覆盖材料的种类与性能.ppt

园艺设施的覆盖材料 棚室覆盖材料及其应用技术 是人类在同干旱 低温 霜冻和风 雨 雪等自然灾害的长期斗争中 以及在开发利用农业资源的长期实践中逐步认识和发展起来的 利用日益发达的现代科学技术 大力开发推广高科技含量的新型棚室覆盖材料的设施园艺 对于防灾 减灾 挖掘农业的内在潜力 建设持续高产 优质 高效农业 促进我国的菜园子建设 增加菜农收入 丰富城乡居民的菜篮子 保持社会稳定 具有十分重要的意义 棚室覆盖材料的发展覆盖材料的种类和性能透明覆盖材料半透明覆盖材料不透明覆盖材料参考资料 本章主要内容 棚室覆盖材料的发展 为了摆脱大自然的束缚 我们的祖先很早就开始利用保护设施抗御恶劣的自然条件 进行超时令 反季节蔬菜 瓜 果栽培的伟大实践 史载 公元206一211年间 冬种瓜于骗山 今陕西临渔境内 谷中温处 瓜实成 这是我国 也是世界上最原始的温室栽培 到了汉代 纸张的发明 使温室栽培进入了以纸为透光覆盖材料的纸窗温室时代 玻璃问世以后 便取代纸 大大改善了温室的光照条件 增强了温室效应 促进了温室的发展 本世纪30 50年代 以玻璃为透明覆盖材料的阳畦 改良阳畦和温室有了较大的发展 但由于易破损 对骨架要求严格 建造和维修难度大 费用高 不利于推广普及 50年代中后期 随着塑料小拱棚覆盖栽培方式的引进 揭开了我国以塑料薄膜取代玻璃作为透明覆盖材料的棚室栽培新篇章 60年代初至70年代中期 聚氯乙烯 PVC 薄膜大面积应用于大 中 小棚栽培 促进了我国塑料棚园艺的发展 1975 1976年冬春 由于农用聚氯乙烯薄膜增塑剂选择不当 造成大面积棚栽作物中毒 此后 聚氯乙烯农膜厂家纷纷转产聚乙烯 PE 薄膜 除东北地区因气候严寒且有一定的生产和使用经验尚有一定市场外 其他地区均改用农用聚乙烯薄膜 并开始取代玻璃用作阳畦 改良阳畦和温室透明覆盖材料 70年代末80年代初 地膜 无纺布 遮阳网等覆盖材料相继引入我国 并成功地应用于生产实践 使我国的设施栽培由只盖天不盖地发展到既盖天又盖地 设施园艺由增温保温型发展到遮阳降温型 无纺布也作为棚室内保温覆盖材料应用于生产 但是 草帘 草苫等作为棚室外保温覆盖材料 尚无理想的工业化产品取代 1988年以来 在有关部门组织实施的国家农业试验示范及新型农膜专项计划的推动下 我国棚膜的生产工艺技术发展很快 从普通棚膜到乙烯一醋酸乙烯 EvA 多功能复合膜 巳研制开发出三代新型棚膜 即防老化膜 双防膜 防雾滴防老化膜 下同 和乙烯 醋酸乙烯多功能复合膜 从而更有利于设施园艺的开发推广 覆盖材料的种类 覆盖材料的发展 玻璃 聚氯乙烯 PVC 薄膜 聚乙烯 PE 薄膜 乙酸 醋酸乙烯薄膜 玻璃纤维增强塑料板 玻璃钢 PC板 多功能薄膜 覆盖材料的种类 传统覆盖材料 草帘 竹帘 棉被 玻璃 现代覆盖材料普通膜 PVC普通膜 PE普通膜 寿命只有4 6个月防老化膜 PVC防老化膜 寿命8 12个月 PE防老化膜 寿命12 18个月 现代覆盖材料的分类 普通膜 PVC普通膜 PE普通膜 寿命只有4 6个月防老化膜 PVC防老化膜 寿命8 12个月 PE防老化膜 寿命12 18个月多功能复合膜 PE多功能复合膜 EVA多功能复合膜调光膜 漫反射膜 光转化膜 有色膜硬质塑料板材 FRP板 FRA板 PC板遮阳网无纺布 覆盖材料的性能 传统的保温功能延伸到减少到病虫害发生 提高品质等功能 透明覆盖材料 对透明覆盖材料的要求 透光性 将波长在350nm以下的紫外光阻隔掉 加入红外线阻隔剂 