溫室大棚薄膜的分類及選擇方法 | |
發布時間:2018-04-11 14:21:26 | 瀏覽次數: | |
農用覆蓋材料在設施園藝中占有很重要的地位,對設施園藝的發展起著非常重要的作用。20世紀80年代以來,塑料薄膜、遮陽網、防蟲網等現代農用覆蓋材料,在我國設施園藝生產上的應用越來越廣泛。農用塑料覆蓋材料的功能化研究發展趨于系統化、專用化。因此,了解和認識農用覆蓋材料的種類、性能、國內外的應用情況有著積極意義。
1 設施農用覆蓋材料的種類與性能 1.1覆蓋材料的類型劃分 農用覆蓋材料的種類很多,一般可按原料材質、用途、覆蓋方式以及功能特性等分類。 ①按原料材質分有玻璃、薄膜、硬質塑料板、軟質塑料片、防蟲網等。 ②按原料的種類分可分為PVC、PE、EVA、PO系膜、氟素膜、PC、MMA等。 ③按覆蓋方式分可分為固定式覆蓋和可移動式覆蓋。 ④按農膜的功能及特性分保溫采光材料、內覆蓋材料和外覆蓋材料,有透明膜,黑色膜,保溫膜及與生產密切相關的耐老化膜,降解膜等。 1.2設施農用覆蓋材料的主要種類和應用 我國設施應用的覆蓋材料以普通棚膜應用最早、分布最廣、用量最大。其次是長壽無滴棚膜,近年來也有了較快的發展。塑料溫室的覆蓋材料大多是農用薄膜,主要品種有聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)和醋酸乙烯(EVA)3種。就現階段而言,國際上采用的農用覆蓋材料有塑料薄膜、玻璃及PC板等幾種。還有一部分設施選用玻璃纖維樹脂板(FRA或FRP)作為覆蓋材料。 ①玻璃 在大多數氣候寒冷的國家,玻璃仍然是常用的覆蓋材料。大塊玻璃的生產供給使得結構整體遮蔭率降低,同時也減少了安裝費用。主要有平板玻璃、鋼化玻璃和有機玻璃3種類型。 ②棚膜類 我國的棚膜覆蓋栽培技術是從20世紀50年代后期開始應用的,起初是塑料小拱棚,1969年出現塑料大棚,20世紀80年代棚膜開始大面積取代玻璃用作溫室透明覆蓋材料,目前已成為我國主要的覆蓋材料,截至2002年全國各種棚膜的年使用量140多萬t,年需求量70萬t左右。主要應用在日l光溫室、塑料大中棚、塑料小拱棚上。 a.聚乙烯(PE)薄膜。質地柔軟、易造型、透光性好、無毒,是我國目前主要的農膜品種。其缺點是耐候性和保溫性差,不易粘接等。目前農膜主要原料有高壓低密度聚乙烯(LDPIE)和線性低刻度聚乙烯(L— MP)。最先進的PE膜采用3層處理方式,即其最上層含UVA(防紫外線)添加劑,中間一層為IR(透光)吸收劑,最下一層有AF(流滴、隔長波輻射,即保溫)添加劑。在PE膜開始發展的階段,其壽命很短,僅能維持7~9個月。現在的PE膜已完全改變,其性能已大大改進。目前生產的PE膜厚度100-250 Ixm,幅寬為l一16 m,長度任意,用在屋頂上預計壽命可達4年。 主要類型有:1)普通PE棚膜,不添加耐老化等助劑直接用原料吹塑生產的白膜,使用期僅4-6個月,生產上逐步被淘汰。2)PE防老化棚膜,在PE樹脂中加入防老化助劑經塑成膜,這種棚膜不僅使用期長、成本降低、節能,而且產量與產值大幅度增加,是目前設施栽培中重點推廣的農膜品種。3)PE無滴防老化膜,具有流滴性、耐候性、透光性和保溫性好等多重優點。防霧滴效果可保持2-4個月,耐老化壽命可達12-18個月,是目前性能較全,使用廣泛的農膜品種。4)PE保溫棚膜,這種覆蓋材料能阻止紅外線向大棚中輻射,可提高大棚保溫效果1-2℃,在寒冷地區應用效果較好。5)PE功能復合膜,是多功能棚膜,這種膜具有無滴、保溫、長壽等多種功能,有漫反射農膜、轉光膜、L一藍光膜、鏡面反射膜、調光膜等。 b.多層編織的聚乙烯膜。這種覆蓋材料是由聚乙烯經拉絲并像地毯一樣編織而成的新產品,其表面有一層很薄的保護層。