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    温室大棚薄膜的分类及选择方法

    2016-12-07 11:15:44  来源:
           农用覆盖材料在设施园艺中占有很重要的地位,对设施园艺的发展起着非常重要的作用。20世纪80年代以来,塑料薄膜、遮阳网、防虫网等现代农用覆盖材料,在我国设施园艺生产上的应用越来越广泛。农用塑料覆盖材料的功能化研究发展趋于系统化、专用化。因此,了解和认识农用覆盖材料的种类、性能、国内外的应用情况有着积极意义。
      1  设施农用覆盖材料的种类与性能
      1.1覆盖材料的类型划分
      农用覆盖材料的种类很多,一般可按原料材质、用途、覆盖方式以及功能特性等分类。
      ①按原料材质分有玻璃、薄膜、硬质塑料板、软质塑料片、防虫网等。
      ②按原料的种类分可分为PVC、PE、EVA、PO系膜、氟素膜、PC、MMA等。
      ③按覆盖方式分可分为固定式覆盖和可移动式覆盖。
      ④按农膜的功能及特性分保温采光材料、内覆盖材料和外覆盖材料,有透明膜,黑色膜,保温膜及与生产密切相关的耐老化膜,降解膜等。
      1.2设施农用覆盖材料的主要种类和应用   我国设施应用的覆盖材料以普通棚膜应用*早、分布*广、用量*大。其次是长寿无滴棚膜,近年来也有了较快的发展。塑料温室的覆盖材料大多是农用薄膜,主要品种有聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)和醋酸乙烯(EVA)3种。就现阶段而言,国际上采用的农用覆盖材料有塑料薄膜、玻璃及PC板等几种。还有一部分设施选用玻璃纤维树脂板(FRA或FRP)作为覆盖材料。
      ①玻璃  在大多数气候寒冷的国家,玻璃仍然是常用的覆盖材料。大块玻璃的生产供给使得结构整体遮荫率降低,同时也减少了安装费用。主要有平板玻璃、钢化玻璃和有机玻璃3种类型。
      ②棚膜类  我国的棚膜覆盖栽培技术是从20世纪50年代后期开始应用的,起初是塑料小拱棚,1969年出现塑料大棚,20世纪80年代棚膜开始大面积取代玻璃用作温室透明覆盖材料,目前已成为我国主要的覆盖材料,截至2002年全国各种棚膜的年使用量140多万t,年需求量70万t左右。主要应用在日l光温室、塑料大中棚、塑料小拱棚上。
      a.聚乙烯(PE)薄膜。质地柔软、易造型、透光性好、无毒,是我国目前主要的农膜品种。其缺点是耐候性和保温性差,不易粘接等。目前农膜主要原料有高压低密度聚乙烯(LDPIE)和线性低刻度聚乙烯(L— MP)。*先进的PE膜采用3层处理方式,即其*上层含UVA(防紫外线)添加剂,中间一层为IR(透光)吸收剂,*下一层有AF(流滴、隔长波辐射,即保温)添加剂。在PE膜开始发展的阶段,其寿命很短,仅能维持7~9个月。现在的PE膜已完全改变,其性能已大大改进。目前生产的PE膜厚度100-250 Ixm,幅宽为l一16 m,长度任意,用在屋顶上预计寿命可达4年。
      主要类型有:1)普通PE棚膜,不添加耐老化等助剂直接用原料吹塑生产的白膜,使用期仅4-6个月,生产上逐步被淘汰。2)PE防老化棚膜,在PE树脂中加入防老化助剂经塑成膜,这种棚膜不仅使用期长、成本降低、节能,而且产量与产值大幅度增加,是目前设施栽培中重点推广的农膜品种。3)PE无滴防老化膜,具有流滴性、耐候性、透光性和保温性好等多重优点。防雾滴效果可保持2-4个月,耐老化寿命可达12-18个月,是目前性能较全,使用广泛的农膜品种。4)PE保温棚膜,这种覆盖材料能阻止红外线向大棚中辐射,可提高大棚保温效果1-2℃,在寒冷地区应用效果较好。5)PE功能复合膜,是多功能棚膜,这种膜具有无滴、保温、长寿等多种功能,有漫反射农膜、转光膜、L一蓝光膜、镜面反射膜、调光膜等。
