幾種新型農(nóng)膜的小氣候效應(yīng)研究

張兆輝 汪李平，4 于海彬 王俊良

（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院，湖北武漢，430070；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家蔬菜改良中心華中分中心；3.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)西甜瓜實(shí)驗(yàn)室；4.園藝植物生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

幾種新型農(nóng)膜的小氣候效應(yīng)研究

張兆輝1，2，3汪李平1，2，3，4于海彬1，2，3王俊良1，2，3

（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院，湖北武漢，430070；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家蔬菜改良中心華中分中心；3.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)西甜瓜實(shí)驗(yàn)室；4.園藝植物生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

研究了3種不同薄膜覆蓋大棚內(nèi)小氣候因子的變化。研究結(jié)果表明，在不同測(cè)定日期中，覆蓋不同塑料薄膜大棚的棚內(nèi)外日平均氣溫和日平均地溫變化相似，轉(zhuǎn)光膜1的保溫性能優(yōu)于轉(zhuǎn)光膜2和無(wú)滴膜；轉(zhuǎn)光膜1的透光率高于轉(zhuǎn)光膜2和無(wú)滴膜，無(wú)滴膜的透光率則略高于轉(zhuǎn)光膜2。不論晴天還是陰天，轉(zhuǎn)光膜1均表現(xiàn)出較好的保溫與采光性能，而且使用這3種農(nóng)膜后，大棚內(nèi)溫度和光強(qiáng)變化規(guī)律相似。

多功能轉(zhuǎn)光膜 小氣候因子 溫度 透光率

在我國(guó)南方地區(qū)，冬季在不加溫的條件下利用園藝設(shè)施進(jìn)行蔬菜生產(chǎn)，關(guān)鍵在于提高大棚的采光和保溫性能。選用透光率高、保溫效果好的塑料薄膜是優(yōu)化設(shè)施結(jié)構(gòu)的重要條件之一，也是設(shè)施園藝生產(chǎn)成功與否的一個(gè)重要因素[1]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平和小康社會(huì)建設(shè)的發(fā)展，以及消費(fèi)者對(duì)“綠色食品”需求量的增加，設(shè)施園藝生產(chǎn)正向高質(zhì)量、多品種方向發(fā)展，因而急需與之相匹配的栽培技術(shù)和園藝配套設(shè)施，為新型塑料薄膜的研究開(kāi)發(fā)提供了廣闊的發(fā)展空間[2]。

多功能轉(zhuǎn)光膜是為了滿足現(xiàn)代設(shè)施園藝的需求而發(fā)展起來(lái)的一種新型農(nóng)用薄膜，根據(jù)植物光合作用對(duì)光利用的特點(diǎn)，在農(nóng)膜的配方中加入轉(zhuǎn)光助劑和介質(zhì)助劑，使轉(zhuǎn)光膜可以將短波光轉(zhuǎn)化成有利于作物吸收利用的藍(lán)紫光和橙紅光，提高透過(guò)農(nóng)膜的可見(jiàn)光強(qiáng)度，減少紫外光成分，提高棚內(nèi)溫度，增強(qiáng)作物光合作用，以達(dá)到促進(jìn)作物早熟、提高蔬菜品質(zhì)、增產(chǎn)增收的效果[3～4]。

長(zhǎng)壽無(wú)滴膜，保溫性好，是通過(guò)添加無(wú)滴劑和防老化劑，以提高其使用壽命、延長(zhǎng)無(wú)滴持效期，在生產(chǎn)上已得到初步應(yīng)用[3]。

本研究對(duì)國(guó)內(nèi)廠家研制開(kāi)發(fā)的長(zhǎng)壽無(wú)滴膜與俄羅斯的多功能轉(zhuǎn)光膜進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)大棚內(nèi)主要小氣候效應(yīng)指標(biāo)作了詳細(xì)分析，以期對(duì)農(nóng)膜在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試薄膜為1種長(zhǎng)壽無(wú)滴膜（簡(jiǎn)稱無(wú)滴膜）和2種多功能轉(zhuǎn)光膜 （一類為加入無(wú)色轉(zhuǎn)光劑的轉(zhuǎn)光膜，簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)光膜1；另一類為加入有色轉(zhuǎn)光劑的轉(zhuǎn)光膜，簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)光膜2），這3種薄膜厚度均為0.12 mm。2種新型轉(zhuǎn)光膜都具有長(zhǎng)壽、無(wú)滴、轉(zhuǎn)光等優(yōu)點(diǎn)，可以將部分紫外光轉(zhuǎn)換成植物更容易吸收的藍(lán)紫光或橙紅光。

