设施农业覆盖材料研究概述

2019-12-09许丽婷朱雪荣孟延

安徽农学通报 2019年21期

许丽婷朱雪荣孟延

摘要：该文介绍了目前应用在设施农业领域覆盖材料的特点及研究进展，包括透明覆盖材料、内覆盖材料和外覆盖材料，以期为广大农户科学选择设施农业覆盖材料提供依据。

关键词：农业;设施;覆盖材料

中图分类号 S625文献标识码 A文章编号 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

日光温室散热的途径有3个：一是贯流放热;二是通过日光温室缝隙走风漏气形成的室内外的换气传热;三是日光温室中白天积累的热辐射与在晚上土壤热交换的潜热放热。夜间3种方式的散热量分别占总散热量的75%、15%及10%以下[1]。各种散热途径导致单膜不加热日光温室和塑料大夜间棚的热量损失较大，保温能力变差。即使是气密性非常好的日光温室或塑料大棚，夜间室内气温最多也只能比外界气温高2～3℃。而覆盖各种保温材料是增强农业设施升温保温能力的有效措施。本文从保温性、透光性、流滴性、使用寿命、消雾能力、强度和成本等方面[2]，对现行设施农业使用的主要覆盖材料特性和应用情况进行了介绍。

1 透明覆盖材料

1.1 玻璃在19世纪50年代塑料薄膜还未发明之前，玻璃几乎是唯一的农业设施透明覆盖材料，目前仍有一定的覆盖面积。用于设施农业上的玻璃主要有平板玻璃、钢化玻璃和红外线吸收玻璃3种。研究表明，玻璃温室的保温性能优于塑料温室[3]，2种温室的透光率差异不大，耐候性强，防尘和防腐蚀性好，但玻璃温室光照分布均匀性比塑料温室的差[4]，且由于玻璃的密度大（2500kg·m-3），对支架的要求较高，不耐冲击，易破损，破损后不能修补且造价高，易老化，农业示范园区多采用玻璃覆盖。

1.2 聚乙烯（PE）薄膜采用特殊线型低密度聚乙烯（LLDPE）原料，经过先纵向后横向逐次拉伸而成的，其透明度高，热封性，防潮性好，纵、横向抗拉强度好，覆盖543d后，骨架间的纵向、横向拉伸强度仍然能达到18.10MPa、16.36MPa[5]，且易造型、无毒，适用于棚膜、地膜。普遍应用于长江中下游和黄河流域的陕西、山西、河南、山东等地覆盖塑料大棚，在以聚乙烯塑料膜为覆盖材料的温室中适宜种植对可见光要求较高的作物[6]，如番茄、黄瓜、西甜瓜等。厚度为0.03～0.05mm的普通聚乙烯薄膜广泛应用于中、小拱棚膜，0.01～0.02mm厚的则广泛应用于地膜覆盖。

1.3 聚氯乙烯（PVC）薄膜由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，具有比较好的耐撕裂性能，其内可以添加光稳定剂、紫外线吸收剂，以增加耐候性和耐热性，添加表面活性剂以提高防雾效果。郭泳等研究表明，在高纬度地区，PVC膜的透光性、增温保温性、流滴性和防雾性等性能指标均优于PE和EVA薄膜的，是最适合北方高海拔寒冷地区越冬周年生产设施的覆盖材料之一[7]。

1.4 乙烯-醋酸乙烯（EVA）薄膜功能性棚膜具有较高的耐候、防雾滴和保温性能，由于聚乙烯不具有极性，即使添加一定量的防雾滴剂，其防雾滴性能也只能维持60d;而添加一定量EVA树脂制成的棚膜，不仅具有较高的透光率，而且防雾滴性能也有了较大幅度的提高，一般可超过120d。张淑娟等在杨凌区测定乙烯-醋酸乙烯、浮法玻璃、聚碳酸酯3种覆盖材料的有效光合辐射，结果表明，3种覆盖材料中乙烯-醋酸乙烯有效光合辐射最高达到76.85%[8]。李永勃等研究发现，由于乙烯-醋酸乙烯薄膜柔软度强，表面涂层更均匀，流滴性能好，延长了使用时间，非常适合在北方设施农业越冬蔬菜生产上推广应用[9]。