      b.多层编织的聚乙烯膜。这种覆盖材料是由聚乙烯经拉丝并像地毯一样编织而成的新产品,其表面有一层很薄的保护层。该材料很结实,强度几乎要比普通膜高出20倍。该PE膜具有IR和AF两者相加的全部效果。其透光率为80%左右。
      c.聚氯乙烯(PVC)薄膜。这种棚膜保温性、透光性好,柔软易造型,适合作为温室、大棚及中小棚的外覆盖材料。缺点:密度大,成本较高;耐候性差,低温下变硬脆化,高温下易软化松弛;膜面吸尘,影响透光;残膜不可降解和燃烧处理。
      主要类型有:1)普通PVC棚膜,制膜过程不加入耐老化助剂,使用期为4-6个月,目前正逐步被淘汰;2)PVC防老化膜,原料中加入耐老化助剂经压延成膜,有效使用期8-10个月,有良好的透光性、保温性和耐候性;3)PVC无滴防老化膜,同时具有防老化和流滴特性、透光性和保温性好,无滴性可保持4-6个月,安全使用寿命达12-18个月,应用较为广泛,是目前高效节能型日光温室首选覆盖材料;4)PVC耐候无滴防尘膜,除具有耐候、流滴特性外,增塑剂析出量少,吸尘较好,提高了透光率,对日光温室冬春栽培更为有利;5)PVC树脂,可作地膜,加入一定量的色母料可以生产各种不同颜色的棚膜。
      d.增强型聚氯乙烯薄膜。普通清洁的PVC膜就膨胀和施工安装性能而言,性能较差。新的增强型 PVC膜实际上是由聚酯材料织成网,网两侧再覆盖上普通PVC而成。增强型PVC膜具有UVA和AF两者叠加的性能,这大大改进了PVC性能。
      目前市场上出售有红色膜和透明膜2种。其透光率红色膜为80%,透明膜为85%。该膜的厚度为0.325 mm,非常重。因此,在尺寸较大时就难于处理。其价格大约是PE膜的7-8倍。
      e.乙烯一酪酸乙烯共聚物(EVA)树脂棚膜。该膜是近年来用于农业的新型农膜原料,该农膜的透光性、保温性及耐候性都强于PVC或PE农膜,用EVA农膜覆盖可较其他农膜覆盖增产10%左右。如果连续使用2-3年,老化前不变形,用后可方便回收,不易造成土壤或环境污染。目前欧美国家及日本多使用EVA树脂生产农膜、地膜。是今后重点发展的农用功能膜。
      由于在EVA中引入醋酸乙烯单体,使EVA具有独特的特性:1)其对红外线的阻隔性介于PVC和PE之间,保温性PVC>EVA>PE。2)EVA有弱极性,可与多种耐候剂、保温剂、防雾剂混合吹制薄膜,相容性好,色容性强,可延长无滴与防雾期。3)EVA的耐候性、耐冲击性、耐应力开裂性、粘接性、焊接性、透光性、爽滑性等都明显强于PE。
      f.PV(聚烯烃)薄膜。该膜是聚乙烯(PE)和醋酸乙烯(EVA)经多层复合而成的新型温室覆盖薄膜,综合了PE和EVA的优点,强度高,抗老化性能好,透光率高且焚烧处理时也不会散发有害气体。
      g.硬质塑料覆盖。玻璃纤维增强塑料(FRP)板已经使用多年了,有的使用寿命甚至可达20年,但价格也非常高。新的FRP板透光率和玻璃很接近。但使用几年以后,纤维开始脱离聚酯,透光率下降,板也开始变黄。玻璃纤维板在常有冰雹危害的地区使用较多,尤其在美国市场上,有各种不同的产品和不同的使用年限保证。
      h.聚碳酸酯板(PC)。具有强度、透光率、弹性、自重轻、透明,温度适应范围宽等各种性能相结合的特.点。PC板是目前塑料应用中*先进的聚合物之一,非常适合应用在温室领域,现在制约PC板温室发展的主要因素是一次性投入较高。
      ③遮阳网和无纺布类  a.遮阳网。也称寒冷纱,用聚烯烃加入耐老化助剂拉伸后编织而成,它是由维尼龙、聚酯、丙烯等纤维织成,有白色和黑色2种,特点是强度好、重量轻、使用方便等,可代替传统芦苇帘。有遮阳降温、防雨、防虫等功效,是蔬菜栽培和育苗中不可缺少的覆盖材料,可作临时性保温防寒材料。用作遮光时,黑色的遮阳网还可以用来作短日照处理。主要用于南方的蔬菜、花卉、茶叶、果树栽培和育苗。近年来,遮阳网在北方蔬菜、花卉生产上的使用量明显增加。
