设施园艺学 第三章 园艺设施的覆盖材料

第三章园艺设施的覆盖材料Covermaterialsforhorticulturalfacilities信阳涉外职业技术学院农业技术系闫明亮设施园艺学ProtectedHorticulture塑料薄膜大棚（plasticfilmgreenhouse）节能型日光温室（Chinesesolargreenhouse）现代化温室（greenhouse）遮阳网（shadingscreen）防虫网（insect-preventingnet）覆盖栽培本章主要内容一.园艺设施覆盖材料的种类与要求二.透明覆盖材料及其应用三.半透明与不透明覆盖材料本章目标教学目标：了解园艺设施覆盖材料发展历史，理解各种现代园艺设施覆盖材料性能和应用，掌握生产上普遍应用的三种塑料薄膜（PE膜、PVC膜和EVA膜）及遮阳网、防虫网等性能及应用。教学重点：生产上普遍应用的三种塑料薄膜（PE膜、PVC膜和EVA膜）及遮阳网、防虫网等性能及应用。教学难点：生产上普遍应用的三种塑料薄膜（PE膜、PVC膜和EVA膜）及遮阳网、防虫网等性能及应用。教学课时：4学时第一节园艺设施覆盖材料的种类与要求一、园艺设施覆盖材料的发展二、园艺设施覆盖材料的种类三、设施园艺生产对覆盖材料的要求20世纪50年代——玻璃纤维增强塑料聚酯板问世，PC板材（聚碳酸酯板）开始作为覆盖材料应用古罗马人——用云母片或透明的滑石板作为覆盖材料14世纪80年代——用玻璃当覆盖材料（玻璃房）18世纪初——建成具玻璃屋顶的温室19世纪末——平板玻璃温室问世，并应用于温室覆盖，至今百余年历史20世纪30年代,英国化学家福西特和吉布森发明了PE膜，于1938年在英国生产，随后PVC、EVA相继问世一、园艺设施覆盖材料的发展（一）园艺设施覆盖材料的沿革古罗马人云母片滑石板1380玻璃围墙1700玻璃屋顶温室1938PEPVCEVA1958玻璃钢丙烯酸树脂板聚碳酸酯板（一）园艺设施覆盖材料的沿革80年代中期，塑料薄膜大面积推广汉代以前用不透明覆盖材料作简易设施的保温覆盖物汉代以后，发明造纸术—出现纸窗温室20世纪30-50年代，玻璃作为透明覆盖材料1957年从日本引进薄膜生产技术1958年自行生产薄膜1962年塑料薄膜用于小拱棚覆盖1972年塑料薄膜用于大棚覆盖(二)中国设施园艺覆盖材料发展外保温现在：轻型外保温覆盖材料的研制开发过去：草苫、蒲席、纸被为主汉代以后油纸1920-1930玻璃1956PVC薄膜1976PE薄膜1992EVA薄膜1993保温被(二)中国设施园艺覆盖材料发展透明覆盖材料玻璃、塑料板材、塑料薄膜外保温覆盖材料草苫、草帘、保温被调光半透明覆盖材料遮阳网、反光膜、薄型无纺布二、园艺设施覆盖材料的种类三.设施园艺生产对覆盖材料的要求1.对透明覆盖材料的要求(1)透光性即光的波长组成紫外线(290～390nm）能量占1～2%紫外线促进薄膜氧化，加速老化。315～380nm近紫外线参与花青素、Vc、Vd的合成，抑制作物徒长；＜315nm对作物有害；＜345nm促进灰霉病孢子形成；＜370nm诱发菌核病发生。可见光(390～760nm）占太阳辐射能总量50%主要对作物的光合作用有影响（光合有效辐射PAR）红外线（＞760nm）能量占48～49%760~3000nm有热效应，促进生长。350~3000nm区域内（可见光和近红外线区域）透过率越高越好光合有效辐射作物光合作用400~760nm有热效应室内增温760~3000nm波长350的近紫外区域和波长3000的红外线区域，透过率越低越好紫外线加速薄膜老化—寿命短紫外线对植物生育有有益和有害两方面影响3000的红外线波段，是各种物质热辐射失热主要波段，透过率越高，保温性越差散射光的作用覆盖材料必须能承受以下几种外力：风力、风沙、冰雹冲击力积雪压力安装时的拉伸力骨架磨损因此，要求耐冲击、耐拉伸、耐磨损能力强。（3）耐侯性耐侯性指塑料薄膜防老化性能；薄膜的使用寿命问题薄膜老化后在高温下变脆，撕裂透光率衰减如何增加耐侯性？