試驗(yàn)所用儀器為自動(dòng)溫度記錄儀、直尺、普通水銀溫度計(jì)、地表溫度計(jì)和JD-3型光照度計(jì)等。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用田間對(duì)比方法，于2007年10月下旬至12月初在華中農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家蔬菜改良中心 （華中分中心）進(jìn)行，選擇3個(gè)大棚分別覆蓋3種不同的薄膜，10月20日覆膜，10月21日開(kāi)始觀測(cè)，試驗(yàn)期間大棚內(nèi)的栽培和環(huán)境調(diào)控措施要嚴(yán)格保持一致。

①溫度測(cè)定 分別于大棚前、中、后部的1.2 m處和近地面、地下5，10，15，20，25 cm處布置測(cè)量點(diǎn)。其中氣溫取8：00、14：00、17：00三個(gè)時(shí)段所測(cè)溫度的平均值；地溫取地下10 cm處溫度的平均值。

②光照測(cè)定 光照強(qiáng)度測(cè)量在每天的14：00進(jìn)行，取大棚前、中、后部的1.2 m處光照強(qiáng)度的平均值，同時(shí)計(jì)算透光率。

③典型天氣下氣溫、地溫與透光率的測(cè)定 選擇晴天、陰天2個(gè)典型天氣，測(cè)量時(shí)間從8：00到17：00隔1 h或2 h測(cè)1次，以露地（棚外）測(cè)量指標(biāo)為對(duì)照，氣溫、地溫與透光率的布點(diǎn)同上。

2 結(jié)果與分析

2.1 轉(zhuǎn)光膜與普通薄膜的小氣候因子比較

①轉(zhuǎn)光膜與普通薄膜保溫性能比較 經(jīng)測(cè)定，覆蓋不同塑料薄膜大棚的棚內(nèi)外日平均氣溫和日平均地溫變化如圖1、圖2所示。

由圖1可知，轉(zhuǎn)光膜1、轉(zhuǎn)光膜2和無(wú)滴膜覆蓋大棚的棚內(nèi)日平均氣溫都高于棚外氣溫，3種薄膜覆蓋大棚的棚內(nèi)日平均氣溫的排列順序?yàn)椋恨D(zhuǎn)光膜1＞無(wú)滴膜＞轉(zhuǎn)光膜2。其中轉(zhuǎn)光膜1的棚內(nèi)外日平均氣溫差值變幅為0.77～3.62℃，轉(zhuǎn)光膜2的棚內(nèi)外日平均氣溫差值變幅為0.50～3.52℃；無(wú)滴膜的日平均氣溫差值變幅為0.70～3.55℃。

由圖2可以看出，轉(zhuǎn)光膜1和轉(zhuǎn)光膜2覆蓋大棚的日平均地溫要略高于無(wú)滴膜。其中轉(zhuǎn)光膜1與無(wú)滴膜的日平均地溫差值變幅為-0.03～1.13℃，轉(zhuǎn)光膜2與無(wú)滴膜的日平均地溫差值變幅為-0.07～0.967℃，3種薄膜覆蓋大棚的棚內(nèi)日平均地溫的排列順序?yàn)?轉(zhuǎn)光膜1＞轉(zhuǎn)光膜2＞無(wú)滴膜。

綜上所述，轉(zhuǎn)光膜1的保溫性能優(yōu)于轉(zhuǎn)光膜2和無(wú)滴膜，說(shuō)明轉(zhuǎn)光膜1的保溫性能最好；而且3種薄膜的棚內(nèi)日平均氣溫與日平均地溫變化規(guī)律相似。