該材料很結實,強度幾乎要比普通膜高出20倍。該PE膜具有IR和AF兩者相加的全部效果。其透光率為80%左右。 c.聚氯乙烯(PVC)薄膜。這種棚膜保溫性、透光性好,柔軟易造型,適合作為溫室、大棚及中小棚的外覆蓋材料。缺點:密度大,成本較高;耐候性差,低溫下變硬脆化,高溫下易軟化松弛;膜面吸塵,影響透光;殘膜不可降解和燃燒處理。 主要類型有:1)普通PVC棚膜,制膜過程不加入耐老化助劑,使用期為4-6個月,目前正逐步被淘汰;2)PVC防老化膜,原料中加入耐老化助劑經壓延成膜,有效使用期8-10個月,有良好的透光性、保溫性和耐候性;3)PVC無滴防老化膜,同時具有防老化和流滴特性、透光性和保溫性好,無滴性可保持4-6個月,安全使用壽命達12-18個月,應用較為廣泛,是目前高效節能型日光溫室首選覆蓋材料;4)PVC耐候無滴防塵膜,除具有耐候、流滴特性外,增塑劑析出量少,吸塵較好,提高了透光率,對日光溫室冬春栽培更為有利;5)PVC樹脂,可作地膜,加入一定量的色母料可以生產各種不同顏色的棚膜。 d.增強型聚氯乙烯薄膜。普通清潔的PVC膜就膨脹和施工安裝性能而言,性能較差。新的增強型 PVC膜實際上是由聚酯材料織成網,網兩側再覆蓋上普通PVC而成。增強型PVC膜具有UVA和AF兩者疊加的性能,這大大改進了PVC性能。 目前市場上出售有紅色膜和透明膜2種。其透光率紅色膜為80%,透明膜為85%。該膜的厚度為0.325 mm,非常重。因此,在尺寸較大時就難于處理。其價格大約是PE膜的7-8倍。 e.乙烯一酪酸乙烯共聚物(EVA)樹脂棚膜。該膜是近年來用于農業的新型農膜原料,該農膜的透光性、保溫性及耐候性都強于PVC或PE農膜,用EVA農膜覆蓋可較其他農膜覆蓋增產10%左右。如果連續使用2-3年,老化前不變形,用后可方便回收,不易造成土壤或環境污染。目前歐美國家及日本多使用EVA樹脂生產農膜、地膜。是今后重點發展的農用功能膜。 由于在EVA中引入醋酸乙烯單體,使EVA具有獨特的特性:1)其對紅外線的阻隔性介于PVC和PE之間,保溫性PVC>EVA>PE。2)EVA有弱極性,可與多種耐候劑、保溫劑、防霧劑混合吹制薄膜,相容性好,色容性強,可延長無滴與防霧期。3)EVA的耐候性、耐沖擊性、耐應力開裂性、粘接性、焊接性、透光性、爽滑性等都明顯強于PE。 f.PV(聚烯烴)薄膜。該膜是聚乙烯(PE)和醋酸乙烯(EVA)經多層復合而成的新型溫室覆蓋薄膜,綜合了PE和EVA的優點,強度高,抗老化性能好,透光率高且焚燒處理時也不會散發有害氣體。 g.硬質塑料覆蓋。玻璃纖維增強塑料(FRP)板已經使用多年了,有的使用壽命甚至可達20年,但價格也非常高。新的FRP板透光率和玻璃很接近。但使用幾年以后,纖維開始脫離聚酯,透光率下降,板也開始變黃。玻璃纖維板在常有冰雹危害的地區使用較多,尤其在美國市場上,有各種不同的產品和不同的使用年限保證。 h.聚碳酸酯板(PC)。具有強度、透光率、彈性、自重輕、透明,溫度適應范圍寬等各種性能相結合的特.點。PC板是目前塑料應用中最先進的聚合物之一,非常適合應用在溫室領域,現在制約PC板溫室發展的主要因素是一次性投入較高。 ③遮陽網和無紡布類 a.遮陽網。也稱寒冷紗,用聚烯烴加入耐老化助劑拉伸后編織而成,它是由維尼龍、聚酯、丙烯等纖維織成,有白色和黑色2種,特點是強度好、重量輕、使用方便等,可代替傳統蘆葦簾。有遮陽降溫、防雨、防蟲等功效,是蔬菜栽培和育苗中不可缺少的覆蓋材料,可作臨時性保溫防寒材料。用作遮光時,黑色的遮陽網還可以用來作短日照處理。主要用于南方的蔬菜、花卉、茶葉、果樹栽培和育苗。近年來,遮陽網在北方蔬菜、花卉生產上的使用量明顯增加。 b.不織布(無紡布)。由聚乙烯、聚丙烯、維尼龍等纖維材料不經紡織,而是通過熱壓粘壓而成的一種輕型覆蓋材料。