1、第三章 农用覆盖材料,塑料薄膜大棚（plastic film greenhouse）,节能型日光温室（Chinese solar greenhouse）,现代化温室（greenhouse）,遮阳网（shading screen）,防虫网（insect-preventing net）覆盖栽培,本章主要内容,一.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：了解农业设施覆盖材料发展历史，理解各种现代农业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
2、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。,第一节 覆盖材料的种类与要求,一、覆盖材料的发展,二、覆盖材料的种类,三、设施农业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19
3、38年在英国生产，随后PVC、EVA相继问世,一、覆盖材料的发展,（一）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,1938PEPVCEVA,1958玻璃钢丙烯酸树脂板聚碳酸酯板,（一）施覆盖材料的沿革,PE，是聚乙烯（Polyethylene of raised temperature resistance的英文缩写），PE是聚乙烯塑料,化学性能稳定,通常制作食品袋及各种容器,耐酸、耐碱及盐类水溶液的侵蚀,但不宜用强碱性洗涤剂擦拭或浸泡。一般PE管材给水管道的应用范围为低于40的温度，无法用于热水输送管道。,PVC即聚氯乙烯，英文简称PVC（Polyviny
4、l chloride)，是氯乙烯单体（vinyl chloride monomer, 简称VCM）在过氧化物、偶氮化合物等引发剂；或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。其材料是一种非结晶性材料。PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂。具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。 PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸、浓硝酸所腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃接触的场合。,Eva材料ethylene-vinyl acetate copolymer，它的化学名是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 ，是
5、日常生活中比较常见的一类合成材料，用它制成的成品具有柔软性好、防震、防滑、抗压力性强，如我们常见的EVA拖鞋、棉鞋、EVA手机保护套、EVAipad保护套等。 EVA板材产品由EVA和低密度聚乙烯为主要原料，增加发泡剂及其它添加剂等辅料经过密炼在高温的发泡炉里模压发泡成型厚片板材，再经定型、剖片、后处理等系列加工，形成EVA板材或卷材。期可塑性强、外观性好、相容性好、安全性强、环保度高。,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
6、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)中国覆盖材料发展,汉代以后油 纸,1920 - 1930玻 璃,1956PVC薄膜,1976PE薄膜,1992EVA薄膜,1993保温被,(二)中国设施农业覆盖材料发展,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、覆盖材料的种类,无纺布（英文名：Non Woven Fabric 或者 Nonwoven cloth）又称不织布，是由定向的或随机的纤维而构成，是新一代环保材料，具有防潮、透气、柔韧、质轻、不助燃、容易分解、无毒无刺激
7、性、色彩丰富、价格低廉、可循环再用等特点。如多采用聚丙烯（pp材质）粒料为原料，经高温熔融、喷丝、铺纲、热压卷取连续一步法生产而成。因具有布的外观和某些性能而称其为布 。,三.设施农业生产对覆盖材料的要求,1.对透明覆盖材料的要求,材料理想透光率,即光的波长组成,光质,紫外线(290390nm）能量占12%紫外线促进薄膜氧化，加速老化。315380nm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(390760nm）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（760n
8、m）能量占4849%7603000nm有热效应，促进生长。,在波长,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,有热效应 室内增温,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,(2) 强 度,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,如何增加耐侯性？,在薄膜生
9、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： 紫外线作用下发生氧化； 高温加速老化； 昼夜温差导致板材破碎,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,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,A、较高的保温性，传热系数不高于2.0w/m2,B、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,A、高保温,B、防雾滴,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