      b.不织布(无纺布)。由聚乙烯、聚丙烯、维尼龙等纤维材料不经纺织,而是通过热压粘压而成的一种轻型覆盖材料。多用于设施内双层保温帘或浮面覆盖栽培。发展较慢,至今未能推广普及,应用面积大约在4 000 hm2,现在有扩大示范推广的趋势。
      ④防虫网  一种轻量化、高强度、耐老化的新型农用覆盖材料。在发达国家和地区的夏秋蔬菜生产中早已被广泛应用。近年来,在我国南方开始采用防虫网全封闭栽培速生叶菜,能够有效地防止虫害的发生和蔓延,实现基本不用农药生产,深受广大消费者喜爱。防虫网的网眼密度一般以22目为好,颜色以白色、黑色和银灰色为好。
      ⑤其他外覆盖材料类  包括草帘、草苫、纸被、面被、保温毯和化纤保温被等。目前的草苫、纸被和草帘等传统的外保温覆盖材料不能满足设施园艺外覆盖保温材料的基本要求,亟待用新的工业化产品取代。
      ⑥地膜  地膜种类很多,主要有普通透明地膜、有色和配色地膜、除草地膜、耐老化易回收和降解性地膜以及镜面反射膜等。
      a.易回收地膜。目前,国外普遍认为,超薄型地膜是白色污染的主要源头,因此,地膜厚度一般在0.02-0.06 mm,在易回收地膜中耐老化地膜占有高比例。目前,易回收地膜厚度大,具有一定的耐老化性,便于回收,是有效降低回收成本方式之一,避免了类似我国0.01 mm以下的普通地膜不易回收的弊病。
      b.降解地膜。国外在降解地膜上已开展了不少工作,有关专家认为,使用降解地膜时应根据各地区的环境因素、种植作物的种类和季节、施肥施药等因素有针对性有条件地选用。传统的可降解地膜处理方式存在很多问题,其中主要是将显形污染变成隐形污染,并未解决土壤污染问题。事实上,聚烯烃的小碎片
      在自然界需经过几百年后方可完全降解。不过也有人  认为,当碎片相对分子质量小于500时,易于受到微 生物的攻击而加速降解,完全降解的时间可能缩短。 
      目前,随着国际上降解地膜材质选择范围的扩大,很多人研究用其他结构的可降解高分子材料来替代聚烯烃加光降解剂。从根本上解决降解不完全的问题,避免了土壤污染。
      c.其他类型功能地膜。地膜作为功能性覆盖材料,还具备其他一些功能,如除草地膜、有色地膜等。目前,研究的目标热点集中在提高作物初始产量和提前收获上。众多研究结果表明,有色地膜能有效地提高作物初始产量和提前始收期,但总产量无明显提高。美国加州大学的学者研究表明,红色地膜除草效果好于普通地膜,可提高作物的初始产量和单株产量。有报道表明,有色地膜还能抑制杂草的生长,控制病害传播,并可根据需要采用不同颜色的地膜来提高或降低土壤的温度。
      1.3覆盖材料的性能或所要求的特征特性
      评价现代保温采光材料的优劣主要有保温性、采光性、流滴性、使用寿命、强度和低成本等6大标准,其中保温性为首要指标,关系到温室温光效应和生产效益(见表1)。
      不同材质对温度有不同的反应,EVA膜及PVC农膜不适于高温炎热的夏天应用,用PE/EVA/PE或用PE/EVA+PE/EVA等三层共挤才可于夏季应用; PEGN与EVA组配生产复合棚膜更具有合理性与科学性。日本用PE与EVA生产了三层共挤PO系特殊农膜,韩国、法国、荷兰等也用同样方法生产复合膜用于生产。
      另外,聚氯乙烯膜与聚乙烯膜初始透光率均可达到90%。但随时间推移,因聚氯乙烯膜增塑剂析出大量粘尘,影响了透光,使透光率很快下降,而聚乙烯膜透光率下降速度较为缓慢。
      2  当前几种新型覆盖材料
      2.1 GRP温室覆盖膜
      GRP(玻璃纤维增强塑料)膜具有良好的温热性与透光性,在弱光条件下,透光率增强,因而提高了室内温度,而在强光照条件下,透光率减小,抑制了室内高温的出现;另外,新材料具有良好的防雾、防滴性能。
      2.2光质调控薄膜旧
      光质调控薄膜的基本构成和普通薄膜一样,为聚乙烯或醋酸乙烯聚合物,只是在合成过程中加入特定的化学色素。这种色素能选择性地吸收某一波长范围的光线,从而改变其覆盖环境下的光质。
