有色地膜的透光性能与光学效果及对作物生长发育的影响

张辉 刘斌

(甘肃省景泰川电力提灌水资源利用中心，甘肃 景泰 730400)

地膜是一种覆盖在土壤表面的薄膜材料，具有保护农作物，调节土壤温度和湿度，增加光照强度等效应，地膜覆盖作为一项有效提高作物产量的栽培措施广泛应用于农业生产中[1]。近年来，随着人们对农业生产的需求不断增加，地膜的种类和功能也在不断拓展。有色地膜作为一种新型地膜材料，具有透光性好，耐候性强，显色效果突出等特点，受到越来越多的关注。然而，目前对于有色地膜的透光性能和光学效果的研究还相对较少；对于不同颜色地膜的透光率、显色性和光散射特性等关键参数缺乏系统的认识。因此，本研究旨在通过研究分析，探索不同颜色地膜的透光性能与光学效果及对作物正常发育的影响，为有色地膜覆盖技术的推广和应用提供技术支撑。

1 有色地膜的光学特性

1.1 有色地膜的基本原理

有色地膜是一种种植保护材料，常用于温室种植、农田种植和园艺栽培等领域。其基本原理是通过选择合适的颜色，使得地膜能够吸收或反射部分特定波长的光线，以达到调控光照、增温、延长照射时间等效果[2]。

有色地膜的选择与种植作物有关，不同颜色的地膜对作物生长和发育产生不同的影响。一般而言，蓝色地膜主要吸收红光和蓝光，反射绿光；红色地膜主要吸收蓝光和绿光，反射红光；黑色地膜主要吸收光线，减少光的透射和反射。这些有色地膜能够对环境光进行选择性吸收和反射，改变地表温度和光合作用，从而影响作物的生长和发育。

1.2 有色地膜的透光性能测试方法

有色地膜的透光性能测试是评价其光学特性的重要指标之一。透光性能直接关系到地膜的光能利用率和对环境光的调节效果[3]，常用的有色地膜透光性能测试方法包括以下3种。

1.2.1 透光率测定

该方法是通过测量地膜材料对不同波长光线(如可见光、紫外线等)的透射量来评估其透光性能[4]。常用测试仪器有分光光度计、透光率测定仪等。通过对各个波长的光线透射率进行测试，可以得到地膜的透光率曲线，进而分析不同波长光线在地膜中的透射情况。

1.2.2 光反射率测定

该方法是通过测量地膜材料对不同波长光线的反射量来评估其光反射性能。常用测试仪器有反射光度计、光反射率测定仪等。通过对各个波长的光线反射率进行测试，可以得到地膜的反射率曲线，进而分析不同波长光线在地膜中的反射情况。

1.2.3 色差测定

该方法是通过测量地膜材料的颜色参数来评估其颜色特性。常用测试仪器有色差计、光谱色度计等。通过测量地膜的颜色值，可以分析地膜的色差、色调和色饱和度等参数，进而评价地膜的色彩效果。

2 不同颜色地膜的透光率和光反射率对比分析

不同颜色地膜的透光率和光反射率是评价其光学特性的重要指标[5]。现将通过数据表格对不同颜色地膜的透光率和光反射率进行分析，见表1。

表1 不同颜色地膜的透光率和光反射率对比

由表1可知，蓝色地膜具有较高的透光率和较低的光反射率，主要吸收红光和蓝光，反射绿光；红色地膜具有适中的透光率和光反射率，主要吸收蓝光和绿光，反射红光；黑色地膜具有较低的透光率和较高的光反射率，主要吸收光线，减少光的透射和反射。根据不同颜色地膜的透光率和光反射率分析，可以选择适合的地膜颜色来满足特定种植需求[6]。如，在需要增温的环境中，选择黑色地膜可以有效吸收光线，提供更高的温度；在需要控制光照条件的环境中，选择蓝色或红色地膜可以调节光线的透射和反射，影响作物生长和发育。

3 不同颜色地膜的光学效果

3.1 地膜颜色对光谱分布和光滤波效应的影响

光谱分布是指光的波长在不同频率范围内的分布情况。地膜颜色对光谱分布的影响可以通过测量地膜对不同波长光的透过率来确定。在研究中，选取不同颜色的地膜，如红色、蓝色、黄色和绿色，分别测量其对不同波长的光的透过率。

试验结果显示，不同颜色的地膜对不同波长的光有不同的透过率。如，红色地膜对红光的透过率较高，而对蓝光和绿光的透过率较低；绿色地膜对绿光的透过率较高，而对红光和蓝光的透过率较低。这说明地膜颜色对光谱的分布有显著影响，不同颜色的地膜对不同波长的光有选择性地进行滤波，使得透过的光波长分布发生变化[7]。