降低红外线的透过率 强度要求 具有一定的抗风雪压力和抗冲击能力 耐侯性 防老化性能 需要加入光稳定剂 热稳定剂 抗氧化剂等 防雾防滴性 要求防雾持续时间长 防雾与防滴同步 保温性 保温性的差异缘于热辐射透过率的差异 玻璃 是薄膜普及之前使用最多的覆盖材料普通玻璃的可见光通过率为90 左右 对300nm以下的紫外线有阻隔作用可吸收几乎所有的红外线 夜间的长波辐射所引起的热损失很少 优点 使用寿命长 20年以上 耐候性好 防尘 防腐蚀性好缺点 比重大 2 5克 立方厘米 对支架的坚固性要求高 易破损 故限制了推广应用 玻璃 有三种 平板玻璃 钢化玻璃 红外线吸收玻璃 玻璃在所有覆盖材料中耐侯性最强 透光性 防尘性和亲水性都很好 但比较重 抗冲击性能差 红外线吸收玻璃保温性好 造价高 钢化玻璃抗冲击性能好 但易老化 造价高 塑料薄膜 是目前我国设施农业中使用面积最大的覆盖材料其特点是 质地轻 价格较低 性能优良 使用和运输方便等 根据母料可分为三大类 聚氯乙烯 PVC 薄膜聚乙烯 PE 薄膜乙烯 醋酸乙烯 EVA 多功能复合薄膜 塑料薄膜 聚氯乙烯 PVC 薄膜 种类繁多 功能丰富 为目前我国和日本等国家使用最普遍的薄膜之一 以聚氯乙烯树脂为主原料 加入适量的增塑剂制作而成许多产品还添加光稳定剂 紫外线吸收剂以增加耐候性 添加表面活性剂以提高防雾效果 塑料薄膜 聚氯乙烯 PVC 薄膜 聚氯乙烯 PVC 薄膜有透明和粉色之分其加工过程大多经过了防尘和防雾滴处理 从而能使水分以膜状流下优点 不仅具有较好的柔性 透明度 保温性和防雾滴效果 一些薄膜还具有选光和强保温功能 塑料薄膜 聚氯乙烯 PVC 薄膜 缺点 容易产生增塑剂的缓慢释放及吸尘现象 使其透光率迅速下降 缩短了使用年限 转光膜 大多为近年生产的去紫外线薄膜通过在聚氯乙烯原料中添加紫外线吸收剂以改变紫外线的透过率通过控制紫外线透过率 不仅可促进一些植物的生长 同时也可减少叶霉病和菌核病 以及一些虫害的发生 但在一些作物上必须谨慎使用 见下表 薄膜的保温性与其对长波辐射区域的透过率有关 聚氯乙烯薄膜对长波辐射的透过率显著低于聚乙烯薄膜 因此 其保温性也比聚乙烯薄膜和乙烯 醋酸乙烯 EVA 多功能复合薄膜要好 塑料薄膜 聚乙烯 PE 薄膜 由低密度聚乙烯 LDPE 树脂或线形低密度聚乙烯 LLDPE 树脂吹制而成除作为地膜使用外 也广泛作为外覆盖和保温多重覆盖使用与聚氯乙烯 PVC 薄膜相比 其优点是 比重轻 0 95 PVC是1 41 幅度大 覆盖比较容易等 塑料薄膜 聚乙烯 PE 薄膜 其他特点 吸尘少 无增塑剂释放等 使用一段时间后其透光率下降要比PVC低缺点 对紫外线的吸收率较PVC要高 容易引起聚合物的光氧化而加速薄膜的老化 因此 使用寿命一般比PVC要短 塑料薄膜 乙烯 醋酸乙烯 EVA 多功能复合薄膜 是以乙烯 醋酸乙烯共聚物为主原料添加紫外线吸收剂 保温剂和防雾滴注剂等制造而成的多层复合薄膜特点 质轻使用寿命长 3 5年 透明度高防雾滴剂渗出率低等 塑料薄膜 乙烯 醋酸乙烯 EVA 多功能复合薄膜 优点 EVA膜的红外线区域的透过率介于聚氯乙烯 PVC 薄膜和聚乙烯 PE 薄膜之间 故保温性显著高于聚乙烯 PE 薄膜 夜间的温度要比普通PE高出2 3度 对光合有效辐射的透过率也高于PVC和PE 既克服了PE无滴持续期短和保温性差的缺点 也克服了PVC比重大 幅窄 易吸尘和耐候性差的缺点 具有很好的应用前景 PVC和PE薄膜的比较 透光性比较 在紫外线区域 聚乙烯薄膜的透过率高 