      常见的光质调控薄膜:①红外光吸收膜,该薄膜主要用于防止幼苗徒长,培育健壮幼苗。②红光吸收膜,它主要用于增加植株高度或侧枝长度,如鲜切花生产等特殊目的栽培。③热线吸收膜,多用于夏季栽培,也有控制植株高度的效用。
      2.3 LDPE纳米复合材料
      LDPE/5102纳米复合棚膜综合力学性能、红外阻隔性能、紫外阻隔性能及可见光透过性能的数据,纳米5102的*佳添加量为1%。用超声波进行粉体的分散,并用硅烷偶联剂进行表面改性处理可得到平均分散粒径小于10 nm的IDPF纳米复合材料。从目前国内外报道来看,聚烯烃/纳米Si02复合材料的研究集中在基础研究和应用基础研究阶段。随着研究工作的深入和性能一价格比的调整优化,该体系的高性能化,特别是高功能化将会产生重要的社会和经济效益。
      2.4 PO系特殊农膜
      PO系特殊农膜,是以PE、EVA优良树脂为基础原料,加入保温强化剂、防雾剂、光稳定剂、抗老化剂、爽滑剂等系列高质量适宜助剂,通过二三层共挤工艺路线生产的多层复合功能膜。使用寿命3-5年。
      2.5氟素农膜
      氟素农膜是由乙烯与氟素乙烯聚合物为基质制成的新型覆盖材料。与聚乙烯膜相比具有超耐候、超透光、超防尘、不变色,使用期可达10年以上的特点。氟素膜种类:有自然光透过性氟素膜、紫外光阻隔型氟素膜、散射光型氟素膜及管架棚专用氟素膜。产品有透明膜、梨纹麻面膜、紫外光阻隔性膜及防滴性处理膜等不同厚度、特性的氟素农膜。
      2.6浮膜(浮动)覆盖材料
      浮膜覆盖栽培是直接盖在田间生长中的作物上,随作物生长而顶起的一种特殊覆盖方式。材料及比例各国不一样,一般有长纤维不织布、短纤维不织布和遮阳网等组成。日本的组成是:长纤维不织布占40%,短纤维不织布占25%,遮阳网占12%,其他网制品占16%。浮膜覆盖栽培能防止和减轻低温、冷害和霜冻的不良影响。防风、防虫、防鸟害,防土壤板结、水土流失和防旱保湿,能有效地促进作物生长,保持产品洁净卫生、鲜嫩等作用。
      2.7新型铝箔反光遮阳保温材料翻
      由瑞典劳德维森公司研制开发的LS反光遮阳保温膜和长寿强化外覆盖膜,具有高效节能和遮阳降温的特点,产品性能多样化,达50余种,在欧美国家及日本发展很快,在世界发展设施园艺的国家推广应用。LS反光遮阳保温材料是经特殊设计制造的一种反光遮阳保温膜,它具有反光、遮阳、降温功能,保温节能与控制湿度功能,及防雨、防强光、调控光照时间等多种功能。有温室遮阳膜和温室外遮光膜2种类型。
      3农用覆盖材料发展方向及展望
      国外关于农用聚烯烃功能性覆盖材料的研究开发日趋深入,农用覆盖材料的回收较为普遍,每年棚膜、地膜的回收数量在递增。法国已建立了许多农膜回收厂,取得了较好效益。美国一些州也立法要求回收农膜:促进了农用塑料的回收。目前,欧美国家所用的农膜多为复合功能膜,如西班牙及法国的菲勒克莱公司、韩国等都在生产销售,这是当今世界新型覆盖材料发展的趋势。
      随着我国市场经济体制的不断完善,高科技含量的棚室覆盖材料,将在我国设施园艺中发挥着重要作用㈣。当前农用覆盖材料的回收和发展研究已成为热点,在我国发展和应用可控降地膜,功能性农用地膜已是必然趋势,预计到2010年,全国地膜覆盖栽培面积可望发展到1 700万hm2。另外我国在非织造布的应用较少,其市场占有率与理想的潜在市场有很大差距。目前,生产农用非织造布覆盖材料和应用其栽培技术的前景广阔,近期国内需求量可达4.5亿m2左右,折合2万t;而光质调控膜也具有很大的发展前景,它具有方便实用、经济有效(该膜价格只有同类普通膜的1.2-1.5倍)、防止环境污染、有益人体健康等优点。例如红外光吸收膜覆盖下培育的幼苗株型紧凑、矮壮,既能培育壮苗,又利于节省温室空间,提高生产率等。随着应用技术与理论的研究不断完善,将来在设施园艺生产上会有很好的应用前景。