②轉(zhuǎn)光膜與普通薄膜透光性能比較 從圖3可以看出，不同薄膜在不同時(shí)期的透光率各不相同。轉(zhuǎn)光膜1和無(wú)滴膜的透光率高于轉(zhuǎn)光膜2，其中轉(zhuǎn)光膜1的透光率變幅為52.07%～58.19%，無(wú)滴膜透光率變幅為49.53%～54.9%，而轉(zhuǎn)光膜2的透光率變幅為48.83～53.71%。說(shuō)明轉(zhuǎn)光膜1的采光性能優(yōu)于無(wú)滴膜，無(wú)滴膜的采光性能優(yōu)于轉(zhuǎn)光膜2。

2.2 2種典型天氣小氣候因子的日變化比較

圖1 不同棚膜對(duì)棚內(nèi)外日平均氣溫的影響

圖2 不同棚膜對(duì)棚內(nèi)日平均地溫的影響

圖3 不同棚膜的透光率比較

圖4 晴天與陰天不同棚膜覆蓋大棚的棚內(nèi)外氣溫日變化比較

①晴天和陰天時(shí)棚內(nèi)外氣溫日變化 由圖4可以看出，晴天時(shí)，轉(zhuǎn)光膜1、轉(zhuǎn)光膜2及無(wú)滴膜覆蓋大棚的棚內(nèi)氣溫明顯高于棚外氣溫，轉(zhuǎn)光膜1、轉(zhuǎn)光膜2及無(wú)滴膜覆蓋大棚的棚內(nèi)外日氣溫差值變幅分別為2.4～8.7℃，2.0～8.05℃和2.55～8.1℃，說(shuō)明轉(zhuǎn)光膜1的保溫性能最好，無(wú)滴膜次之，轉(zhuǎn)光膜2的保溫性能較差；轉(zhuǎn)光膜1、轉(zhuǎn)光膜2及無(wú)滴膜覆蓋大棚的日平均氣溫分別為 21.26℃，20.95℃和21.21℃。一天當(dāng)中，不同覆蓋材料的日最高氣溫都出現(xiàn)在12：00，棚外溫度為19.7℃，轉(zhuǎn)光膜1、轉(zhuǎn)光膜2和無(wú)滴膜的棚內(nèi)溫度分別為28.4℃，27.75℃和27.8℃。

由圖4可知，陰天時(shí)，轉(zhuǎn)光膜1、轉(zhuǎn)光膜2及無(wú)滴膜覆蓋大棚的棚內(nèi)氣溫也明顯高于棚外氣溫，轉(zhuǎn)光膜1、轉(zhuǎn)光膜2及無(wú)滴膜覆蓋大棚的棚內(nèi)外日氣溫差值變幅分別為 2.1～7.1℃，1.7～6.4℃和 1.75～6.9℃，說(shuō)明轉(zhuǎn)光膜1的保溫性能最好，無(wú)滴膜次之，轉(zhuǎn)光膜2的保溫性能較差；轉(zhuǎn)光膜1、轉(zhuǎn)光膜2及無(wú)滴膜覆蓋大棚的日平均氣溫分別為 25.04℃，24.62℃和24.97℃。一天當(dāng)中，不同覆蓋材料的日最高氣溫都出現(xiàn)在14：00，棚外溫度為25.4℃時(shí)，轉(zhuǎn)光膜 1、轉(zhuǎn)光膜 2和無(wú)滴膜的棚內(nèi)溫度分別為29.15℃，28.55℃和29.0℃。

②晴天和陰天時(shí)棚內(nèi)地溫日變化 2種典型天氣不同覆蓋材料的大棚棚內(nèi)10 cm處地溫日變化如圖5所示，日地溫隨時(shí)間推移而逐漸升高，在14：00達(dá)到最大值，然后逐漸下降。