在可见光区域聚氯乙烯的透过率高 在中远红外区域聚乙烯的透过率高 聚氯乙烯对光合有效辐射的透过率高 增温性和保温性强 聚氯乙烯使用后增塑剂易析出 加之它易吸附灰尘 透光率衰减很快 所以透光率在实际使用时不如聚乙烯膜高 PVC和PE薄膜的比较 强度和耐侯性 聚氯乙烯薄膜较强保温性 聚氯乙烯薄膜由于聚乙烯薄膜聚氯乙烯薄膜易修补 功能性聚氯乙烯 PVC 薄膜 PVC长寿无滴膜 在生产过程中加入增塑剂 防老化剂 流滴性在4 6个月 使用寿命提高到8 10个月 薄膜厚度为0 12mm PVC长寿无滴防尘膜 生产过程中增加一道防尘工艺 进一步提高了透光率和使用寿命 功能性聚乙烯 PE 薄膜 PE长寿无滴膜 无滴性提高到150天以上 使用寿命12 18个月 透光率提高10 20 PE多功能复合膜 加入防雾滴剂 保温剂和防老化剂 使用寿命更加延长 还添加有特定紫外线吸收剂 可抑制病菌的发生 薄型多功能聚乙烯膜 加入红外线阻隔剂提高薄膜的保温型 厚度仅为0 05mm 调光薄膜 漫反射膜将性状特殊的晶体材料混入聚氯乙烯和聚乙烯材料中制成 散射光增加 受光均匀 转光膜具有光转化特性 可将紫外光区的能量转化为有利光合作用的橙红光 蓝色和紫色膜蓝紫光透光率增加 EVA多功能复合薄膜 以乙烯 醋酸乙烯共聚物为主体的多功能复合薄膜 透光性和保温性介于PE和PVC薄膜之间 综合了PE和PVC薄膜的优点 无滴性 透光率 耐侯性 保温性兼具 氟素膜 氟素膜以聚四氟乙烯为基础母料 透光性和抗静电能力强 寿命在10 15年 使用10年后透光率仍有90 以上 价格昂贵 国内尚不能生产 反光膜 有三种类型 一是成膜过程中加入铝粉 二是以铝粉蒸汽涂于膜表面 三是将聚酯膜真空镀铝 又称镜面反射膜 提高对可见光的反射能力 增加光照 铝箔的长波放射系数较小 可以减少热辐射的散失 有保温作用 新型多功能覆盖材料 除目前普遍使用的长寿无滴膜外 另有转光膜 有色膜 病虫害趋避膜等 大多处于开发研究阶段1 漫反射薄膜通过在聚乙烯母料中添加调光物质 使直射光在进入大棚后形成更均匀的散射光 作物受光趋于一致 设施中的温度变化减少 可促进植物的光合作用 2 转光膜通过在聚乙烯等母料中添加光转换物质和助剂 使太阳光中的能量较大的紫外线转变为能量较小的有利于植物光合作用的可见光 此外 还具有更优越的保温性能 可提高设施中的温度 3 有色膜通过在母料中添加一定的颜料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作用 缺点 不稳定 且使用有色膜后降低了光透过率 故限制了在生产上的应用 注 目前利用蓝色膜进行水稻育苗方面相对比较成功 4 红光 远红光 R FR 转换膜主要通过添加红光 远红光的吸收物质来改变红光 远红光的光量子比率 从而改变植株特别是茎的生长 R FR越小 茎节间长度越长 可利用此类薄膜在一定程度上调节植株的高度 5 光敏薄膜通过添加银化合物 使本来无色的薄膜在超过一定光强后变为黄色或橙黄色 从而减轻高温强光对植物的危害 6 红外线反射薄膜通过在PE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 7 近红外线吸收薄膜通过在PVC PET PC等膜中添加近红外线吸收物质 从而减小光照强度 降低设施中的温度 缺点 只适合高温季节使用 不适合冬季和寡日照地区 8 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 