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温室生产中农用覆盖膜的选择方法

2021-11-15张志平吉尼嘉塑料制品有限公司海南万宁571522

农业工程技术 2021年22期
关键词:棚膜种植者波段

张志平(吉尼嘉塑料制品有限公司,海南万宁 571522)

随着设施农业园艺产业不断发展,薄膜温室以其性价比高的特点在市场占有份额逐渐增强。面对市场上琳琅满目的温室膜,如何选择一直是种植者面临的难题之一。本文主要阐述生产中温室覆盖膜的选择方法,以飨读者。

温室覆盖膜分类方式

温室覆盖膜从工艺上来说,有三层共挤,五层共挤,还有标称七层共挤的。从厚度上,有八丝(1 丝=0.01 mm)(东北地区把“丝”叫做“道”),十丝,十二丝,十五丝。从寿命上,有一年膜,两年膜,多年膜。从名称上,有 PO 膜,有 PE 膜,有 EVA 膜,气泡膜。从功能上,有长寿、无滴(防流滴)、消雾(也称减雾)、防尘、散射(也称漫散射)、遮白(也称“乳白”)、保温、转光、防虫和光谱选择过滤等,用户通常不了解这些功能在实际使用时能给作物生长带来哪些作用。为了方便选择,种植者应专注收益,让选择方向从“收益”目标开始。实现收益有以下5 种方式:①产量高;②卖相好(如色泽、均匀度和颜值);③独家专利(如某一品种花卉);④口感佳(对于可食果蔬);⑤上市时间(果蔬类早上市或晚上市的时间差,以及有特别意义的花卉上市时间的要求都比较严格)。以上5 种收益的方式往往并不能同时实现,种植者确定好主要收益后,即可确定作物达到这种收益所需要的生长环境与条件。从对环境与条件的要求出发,即可定位所要选择的膜。

影响温室覆盖膜性能的因素

温度

保温

薄膜的保温功能,是指秋冬季温室内白天被包括作物在内的所有物体吸收的热量于夜间因室内外温差造成的热量在由高到低的流动时,以红外线形式存在的热能在向棚外辐射散射出时被添加了红外线阻隔剂的温室棚膜阻隔回来,得以继续在温室内保持,最大程度上减少热量的损失,减缓温室内温度的降低幅度(图1)。这是以阻隔红外线辐射为原理的主动调控,可有效避免温室内温度骤变,从而避免作物冻伤减产生长受抑制。值得注意的是保温不是增温,是最大程度上减少自身储存热量流失,而不是像加温设备那样的增加热量和提高温度。没有红外线阻隔功能的普通膜也有保温功能,但那仅仅是阻止了冷热空气的对流交换来实现的,是一种被动实现,持续的时间也非常短。

图1 保温膜的调控原理图

降温

温室薄膜的降温是在添加了一定比例增白剂后所起到的有限作用。应用范围较为特殊,为保证作物正常的光合作用,通常安装于温室立面及特殊方位,适合用于较强辐射气候,以及夏季较强的西晒造成的作物偏向。种植者可按自己情形对遮白的程度等级进行选择,如遮白40% 或60%。不可把这种膜等同于遮阳网,膜的降温程度是非常有限的,且只能是局部、阶段性地缓解强日晒,不可完全替代遮阳网的作用。

湿度

对于薄膜来说影响温室内湿度的主要原因是秋冬季早晚的温差,无地膜或地布的温室本就较有地膜或地布的温室湿气重,再加之早晚温差较大,密闭型温室会在棚顶内表面形成冷凝水与雾气(图2),如不加以控制会使作物区域的湿度更重,导致病害发生。温室膜的流滴与消雾功能可以避免雾气形成,同时将贴于膜内表面的冷凝水滴汇聚成大的水膜并形成水流沿顶部弧度的方向有序导出(图3),减少了因无序的水滴散布于温室棚内造成的严重湿气,从而降低了病虫害的发生与传播,同时也增加了膜的透光度。南方冷凝水并不严重的棚室可以选择不带流滴功能的棚膜。对于双层膜温室而言,顶层或外层可以使用普通长寿命不带流滴功能的膜,将流滴功能膜装于温室内层,透光度更好,还可以节约成本。薄膜对湿度的调节是以去雾及引导冷凝水的走向来进行干预,使温室内的湿气尽量远离作物,与除湿的概念并不相同,但非常有效。

图2 不带流滴性的普通薄膜

图3 带有流滴性的无滴膜

光照

光照含有3个内容,分别是光量、光分布和光质。光量是指进入温室的光总量。光分布是指进入温室内的光的辐射角度。光质是光进入温室后主要含有哪些光谱波段。光量通常来说只要不是遮白膜,所有种类的温室棚膜的透光率对于温室内作物的光合作用都是完全足够的,都在90%上下。光分布在温室内表现为直射光与散射光占光总量的比例。太多的直射光会带来较多的阴影造成作物生长不均,合适的散射光则使温室内的光分布更加均匀(图4),对于藤架类作物尤其有利,同时大大缓解了强光季节的光辐射,作物叶片呼吸时气孔的开合度更好。此外,在太阳光辐射较强的地区,散射光也可起到降低光照强度,柔化温室内光照的作用,对作物起到一定的保护作用。看起来不那么透明的散射功能膜并不意味着透光率低。入射光的透光总量受光分布的形式—散射或直射的影响非常小,可以忽略不计。

图4 不同薄膜下的阴影情况

如图5 可知,进入温室之前,正常晴空无云下的光是全波段的(大气层会吸收部分紫外线),进入温室后,光谱的波段组成就发生了改变。如不加以干预,就无法让有用的光质发挥其最大的作用,作物的生长表现也无法达到种植者的目的。通过温室膜内的添加剂可以实现让进入温室内的特殊光质或光波段对作物生长进行有益的干预和调控。