在薄膜生产工艺中加入光稳定剂、热稳定剂、抗氧化剂和紫外吸收剂原因：①紫外线作用下发生氧化；②高温加速老化；③昼夜温差导致板材破碎（4）防雾、防滴性设施内高湿环境，室内形成雾透光率降低5%~10%影响地、气温升高加入表面活性剂—防雾滴剂如何获得流滴性？棚膜内表面添加防雾剂覆盖材料保温性的差异取决于其热辐射透过率的不同。（3000nm红外线波段的透过率）提高保温性，需在薄膜生产过程中添加红外线阻隔剂此外，对透明覆盖材料还有防尘性的要求，对塑料板材，还有表面耐磨和阻燃等特性要求（5）保温性2.对保温覆盖材料的要求（1）外保温覆盖材料草苫、草帘、纸被、保温被要求A、较高的保温性，传热系数不高于2.0w/m2B、轻量化，便于操作，省工省力C、防雨、防湿、经久耐用D、表面洁净、光滑,防止污染和破损薄膜（2）内保温材料薄型无纺布、遮阳网等要求A、高保温B、防雾滴C、防老化结实耐用D、易卷曲便于铺张收卷第二节透明覆盖材料及其应用本节重点介绍各种用于大棚和温室的PVC、PE、EVA三种薄膜的特性及要求。一、农用塑料薄膜的种类、特性及应用二、地膜的种类、特性及应用三、硬质塑料板材的种类、特性及应用四、硬塑料膜五、反光膜六、玻璃一、农用塑料薄膜的种类、特性及应用我国设施园艺生产中使用的透明覆盖材料，主要以塑料薄膜为主，就基础母料而言，主要是聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯薄膜(PE)两大类，20世纪90年代初又研制出乙烯-醋酸乙烯(EVA)多功能复合膜1普通聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE)薄膜PVC膜，1958年从日本引进，1963年自行生产，1972年用于塑料大棚生产PE膜，1976年开始生产,由于其安全无害而得到广泛应用（1）生产工艺PVC树脂+增塑剂，高温轧延而成PVC膜：由低密度聚乙烯（LDPE）树脂或线型低密度聚乙烯（LLDPE）树脂制成PE膜：（2）应用情况普通PVC膜：过去普遍用于大棚生产，厚度0.10~0.15mm;现仅用于中、小拱棚，厚度0.03~0.05mm普通PE膜：普遍应用于长江中下游地区，用于塑料大棚的厚度为0.05~0.08mm；用于中、小拱棚覆盖的厚度为0.03~0.05mm（3）性能A、透光性透明覆盖材料的透光性表现为以下三方面a、对不同波长辐射的透过率—分光透过率b、透过率与入射角的关系c、散光率：即透射光中散射光的比例和透光性的衰减，由水滴灰尘等引起a、对不同波长光辐射透过率0~700nm三种薄膜分光透过率曲线≤300nm紫外线区域，透光率PEEVAPVC400~700nm光合有效辐射区，透过率PVC≥EVAPE几种塑料薄膜热辐射透过率①PVC②PE③EVA几种塑料薄膜短波辐射分光透过率①~④PVC⑤⑥PE⑦EVA耐老化性？增温性？保温性？两种薄膜在不同波段透过率的差异说明了什么？紫外（〈=300nm）2055~56可见（450~650nm）86~8871~80近红外（1500nm）93~9488~91中红外（5000nm）7285远红外（9000nm）4084两种塑料薄膜在不同光波区的透过率薄膜种类PVCPE%b、透光率与入射角关系随入射角增大，透光率下降0-45°下降缓慢45-60°下降明显60°急剧下降c、实际生产条件下所测新膜透光率一般只有62%~70%由水滴、灰尘等引起的透光性衰减受入射角、骨架遮荫、结露等影响PVC透光率衰减快的原因测试时间09：0010：0011：0012：0013：0014：0015：00PE塑料大棚PVC塑料大棚5259596971676164626374747373两种塑料（新膜）大棚透光率比较B、强度和耐侯性强度：PVCPE耐侯性：PVCPE?