由圖5可以看出，晴天時(shí)，轉(zhuǎn)光膜1、轉(zhuǎn)光膜2覆蓋大棚棚內(nèi)的地溫高于無(wú)滴膜，轉(zhuǎn)光膜1、轉(zhuǎn)光膜2與無(wú)滴膜日地溫差值變幅分別為 0.2～1.3℃和0.2～0.6℃；轉(zhuǎn)光膜1、轉(zhuǎn)光膜2和無(wú)滴膜3種材料覆蓋的大棚日平均地溫分別為 20.41℃，20.12℃和19.74℃，說(shuō)明轉(zhuǎn)光膜1保溫性能最好。一天當(dāng)中，不同覆蓋材料的日最高地溫都出現(xiàn)在14：00，轉(zhuǎn)光膜1、轉(zhuǎn)光膜2和無(wú)滴膜的棚內(nèi)地溫分別為23.8℃，23.1℃和22.5℃。

由圖5可以看出，陰天時(shí)，轉(zhuǎn)光膜1覆蓋大棚棚內(nèi)的地溫高于轉(zhuǎn)光膜2和無(wú)滴膜，轉(zhuǎn)光膜1與轉(zhuǎn)光膜2、無(wú)滴膜日地溫差值變幅分別為0～0.9℃和0～0.4℃；轉(zhuǎn)光膜1、轉(zhuǎn)光膜2和無(wú)滴膜3種材料覆蓋的大棚日平均地溫分別為 22.62℃，22.32℃和22.47℃，說(shuō)明轉(zhuǎn)光膜1保溫性能最好。一天當(dāng)中，不同覆蓋材料的日最高地溫都出現(xiàn)在14：00，轉(zhuǎn)光膜1、轉(zhuǎn)光膜2和無(wú)滴膜的棚內(nèi)地溫分別為24.9℃，24℃和24.5℃。

③晴天和陰天透光率日變化 在2種典型天氣情況下，不同覆蓋材料大棚的透光率變化如圖6所示，它們的變化規(guī)律相似，都隨時(shí)間的推移呈先降低后升高的趨勢(shì)。

由圖6可以看出，晴天時(shí)，轉(zhuǎn)光膜1、轉(zhuǎn)光膜2與無(wú)滴膜的透光率分別在49.43%～60.23%，48.78%～55.38%和49.25%～57.68%范圍內(nèi)波動(dòng)，說(shuō)明3種薄膜的采光性能存在差異，其排列順序?yàn)椋恨D(zhuǎn)光膜1＞無(wú)滴膜＞轉(zhuǎn)光膜2。

圖5 晴天與陰天不同棚膜覆蓋大棚的地溫日變化比較

圖6 晴天與陰天不同棚膜的透光率日變化比較

在陰天時(shí)，轉(zhuǎn)光膜1、轉(zhuǎn)光膜2與無(wú)滴膜的透光率分別為54%～82%，53%～79%和54%～77%，說(shuō)明3種薄膜的采光性能在陰天時(shí)也存在差異，其排列順序?yàn)椋恨D(zhuǎn)光膜1＞無(wú)滴膜＞轉(zhuǎn)光膜2。

3 小結(jié)與討論

3.1 幾種薄膜保溫性能的分析

研究表明，無(wú)論是棚內(nèi)的日平均氣溫還是日平均地溫，3種薄膜的保溫性能都存在一定的差異，轉(zhuǎn)光膜1的保溫性能優(yōu)于轉(zhuǎn)光膜2和無(wú)滴膜；而且3種薄膜覆蓋大棚棚內(nèi)的日平均氣溫與日平均地溫變化規(guī)律相似。另外，轉(zhuǎn)光膜1的透光率高于其他2種薄膜，也間接證明了轉(zhuǎn)光膜1有較好的保溫性能。這與前人的研究結(jié)果相似[3]。

3.2 幾種薄膜透光率的分析

透光率是評(píng)價(jià)溫室透光性能的一項(xiàng)最基本的指標(biāo)，它是指透進(jìn)溫室內(nèi)的光照量與室外光照量的百分比，透光率越高，溫室的光熱性能越好[5]。

本研究表明，在不同的測(cè)定時(shí)期，3種新型農(nóng)膜的透光率存在一定差異，它們的透光率順序依次為：轉(zhuǎn)光膜1＞無(wú)滴膜＞轉(zhuǎn)光膜2。說(shuō)明轉(zhuǎn)光膜1采光性能優(yōu)于其他2種農(nóng)膜。

