PO膜和PE膜日光溫室溫光環境比較分析

程 強 劉思瑩 曲 梅 高麗紅

（中國農業大學農學與生物技術學院，北京 100193）

PO膜（即聚烯烴，Polyolefin）由聚乙烯和醋酸乙烯多層復合而成，綜合了PE膜和EVA膜的優點，具有強度高、抗老化性能好、透光率高且衰減率低等特點，一般能連續使用5～6 a，舊膜易處理，能作為再生資源，在燃燒處理時也不會散發有害氣體（馬英華和楊翠云，1996；陳青云 等，1997）。PO膜在日本已有15 a左右的使用歷史，逐步取代了PVC膜；在我國近幾年有小面積的引進，但還未有大面積的推廣。

PE膜由低密度聚乙烯樹脂或線性低密度聚乙烯樹脂吹制而成，同時在生產過程中加入一些功能型助劑改善其透光、保溫、流滴、防老化、防塵等性質（陳青云 等，1997；張福墁，2010）。自1976年我國開始生產到目前為止，由于其質輕價廉，不產生有毒氣體，一直是我國主要使用的薄膜之一。

自PO膜在日本應用初始階段，我國就有學者對其進行了關注，并于上海市郊區進行了試用，近幾年應用面積有擴大趨勢，但有關PO膜與我國目前使用廣泛的PE膜、PVC膜、EVA膜在冬季溫室生產中的應用效果的比較研究較少（陳青云 等，1997；李勝戰，2010）。本試驗針對華北地區冬季日光溫室應用比較普遍的功能性PE膜與PO膜在冬季生產中對日光溫室溫度、光照等主要環境的影響及其初始透光特性進行系統比較研究，為PO膜的推廣應用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2010年11月～2011年6月在中國農業大學西校區科學園內進行，選取結構完全一致的兩棟日光溫室為研究對象，溫室長55.0 m，跨度8.0 m，脊高3.8 m，后墻高2.8 m。

試驗選用的塑料薄膜為日本產PO膜及天津市天塑科技集團第二塑料制品廠生產的PE膜，厚度均為0.10 mm。2010年11月兩棟溫室同時覆蓋新膜，采取相同管理措施，分別安放溫、光監測設備，對溫室內2010年11月～2011年5月的溫光環境進行自動采集。

1.2 儀器設置

在兩個供試溫室中1.5 m高度各安裝1套光量子傳感器和1套溫濕度傳感器。為了消除溫度測量誤差，在兩個溫室中部偏西3 m的位置，1.5 m高度各補增1個氣溫測點，在每個溫室氣溫傳感器下方布置兩個深度的地溫傳感器，分別為10 cm和20 cm。同時在溫室外部不遮光區域安裝檢測室外光強的光量子儀和溫濕度自動記錄儀，氣溫觀測高度為距地面垂直高度1.5 m處，地溫為10 cm和20 cm的土壤溫度作為對照。

所有傳感器均為日本Espeik公司產品，溫度測量精度為0.1 ℃，濕度測量精度為0.1%，光量子測量精度為0.01 μmol·m-2·s-1，以上儀器的數據采集間隔均是10 min·次-1。

2 結果與分析

2.1 兩種棚膜的初始透光率比較

對兩種棚膜的新膜在不同光譜下的初始透光率進行了室內儀器分析測定，結果見圖1。圖1-a為波長在200～2 700 nm波段所測得的數據，兩種棚膜的總體變化規律基本相似；圖1-b為波長400～700 nm可見光波段透過率的變化規律，總體趨勢是PE膜的透過率高于PO膜1%～3%。表明PE膜在對光合有效輻射透過率方面比PO膜有優勢，對作物光合產物的形成有利。總的看來，兩種棚膜的初始透光率差異不是非常明顯。

2.2 冬季典型晴天與陰天兩種棚膜的光強日變化比較

典型晴天選在1月 15日（前后均為晴天），由圖2-a所示：在9：00～10：50、13：00～14：10，PE膜的透光性要高于PO膜；但在冬季光合作用最強的11：00～13：00，PO膜的透光性要高于PE膜。室外在12：30左右達到一天中的最大光照強度，為626 μmol·m-2·s-1；此時PO膜覆蓋的溫室內光照強度為511 μmol·m-2·s-1，透光率為81.5%；PE膜覆蓋的溫室內光照強度為481 μmol·m-2·s-1，透光率為76.8%，較PO膜低4.7個百分點。