拉伸强度/(Mpa)19~2318~1917伸长率/%250~290517~673493~550直角撕裂/(N.cm-1)810~877301~432312~615冲击强度/(N.cm-1)14.510.57.0强度PVCEVAPE三种农膜的强度指标C、保温性：PVCPE同样结构的温室，覆盖PVC膜和PE膜白天温度：PVC高于PE3℃夜间温度：PVC高于PE1~2℃?D、其它性能PE膜与水分亲和性差，易形成水滴透光性下降耐寒性强，脆化温度-70℃比重轻：0.92g/m2PVC为1.30同样规格，同样重量PE膜覆盖面积较PVC大29.1%PVC膜脆化温度比PE低，在20~30℃表现明显热胀性，昼松夜紧；高温强光下易松弛，易受风害比重大易粘合、修补，但燃烧时有毒性气体放出普通PVC、PE膜在使用过程中存在以下问题：1寿命短，PE膜3-6个月，PVC膜6个月以上，有效使用寿命4-6个月2无流滴性，棚室湿度大，作物病害重3保温性差针对上述问题，开发了系列功能性薄膜2功能性聚氯乙烯薄膜（1）PVC长寿无滴膜性能寿命8-10个月，流滴性持续4-6个月,厚度0.12mm应用冬季园艺植物生产工艺在PVC树脂中添加防老化助剂防雾滴剂（聚多元醇脂类、胺类复合型防雾滴剂）（2）PVC长寿无滴防尘膜在PVC长寿无滴膜工艺基础上，增加一道表面涂敷防尘工艺工艺效果涂敷防尘工艺阻止增塑剂、防雾滴剂向外析出，减少表面静电，透光性、流滴持效期和防老化性能得到改善3功能性PE膜（1）PE长寿无滴膜：工艺在成膜工艺中加入防老化、防雾滴助剂功能寿命12-18个月，流滴持效期150天以上，透光率提高10%-12%应用冬季、早春温室园艺植物生产（2）PE多功能复合膜工艺采用三层共挤设备将具有不同功能助剂（防老化剂、防雾滴剂、保温剂）分层加入成膜生产工艺防老化剂相对集中在外层，防老化延长寿命保温剂集中于中层，抑制棚室内热辐射流失，具保温性防雾滴剂集中于内层，流滴性好，提高透光率性能厚度0.08-0.12mm使用寿命1-1.5年防雾、流滴持效期3-4个月保温性与PVC接近覆盖后棚室中散射光增加，占50%，使室内光照均匀添加的紫外线阻隔剂可抑制灰霉、菌核病的发生应用在华北、西北地区广泛应用于温室覆盖。PE多功能复合膜（3）薄型多功能聚乙烯膜生产工艺基本同PE多功能膜，具以下特点：薄,厚度仅0.05mm增加散射光比例，散射光透过率比普遍PE膜高10%对远红外区透光率低，仅36%，普通PE膜71%-78%耐侯性、机械性能明显优于普通PE膜日期4月19日4月20日4月21日4月22日4月23日0时6时0时6时0时6时0时6时0时6时普通PE膜9.06.09.07.016.011.07.06.57.55.0薄型多功能PE膜12.019.013.511.716.513.211.59.09.27.8差值-3.0-13.0-4.5-4.7-0.5-1.2-4.5-2.5-1.7-2.8两种农膜保温性比较℃项目拉伸强度/Mpa相对伸长率/%直角撕裂/N.cm-1纵横纵横纵横普通PE膜14.716.7500588818828多功能PE膜19.618.66006101087916薄型多功能PE29.427.66902109601027几种薄膜的机械性能的比较项目暴晒试验连续扣棚试验纵向伸长保留率横向伸长保留率纵向伸长保留率横向伸长保留率9个月10个月9个月10个月9个月10个月9个月10个月普通PE膜32.8已破3.5-已破已破--薄型多功96.394.596.087.887.085.910085.1能PE膜薄型耐老化膜90.367.678.070.282.071.776.063.0几种薄膜的耐侯性%4调光薄膜（1）漫反射膜特点工艺在成膜工艺中（PE或PVC等）加入性状特殊的结晶材料可见光和近红外线区域透过率与PVC相近透光率不受影响对紫外线有一定转换能力使直射光变成散射光作物受光均匀中红外区域和远红外区域透过率分别比PVC降低20%-30%和18%保温性升高，中午升温慢（2）转光膜特点效果工艺在各种功能性PE膜中添加荧光化合物和介质助剂而成1具有光转换特性将吸收的紫外光转换成兰紫光或橙红光，提高光合作用2透光率高比同质功能性PE膜高8%左右4减少温差覆盖转光膜棚