是解决夏季高温 替代遮阳网等材料的重要技术 许多国家正在积极进行研究开发 9 病虫害忌避膜通过改变紫外线透过率 改变光反射和光扩散以改变光环境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 10 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 减少了环境污染 半硬质塑料膜与硬质塑料板 硬质塑料板有平板和波纹板之分 厚度0 8mm 优点 使用寿命长 7 15年 对可见光具有较好的通透性 一般可达90 以上 但对紫外线的通透性则因种类而异 缺点 价格较高 使用有限 硬质塑料板材的种类和特性 厚度在0 2mm 地膜厚度的10 20倍以上 的硬质塑料板材 种类 玻璃纤维增强聚酯树脂板 FRP板 玻璃纤维增强聚丙烯树脂板 FRA板 丙烯树脂板 MMA板 聚碳酸酯树脂板 PC板 前三者称为玻璃钢 PC板使用寿命长 抗冲击力是玻璃钢的20倍 透光率高 保温性是玻璃的两倍 PC板的防尘性差 价格昂贵 地膜的种类和特性普通地膜有色地膜 黑色地膜 绿色地膜 银灰色地膜特殊功能性地膜 耐老化长寿地膜 除草地膜 黑白双面地膜 可控降解地膜 地膜 1 发展简介自古以来 人们利用秸杆等农业废弃物覆盖土壤20年代后期 由日本引进地膜覆盖技术 并在全国大面积推广应用 取得了良好的社会和经济效益 2 地膜覆盖的作用减少土壤水分和养分流失防止杂草滋生和病虫害防止土壤次生盐渍化水土保持调节地温 4 几种薄膜调节地温效果的比较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 无色透明膜 促进低温升高效果最好 但容易滋生杂草 最好结合除草剂使用黑色薄膜 有效防止杂草滋生 但升温效果不及透明膜白色和银灰色薄膜 具有较强的光反射能力 温度上升效果不及透明膜 但具有避蚜作用 可减少病毒病的发生 4 其他几种具有特殊功能的薄膜 1 除草地膜 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 逐渐把地膜内的除草剂溶解释放 达到除草目的 2 黑白双面地膜 表白底黑 白色膜对光反射 影响昆虫行为 黑色膜防止杂草滋生 3 耐老化长寿地膜 地膜很薄 使用后残留在地面和耕土中 回收困难 污染环境 破坏土壤结构 影响耕作 因此 目前正在研发可控性降解地膜 4 可降解膜 在短期内自行崩坏降解成细小碎片 最终变为粉末 有三种类型 a 光降解型在原料聚乙烯树脂中添加光敏剂 使地膜在自然光下降解 不足 埋在土壤中的部分得不到光照 很难碎裂粉化 b 生物降解型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 不足 耐水性差 强度低 故功能不好 使用性差 c 光生可控双降解型地膜生产时 同时加入光敏剂和高分子有机物 这种地膜可在覆盖后经一定时间 一般60 80天 即可在自然条件下粉碎 被微生物吸收利用 从而减少环境污染 有利于生态环境保护 半透明覆盖材料 遮阳网 遮阳网又称寒冷纱 是以聚乙烯 聚丙烯和聚酰胺等为材料 经加工制作编织而成的网状材料 重量轻 强度高 耐老化 在我国南方地区普遍采用 减少光照强度 降低气温和地温 减少田间蒸发量 减弱暴雨冲击 减少病虫害的发生 无纺布 无纺布 又称不织布 由聚乙烯醇 聚乙烯等为原料制成的短纤维无纺布 有聚丙烯 聚酯等为原料制成的长纤维无纺布 分别有17 20 30 50克 