第二章农用覆盖材料

第二章农用覆盖材料第一页，共四十一页，2022年，8月28日第二章农用覆盖材料透明覆盖材料的特性透明覆盖材料的种类与应用其他覆盖材料第二页，共四十一页，2022年，8月28日对透明覆盖材料的要求：良好的采光性较高的密闭性和保温性必要时可以进行换气，具有较强的韧度和耐候性成本低§1透明覆盖材料的特性第三页，共四十一页，2022年，8月28日透光性强度耐候性防雾、防滴性保温性§1透明覆盖材料的特性第四页，共四十一页，2022年，8月28日§2透明覆盖材料的种类与应用1.塑料薄膜2.半硬质塑料膜与硬质塑料板3.玻璃4.新型多功能覆盖材料第五页，共四十一页，2022年，8月28日§3其他覆盖材料1.地膜2.透气性覆盖材料3.日光温室外覆盖保温材料：草苫、纸被、保温被第六页，共四十一页，2022年，8月28日第七页，共四十一页，2022年，8月28日1.透光性波长350~3000nm的可见光、近红外线范围内透过率高，400~700nm是PAR所在波段，而760~3000nm波段有热效应，所以该波段透过率高，有利于作物的光合成和室内的增温。波长＜350nm的近紫外区域和波长＞3000nm的红外线区域透过率低。紫外线对植物有两方面的影响：一方面315~380nm波长的近紫外线参与某些植物花青素和维生素C、维生亲D的合成，并有抑制作物徒长等形态建成作用；另一方面，<3l5nm波长的紫外线，对大多数作物有害，<345nm波长的近紫外线可促进灰霉病分生孢子的形成，<370nm波长的近续外线可诱发菌核病的发生。因此，将<350nm的紫外线阻隔第八页，共四十一页，2022年，8月28日2.强度覆盖材料是园艺设施的围护物，长年暴露在大自然中，因此必须结实耐用，经得起风吹、雨打、日晒、冰雹的冲击和积雪的压力，同时还应经得起运输，安装过程中受到的拉伸挤压。归纳起来主要是受到来自以下几种力：冲击力，如下落的冰雹、刮风引起风沙磨损；积雪对覆盖物施加的稳定而持久的横向负载；安装时受到的拉伸力，园艺设施不光滑的骨架对覆盖材料的磨损等。当然其中有些外力，如在运输、安装时，小心操作是可以减轻甚至是可以避免的，但有些则在研制覆盖材料时必须加以考虑，必须使覆盖材料达到一定的强度，例如对于塑料薄膜，则必须要求其有一定的纵向和横向的拉伸强度，纵向和横向的断裂伸长率(％)，对硬质塑料板材也要求有一定的抗冲击强度。第九页，共四十一页，2022年，8月28日3.耐候性所谓耐候性，通俗地讲就是防止老化的性能，指覆盖材料经年累月后表现不易老化的性能，这关系到覆盖材料的使用寿命。覆盖材料的老化包括两方面的涵义：一是覆盖材料在强光和高温作用下，变脆从而自动撕裂；二是光衰减。随覆盖材料使用时间的增长，透光率变低，以至于不能满足设施生产的需要，失去使用价值。塑料薄膜老化的原因是：薄膜受到阳光中的紫外线作用，发生氧化。塑料薄膜紧贴支架的部分先变灰，而后变棕色，最终变脆、撕裂。硬质塑料板材，由于表面的氧化作用、颜色逐渐变黄(黄化)，表面出现裂缝，蹬出纤维(开花)，甚至在裂缝中滋生微生物；此外，高温还将导致板材膨胀，而冷却时会收缩，扳材面临的温差会导致其破碎。为了抑制老化进程，延长覆盖材料的使用寿命，需要在生产塑料薄膜、塑料板材等一类覆盖材料时添入光稳定剂、热稳定剂、抗氧化剂和紫外线吸收剂等助剂，成为防老化功能(或耐候性强)的覆盖材料。各种材料耐候性大小：玻璃>硬质板>半硬质板>软质(PVC>EVA>PE膜)。第十页，共四十一页，2022年，8月28日4.防雾、防滴性园艺设施内经常是一种高湿环境，当温度降到露点温度以下时，就有可能在室内生成雾，或在覆盖材料的内表面上生成露。雾气弥漫或表面被水滴沾满，将大大降低覆盖材料的透光率(可降低5％～10％)，也影响室内的增温；同时雾滴和露滴容易使作物的茎叶濡湿，诱导病害的发生和蔓延。在生产塑料薄膜和塑料板材时，添加防雾滴剂。这是一类表面活性剂，旨在降低表面张力，增加薄膜表面与水的亲和性。