此外，地膜颜色对光滤波效应也有重要影响。光滤波效应是指地膜对不同波长的光的吸收、散射和透过能力。试验结果显示，不同颜色的地膜对不同波长的光有不同的吸收和透过能力。如，红色地膜对红光的吸收能力较强，而对蓝光和绿光的透过能力较强；绿色地膜对绿光的透过能力较强，而对红光和蓝光的吸收能力较强。这说明地膜颜色对光的滤波效果有显著影响，不同颜色的地膜可以选择性地吸收和透过不同波长的光。

3.2 地膜颜色对阳光入射角和光线折射的影响

地膜颜色对阳光入射角和光线折射的影响可以通过测量地膜对阳光入射角度和透过光线的折射率来确定。在研究中，选取不同颜色的地膜，并在不同入射角度下测量透过地膜光线的折射率。

试验结果显示，不同颜色的地膜对阳光入射角度有不同的影响。如，红色地膜对垂直入射的阳光透过率较高，而对较大入射角度的阳光透过率较低；绿色地膜对较大入射角度的阳光的透过率较高，而对垂直入射的阳光的透过率较低。这说明地膜颜色对阳光入射角度的变化有显著影响，不同颜色的地膜对阳光的透过率不同。

此外，地膜颜色对光线的折射率也有一定的影响。试验结果显示，不同颜色的地膜对透过的光线有不同的折射率。如，红色地膜对光线的折射率较低，而绿色地膜对光线的折射率较高。这说明地膜颜色对光线的折射有一定的影响，不同颜色的地膜对光线的传播路径有所差异[8]。

3.3 不同颜色地膜对光能利用效率和光照均匀性的影响

光能利用效率是指地膜对透过的光能利用情况。光照均匀性是指地膜透过的光在覆盖区域内分布的均匀程度。研究不同颜色地膜对光能利用效率和光照均匀性的影响可以通过测量不同颜色地膜下作物的光合作用强度和作物生长情况来确定。

试验结果显示，不同颜色的地膜对光能利用效率和光照均匀性有显著影响。如，红色地膜对作物的光合作用强度有较大影响，作物在红色地膜下的光合作用强度更高，而在其他颜色地膜下的光合作用强度较低；绿色地膜对作物的生长情况有较大影响，作物在绿色地膜下的生长情况更好，而在其他颜色地膜下的生长情况较差。

综上所述，地膜颜色对光学效果有重要影响。不同颜色的地膜会对光谱分布和光滤波效应产生影响，对阳光入射角度和光线折射率产生影响，同时也会对光能利用效率和光照均匀性产生影响。通过深入研究不同颜色地膜的光学效果，可以优化地膜的设计和应用，提高农作物的光能利用效率和生产产量。

4 有色地膜对作物生长发育的影响

4.1 光合作用和光合有效辐射的变化

光合作用是作物在光照下利用光能将二氧化碳和水转化成有机物质的过程。光合作用的进行受到光照强度和光谱的影响，而有色地膜的使用可以改变光照条件，从而对光合作用产生影响[9]。

为了研究不同颜色地膜对光合作用的影响，试验测定了光合有效辐射(PAR)的变化。PAR指的是光谱范围为400～700nm的光辐射，是作物光合作用的主要能量来源。通过使用光合作用测量仪器，测定分析了作物在不同颜色地膜下的PAR水平。试验结果表明，不同颜色地膜对光合作用的影响显著。黑色地膜光透过率较低，导致光合有效辐射的吸收量较少；白色地膜光透过率较高，因此可以提供更多的PAR能量供作物进行光合作用；红色地膜的光谱传递特性使其能够增强光合作用中的PAR吸收，从而促进作物的光合作用[9]。

4.2 不同颜色地膜对作物生长发育的影响

作物生长与发育受到环境因素的影响，其中光照条件是作物正常生长所必需的因素之一。有色地膜被广泛应用于农业生产中，以改善光照条件并提高作物产量。不同颜色的地膜对作物生长发育的影响会随着不同光谱的传递而变化[8]。为了研究不同颜色地膜对作物生长的影响，试验选择了3种常用的颜色地膜，黑色、白色和红色地膜，并测定分析植株高度、茎直径、叶片面积、根长和鲜重等指标。

试验结果表明，不同颜色地膜对作物生长发育有明显影响。黑色地膜的光透过率较低，导致作物的光合作用受到限制，从而使作物高度和茎直径相对较小；相比之下，白色地膜的光透过率较高，有利于作物光合作用的进行，植株高度和茎直径相对较大；红色地膜在光谱传递上也存在一定差异，能够增强光合作用中的光合有效辐射吸收，从而促进作物生长发育。

4.3 作物形态和生理指标的影响

除了作物生长发育和光合作用以外，试验测定了作物形态和生理指标进行了测量和分析。试验结果表明，作物形态指标方面，黑色地膜下的植株高度和茎直径相对较小，而白色地膜和红色地膜下的植株高度和茎直径较大；叶片面积也表现出类似的趋势，黑色地膜下的叶片面积较小，白色地膜和红色地膜下的叶片面积较大；生理指标方面，黑色地膜下的作物根长和鲜重较小，而白色地膜和红色地膜下的作物根长和鲜重较大。