1.5 聚烯烃（PO）薄膜 PO薄膜是采用先进工艺，将聚乙烯和醋酸乙烯多层复合而成的新型温室覆盖薄膜，综合了PE和EVA的优点。设施农业覆盖材料PO膜在透光率、保温性、流滴性、强度等方面均优于PE膜，使用后黄瓜和番茄产量增加20%左右[10]，使用PO膜的设施内，光照强度较PE膜覆盖的设施高，在极值时可提高50%左右，地温也提高的更快，可改善冬季设施内低温弱光的环境[11]，解决冬季设施內蔬菜生产地温提升慢的问题。宗静等研究表明，PO膜具有较好的保温性，且处理中光照强度较高，尤其在雪天表现出较强的优势[12]。紫外线透过多，杀菌性能好，可减少用药次数30%以上，非常适合绿色环保蔬菜种植，且有燃烧时不散发有害气体等特点，符合农业可持续发展的要求，因此，近年来得到了迅速的推广应用。

2 内覆盖材料

2.1 遮阳网遮阳网具有质量轻、强度高、较耐老化、柔软、便于操作等特点，在设施生产上应用具有削弱光强、改变光质、防暑、降温（地温、气温、叶温）、减少田间蒸散、防台风暴雨、防寒保墒和忌避病虫等功能，也可作为临时防寒材料。目前，遮阳网主要用于夏秋高温季节蔬菜、花卉、茶叶、果树的栽培或育苗，增加覆盖遮阳网已已成为我国南方地区克服蔬菜夏秋淡季高温生长环境的一种低成本、高效益的新技术。遮阳网还可以用来做短日照处理，提早或推迟花卉开花时间。李英梅等研究表明，番茄越夏栽培时，使用密度为4帧的遮阳网、同时用防虫网和黄板预防蚜虫、烟粉虱，对番茄黄化曲叶病毒病有一定的防控效果，而密度为6帧和8帧的遮阳网，则难以满足番茄正常的生长发育所需的光照条件[13]。

2.2 防虫网近年来，随着人们生活水平的提高，绿色有机蔬菜的需求量逐年上升。研究表明，合理的选择和覆盖防虫网，可使防虫网的区域比露地中虫口密度减少85%～95%，农药的使用量减少85%，可不用或少用化学农药，近几年推广应用面积较大[14]。邱英东通过调查20目、30目、40目、50目4种不同目数白色防虫网覆盖防治小白菜黄曲条跳甲对，调查覆盖不同目数防虫网对小白菜黄曲条跳甲的防效及对小白菜产量的影响。结果表明，使用防虫网覆盖栽培小白菜，可有效防治黄曲条跳甲，提高小白菜产量，使用40目防虫网覆盖可在防治黄曲条跳甲虫口和产量上达到最佳效果[15]。曹明等在设施甜瓜上覆盖不同颜色的防虫网，结果表明，咖啡色防虫网覆盖的设施西瓜，其果实纵横径、产量以及可溶性糖、可溶性蛋白等指标均显著高于对照白色防虫网的，且设施内粉虱虫口数量明显下降[16]。夏云飞等研究表明，防虫网覆盖和防虫网遮阴均能显著减少线辣椒小叶病发病情况，改善部分农艺性状，其中以防虫网的覆盖效果最好[17]。综合前人的研究结果发现，防虫网覆盖栽培技术已应广泛用于无公害蔬菜生产，真正让广大消费者吃“放心菜”，极大地丰富了人们的菜篮子，提高了生活质量。

2.3 无纺布无纺布有长纤维和短纤维之分，长纤维无纺布多用于蔬菜育苗中直接覆盖在土壤表面。安红艳等研究表明，生菜育苗中无紡布覆盖处理后，床土温度适宜生菜种子发芽，缩短了种子发芽时间。此外，采用无纺布覆盖处理后，提高了苗床土温度均衡性，种苗出苗率和整齐度都有所提高 [18]。长纤维无适用于代替草苫作为农业设施外覆盖物或者温室大棚的二重幕，夏季遮阴冬季保温。无纺布置于室外经自然分解，其最长寿命只有90d，置于室内在8年内分解，燃烧时无毒、无害、不污染环境，环保性能突出，适用于农业可持续发展。

