設施農(nóng)業(yè)覆蓋材料研究概述

許麗婷 朱雪榮 孟延

摘 要：該文介紹了目前應用在設施農(nóng)業(yè)領域覆蓋材料的特點及研究進展，包括透明覆蓋材料、內(nèi)覆蓋材料和外覆蓋材料，以期為廣大農(nóng)戶科學選擇設施農(nóng)業(yè)覆蓋材料提供依據(jù)。

關鍵詞：農(nóng)業(yè);設施;覆蓋材料

中圖分類號 S625文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）21-0130-03

Abstract：The author briefly describes the characteristics of the materials currently used in agricultural facilities，including transparent covering materials，inner covering materials，outer covering materials and new thermal insulation covering materials，in order to provide a basis for farmers to choose agricultural facilities covering materials.

Key words：Agriculture;Facility;Covering material

日光溫室散熱的途徑有3個：一是貫流放熱;二是通過日光溫室縫隙走風漏氣形成的室內(nèi)外的換氣傳熱;三是日光溫室中白天積累的熱輻射與在晚上土壤熱交換的潛熱放熱。夜間3種方式的散熱量分別占總散熱量的75%、15%及10%以下[1]。各種散熱途徑導致單膜不加熱日光溫室和塑料大夜間棚的熱量損失較大，保溫能力變差。即使是氣密性非常好的日光溫室或塑料大棚，夜間室內(nèi)氣溫最多也只能比外界氣溫高2～3℃。而覆蓋各種保溫材料是增強農(nóng)業(yè)設施升溫保溫能力的有效措施。本文從保溫性、透光性、流滴性、使用壽命、消霧能力、強度和成本等方面[2]，對現(xiàn)行設施農(nóng)業(yè)使用的主要覆蓋材料特性和應用情況進行了介紹。

1 透明覆蓋材料

1.1 玻璃 在19世紀50年代塑料薄膜還未發(fā)明之前，玻璃幾乎是唯一的農(nóng)業(yè)設施透明覆蓋材料，目前仍有一定的覆蓋面積。用于設施農(nóng)業(yè)上的玻璃主要有平板玻璃、鋼化玻璃和紅外線吸收玻璃3種。研究表明，玻璃溫室的保溫性能優(yōu)于塑料溫室[3]，2種溫室的透光率差異不大，耐候性強，防塵和防腐蝕性好，但玻璃溫室光照分布均勻性比塑料溫室的差[4]，且由于玻璃的密度大（2500kg·m-3），對支架的要求較高，不耐沖擊，易破損，破損后不能修補且造價高，易老化，農(nóng)業(yè)示范園區(qū)多采用玻璃覆蓋。

1.2 聚乙烯（PE）薄膜 采用特殊線型低密度聚乙烯（LLDPE）原料，經(jīng)過先縱向后橫向逐次拉伸而成的，其透明度高，熱封性，防潮性好，縱、橫向抗拉強度好，覆蓋543d后，骨架間的縱向、橫向拉伸強度仍然能達到18.10MPa、16.36MPa[5]，且易造型、無毒，適用于棚膜、地膜。普遍應用于長江中下游和黃河流域的陜西、山西、河南、山東等地覆蓋塑料大棚，在以聚乙烯塑料膜為覆蓋材料的溫室中適宜種植對可見光要求較高的作物[6]，如番茄、黃瓜、西甜瓜等。厚度為0.03～0.05mm的普通聚乙烯薄膜廣泛應用于中、小拱棚膜，0.01～0.02mm厚的則廣泛應用于地膜覆蓋。

1.3 聚氯乙烯（PVC）薄膜 由氯乙烯在引發(fā)劑作用下聚合而成的熱塑性樹脂，具有比較好的耐撕裂性能，其內(nèi)可以添加光穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑，以增加耐候性和耐熱性，添加表面活性劑以提高防霧效果。郭泳等研究表明，在高緯度地區(qū)，PVC膜的透光性、增溫保溫性、流滴性和防霧性等性能指標均優(yōu)于PE和EVA薄膜的，是最適合北方高海拔寒冷地區(qū)越冬周年生產(chǎn)設施的覆蓋材料之一[7]。