典型陰天選在1月3日（前后均為陰天），由圖2-b所示：陰天整體光照強度較晴天低200μmol·m-2·s-1左右，光照減弱 32%左右，總體上兩種棚膜在陰天的透光率比較接近，室外最高光照強度出現在 12：40左右，為 404 μmol·m-2·s-1；此時 PO膜覆蓋的溫室內光照強度為 285 μmol·m-2·s-1，透光率為73.4%；PE膜覆蓋的溫室內光照強度為263 μmol·m-2·s-1，透光率為68.9%，較PO膜低4.5個百分點，與晴天接近。

圖1 PO膜和PE膜在不同波長下初始透光率的比較

圖2 PO膜和PE膜在冬季典型天氣光強日變化的比較

2.3 降水前后兩種棚膜透光率的比較

2011年冬天北京降雨很少，本試驗選取下雪之前的2月27日及下雪之后3月2日的中午12：00的透光率進行比較（時間間隔為雪融化時期）。結果表明，PO膜和 PE膜的透光率下雪前分別為81.3%和74.4%，下雪后分別為98.9%和91.4%，下雪后比下雪前分別提高17.6和17.0個百分點，說明PE膜較PO膜更易吸塵。

2.4 兩種棚膜覆蓋的日光溫室溫度的比較

冬季日光溫室內的溫光環境對栽培作物產量和品質有重要作用，尤其是對喜溫蔬菜能否安全進行越冬生產關系重大，因此選擇透光性好、保溫性強的透明覆蓋材料是喜溫蔬菜冬季生產的關鍵技術之一。本試驗重點對2010年11月26日～2011年1月15日51 d兩種棚膜覆蓋的溫室溫度環境進行監測，得出以下結果。

2.4.1 兩種棚膜覆蓋的日光溫室冬季溫度 2010年11月26日～2011年1月15日兩種棚膜覆蓋的溫室日平均溫度見圖3，覆蓋PO膜和PE膜的日光溫室冬季日平均溫度維持在10～20 ℃，晴天平均溫度在20 ℃左右，陰雪天平均溫度在10 ℃左右，平均比外界氣溫高10～18 ℃，PO膜覆蓋的溫室日平均溫度總體上高于PE膜1 ℃左右，晴天溫度差異大于陰天，可達2 ℃以上。

本試驗還比較了兩種棚膜覆蓋下日光溫室12月、1月、2月溫室內最高、最低和平均氣溫，統計結果見表1，無論是平均氣溫、最低氣溫，PO膜均高于PE膜1 ℃左右（由于溫室內溫度高，管理員會進行通風，因此主要以最低氣溫和平均氣溫來衡量二者的保溫性能），表明相同結構日光溫室覆蓋PO膜對提高冬季溫室內的溫度是有利的。

圖3 PO膜和PE膜覆蓋的日光溫室冬季平均溫度變化

表1 PO膜和PE膜覆蓋的日光溫室最高、最低、平均溫度比較

2.4.2 典型晴天與典型陰天的溫度日變化 典型晴天仍選在2011年1月15日，由圖4-a所示，PO膜與PE膜覆蓋的溫室溫度平均相差7 ℃左右，在11：40左右PE膜覆蓋的溫室溫度達到最高，為 30.1 ℃，PO膜覆蓋的為 38.7 ℃。為防止溫室內溫度過高對作物產生傷害，PE膜覆蓋的溫室在 11：40以后進行通風操作，因此溫度有所降低。從曲線的發展趨勢來看，可以看出PO膜覆蓋的溫室溫度較PE膜覆蓋的高。

典型陰天選在2011年1月3日，如圖4-b所示，PO膜與PE膜覆蓋的溫室溫度變化相對一致，PO膜覆蓋的溫室溫度較 PE膜覆蓋的高 1 ℃左右，二者均在 13：10達到最高，分別為21.8 ℃和14.8 ℃。與典型晴天平均溫度相比，陰天日光溫室溫度相對較低，PO膜覆蓋的溫室平均溫度降低了14.3 ℃左右，PE膜覆蓋的降低9.6 ℃左右。

圖4 PO膜和PE膜覆蓋的日光溫室冬季典型天氣溫度日變化

所選的典型晴天和陰天溫室溫度相對于室外都有相當大的提高，晴天 PO膜覆蓋的溫室平均溫度提高24.7 ℃，PE膜覆蓋的溫室平均溫度提高18.4 ℃；陰天PO膜覆蓋的溫室平均溫度提高22.2 ℃，PE膜覆蓋的溫室平均溫度提高16.0 ℃。

