性棚膜（具有防老化、防流滴、防霧、保溫、散光、耐藥、耐暴曬、防青苔等功能）。從制造上可分為單層棚膜和多層共擠棚膜（如三層、五層、七層等）。

表1 中國(guó)農(nóng)用塑料薄膜使用量[1]

棚膜性能

目前，中國(guó)市場(chǎng)上主要使用的聚烯烴（PO）塑料棚膜有聚乙烯棚膜（參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4455-2019《農(nóng)業(yè)用聚乙烯吹塑棚膜》）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）棚膜（參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20202-2006《農(nóng)業(yè)用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）吹塑棚膜》）、多功能聚烯烴（PO）涂覆棚膜3 種。

高透明多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜

高透明多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜具有防老化、防流滴、防霧等性能，其中防流滴、防霧性能與防老化性能使用年限與農(nóng)膜壽命一致。該棚膜生產(chǎn)時(shí)選用乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、低密度聚乙烯（LDPE）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）、茂金屬線性低密度聚乙烯（mLLDPE）等原材料和抗氧劑、光穩(wěn)定劑、紅外線吸收劑、表面活性劑、著色劑、涂覆劑等助劑。同時(shí)采用五層共擠膜結(jié)構(gòu)，可以方便更換各層膜的原材料、助劑種類以及濃度，保證膜中助劑不溢出，保證棚膜功能性使用期限。該棚膜厚0.15 mm，幅寬10 m。參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 4455-2006《農(nóng)業(yè)用聚乙烯吹塑棚膜》測(cè)定，檢測(cè)單位為國(guó)家日用消費(fèi)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（上海）。高透明多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜使用年限4～5 年，檢測(cè)報(bào)告如表2 所示。

表2 高透明農(nóng)用多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜中國(guó)檢測(cè)報(bào)告[2]

散光多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜

散光多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜，具有散光、防老化、防流滴、防霧等性能。該棚膜通過添加助劑達(dá)到散光性能，主要有以下3個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①在不降低全光線透光率的情況下增加散射光，棚內(nèi)陰影面積減少；②減少作物灼傷；③使作物受光均勻，著色良好。散光棚膜的功能性與高透明棚膜相同。散光多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜的光線性能，如圖1 所示。散光多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜的散光效果，如圖2 所示。散光多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜的光照強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，如表3 所示。

表3 散光多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜的光照強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

圖1 散光農(nóng)用多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜的光線性

圖2 散光農(nóng)用多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜的散光效果

棚膜應(yīng)用案例

山東省壽光市蔬菜日光溫室（圖3）棚膜選用“希愛農(nóng)5+1”品牌的0.1 mm 厚高透明多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜，具有防老化、防流滴、防霧、保溫等性能，實(shí)際使用壽命為3～4 年。溫室頂端采用乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）棚膜作為天窗，可以手工開關(guān)，進(jìn)行通風(fēng)。

圖3 蔬菜大棚外觀圖

江蘇省揚(yáng)州市草莓連棟塑料薄膜溫室配有三層膜保溫結(jié)構(gòu)（圖4），選用“希愛農(nóng)5+1”品牌的高透明多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜，具有防老化、防流滴、防霧、保溫等性能。外層棚膜推薦選用0.15 mm 厚農(nóng)膜，使用壽命為4～5 年；中層棚膜推薦選用0.1 mm 厚農(nóng)膜；內(nèi)層棚膜推薦選用0.075 mm 厚農(nóng)膜（也有種植者選用0.05 mm 厚農(nóng)膜）。

圖4 草莓連棟塑料薄膜溫室

上海市崇明島花卉連棟塑料薄膜溫室（圖5）選用“希愛農(nóng)5+1”品牌的高透明多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜，具有防老化、防流滴、防霧、保溫等性能。棚膜選用0.15 mm 厚農(nóng)膜，使用壽命在4～5 年。大棚外頂端采用遮陽網(wǎng)系統(tǒng)，可以自動(dòng)開關(guān)。大棚內(nèi)有通風(fēng)系統(tǒng)和輔助空調(diào)（加熱和除濕）系統(tǒng)等，可以全自動(dòng)化控制棚內(nèi)環(huán)境（如溫度、濕度等）。

圖5 花卉大棚外觀圖

溫室透光覆蓋聚烯烴（PO）材料的發(fā)展趨勢(shì)

溫室透光覆蓋聚烯烴（PO）材料（即棚膜）的發(fā)展趨勢(shì)為滿足應(yīng)用需求變化，應(yīng)重點(diǎn)往多功能方向發(fā)展，依據(jù)溫室生產(chǎn)需求，注重耐農(nóng)藥性、耐高溫暴曬性以及防苔蘚等性能的開發(fā)研究。