图5 太阳辐射的波段组成

紫外波段会加深或黑化如单色玫瑰等花卉的花瓣边缘的色度,降低卖相与售价,但另一方面使双色玫瑰等花卉色泽更艳,果蔬类口感更好。此外短波段是蓟马粉虱蚜虫的可视波段,如要防虫则还要考虑作物是否需要,同时这部分波段也是授粉蜂所需要的,如果阻隔了这部分波段,那授粉蜂的工作效率也会大打折扣。另如红橙光段,通常会刺激作物的生长,而蓝光则普遍会产生抑制作用。这都对作物的上市时间产生影响。当然对不同作物的影响程度也会有所差异。具体到种植者来说,则需要根据作物与当地当时的环境,全面考虑进行选择,相矛盾的功能肯定无法同时加强存在于同一种膜产品中,这就要求种植者进行综合平衡来确定这部分功能的选择。因为光质波段的特殊性,这种功能的膜与普通膜单从肉眼看是无法区分出来的。需要专门的仪器。用户选择时可以让厂家提供相应的指标数据。另外,这种功能膜的光谱过滤的效能不会随膜的使用时间增加而减弱。

强度

温室覆盖膜的强度指标通常有拉伸强度,撕裂强度,抗冲击力。拉伸强度:在实际应用中与膜安装有关。即将膜拉伸到断裂所需要的强度,通常这个指标所有厂家都是过关的。这是保证温室膜在安装时能拉紧绷平整的起码标准。这个指标的另一个实际意义还与风载、雪载(或雨水积聚压力)有关。撕裂强度更多体现在棚膜意外人为因素先出现小段的破裂后,在相关方向继续被撕大所需要的力,比如棚膜的折线处。抗冲击力是指瞬时的外力对膜造成的冲击使膜破裂。实际应用体现在棚膜上方的落体冲击和冰雹,以及日常操作时无意间受到钝物地突然猛戳。

寿命

影响温室膜寿命的主要有光与热两个因素。光老化是塑料制品(包括温室膜),暴露在阳光之下,都会大量吸收紫外线,并因此造成塑料制品的聚合物分子结构被破坏,从而使寿命衰减,这个指标的首要表现就是物理指标,例如机械性能、抗拉伸、抗撕裂和抗冲击强度下降,即光老化或光氧化。热老化是因为过高温度造成薄膜分子链断裂,从而加速机械应力降低。另外是化学老化,但这不是自然老化。含硫氯的化学品常被用来杀菌灭虫,但这也同时大大缩短了膜的正常使用寿命,不同厂家的不同标准产品都有一定的抗硫氯指标,较多厂家通常在这一指标上对于用户的正常使用是足够的。如抗硫氯为1500 umol/mol 的硫和 150 umol/mol 的氯,可以保证膜的正常使用寿命在质保年限内(图6)。

图6 使用了8 年的温室棚膜

所有的温室膜给出的寿命质保年限,都是基于膜在安装覆盖过程及覆盖完成之后的正常应用期间的自然环境下的光老化与热老化,即温室在使用时无任何其它物体接触时所受到的光辐射与热辐射的强度,当然,周边环境如有相关化工厂、煤厂等也是种植者要考虑的重要因素。对于种植者来说,在选择温室覆盖时务必要考虑到本地环境与温室结构,当然,在实际应用中的细心与防护(如避免与金属的直接接触,增加遮阳网,减少化学品的使用等)则会延长膜的使用寿命。

防尘

薄膜在生产中通过对外层添加抗静电添加剂,使膜的外层能最大程度上减少干燥空气中带电灰尘被吸附于温室的外表面,提高了膜外表面的自洁性,从而减少了膜外面灰尘的积聚,也相应降低了在合适的温湿度时产生苔藓、藻类的机会。对于气候相对干燥空气流通性好的地区来说,这种功能的作用就能更好地发挥出来。但并非有防尘功能的膜就能彻底避免苔藓的产生。苔藓在空气流通差、适合的温度和较高的湿度时则极易形成,而且无论是在膜内面或外面、内外遮阳网上、甚至聚酯板上、骨架上,能附着苔藓孢子的地方都会产生,一旦产生则极易连成一片,难以根除。因此也使得膜在使用多年后即使抗拉伸等机械强度还非常好,但因苔藓过多严重降低透光率,作物无法正常生长而不得不花钱换新。因此,棚内的通风,湿度控制是非常关键的因素。对于防青苔的温室膜,许多厂家都在研发,但截止目前还没有真正能成功上市的成熟产品。国外对此的做法是定期对膜进行清洗,这样的话可以使膜的使用期限可以与膜的强度同步,往往会比厂家的书面质保期多两倍或更多。

厚度

用户在考虑膜的使用寿命时往往会与厚度相联系,厚度会增加膜的机械强度,但对于光老化与热老化对寿命的影响来说,则主要与添加的相应抗氧化剂稳定剂有关。同时厚度是影响膜成本的最重要因素,因此用户在膜厚度的选择上要对综合成本进行考虑。

通常来说选择膜的厚度往往取决于温室类型。设备设施较完备,顶高较高的现代化大型连栋温室,种植的作物价值往往也较高,换一次膜的难度较大,人工成本也较高,这类温室大多会选择厚度较厚、寿命较长的膜。相对简易的北方日光温室或普通春秋棚,换棚相对容易且种植的作物价值有限,通常会选择相对薄些的膜。

总结

种植者在明确了温室种植的作物以及该作物所需的最佳生长条件后,可以结合自身的种植习惯、地理气候环境、温室类型和投资收益比,来选择适宜的具备特殊功能的棚膜。同时要考虑棚膜的使用年限以及维修、清洁成本等。

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