第十一页，共四十一页，2022年，8月28日防露滴性又称为无滴性或流满性。具有防露滴功能的薄膜，其表面亲水性能强，当有露滴发生时，露滴会沿着薄膜表面扩展，最后成为一薄水层，顺薄膜表面流走；不具备防露滴功能的薄膜，表面与水不亲和，当露滴较小时，沾着在薄膜表面，当其较大时，在重力作用下，下落到作物表面(右图)。发达国家的塑料薄膜，防雾滴持效期可达1年、2年、3年，甚至5年以上，基本上与防老化寿命向步。而我国的塑料薄膜防雾滴持效期一般不足4个月，最好的也不过6—8个月。·4.防雾、防滴性第十二页，共四十一页，2022年，8月28日5.保温性各种覆盖材料的保温性能是不同的。如玻璃保温性能优于塑料薄膜，塑料薄膜中聚氯乙烯保温性能最好，聚乙烯最差，乙烯—醋酸乙烯介于两者之间。究其原因在于各种覆盖材料的热辐射透过率不同，热辐射透过率高的，保温性能差。为了提高覆盖材料的保温性能，在生产塑料薄膜或塑料板材时，需要添加红外阻隔剂，阻挡设施内向外界失散的热辐射，保持室内温度。·第十三页，共四十一页，2022年，8月28日不透明覆盖材料的性能要求不透明覆盖材料主要用于温室(主要是中国传统的单屋面温室)和塑料大棚的外覆盖保温，如草苫、草帘、纸被、保温被等。对于外保温覆盖材料的要求，首先是有较高的保温性能，如优质的草苫、蒲席，可使温室夜间的热损失量减少60％。草苫、蒲席比较笨重，操作费时、费力，因此要求新型的保温覆盖材料重量轻，以减轻卷铺时的劳动强度，也有利于机械化、自动化操作。由于外覆盖保温材料直接盖在塑料薄膜之上，因此要求表面洁净，光滑，以免污染和磨损薄膜。此外，还要求表面防雨水浸湿，经久耐用，所以对新型的外覆盖保温材料要进行表面防老化和防水处理。第十四页，共四十一页，2022年，8月28日一、塑料薄膜1.聚氯乙烯（PVC）薄膜以聚氯乙烯树脂为主原料加入适量的增塑剂（增加其柔性）制作而成，有些产品还添加光稳定剂、紫外线吸收剂以提高耐候性和耐热性，添加表面活性剂以提高防雾效果。性能：优点－较好的柔性、透明度、保温性、防雾滴；缺点－容易发生增塑剂的缓慢释放以及吸尘现象，导致透光率下降。第十五页，共四十一页，2022年，8月28日一、塑料薄膜1.聚氯乙烯（PVC）薄膜市场上的转光膜，多数是去除紫外线的PVC薄膜。第十六页，共四十一页，2022年，8月28日1.聚氯乙烯（PVC）薄膜PVC的保温性比PE和EVA好。一、塑料薄膜第十七页，共四十一页，2022年，8月28日一、塑料薄膜2.聚乙烯（PE）薄膜低密度聚乙烯（LDPE）树脂或线型低密度聚乙烯（LLDPE）树脂吹制而成。用途：地膜、外覆盖、保温多重覆盖与PVC相比：比重轻、幅度大、覆盖比较容易、吸尘少、无增塑剂释放，透光率下降速度慢。但是，由于PE对紫外线的吸收率高于PVC，容易光氧化而加速薄膜老化，因此，PE使用寿命<PVC。聚乙烯（PE）薄膜第十八页，共四十一页，2022年，8月28日聚乙烯（PE）薄膜第十九页，共四十一页，2022年，8月28日第二十页，共四十一页，2022年，8月28日一、塑料薄膜3.乙烯－醋酸乙烯（EVA）多功能复合薄膜以乙烯－醋酸乙烯共聚物为主原料添加紫外线吸收剂、保温剂和防雾滴助剂等制造而成的多层复合薄膜。优点：质轻、使用寿命长（3～5年）、透明度高、防雾滴。与PVC和PE相比：保温性：PVC>EVA>PE透过率：EVA>PEandPVC第二十一页，共四十一页，2022年，8月28日二、半硬质塑料膜与硬质塑料膜半硬质膜包括半硬质聚酯膜(PET)和氟素膜（ETFE）厚度：0.150～0.165mm，表面经过耐候性处理，具有4～10年使用寿命氟素膜对可见光和紫外线均具有较强的透过率，数年后仍保持较高的光透过率，寿命10～15年，每隔数年需要防雾滴剂喷涂处理燃烧时产生有害气体，需要厂家回收进行专业处理第二十二页，共四十一页，2022年，8月28日2.硬质塑料板有平板和波纹板之分厚度：0.8mm，现在以玻璃纤维增强聚丙烯树酯板、丙烯树脂板、PC板为主。