透光覆盖聚烯烃材料的性能以及在温室中的应用效果＊

周大纲（原中国农业生产资料集团公司，北京 100052）

目前，塑料薄膜在农业中的应用主要分为棚膜与地膜，使用量比例约为1：1.2。中国塑料加工工业协会农膜专业委员会公布，2019 年农用地膜覆盖面积超过3 亿亩（2×107hm2），农用棚膜覆盖面积约6200 万亩（4.13×106hm2），农用膜使用量逐年增长，应用前景广阔。文章以“希爱农5+1”的多功能聚烯烃（PO）涂覆棚膜为例，介绍透光覆盖聚烯烃材料的性能以及在温室中的性能与应用效果，以飨读者。

温室透光覆盖聚烯烃材料现状

棚膜种类

温室透光覆盖材料可分为无机材料（如玻璃）、有机材料（如塑料）两大类，其中塑料可分为聚烯烃（PO）、聚氯乙烯（PVC）、聚氟乙烯（PVF）、聚碳酸酯（PC）等材料。据国家统计局统计，2019 年使用量达2408 kt（表1）。在塑料材料中聚烯烃（PO）塑料棚膜使用量最大。聚烯烃（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）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、茂金属线性低密度聚乙烯（mLLDPE）等种类。聚烯烃（PO）塑料棚膜从使用功能上可分为普通棚膜和功能性棚膜（具有防老化、防流滴、防雾、保温、散光、耐药、耐暴晒、防青苔等功能）。从制造上可分为单层棚膜和多层共挤棚膜（如三层、五层、七层等）。

表1 中国农用塑料薄膜使用量[1]

棚膜性能

目前，中国市场上主要使用的聚烯烃（PO）塑料棚膜有聚乙烯棚膜（参照国家标准GB/T4455-2019《农业用聚乙烯吹塑棚膜》）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）棚膜（参照国家标准GB/T20202-2006《农业用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）吹塑棚膜》）、多功能聚烯烃（PO）涂覆棚膜3 种。

高透明多功能五层聚烯烃（PO）涂覆棚膜

高透明多功能五层聚烯烃（PO）涂覆棚膜具有防老化、防流滴、防雾等性能，其中防流滴、防雾性能与防老化性能使用年限与农膜寿命一致。该棚膜生产时选用乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、茂金属线性低密度聚乙烯（mLLDPE）等原材料和抗氧剂、光稳定剂、红外线吸收剂、表面活性剂、着色剂、涂覆剂等助剂。同时采用五层共挤膜结构，可以方便更换各层膜的原材料、助剂种类以及浓度，保证膜中助剂不溢出，保证棚膜功能性使用期限。该棚膜厚0.15 mm，幅宽10 m。参照国家标准GB 4455-2006《农业用聚乙烯吹塑棚膜》测定，检测单位为国家日用消费品质量监督检验中心（上海）。高透明多功能五层聚烯烃（PO）涂覆棚膜使用年限4～5 年，检测报告如表2 所示。

表2 高透明农用多功能五层聚烯烃（PO）涂覆棚膜中国检测报告[2]

散光多功能五层聚烯烃（PO）涂覆棚膜

散光多功能五层聚烯烃（PO）涂覆棚膜，具有散光、防老化、防流滴、防雾等性能。该棚膜通过添加助剂达到散光性能，主要有以下3个优点：①在不降低全光线透光率的情况下增加散射光，棚内阴影面积减少；②减少作物灼伤；③使作物受光均匀，着色良好。散光棚膜的功能性与高透明棚膜相同。散光多功能五层聚烯烃（PO）涂覆棚膜的光线性能，如图1 所示。散光多功能五层聚烯烃（PO）涂覆棚膜的散光效果，如图2 所示。散光多功能五层聚烯烃（PO）涂覆棚膜的光照强度试验结果，如表3 所示。

表3 散光多功能五层聚烯烃（PO）涂覆棚膜的光照强度试验结果

图1 散光农用多功能五层聚烯烃（PO）涂覆棚膜的光线性

图2 散光农用多功能五层聚烯烃（PO）涂覆棚膜的散光效果

棚膜应用案例

山东省寿光市蔬菜日光温室（图3）棚膜选用“希爱农5+1”品牌的0.1 mm 厚高透明多功能五层聚烯烃（PO）涂覆棚膜，具有防老化、防流滴、防雾、保温等性能，实际使用寿命为3～4 年。温室顶端采用乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）棚膜作为天窗，可以手工开关，进行通风。

图3 蔬菜大棚外观图

江苏省扬州市草莓连栋塑料薄膜温室配有三层膜保温结构（图4），选用“希爱农5+1”品牌的高透明多功能五层聚烯烃（PO）涂覆棚膜，具有防老化、防流滴、防雾、保温等性能。外层棚膜推荐选用0.15 mm 厚农膜，使用寿命为4～5 年；中层棚膜推荐选用0.1 mm 厚农膜；内层棚膜推荐选用0.075 mm 厚农膜（也有种植者选用0.05 mm 厚农膜）。