平方米的不同规格品种 除具有透光 保温 保湿等功能外 还具有透气和吸湿的特点 被用来替代传统的秸秆等覆盖防寒 防冻 防风 防虫 防鸟 防旱和保温 报墒等功能 实现冬春寒冷季节保护各种越冬作物不受寒害或冻害的一种覆盖新技术 覆盖方式有直接覆盖播种畦面或栽培畦上 也可覆盖于小拱棚上 防止不利气候环境影响 促进种子或秧苗的发芽与生长 无纺布 无纺布以聚酯为原料经熔融成丝 经热热粘合和干燥定型而成 薄型无纺布单位面积重量为100g m2以下 常用于浮面覆盖 起冬季增温和夏季防雨作用 厚型无纺布单位面积重量在100g m2以上 常用于冬季保温 无纺布 1 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 经热压粘和后干燥成型 优点 质量轻 种类多 价格便宜 使用方便 主要用于保温 防虫等 缺点 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 2 短纤维无纺布是细碎的纤维经胶粘剂或高温固定成型而来 以聚乙烯为母料 具较好的耐候性和吸湿性 可克服作物徒长问题 易着色 可染成银色和黑色 作为遮阳和隔热的材料利用 是用聚乙烯等为材料 添加防老化 抗紫外线等助剂后拉丝编织而来 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 防虫网 1 品种规格目前防虫网按目数分为20 24 30 40目 按宽度有100 120 150厘米 按丝径有0 14 0 18毫米等数种 使用寿命约为3 4年 色泽有白色 银灰色等 以20 24目最为常用 2 主要覆盖形式 1 大棚覆盖是目前最普遍的覆盖形式 由数幅网缝合覆盖在单栋或连栋大棚上 全封闭式覆盖 内装微喷灌水装置 2 立柱式隔离网状覆盖用高约2米的水泥柱 葡萄架用 或钢管 做成隔离网室 在其内种植小白菜等叶菜 农民称在帐子里种菜 夏天既舒适又安全 面积在500 1000平方米范围内 对不透明覆盖材料的要求 要求保温性好要求新型保温覆盖材料重量轻 便于机械化操作 表面洁净光滑 进行表面防老化和防水处理 外覆盖保温材料 传统的保温材料 草帘 蒲席和棉被等 主要用于冬季日光温室和大棚的保温 保温被 新型覆盖材料 重量轻 防水 保温效果好 使用寿命长 一 草毡 帘 目前生产上使用最多的是稻草毡 其次是蒲草 谷草 蒲草加芦苇以及其他山草编制的蒲草毡 稻草毡一般宽1 5 1 7m 长度为采光屋面之长再加上1 5 2 0m 厚度在4 6cm 大经绳在六道以上 蒲草毡强度较大 卷放容易 常用宽度在2 2 2 5m 优点 保温效果好 取材方便 一 草毡 帘 缺点 编制费工 耐用性不太理想 一般只能使用三年左右 遇雨雪后吸水重量增大 卷放费时费力 对塑料薄膜的损伤较大 草毡的保温效果一般为5 6度 因草毡的厚度 疏密 干湿程度的不同而有很大差异 同时也受室内温差和天气状况的影响 二 纸被 在严寒冬季 为了弥补草毡保温能力不足 可在草毡下面加盖纸被 纸被是用四层旧水泥纸袋或4 6层新的牛皮纸 缝制成和草毡大小相仿的一种保温覆盖材料 纸被弥补了草毡缝隙 显著减少缝隙散热 近年来纸被来源少 且纸易淋湿 寿命短 不少地区逐步用旧塑料薄膜替代纸被 有些则将旧塑料薄膜覆盖在草毡上 既保温又防止雨雪 二 纸被 除草毡和纸被外 曾经也有采用棉布 或包装用布 和棉絮 可用等外棉花或短绒棉 缝制而成的棉被作为保温材料 其保温性能好 但造价高 一次性投入大 防水性差 三 保温被 为寻找可