使用寿命长，可见光的通透性较好，达90％；对紫外线依板而异，PC板几乎完全阻止紫外线透过，因此不适合用于需要由昆虫促进授粉受精和含较多花青素的作物价格较高，使用面积有限二、半硬质塑料膜与硬质塑料膜第二十三页，共四十一页，2022年，8月28日三、玻璃光特性：可见光透过率为90％左右，对<2500nm的近红外线有较强的透过率，对330～380nm的近紫外线有80%透过率，对<300nm的紫外线有阻隔作用优点：热损失少，使用寿命长（>20y），耐候性好，防尘和防腐蚀缺点：比重大，对支架的坚固性要求高；易破损多功能玻璃热射线吸收玻璃：在玻璃原料中添加Fe和K等以吸收近红外线，多为蓝、灰、棕色，可见光透射率低热射线发射玻璃：双层玻璃并在玻璃之间填充热吸收物质以达到降温栽培效果，但也吸收少量可见光，在设施园艺上应用较少热敏和光敏玻璃：根据温度或光线强弱变化而发生颜色变化，价格贵，未能用于生产第二十四页，共四十一页，2022年，8月28日四、新型多功能覆盖材料漫反射薄膜：在聚乙烯等母料中添加调光物质，使直射光进入大棚后变成更均匀的散射光，作物受光一致，温度变化小，可促进植物光合作用转光膜：在聚乙烯等母料中添加光转换物质和助剂，使紫外线转换成有利于作物光合的可见光。保温性能比普通薄膜更优越有色膜：在母料中添加一定的颜料以改变设施中的光环境，创造更适合光合作用的光谱，从而达到促进植物生长的目的。效果不稳定，加上使用有色膜后降低了光透过率，限制了有色膜在生产上的使用。目前，利用蓝色膜进行水稻育苗方面相对比较成功。第二十五页，共四十一页，2022年，8月28日红光/远红光（R/FR）转换膜：R/FR转换膜主要通过添加红光或远红光的吸收物质来改变红光和远红光的光量子比率，从而改变植株特别时茎的生长。F/FR越小，茎节间长度越长，从而调节植株的高度。光敏薄膜：添加银等化合物，使本来无色的薄膜在超过一定光强后变成黄色或橙色等有色薄膜，从而减轻高温强光对植物生长的危害。红外线反射薄膜：红外线反射薄膜通过在PE薄膜中添加SnO2等金属氧化物并夹在玻璃中，可解决夏季的高温问题。近红外线吸收薄膜：近红外线吸收薄膜通过在PVC、PET、PC和PMMA等薄膜中添加近红外线吸收物质，从而可以减少光照强度和降低设施中的温度，但这类薄膜只适合高温季节使用，而不适合冬季或寡日照地区使用。四、新型多功能覆盖材料第二十六页，共四十一页，2022年，8月28日温敏薄膜：利用高分子感温化合物在不同温度下的变浊原理以减少设施中的光照强度，降低设施中的温度。由于温敏薄膜是解决夏季高温替代遮阳网等材料的重要技术，因此，许多国家正在积极研究开发。病虫害忌避膜：除通过改变紫外线透过率和改变光反射和光扩散来改变光环境外，还可通过在母料中加入或在薄膜表面粘涂杀虫剂和昆虫性激素，从而达到病虫害忌避的目的。自然降解膜：主要通过微生物合成、化学合成以及利用淀粉等天然化合物制造而成，能在土壤微生物的作用下分解成二氧化碳和水等，从而减少普通薄膜所造成的环境污染。四、新型多功能覆盖材料第二十七页，共四十一页，2022年，8月28日一、地膜20世纪70年代后期从日本引进地膜覆盖技术并在全国大面积推广应用。地膜覆盖除在水土保持、防止杂草滋生、防止水分和养分流失以及土壤次生盐渍化方面起着重要的作用以外，在调节地温方面起着更为重要的作用。由于地膜覆盖后的土壤温度主要取决于薄膜对光的透过率和反射率，因此，土壤的温度在很大程度上取决于薄膜的颜色。促进地温升高效果最好的一般为透光率最高的无色透明膜，但容易滋生杂草，因此，最好能结合除草剂使用来控制杂草的发生。黑色薄膜虽然能有效地防止杂草丛生，但升温效果不及透明膜。白色和银灰色薄膜由于具有较强的光放射能力，温度上升效果不及透明膜和黑色膜，但具有避蚜作用，因而能减少病毒病的发生。第二十八页，共四十一页，2022年，8月28日近年来还研制了许多具有特殊功能的薄膜，这些薄膜包括：除草地膜：除草膜通过在聚乙烯原料中加入一定比例的除草剂，覆盖后，利用土表蒸发在地膜内侧所形成的水珠，逐渐把地膜中的除草剂溶解释放，从而达到除草的目的黑白双面地膜：表白底黑的黑白双面地膜，不仅能起到白色膜对光的反射和对昆虫行为的影响外，还兼具黑色膜防止杂草滋生之效果。