图4 草莓连栋塑料薄膜温室

上海市崇明岛花卉连栋塑料薄膜温室（图5）选用“希爱农5+1”品牌的高透明多功能五层聚烯烃（PO）涂覆棚膜，具有防老化、防流滴、防雾、保温等性能。棚膜选用0.15 mm 厚农膜，使用寿命在4～5 年。大棚外顶端采用遮阳网系统，可以自动开关。大棚内有通风系统和辅助空调（加热和除湿）系统等，可以全自动化控制棚内环境（如温度、湿度等）。

图5 花卉大棚外观图

温室透光覆盖聚烯烃（PO）材料的发展趋势

温室透光覆盖聚烯烃（PO）材料（即棚膜）的发展趋势为满足应用需求变化，应重点往多功能方向发展，依据温室生产需求，注重耐农药性、耐高温暴晒性以及防苔藓等性能的开发研究。

耐农药性

设施农业生产中用硫磺薰蒸大棚作物，不仅起到杀菌作用，环保，还在一定程度上可为作物补充硫肥。生产中也推荐使用硫磺防治番茄霉病，黄瓜、西葫芦、丝瓜的黑星病，瓜类白粉病等。塑料大棚进行硫磺熏蒸常用2.5～100 g/m3硫磺粉，其含硫量可达98.9%。熏蒸采用硫磺粉：干锯末比例为1:3，每天熏蒸12～24 h。2013 年“希爱农5+1”品牌的多功能聚烯烃涂覆棚膜的供应公司在山东省寿光市对蔬菜塑料大棚进行抽查，发现棚膜中硫磺浓度达1790～3300 μmol/mol[3]。据此情况公司研发了耐硫磺农用多功能五层PO 涂覆膜。2014 年在寿光进行批量试用，2015 年在中国市场上全面销售，基本上解决了农用多功能五层PO 涂覆膜耐硫磺薰蒸问题。同时促进了光稳定剂（即耐硫磺受阻胺光稳定剂）企业和其他农膜生产企业的新产品研发。

耐高温暴晒性

中国山东、江苏等地区种植者为降低土壤消毒成本，减少农药（杀菌剂、杀虫剂）使用量，通常在夏季利用太阳热能进行夏季大棚高温暴晒，从而实现土壤消毒。塑料大棚利用太阳热能高温土壤消毒需要保证棚内最高气温可达70 ℃，地表温度60 ℃，地表下20 cm 温度50℃。塑料大棚利用太阳热能高温土壤消毒效果，如表4 所示。

表4 塑料大棚利用太阳热能高温土壤消毒效果

2018 年“希爱农5+1”品牌的多功能聚烯烃涂覆棚膜供应公司在山东省寿光市对蔬菜大棚膜进行考察，发现当地农户（专业合作社）普遍采用塑料大棚利用夏季太阳热能进行高温土壤消毒。有的大棚从6月开始扣棚暴晒到9月，暴晒3个月之久，影响到农用多功能五层PO 涂覆膜次第二年的流滴性能。公司由此研发了耐高温暴晒性农用多功能五层PO 涂覆膜。2018 年秋季在寿光市进行批量试用，2019 年获得初步成果。此问题也引起其他塑料助剂企业和农膜生产企业的重视。

防苔藓

目前中国棚膜使用寿命一般在三年以上，但南方地区使用过程中苔藓滋生问题突出，严重影响棚膜使用效果。目前，解决棚膜防苔藓主要有3 种方法：①提高棚膜外层表面光洁度，阻碍苔藓孢子生长；②在棚膜外表层膜内添加可以杀死苔藓孢子的化合物（即农药）；③在棚膜外层表面涂一层防黏附防生物膜，可以杀死苔藓孢子或使孢子不易黏附在棚膜表面。2020 年“希爱农5+1”品牌的多功能聚烯烃涂覆棚膜供应公司在广东省广州市对大棚膜进行考察后发现通过提高农膜外层表面光洁度，可以阻碍苔藓孢子生长。目前，在广东试验效果还不理想，只是延缓该情况发生，没有彻底解决此问题。2021 年广州大学研发出一种防黏附防生物涂层材料。在棚膜外层表面涂一层防黏附防生物膜（即通过表面喷涂银类功能微纳米级球，实现构筑具有抗菌和防黏附性的表面）杀死苔藓孢子或使孢子不易黏附在棚膜表面。现已通过实验室试验，进入广州市现场试验阶段（图6～7）。

图6 棚膜外层防苔藓实验室试验

图7 棚膜外层防苔藓现场试验

总结

当前，中国温室透光覆盖聚烯烃材料在温室中占市场主导地位，其中多功能聚烯烃涂覆棚膜发展很快，已成为目前国内高端主流产品。多功能聚烯烃涂覆棚膜性价比高，一定程度上可以替代玻璃和PC 板等覆盖材料，已经广泛应用于各类设施大棚。中国多功能聚烯烃涂覆棚膜在防老化、防流滴、防雾、保温、散光、耐药等功能性方面已经达到国际先进水平。而在耐暴晒、防青苔、光谱选择性、微发泡高保温、多层共挤技术等方面还要赶超国际先进水平，中国温室透光覆盖聚烯烃材料棚膜还应重点往多功能方向发展。