多用于設施內雙層保溫簾或浮面覆蓋栽培。發展較慢,至今未能推廣普及,應用面積大約在4 000 hm2,現在有擴大示范推廣的趨勢。 ④防蟲網 一種輕量化、高強度、耐老化的新型農用覆蓋材料。在發達國家和地區的夏秋蔬菜生產中早已被廣泛應用。近年來,在我國南方開始采用防蟲網全封閉栽培速生葉菜,能夠有效地防止蟲害的發生和蔓延,實現基本不用農藥生產,深受廣大消費者喜愛。防蟲網的網眼密度一般以22目為好,顏色以白色、黑色和銀灰色為好。 ⑤其他外覆蓋材料類 包括草簾、草苫、紙被、面被、保溫毯和化纖保溫被等。目前的草苫、紙被和草簾等傳統的外保溫覆蓋材料不能滿足設施園藝外覆蓋保溫材料的基本要求,亟待用新的工業化產品取代。 ⑥地膜 地膜種類很多,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鏡面反射膜等。 a.易回收地膜。目前,國外普遍認為,超薄型地膜是白色污染的主要源頭,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,避免了類似我國0.01 mm以下的普通地膜不易回收的弊病。 b.降解地膜。國外在降解地膜上已開展了不少工作,有關專家認為,使用降解地膜時應根據各地區的環境因素、種植作物的種類和季節、施肥施藥等因素有針對性有條件地選用。傳統的可降解地膜處理方式存在很多問題,其中主要是將顯形污染變成隱形污染,并未解決土壤污染問題。事實上,聚烯烴的小碎片 在自然界需經過幾百年后方可完全降解。不過也有人 認為,當碎片相對分子質量小于500時,易于受到微 生物的攻擊而加速降解,完全降解的時間可能縮短。 目前,隨著國際上降解地膜材質選擇范圍的擴大,很多人研究用其他結構的可降解高分子材料來替代聚烯烴加光降解劑。從根本上解決降解不完全的問題,避免了土壤污染。
c.其他類型功能地膜。地膜作為功能性覆蓋材料,還具備其他一些功能,如除草地膜、有色地膜等。目前,研究的目標熱點集中在提高作物初始產量和提前收獲上。眾多研究結果表明,有色地膜能有效地提高作物初始產量和提前始收期,但總產量無明顯提高。美國加州大學的學者研究表明,紅色地膜除草效果好于普通地膜,可提高作物的初始產量和單株產量。有報道表明,有色地膜還能抑制雜草的生長,控制病害傳播,并可根據需要采用不同顏色的地膜來提高或降低土壤的溫度。 1.3覆蓋材料的性能或所要求的特征特性 評價現代保溫采光材料的優劣主要有保溫性、采光性、流滴性、使用壽命、強度和低成本等6大標準,其中保溫性為首要指標,關系到溫室溫光效應和生產效益(見表1)。 不同材質對溫度有不同的反應,EVA膜及PVC農膜不適于高溫炎熱的夏天應用,用PE/EVA/PE或用PE/EVA+PE/EVA等三層共擠才可于夏季應用; PEGN與EVA組配生產復合棚膜更具有合理性與科學性。日本用PE與EVA生產了三層共擠PO系特殊農膜,韓國、法國、荷蘭等也用同樣方法生產復合膜用于生產。 另外,聚氯乙烯膜與聚乙烯膜初始透光率均可達到90%。但隨時間推移,因聚氯乙烯膜增塑劑析出大量粘塵,影響了透光,使透光率很快下降,而聚乙烯膜透光率下降速度較為緩慢。 2 當前幾種新型覆蓋材料 2.1 GRP溫室覆蓋膜 GRP(玻璃纖維增強塑料)膜具有良好的溫熱性與透光性,在弱光條件下,透光率增強,因而提高了室內溫度,而在強光照條件下,透光率減小,抑制了室內高溫的出現;另外,新材料具有良好的防霧、防滴性能。 2.2光質調控薄膜舊 光質調控薄膜的基本構成和普通薄膜一樣,為聚乙烯或醋酸乙烯聚合物,只是在合成過程中加入特定的化學色素。這種色素能選擇性地吸收某一波長范圍的光線,從而改變其覆蓋環境下的光質。 常見的光質調控薄膜:①紅外光吸收膜,該薄膜主要用于防止幼苗徒長,培育健壯幼苗。