2.4.3 兩種棚膜保溫性的比較 兩個溫室的揭苫、蓋苫時間分別為上午 9：00及下午 16：00，通過對2010年11月26日～2011年1月15日的數據進行統計，計算9：00～12：00的平均升溫速率及 16：00～19：00的平均降溫速率（表2）。揭苫后升溫速率 PO膜（5.91 ℃·h-1）＞PE膜（4.70 ℃·h-1），但此時升溫速度與透光性和室內外溫差有關，不能簡單推理2種棚膜的保溫性；蓋苫后降溫速率 PE膜（1.50℃·h-1）＞PO 膜（1.06 ℃·h-1），此時無透光率的影響，主要與棚膜保溫性有關，可以說明PO膜的保溫性更好。

2.4.4 兩種棚膜溫室地溫比較 對兩個溫室10、20 cm地溫進行統計，如圖5所示（a為10 cm地溫，b為20 cm地溫）。PO膜與PE膜覆蓋的溫室地溫變化基本一致，較室外地溫變化更穩定；PO膜覆蓋的溫室10、20 cm地溫較PE膜覆蓋的高2 ℃左右，維持在13～18 ℃，PE膜為11～16 ℃；20 cm地溫變化與10 cm地溫基本一致，但更加平穩，溫度較10 cm地溫略高。

表2 PO膜和PE膜覆蓋的溫室揭苫后升溫速率、蓋苫后降溫速率的比較

圖5 PO膜和PE膜覆蓋的日光溫室地溫比較

3 結論與討論

對于結構和管理措施均相同的溫室，其溫度差異主要來自于薄膜的透光特性。對供試棚膜初始透光率的測試結果表明，PE膜和PO膜的初始透光性在200～2 700 nm波段差異不顯著；在光合有效輻射波段400～700 nm，PE膜的透光性高于PO膜1%～3%，但不同薄膜在使用過程中透光率衰減速率不同，從后續透光率的測定結果看，PO膜透光率總體高于PE膜，在典型晴天和陰天及降水前后的透光性均好于PE膜，因此理論上覆蓋PO膜溫室內的溫度環境也要高于PE膜。通過對2010年12月26日～2011年1月15日北京最寒冷的這段時期兩種棚膜覆蓋的日光溫室的平均溫度、最高與最低溫度及典型晴天與陰天溫度的日變化、揭苫后升溫和蓋苫后降溫的平均速率、地溫變化等的綜合比較分析，PO膜覆蓋的溫室具有升溫快、保溫好、溫度高的特點，在冬季生產中更適宜作物生長。

已有研究表明：PO膜耐候性較強，一般可以連續使用5～6 a；屋頂凝結水量PO膜溫室僅為PVC膜的1/10.0。對PE膜和PO膜覆蓋的溫室內種植的番茄葉數、株高、莖粗、結果數和產量的研究結果表明，PO膜覆蓋的溫室番茄較PE膜長勢好，產量高，品質好（陳青云 等，1997；李勝戰和鄒志榮，2009；胡飛虎，2009；李勝戰，2010；李強 等，2010）。本試驗結果也表明，PO膜的綜合性能良好，在我國冬季溫室生產喜溫果菜具有一定應用前景。

陳青云，原園芳信，吉本真由美.1997.PO和PVC薄膜溫室的光溫環境及其與薄膜流滴性的關系.農業工程學報，13（1）：130-134.

胡飛虎.2009.不同棚膜的透光保溫性及其對西瓜苗葉綠素含量和根系活力的影響.江蘇農業科學，（5）：164-166.

李強，王秀峰，初敏，陳向梅，米慶華，魏珉，史慶華，楊鳳娟.2010.新型棚膜對溫室內光溫環境及番茄生長發育的影響，（3）：41-45.

李勝戰，鄒志榮.2009.新型薄膜覆蓋材料的光學性能研究及其分析.農機化研究，（7）：185-188.

李勝戰.2010.新型薄膜覆蓋材料的性能分析及其應用效果的研究〔碩士論文〕.楊凌：西北農林科技大學.

馬英華，楊翠云.1996.PO復合層農膜.上海蔬菜，（2）：5-6.

張福墁.2010.設施園藝學.2版.北京：中國農業大學出版社.