10、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,（2）应用情况,普通PVC膜：过去普遍用于大棚生产，厚
11、度0.100.15mm;现仅用于中、小拱棚，厚度0.030.05mm,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0.050.08mm；用于中、小拱棚覆盖的厚度为0.030.05mm,（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,几种塑料薄膜热辐射透过率,PVC PE EVA,几种塑料薄膜短波辐射分光透过率,PVC,PE,EVA,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？
12、,紫外（=300nm） 20 5556可见（450650nm） 8688 7180近红外（1500nm） 9394 8891中红外（5000nm） 72 85远红外（9000nm） 40 84,两种塑料薄膜在不同光波区的透过率,PE材料保温性差、易老化、增温性强,b、透光率与入射角关系,随入射角增大，透光率下降,c、实际生产条件下所测新膜透光率一般只有62%70%,测试时间,09：00 10：00 11：00 12：00 13：00 14：00 15：00,PE塑料大棚PVC塑料大棚,52 59 59 69 71 67 6164 62 63 74 74 73 73,两种塑料（新膜）大棚透光率比
13、较,B、强度和耐侯性,强度： PVC PE耐侯性：PVC PE,?,直角撕裂强度：tear strength撕裂薄型试样所需的力。它是测定薄膜或薄片耐撕裂性的一个试验方法(Elmendorf法)中定义的一个术语。该方法是将切有规定裂口的试样在专门的试验机上进行的一种撕裂试验，单位为N。值越大耐撕裂性越高。,撕裂强度仪,C、保温性： PVC PE,?,D、其它性能,PE 膜,P V C 膜,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,
14、2 功能性聚氯乙烯薄膜,（1）PVC长寿无滴膜,（2） PVC长寿无滴防尘膜,3 功能性 PE膜,（1） PE长寿无滴膜：,（2）PE多功能复合膜,各种助剂应相对集中在哪一层，为什么？,PE多功能复合膜,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：,扣棚就是搭建大棚，一般指设施简单的冷棚，可以有钢结构或竹竿，木条结构等，再覆盖塑料薄膜，起到保温保湿，改造小环境的作用。,4 调光薄膜,（1） 漫反射膜,（2） 转光膜,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
15、膜棚室温度特点：阴天或晴天的早晚气温高于同质PE膜；晴天中午低于同质PE膜,3 保温性好。在寒冷121月，最低气温可提高2 4 ,作物产量、品质提高,（3）紫光膜和蓝光膜,5 乙烯-醋酸乙烯（EVA) 多功能复合膜,（1） 生产工艺和特性,以乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA)树脂为主体的三层复合多功能性薄膜。厚度0.10-0.12mm,醋酸乙烯脂的导入，使具有如下独特性能,流滴膜：膜上的水是顺着棚膜流下来的不会产生滴水。,（2）国产EVA 膜主要性能,A、透光性,强度：PVCEVAPE,耐侯性：18-24个月,EVA树脂阻隔紫外线能力强.,B、强度和耐侯性,夜间比 PE膜高1.01.5,白天比PE
16、膜高2.03.0,EVA树脂的弱极性使流滴持效期延长，一般8个月以上。,6. 氟素膜,以四氟乙烯为基础母料，其特点是：,在了解了各种棚室覆盖薄膜性能后，在应用时（薄膜选用），应注意哪些问题呢？,今后薄膜的研究方向：,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。R/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。,今后薄膜的研究方向：,红外线反射薄膜：红外线反射薄膜通过在PE薄膜中添加
17、SnO2等金属氧化物（Sn锡）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(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)和PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)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。,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
18、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。,二、 地膜的种类、特性及应用,普通地膜,透光性好，覆盖后使地温提高24，全国普遍应用,线性低密度聚乙烯地膜（LLDPE)（线性膜）,有色地膜,各种地膜对可见光的反射率和透射率,耐老化长寿地膜,除草地膜,黑白双面地膜,水枕膜,可控性降解膜,光降解地膜,生物降解地膜,生光可控降解地膜,特殊功能性地膜,水枕膜：即半径为30厘米的聚乙烯膜口袋，在口袋里装少量水，铺在地面上。白天受 太阳光照射，
19、水被加热;晚上放出热量来提高棚内温度。制作水枕膜，可用透明膜，也可用 黑色膜，以黑色膜居多。,三、硬质塑料板材的种类、特性及应用,指厚度0.2mm以上的硬质塑料板材，多为瓦楞状波形板，以消除温度变化而引起的收缩及散光性,玻璃纤维增强聚脂板（FRP板),玻璃纤维增强聚丙烯树脂板（FRA板),丙烯酸树脂板（MMA 板),聚碳酸脂板（ PC板),P C 板 特 点,硬质塑料板材性能,1 对紫外区域透过率FRAMMA玻璃FRP（不透过）2 在可见光区域，透过率与玻璃相当，90%以上3 对长波阻隔能力与玻璃相当4 重量轻，耐冲击，耐雪压5 有一定卷曲性能，可弯成曲面6 耐侯性、阻燃性和亲水性不如玻璃,四