综上所述，不同颜色地膜对作物生长的影响是多方面的。黑色地膜可以限制光照和光合作用，进而影响作物生长。白色地膜和红色地膜则有助于提供适宜的光照条件，促进光合作用和作物生长发育。

5 有色地膜在农业生产中的应用前景

5.1 有色地膜的优势和局限性

有色地膜是一种农膜，其与常规农膜最大的区别在于颜色。相比于透明或黑色的常规农膜，有色地膜具有以下优势和局限性。

5.1.1 优势

5.1.1.1 调节光照和温度

有色地膜的颜色可以控制光的透射率和波长，从而调节光照和温度，对作物的生长和发育产生影响。

5.1.1.2 保护作物

有色地膜作为一种遮阳农膜，可以防止紫外线和过剩光照对作物造成伤害，降低温室内的温度，减少病虫害的发生[10]。

5.1.1.3 节约水资源

有色地膜的遮阳效果可以减少水分蒸发，提高温室内的相对湿度，从而节约水资源和减少灌溉次数。

5.1.1.4 提高产量和质量

有色地膜能够调控作物的生长特性，如促进侧芽分枝、增加果实数量等，从而提高农作物的产量和质量。

5.1.2 局限性

5.1.2.1 光透过率不一致性

不同颜色的有色地膜对光的透过率有差异，而且随着时间的推移，光透过率可能会发生变化，这会对作物的生长产生不利影响。

5.1.2.2 需要准确调控

有色地膜的应用需要准确选择颜色和安装位置，并进行调控，否则可能会导致光照不足或过度照相，影响作物的生长。

5.1.2.3 成本较高

相比于常规的农膜，有色地膜的生产成本较高，这可能会限制其在农业生产中的广泛应用。

5.2 有色地膜在温室蔬菜种植中的应用案例

引黄灌区是中国西部的重要农业生产区域，由于气候炎热干旱，温室种植蔬菜成为主要的农业产业。在引黄灌区，有色地膜的应用在温室蔬菜种植中发挥了重要作用。以下是有色地膜在引黄灌区温室蔬菜种植中的具体应用案例。

5.2.1 降温调控

引黄灌区夏季气温高达40℃以上，极易导致温室内温度过高，影响蔬菜的生长。通过使用浅色有色地膜覆盖温室，可以降低温室内的温度，提供适宜的生长环境，促进蔬菜的健康生长。

5.2.2 保护作物

有色地膜遮挡紫外线，并且降低温室内的光照强度，减少了蔬菜叶片的氧化伤害。同时，有色地膜还可以有效防止农作物遭受虫害的侵害，提高作物产量和质量。

5.2.3 调节光照

有色地膜可以调节光的透射率和波长，适当引导光能进入温室，为蔬菜提供充足的光照，促进光合作用的进行，从而增加蔬菜的产量。

5.2.4 节约水资源

有色地膜的遮阳效果可以减少温室内水分的蒸发，使温室内的相对湿度增加，从而节约了灌溉水资源的使用量。

5.3 有色地膜在其他农业生产领域的潜在应用

有色地膜在农业生产中的应用不仅局限于温室蔬菜种植领域，也有潜在的应用范围在其他农业生产领域。

5.3.1 水果种植

有色地膜可以调节光照和温度，提供适宜的生长环境，促进水果的生长和发育。在果园中，有色地膜可以防止果实受到日晒后的干裂或损伤，同时也可以减少病虫害的发生。

5.3.2 花卉种植

有色地膜的色泽可以营造较为舒适的生长环境，提供适宜的光照和温度条件，促进花卉的生长和开花，并且可以使花卉颜色更加鲜艳。

5.3.3 菌类种植

有色地膜可以在种植菌类中起到隔离的作用，防止菌类的交叉感染。同时，有色地膜的颜色也可以对菌类的生长和发育产生影响，因此可以通过选择不同颜色的有色地膜来促进菌类的生长。

5.3.4 大田作物种植

有色地膜可以在农田中覆盖，作为遮阳和保温材料，减少土壤温度的波动，提供适宜的生长环境，从而提高农作物的产量和质量。

总之，有色地膜作为一种农膜，在农业生产中具有广泛的应用前景。通过调节光照、温度和湿度等因素，可以提高农作物的产量和质量，促进农业的可持续发展。然而，有色地膜的应用还面临一些挑战，需要进一步的研究和技术改进来解决。

6 结束语

本研究基于有色地膜的透光性能与光学效果进行了深入研究与分析。试验表明，地膜的颜色和材料的光学性质对透光率、反射率等指标有着重要影响。此外，不同颜色地膜在不同环境中对光线的传播和作物的生长也有显著影响。本研究对于优化有色地膜的设计和应用具有重要意义，可以为建筑、农业和园艺等领域的实际应用提供科学依据，未来的研究可以进一步探索有色地膜的光学效果与作物生长之间的关系，研发更具实际应用价值的有色地膜产品。