3.3 典型天氣小氣候因子的日變化分析

研究表明，2種典型天氣的氣溫、地溫及透光率的日變化規(guī)律相似，即不同覆蓋材料的大棚內(nèi)氣溫和地溫隨時(shí)間推移呈逐漸升高然后下降的趨勢(shì)。

在2種典型天氣情況下，轉(zhuǎn)光膜1覆蓋大棚棚內(nèi)的氣溫和地溫均高于轉(zhuǎn)光膜2和無(wú)滴膜，說(shuō)明轉(zhuǎn)光膜1有較好的保溫性能；轉(zhuǎn)光膜1覆蓋大棚棚內(nèi)的透光率也均高于轉(zhuǎn)光膜2和無(wú)滴膜，透光率順序依次為：轉(zhuǎn)光膜1＞無(wú)滴膜＞轉(zhuǎn)光膜2，說(shuō)明轉(zhuǎn)光膜1具有較好的光轉(zhuǎn)化功能。

3.4 小結(jié)

綜上所述，幾種新型農(nóng)膜都是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常用的具有高效采光、保溫功能的薄膜，其中以轉(zhuǎn)光膜1的采光和保溫性能最佳。它們的應(yīng)用將有利于提高大棚內(nèi)的光溫性能，改善設(shè)施作物的生長(zhǎng)環(huán)境，對(duì)提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)有重要意義，具有較大的開(kāi)發(fā)應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。

[1]周長(zhǎng)吉．現(xiàn)代化設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展概況[M]．北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2003：45-50.

[2]王松濤，馮廣和，陳端生，等．論我國(guó)設(shè)施園藝的宏觀管理[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1999（15）：153-158.

[3]鄭華美，王秀峰.新型農(nóng)膜性能及應(yīng)用效果研究[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

[4]傅明華，汪羞德，顧仲蘭，等.多功能轉(zhuǎn)光塑料薄膜應(yīng)用效應(yīng)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2000，16（6）：81-84.

[5]陳端生．設(shè)施園藝生產(chǎn)對(duì)覆蓋材料性能的要求[J]．農(nóng)村實(shí)用工程技術(shù)，2003（1）：25-27.

Study on Microclimate Change in Greenhouse Covered with Several New Types of Plastic Films

ZHANG Zhaohui1,2,3,WANG Liping1,2,3,4,YU Haibin1,2,3,WANG Junliang1,2,3
(1.College of Horticulture and Forestry,Huazhong Agricultural University,Wuhan 430070; 2.Central China Section,National Center for Vegetable Improvement(Central China),Huazhong Agricultural University; 3.Laboratory of Watermelon and Melon,Huazhong Agricultural University; 4.Key Laboratory of Horticultural Plant Biology;Ministry of Education)

The changes of microclimate factors in greenhouse covered with three different films were studied.The results showed that the changes of the average temperature and the average soil temperature were similar in greenhouses covered with different films in different dates.The insulation properties of Sunlight-conversion film 1 were better than the Sunlight-conversion film 2 and the No-dip tunnel film.Light transparence comparison of the Sunlight-conversion film 1 are higher than the Sunlight-conversion film 2 and the No-dip tunnel film.In two typical weather,the Sunlightconversion film 1 has better insulation properties and lighting performance,moreover,the changes of the temperature and lighting were similar in greenhouse covered with three plastic films.

Multifunctional Sunlight-conversion film;Small climatic factors;Temperature;Light transparence comparison

10.3865/j.issn.1001-3547(x).2009.01.014

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)人才基金項(xiàng)目“西甜瓜栽培生理與遺傳育種”專項(xiàng)基金（52204-05020）

張兆輝（1982-），男，碩士研究生，主要從事西甜瓜逆境生理、遺傳育種的研究。

汪李平，通信作者，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院教授，博士，博士生導(dǎo)師，電話：027-87280903。E-mail:wanglp@mail.hzau.edu.cn

2008-10-06