1.4 乙烯-醋酸乙烯（EVA）薄膜 功能性棚膜具有較高的耐候、防霧滴和保溫性能，由于聚乙烯不具有極性，即使添加一定量的防霧滴劑，其防霧滴性能也只能維持60d;而添加一定量EVA樹脂制成的棚膜，不僅具有較高的透光率，而且防霧滴性能也有了較大幅度的提高，一般可超過120d。張淑娟等在楊凌區(qū)測定乙烯-醋酸乙烯、浮法玻璃、聚碳酸酯3種覆蓋材料的有效光合輻射，結果表明，3種覆蓋材料中乙烯-醋酸乙烯有效光合輻射最高達到76.85%[8]。李永勃等研究發(fā)現(xiàn)，由于乙烯-醋酸乙烯薄膜柔軟度強，表面涂層更均勻，流滴性能好，延長了使用時間，非常適合在北方設施農(nóng)業(yè)越冬蔬菜生產(chǎn)上推廣應用[9]。

1.5 聚烯烴（PO）薄膜 PO薄膜是采用先進工藝，將聚乙烯和醋酸乙烯多層復合而成的新型溫室覆蓋薄膜，綜合了PE和EVA的優(yōu)點。設施農(nóng)業(yè)覆蓋材料PO膜在透光率、保溫性、流滴性、強度等方面均優(yōu)于PE膜，使用后黃瓜和番茄產(chǎn)量增加20%左右[10]，使用PO膜的設施內(nèi)，光照強度較PE膜覆蓋的設施高，在極值時可提高50%左右，地溫也提高的更快，可改善冬季設施內(nèi)低溫弱光的環(huán)境[11]，解決冬季設施內(nèi)蔬菜生產(chǎn)地溫提升慢的問題。宗靜等研究表明，PO膜具有較好的保溫性，且處理中光照強度較高，尤其在雪天表現(xiàn)出較強的優(yōu)勢[12]。紫外線透過多，殺菌性能好，可減少用藥次數(shù)30%以上，非常適合綠色環(huán)保蔬菜種植，且有燃燒時不散發(fā)有害氣體等特點，符合農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求，因此，近年來得到了迅速的推廣應用。

2 內(nèi)覆蓋材料

2.1 遮陽網(wǎng) 遮陽網(wǎng)具有質(zhì)量輕、強度高、較耐老化、柔軟、便于操作等特點，在設施生產(chǎn)上應用具有削弱光強、改變光質(zhì)、防暑、降溫（地溫、氣溫、葉溫）、減少田間蒸散、防臺風暴雨、防寒保墑和忌避病蟲等功能，也可作為臨時防寒材料。目前，遮陽網(wǎng)主要用于夏秋高溫季節(jié)蔬菜、花卉、茶葉、果樹的栽培或育苗，增加覆蓋遮陽網(wǎng)已已成為我國南方地區(qū)克服蔬菜夏秋淡季高溫生長環(huán)境的一種低成本、高效益的新技術。遮陽網(wǎng)還可以用來做短日照處理，提早或推遲花卉開花時間。李英梅等研究表明，番茄越夏栽培時，使用密度為4幀的遮陽網(wǎng)、同時用防蟲網(wǎng)和黃板預防蚜蟲、煙粉虱，對番茄黃化曲葉病毒病有一定的防控效果，而密度為6幀和8幀的遮陽網(wǎng)，則難以滿足番茄正常的生長發(fā)育所需的光照條件[13]。

2.2 防蟲網(wǎng) 近年來，隨著人們生活水平的提高，綠色有機蔬菜的需求量逐年上升。研究表明，合理的選擇和覆蓋防蟲網(wǎng)，可使防蟲網(wǎng)的區(qū)域比露地中蟲口密度減少85%～95%，農(nóng)藥的使用量減少85%，可不用或少用化學農(nóng)藥，近幾年推廣應用面積較大[14]。邱英東通過調(diào)查20目、30目、40目、50目4種不同目數(shù)白色防蟲網(wǎng)覆蓋防治小白菜黃曲條跳甲對，調(diào)查覆蓋不同目數(shù)防蟲網(wǎng)對小白菜黃曲條跳甲的防效及對小白菜產(chǎn)量的影響。結果表明，使用防蟲網(wǎng)覆蓋栽培小白菜，可有效防治黃曲條跳甲，提高小白菜產(chǎn)量，使用40目防蟲網(wǎng)覆蓋可在防治黃曲條跳甲蟲口和產(chǎn)量上達到最佳效果[15]。曹明等在設施甜瓜上覆蓋不同顏色的防蟲網(wǎng)，結果表明，咖啡色防蟲網(wǎng)覆蓋的設施西瓜，其果實縱橫徑、產(chǎn)量以及可溶性糖、可溶性蛋白等指標均顯著高于對照白色防蟲網(wǎng)的，且設施內(nèi)粉虱蟲口數(shù)量明顯下降[16]。夏云飛等研究表明，防蟲網(wǎng)覆蓋和防蟲網(wǎng)遮陰均能顯著減少線辣椒小葉病發(fā)病情況，改善部分農(nóng)藝性狀，其中以防蟲網(wǎng)的覆蓋效果最好[17]。綜合前人的研究結果發(fā)現(xiàn)，防蟲網(wǎng)覆蓋栽培技術已應廣泛用于無公害蔬菜生產(chǎn)，真正讓廣大消費者吃“放心菜”，極大地豐富了人們的菜籃子，提高了生活質(zhì)量。