耐農(nóng)藥性

設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用硫磺薰蒸大棚作物，不僅起到殺菌作用，環(huán)保，還在一定程度上可為作物補(bǔ)充硫肥。生產(chǎn)中也推薦使用硫磺防治番茄霉病，黃瓜、西葫蘆、絲瓜的黑星病，瓜類白粉病等。塑料大棚進(jìn)行硫磺熏蒸常用2.5～100 g/m3硫磺粉，其含硫量可達(dá)98.9%。熏蒸采用硫磺粉：干鋸末比例為1:3，每天熏蒸12～24 h。2013 年“希愛農(nóng)5+1”品牌的多功能聚烯烴涂覆棚膜的供應(yīng)公司在山東省壽光市對(duì)蔬菜塑料大棚進(jìn)行抽查，發(fā)現(xiàn)棚膜中硫磺濃度達(dá)1790～3300 μmol/mol[3]。據(jù)此情況公司研發(fā)了耐硫磺農(nóng)用多功能五層PO 涂覆膜。2014 年在壽光進(jìn)行批量試用，2015 年在中國(guó)市場(chǎng)上全面銷售，基本上解決了農(nóng)用多功能五層PO 涂覆膜耐硫磺薰蒸問題。同時(shí)促進(jìn)了光穩(wěn)定劑（即耐硫磺受阻胺光穩(wěn)定劑）企業(yè)和其他農(nóng)膜生產(chǎn)企業(yè)的新產(chǎn)品研發(fā)。

耐高溫暴曬性

中國(guó)山東、江蘇等地區(qū)種植者為降低土壤消毒成本，減少農(nóng)藥（殺菌劑、殺蟲劑）使用量，通常在夏季利用太陽熱能進(jìn)行夏季大棚高溫暴曬，從而實(shí)現(xiàn)土壤消毒。塑料大棚利用太陽熱能高溫土壤消毒需要保證棚內(nèi)最高氣溫可達(dá)70 ℃，地表溫度60 ℃，地表下20 cm 溫度50℃。塑料大棚利用太陽熱能高溫土壤消毒效果，如表4 所示。

表4 塑料大棚利用太陽熱能高溫土壤消毒效果

2018 年“希愛農(nóng)5+1”品牌的多功能聚烯烴涂覆棚膜供應(yīng)公司在山東省壽光市對(duì)蔬菜大棚膜進(jìn)行考察，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶（專業(yè)合作社）普遍采用塑料大棚利用夏季太陽熱能進(jìn)行高溫土壤消毒。有的大棚從6月開始扣棚暴曬到9月，暴曬3個(gè)月之久，影響到農(nóng)用多功能五層PO 涂覆膜次第二年的流滴性能。公司由此研發(fā)了耐高溫暴曬性農(nóng)用多功能五層PO 涂覆膜。2018 年秋季在壽光市進(jìn)行批量試用，2019 年獲得初步成果。此問題也引起其他塑料助劑企業(yè)和農(nóng)膜生產(chǎn)企業(yè)的重視。

防苔蘚

目前中國(guó)棚膜使用壽命一般在三年以上，但南方地區(qū)使用過程中苔蘚滋生問題突出，嚴(yán)重影響棚膜使用效果。目前，解決棚膜防苔蘚主要有3 種方法：①提高棚膜外層表面光潔度，阻礙苔蘚孢子生長(zhǎng)；②在棚膜外表層膜內(nèi)添加可以殺死苔蘚孢子的化合物（即農(nóng)藥）；③在棚膜外層表面涂一層防黏附防生物膜，可以殺死苔蘚孢子或使孢子不易黏附在棚膜表面。2020 年“希愛農(nóng)5+1”品牌的多功能聚烯烴涂覆棚膜供應(yīng)公司在廣東省廣州市對(duì)大棚膜進(jìn)行考察后發(fā)現(xiàn)通過提高農(nóng)膜外層表面光潔度，可以阻礙苔蘚孢子生長(zhǎng)。目前，在廣東試驗(yàn)效果還不理想，只是延緩該情況發(fā)生，沒有徹底解決此問題。2021 年廣州大學(xué)研發(fā)出一種防黏附防生物涂層材料。在棚膜外層表面涂一層防黏附防生物膜（即通過表面噴涂銀類功能微納米級(jí)球，實(shí)現(xiàn)構(gòu)筑具有抗菌和防黏附性的表面）殺死苔蘚孢子或使孢子不易黏附在棚膜表面?，F(xiàn)已通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，進(jìn)入廣州市現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)階段（圖6～7）。

圖6 棚膜外層防苔蘚實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)

圖7 棚膜外層防苔蘚現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

總結(jié)

當(dāng)前，中國(guó)溫室透光覆蓋聚烯烴材料在溫室中占市場(chǎng)主導(dǎo)地位，其中多功能聚烯烴涂覆棚膜發(fā)展很快，已成為目前國(guó)內(nèi)高端主流產(chǎn)品。多功能聚烯烴涂覆棚膜性價(jià)比高，一定程度上可以替代玻璃和PC 板等覆蓋材料，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類設(shè)施大棚。中國(guó)多功能聚烯烴涂覆棚膜在防老化、防流滴、防霧、保溫、散光、耐藥等功能性方面已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。而在耐暴曬、防青苔、光譜選擇性、微發(fā)泡高保溫、多層共擠技術(shù)等方面還要趕超國(guó)際先進(jìn)水平，中國(guó)溫室透光覆蓋聚烯烴材料棚膜還應(yīng)重點(diǎn)往多功能方向發(fā)展。