2.4 反光膜农用反光膜有透湿性反光膜、银灰色反光膜、银色反光膜等。冬季设施生产中，容易出现低温弱光的现象，在设施内铺设反光膜，可有效改善设施内光环境。李云波研究发现，在设施内悬挂幅宽1m，2幅镀铝膜连接起来形成2m高的反光幕，设施内光照可增加5000lx，增光率可达33%，同时能提高地温和气温2℃左右。距离反光幕越近，光照越强，随之温度也越高，随着距离的增加光照和温度递减[19]。前人经多年大田生产试验，结果表明，在蔬莱、果树、花卉和露天果园的生产中应用反光膜，能达到降低成本、提高产品品质的效果[20]。尤其在冬季低温、寡日照的大棚、温室应用反光膜，可以明显地增加光照时间和强度，提高室温，加大昼夜温差，显著地提高农产品的产量和品质。

3 外覆盖材料

日光温室夜间一般不加温，而是利用白天室内积蓄的太阳辐射能，因此，在冬春季日光温室蔬菜生产中，温室前屋面夜间进行保温覆盖是十分必要的。目前，生产上常用的日光温室保温覆盖材料主要有草苫、纸被、棉被和无纺布等。

3.1 草帘根据研究，冬季设施西瓜生产覆盖草帘比不覆盖阴天平均温度提高2.49℃，比室外高11.87℃;晴天平均温度高2.61℃，比室外高8.28℃，且秧苗质量高，生长势强[21]。草帘成本低、保温效果好、取材方便的优点是众所周知的，但其缺点也是显而易见的，如遇水笨重，使用周期短、易划破塑料棚膜。王辅宏和杨应俊在生产实践过程中总结出1个可以延长草帘使用周期的办法，即每次将草帘拉卷到大棚顶部后，又将草帘向下放15～20cm。使本来绷紧的尼龙绳处于自然放松状态，从而减轻了草帘承受巨大的拉力，延长了草帘的使用寿命[22]。目前，草帘仍有较大的应用面积，但随着农业设施向集约化、规模化发展，涌现出了一系列更加适合现代化设施农业的新型保温材料。

3.2 纸被和棉被纸被通常情况下与草帘搭配使用，增加空气间隔，弥补草帘疏松、导热性强的缺点，从而提高保温能力。棉被保温性好，在高寒地区使用较多，但存在一次性投资大，易发霉，吸湿后笨重、不易操作等缺点。

4 展望

今后，设施覆盖材料亟待解决的问题有以下几点：（1）透明覆盖材料的回收利用问题至今还未得到解决，因此设施透明覆盖材料的循环利用技术的研究，对我国设施农业可持续发展具有重要意义;（2）加快培育适合设施内低温弱光条件下栽培的作物新品种，并配套绿色高效栽培技术;（3）因地制宜研制具有地域性的设施覆盖材料。

参考文献

[1]孙信成.大棚保温材料的保温性能及应用效果研究[D].泰安：山东农业大学，2015.

[2]赵淑梅，王平智，程杰宇，等.温室常用内保温覆盖材料及保温性能评价[J].农业工程技术，2018，38（31）：21-25.

[3]肖波，饶贵珍.玻璃温室与塑料温室春季保温性能比较[J].现代农业科技，2014（05）：216，223.

[4]肖波，饶贵珍.玻璃温室与塑料温室春季采光性能比较[J].北方园艺，2013（12）：30-32.

[5]陈宇，高继志.农用聚烯烃棚膜功能化技术的创新[J].塑料，2002（05）：17-26，61.

[6]杨丽军，陈丹.日光温室不同覆盖材料的透光率分析研究[J].陕西农业科学，2018，64（08）：29-31.

[7]郭泳，杨延杰，李天来，等.高寒地区日光温室越冬周年生产适用棚膜的筛选[J].沈阳农业大学学报，2006（01）：17-21.

[8]张淑娟，高予尘，刘典，等.陕西杨凌不同透明覆盖材料温室内外太阳辐射特性分析[J].陕西农业科学，2019，65（01）：81-83.