20、、硬塑料膜,指厚度在0.10.2mm的硬质塑料片材。有不含可塑剂的硬质聚氯乙烯膜和硬脂聚脂膜两种,透光性,1 聚脂膜能透过320nm以上紫外线，硬质 PVC 膜波长380nm以下光线 不透过,2 可见光波段透过率两种一样,3 红外线区域透过率极低（10%）,耐侯性,聚脂膜PVC膜,流滴性保温性,两种膜相当,硬塑料膜,五、反 光 膜,种类,作用,在PVC膜或PE膜成膜过程中混入铝粉一种以铝粉蒸汽涂于PVC膜或PE膜表面或将0.030.04 mm的聚脂膜进行真空镀铝,增加光照保温,六、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
21、几乎所有的红外线，夜间的长波辐射所引起的热损失很少。,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。,玻 璃,种类,平板玻璃、钢化玻璃和红外线（热吸收）玻璃,特性,1、透光性：,. 紫外线区域透过率：平板玻璃 热线吸收玻璃,. 可见光波段：平板玻璃 热线吸收玻璃,. 热线吸收玻璃,. 4000mm红外线区：两者均不透过,. 透过率与入射角有关系,2、增温保温性,增温性：,平板玻璃 热线吸收玻璃,保温性：,两者相当,3、其他功能,耐侯性
22、、防尘、耐药、亲水性.,比重大，不耐冲击,第三节 半透明与不透明覆盖材料,一、无 纺 布,二、遮 阳 网,三、日光温室外覆盖保温材料,一、无 纺 布,以聚脂为原料经熔融纺丝，堆集布网，热压粘合，后干燥定型成棉布状材料，又称“不织布”“丰收布”,1 薄型无纺布的性能,.透光性与厚度有关.散射光比例大.保温，内覆盖可提高气温23.透气.轻，操作简单，易保管.寿命长，2 4年,应 用,. 浮面覆盖栽培,. 棚室内保温幕,. 夏季防雨遮阳栽培,. 无土栽培上的应用,2 厚 型 无 纺 布,二、遮 阳 网,又称凉爽纱、遮阳网，是以聚乙烯、聚丙烯和聚酰胺等为原料，经加工制作拉成扁丝、纺织而成的网状材料,特
23、点,重量轻，强度高，耐老化，便于铺卷，种类多样，可选择性大,遮光率：25%70%,幅宽：90cm 、150cm、220cm、250cm等,颜色：黑、银灰、白、果绿、黑灰相间,1、遮阳网种类,遮 阳 网,A、削弱光强，改变光质,2. 遮阳网性能,2. 遮阳网性能,2. 遮阳网性能,B、降低气温、地温、和夜温,2. 遮阳网性能,C、减弱暴雨冲击,D、减弱台风袭击,E、保温，防霜冻,F、防虫，防病,A、 越夏栽培（果菜类、叶菜、花卉）,B、夏季育苗,C、早春、晚秋防霜防冻栽培等,3. 遮阳网应用,网型的合理选择,克服对品质的不良影响,缀铝遮阳网保温幕的研制,防虫网的应用,、注意问题和趋势,三、日光温
24、室外覆盖保温材料,1 传统覆盖材料：,蒲席、草苫（草毡、草帘）、棉被、纸被等,2 保温被：,内芯材料,外芯材料,草苫（帘）,目前生产上使用最多的是稻草苫，其次是蒲草，谷草，蒲草加芦苇以及其他山草编制的蒲草苫。,稻草苫一般宽1.51.7m，长度为采光屋面之长再加上1.52.0m，厚度在46cm，大经绳在六道以上。蒲草苫强度较大，卷放容易，常用宽度在2.22.5m。优点：保温效果好，取材方便。,草苫（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。草苫的保温效果一般为56度，因草苫的厚度，疏密，干湿程度的不同而有很大差异，同时
25、也受室内温差和天气状况的影响。,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46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。,纸被,除草苫和纸被外，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。,保温被,为寻找可替代草苫的外覆盖保温材料，近几年有关部门作了多方面的探索，已经研制出一些价格适中，
26、保温性能优良，适于电动卷被的保温被。一般由35层不同材料组成，由外向内依次为防水布，无纺布，棉毯，镀铝转光膜等，几种材料用一定工艺缝制而成。优点：重量轻，保温效果好，防水，阻隔红外线辐射，使用年限长。预计规模生产后，将会降低成本。非常适于电动操作，能显著提高劳动效率，并可延长使用年限。但经常停电的地方不宜使用。,3 传统覆盖材料与保温被的使用效果,4 外覆盖保温材料的日常管理,当日光温室内夜间最低气温低于所栽培园艺植物生长发育所需要的适宜温度时，应及时将准备好的草毡放于日光温室上。应提前1015天购置好，若是旧草苫需要进行修补和晾晒。寒冷季节，日光温室重要的日常管理内容之一就是每天草毡揭盖。要
27、根据季节，日光温室性能，栽培植物的种类和生育时期，天气状况等因素综合决定。,4 外覆盖保温材料的日常管理,草苫揭盖的迟早实际上是对日光温室调节的重要手段，尤其是对温室夜间温度高低至关重要。寒冷季节下午适当早盖，晚揭，有利于提高日光温室夜温；相反则降低夜温，对于指导喜温作物冬季生产有一定意义。覆盖草苫初期或随着外界温度升高，若需适当降低温室的夜温，则晚盖早揭苫。作物刚定植或分苗时，为了减少过度蒸腾对植物造成的伤害，促进早日生根，也采用白天日光温室局部覆盖的方式进行适度遮阳。,4 外覆盖保温材料的日常管理,当日光温室冬季生产喜温作物如黄瓜，西葫芦，甜瓜等时，遇到连续阴天，使日光温室长期处于低温状态，尤其是地温偏低，突然放晴后要采取白天间隔拉起草毡或中午回毡的做法，避免植物过度失水萎焉，待地温回升后进入正常揭盖。南方由于冬季雨水多，草毡多用于大棚内保温覆盖，即覆盖在大棚内的小拱棚上。管理上同样要早揭晚盖，以满足植物生长所需要的光照条件。,1 设施栽培生产对覆盖材料的要求,2 PVC、PE、EVA的主要性能，不同类型 PVC、PE、EVA的应用,3 硬质板材、塑料薄膜、玻璃在应用上的优点 和局限性,4 无纺布、遮阳网的性能及应用,作 业,