2.3 無紡布 無紡布有長纖維和短纖維之分，長纖維無紡布多用于蔬菜育苗中直接覆蓋在土壤表面。安紅艷等研究表明，生菜育苗中無紡布覆蓋處理后，床土溫度適宜生菜種子發(fā)芽，縮短了種子發(fā)芽時間。此外，采用無紡布覆蓋處理后，提高了苗床土溫度均衡性，種苗出苗率和整齊度都有所提高 [18]。長纖維無適用于代替草苫作為農(nóng)業(yè)設施外覆蓋物或者溫室大棚的二重幕，夏季遮陰冬季保溫。無紡布置于室外經(jīng)自然分解，其最長壽命只有90d，置于室內(nèi)在8年內(nèi)分解，燃燒時無毒、無害、不污染環(huán)境，環(huán)保性能突出，適用于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

2.4 反光膜 農(nóng)用反光膜有透濕性反光膜、銀灰色反光膜、銀色反光膜等。冬季設施生產(chǎn)中，容易出現(xiàn)低溫弱光的現(xiàn)象，在設施內(nèi)鋪設反光膜，可有效改善設施內(nèi)光環(huán)境。李云波研究發(fā)現(xiàn)，在設施內(nèi)懸掛幅寬1m，2幅鍍鋁膜連接起來形成2m高的反光幕，設施內(nèi)光照可增加5000lx，增光率可達33%，同時能提高地溫和氣溫2℃左右。距離反光幕越近，光照越強，隨之溫度也越高，隨著距離的增加光照和溫度遞減[19]。前人經(jīng)多年大田生產(chǎn)試驗，結果表明，在蔬萊、果樹、花卉和露天果園的生產(chǎn)中應用反光膜，能達到降低成本、提高產(chǎn)品品質(zhì)的效果[20]。尤其在冬季低溫、寡日照的大棚、溫室應用反光膜，可以明顯地增加光照時間和強度，提高室溫，加大晝夜溫差，顯著地提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。

3 外覆蓋材料

日光溫室夜間一般不加溫，而是利用白天室內(nèi)積蓄的太陽輻射能，因此，在冬春季日光溫室蔬菜生產(chǎn)中，溫室前屋面夜間進行保溫覆蓋是十分必要的。目前，生產(chǎn)上常用的日光溫室保溫覆蓋材料主要有草苫、紙被、棉被和無紡布等。

3.1 草簾 根據(jù)研究，冬季設施西瓜生產(chǎn)覆蓋草簾比不覆蓋陰天平均溫度提高2.49℃，比室外高11.87℃;晴天平均溫度高2.61℃，比室外高8.28℃，且秧苗質(zhì)量高，生長勢強[21]。草簾成本低、保溫效果好、取材方便的優(yōu)點是眾所周知的，但其缺點也是顯而易見的，如遇水笨重，使用周期短、易劃破塑料棚膜。王輔宏和楊應俊在生產(chǎn)實踐過程中總結出1個可以延長草簾使用周期的辦法，即每次將草簾拉卷到大棚頂部后，又將草簾向下放15～20cm。使本來繃緊的尼龍繩處于自然放松狀態(tài)，從而減輕了草簾承受巨大的拉力，延長了草簾的使用壽命[22]。目前，草簾仍有較大的應用面積，但隨著農(nóng)業(yè)設施向集約化、規(guī)模化發(fā)展，涌現(xiàn)出了一系列更加適合現(xiàn)代化設施農(nóng)業(yè)的新型保溫材料。

3.2 紙被和棉被 紙被通常情況下與草簾搭配使用，增加空氣間隔，彌補草簾疏松、導熱性強的缺點，從而提高保溫能力。棉被保溫性好，在高寒地區(qū)使用較多，但存在一次性投資大，易發(fā)霉，吸濕后笨重、不易操作等缺點。

4 展望

今后，設施覆蓋材料亟待解決的問題有以下幾點：（1）透明覆蓋材料的回收利用問題至今還未得到解決，因此設施透明覆蓋材料的循環(huán)利用技術的研究，對我國設施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義;（2）加快培育適合設施內(nèi)低溫弱光條件下栽培的作物新品種，并配套綠色高效栽培技術;（3）因地制宜研制具有地域性的設施覆蓋材料。

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（責編：張宏民）