②紅光吸收膜,它主要用于增加植株高度或側枝長度,如鮮切花生產等特殊目的栽培。③熱線吸收膜,多用于夏季栽培,也有控制植株高度的效用。 2.3 LDPE納米復合材料 LDPE/5102納米復合棚膜綜合力學性能、紅外阻隔性能、紫外阻隔性能及可見光透過性能的數據,納米5102的最佳添加量為1%。用超聲波進行粉體的分散,并用硅烷偶聯劑進行表面改性處理可得到平均分散粒徑小于10 nm的IDPF納米復合材料。從目前國內外報道來看,聚烯烴/納米Si02復合材料的研究集中在基礎研究和應用基礎研究階段。隨著研究工作的深入和性能一價格比的調整優化,該體系的高性能化,特別是高功能化將會產生重要的社會和經濟效益。 2.4 PO系特殊農膜 PO系特殊農膜,是以PE、EVA優良樹脂為基礎原料,加入保溫強化劑、防霧劑、光穩定劑、抗老化劑、爽滑劑等系列高質量適宜助劑,通過二三層共擠工藝路線生產的多層復合功能膜。使用壽命3-5年。 2.5氟素農膜 氟素農膜是由乙烯與氟素乙烯聚合物為基質制成的新型覆蓋材料。與聚乙烯膜相比具有超耐候、超透光、超防塵、不變色,使用期可達10年以上的特點。氟素膜種類:有自然光透過性氟素膜、紫外光阻隔型氟素膜、散射光型氟素膜及管架棚專用氟素膜。產品有透明膜、梨紋麻面膜、紫外光阻隔性膜及防滴性處理膜等不同厚度、特性的氟素農膜。 2.6浮膜(浮動)覆蓋材料 浮膜覆蓋栽培是直接蓋在田間生長中的作物上,隨作物生長而頂起的一種特殊覆蓋方式。材料及比例各國不一樣,一般有長纖維不織布、短纖維不織布和遮陽網等組成。日本的組成是:長纖維不織布占40%,短纖維不織布占25%,遮陽網占12%,其他網制品占16%。浮膜覆蓋栽培能防止和減輕低溫、冷害和霜凍的不良影響。防風、防蟲、防鳥害,防土壤板結、水土流失和防旱保濕,能有效地促進作物生長,保持產品潔凈衛生、鮮嫩等作用。 2.7新型鋁箔反光遮陽保溫材料翻 由瑞典勞德維森公司研制開發的LS反光遮陽保溫膜和長壽強化外覆蓋膜,具有高效節能和遮陽降溫的特點,產品性能多樣化,達50余種,在歐美國家及日本發展很快,在世界發展設施園藝的國家推廣應用。LS反光遮陽保溫材料是經特殊設計制造的一種反光遮陽保溫膜,它具有反光、遮陽、降溫功能,保溫節能與控制濕度功能,及防雨、防強光、調控光照時間等多種功能。有溫室遮陽膜和溫室外遮光膜2種類型。 3農用覆蓋材料發展方向及展望 國外關于農用聚烯烴功能性覆蓋材料的研究開發日趨深入,農用覆蓋材料的回收較為普遍,每年棚膜、地膜的回收數量在遞增。法國已建立了許多農膜回收廠,取得了較好效益。美國一些州也立法要求回收農膜:促進了農用塑料的回收。目前,歐美國家所用的農膜多為復合功能膜,如西班牙及法國的菲勒克萊公司、韓國等都在生產銷售,這是當今世界新型覆蓋材料發展的趨勢。 隨著我國市場經濟體制的不斷完善,高科技含量的棚室覆蓋材料,將在我國設施園藝中發揮著重要作用㈣。當前農用覆蓋材料的回收和發展研究已成為熱點,在我國發展和應用可控降地膜,功能性農用地膜已是必然趨勢,預計到2010年,全國地膜覆蓋栽培面積可望發展到1 700萬hm2。另外我國在非織造布的應用較少,其市場占有率與理想的潛在市場有很大差距。目前,生產農用非織造布覆蓋材料和應用其栽培技術的前景廣闊,近期國內需求量可達4.5億m2左右,折合2萬t;而光質調控膜也具有很大的發展前景,它具有方便實用、經濟有效(該膜價格只有同類普通膜的1.2-1.5倍)、防止環境污染、有益人體健康等優點。例如紅外光吸收膜覆蓋下培育的幼苗株型緊湊、矮壯,既能培育壯苗,又利于節省溫室空間,提高生產率等。隨著應用技術與理論的研究不斷完善,將來在設施園藝生產上會有很好的應用前景。
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