耐老化长寿膜一、地膜第二十九页，共四十一页，2022年，8月28日一、地膜可控性降解膜光降解型：在生产地膜的原料聚乙烯树脂中添加光敏剂，使地膜在自然光照下降解崩溃。此种地膜的不足之处是埋在土壤中的部分因得不到阳光照射，很难碎裂粉化。生物降解型：这种地膜是在原料聚乙烯树脂中添加某些特定的有机物，如淀粉、纤维素、甲壳素或乳酸脂等，通过土壤微生物的作用，使地膜彻底分解。这种地膜因为耐水性差、强度低，因此功能不好，实用性差。光生可控双降解型：在生产地膜的时候，同时加入光敏剂和高分子有机物。这种地膜可经过一定时期（一般为60dor80d不等），即可在自然条件影响下崩解粉碎，被微生物吸收或利用，从而可减少环境污染，有利于生态环境保护。第三十页，共四十一页，2022年，8月28日一、地膜第三十一页，共四十一页，2022年，8月28日二、透气性覆盖材料种类：

长纤维无纺布：以聚酯为原料经熔融后喷丝于传送带中，丝与丝之间相互堆积成层，经热压黏合后干燥成型。目前，该类产品具有质量轻、种类多、价格便宜以及使用方便等优点，主要用于保温、防虫等。由于使用的原料多为耐候性较差的聚酯类化合物，因此，使用寿命相对较短。

短纤维无纺布：短纤维无纺布是指细碎的纤维经胶黏剂或高温固定成型而来。它以聚乙烯等为母料，具有较好的耐候性和较好的吸湿性，可克服使用长纤维无纺布所引起的作物徒长问题，同时，由于价格等方面的原因，目前主要用于设施栽培等相对湿度较高的场合。该无纺布容易着色，故可染成银色和黑色作为遮阳和隔热的材料来利用。第三十二页，共四十一页，2022年，8月28日二、透气性覆盖材料种类遮阳网：以聚乙烯和聚丙烯等为原料，经加工制成扁丝后纵横编织而来其网眼间隙因厂家和规格而异，一般为，具有良好的通气性。通过调整网眼大小、间隔和颜色，达到不同程度的遮光和通风效果。它除遮阳外，也可用于防虫和冬季的保温。防虫网：用聚乙烯等材料，添加防老化、抗紫外线等助剂后经拉丝编织而来，具有抗拉强度大、防老化、无毒无味等特点，在我国的无公害蔬菜生产中发挥着越来越重要的作用。第三十三页，共四十一页，2022年，8月28日二、透气性覆盖材料第三十四页，共四十一页，2022年，8月28日二、透气性覆盖材料使用目的和方法温度调节：使用无纺布等通气性覆盖材料可显著改善覆盖环境中的温度条件。在低温期，使用后不仅可提高气温，还可显著提高覆盖下的土壤温度，而且在多数场合，土温的增加反而比气温的增加更加明显；而在高温期，遮阳网等覆盖后则可降低温度，从而起到促进植株生长的效果。减轻冷害和冻害：为减轻冷害和冻害，一方面应保持覆盖材料同植株之间一定的距离，另一方面应使用对长波辐射透过率低的覆盖材料来提高增温效果。遮阳防热：我国南方许多地方夏季存在不同程度的高温酷暑，加上暴雨和台风的危害，严重地制约了农业生产，合理使用覆盖材料可有效降低温度和减少光强，因而能缓解不良环境所造成的影响。研究结果表明，在亚热带条件下，夏季遮光后，可显著提高具有低光饱和点的黄瓜和菜豆的产量，但对番茄和甜玉米等作物则反而导致减产。因此，使用时应针对气候条件和具体作物选择不同的遮光材料。第三十五页，共四十一页，2022年，8月28日二、透气性覆盖材料使用目的和方法虫害防治：通过覆盖防虫网、遮阳网和长纤维无纺布，植株同外界环境隔离，可有效地防治蚜虫等虫害的发生。作为防虫目的使用时，一般要求网隔小于，防虫网除作为边覆盖外，作为顶覆盖还需考虑适宜的覆盖时期，从而达到合理的防治效果。减少台风危害：对于多数果菜，一般在台风来临之前进行覆盖；而对于大多数叶菜，可以结合防虫，在播种后便可进行覆盖，从而减轻台风的危害。第三十六页，共四十一页，2022年，8月28日（一）草苫（帘）目前生产上使用最多的稻草苫，其次是蒲草、谷草、蒲草加芦苇以及其他山草编制的蒲草。稻草苫一般宽1.5～1.7