第三章设施设施栽培技术课件.ppt
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1、设施园艺学,2013.9,章园艺设施的覆盖材料,第三章 园艺设施的覆盖材料第一节 园艺设施覆盖材料的发展,一、园艺设施覆盖材料的沿革,古代罗马人利用云母片或半透明的滑石板作为覆盖材料。大约在14世纪80年代,开始用玻璃充当覆盖材料,如当时的玻璃房(一种屋顶不透光、四周由玻璃窗围成,种植花卉的建筑)。到18世纪初才建成具有玻璃屋顶的温室。20世纪30年代英国化学家福西特(Faucett)和吉布森(Gibson)发明了聚乙烯薄膜,1938年在英国生产。后相继研制出聚氯乙烯和乙烯醋酸乙烯薄膜当做温室、塑料大棚等园艺设施的覆盖材料。,20世纪50年代后期开始用玻璃纤维增强塑料板做温室的覆盖材料(又称玻
2、璃钢),有玻璃纤维增强聚酯板和玻璃纤维增强丙烯酸聚酯板两种,以后有丙烯酸树脂板和聚碳酸脂板问世,最大的优点是耐冲击力强,可有效地防止冰雹等冲击,比玻璃更耐雪压,但价格十分昂贵。,我国的覆盖材料研究起步晚,20世纪80年代至今先后研制生产了若干功能性薄膜,如:无滴膜、防老化膜(“长寿膜”)、保温膜、多功能膜和转光膜等。20世纪90年代初已产出乙烯醋酸乙烯多功能复合膜。20世纪70年代末80年代初,地膜、无纺布、遮阳网等相继从日本引入中国,应用于生产。,在20世纪90年代初,生产轻型的保温被代替草苫等传统的温室外保温覆盖材料。基本上都是一些复合材料,内芯由棉织物、厚型无纺布、化纤织物或塑料发泡片材
3、等组成;外层包有防雨绸、塑料薄膜、镀铝反光膜或经表面处理的薄型无纺布等。,二、园艺设施覆盖材料的种类,园艺设施覆盖材料的种类较多,其名称、主要用途和功能见表3-1。,第三章园艺设施的覆盖材料,续表3-1,续表3-1,由上表可见:根据覆盖材料的不同功能区分为:用于园艺设施采光:主要是透明的材料,如玻璃、塑料板材和塑料薄膜;用于外覆盖保温:主要是不透明的材料,如草苫、草帘,保温被等;其他:调节光、温环境的,是半透明或不透明的材料,如遮阳网、反光膜、薄型无纺布等。,三、设施园艺生产对覆盖材料的要求,(一)透明覆盖材料,1.透光性,透明覆盖材料的主要的功能是采光。满足设施内作物对光量和光质的要求,理想
4、的覆盖材料透光率光谱曲线在波长3503000nm的可见光、近红外线范围内透过率高,400700nm是光合成有效辐射(PAR)波段,而7603000nm波段有热效应,该波段透过率高,有利于作物的光合成和室内的增温。要求在波长350nm的近紫外区域和波长3000nm的红外线区域透过率低。(紫外线促进薄膜氧化,加速老化)(图3-1),2强度,覆盖材料应用中,要经得起风吹、雨打、日晒、冰雹的冲击和积雪的压力,还有运输和安装过程中的拉伸挤压。,主要受到以下几种力: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。,
5、3耐候性,耐候性:防止老化的性能。为了抑制覆盖材料的老化进程延长使用寿命,在生产塑料薄膜、塑料板材等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,成为有防老化功能(或耐候性强)的覆盖材料。,4防雾、防滴性,雾滴和露滴容易使作物的茎叶沾湿,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(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),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),防露滴性又称为无滴性或流滴性。(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
6、面,当其较大时,在重力作用下,下落到作物表面)图3-2。,5.保温性,玻璃保温性能优于塑料薄膜 塑料薄膜的保温性能:聚氯乙烯最好,聚乙烯最差,乙烯醋酸乙烯介于两者之间。提高覆盖材料的保温性能,生产塑料薄膜或塑料板材时添加红外阻隔剂,阻挡热辐射,保持室内温度。,(二)不透明覆盖材料,不透明覆盖材料主要用于温室和塑料棚的外覆盖保温,如草苫、草帘、纸被、保温被等;也有用于温室和塑料棚的内张材料,如薄型无纺布、塑料薄膜等。,第二节 透明覆盖材料及其应用,一、农用塑料薄膜的种类、特性及应用,(一)普通聚氯乙烯和聚乙烯薄膜,聚氯乙烯(PVC)薄膜由聚氯乙烯树脂添加增塑剂经高温压延而成,聚乙烯(PE)薄膜是
7、由低密度聚乙烯(LDPE)树脂或线型低密度聚乙烯(LLDPE)树脂吹制而成。,1.透光性,新聚氯乙烯薄膜使用半年后,透光率由80下降到50,使用一年后下降到30以下,失去使用价值;新的聚乙烯薄膜使用半年后,透光率由75下降到65,使用一年后仍在50以上。,2.强度和耐候性,强度:聚氯乙烯薄膜的强度优于聚乙烯薄膜 耐候性:由于聚乙烯薄膜对紫外线的吸收率较高,容易引起聚合物的光氧化加速老化(自然破裂)。普通聚乙烯薄膜的连续使用寿命仅36个月,普通聚氯乙烯薄膜则可连续使用6个月以上。(见表3-4),3.保温性,聚氯乙烯薄膜在长波热辐射区域的透过率比聚乙烯薄膜低得多,可以有效地抑制棚室内的热量以热辐射
8、的方式向棚室外散逸,聚氯乙烯的保温性能优于聚乙烯。,4.其他性能,亲水性:聚乙烯薄膜表面与水分子的亲和性较差,故表面易附着水滴;耐寒性:聚乙烯耐寒性强,其脆化温度为70.0,聚氯乙烯薄膜脆化温度较高为50.0,而在温度为20.030.0时则表现出明显的热胀性;比重:聚氯乙烯的比重为1.30gcm2,而聚乙烯的比重仅为0.92 gcm2。其他:聚氯乙烯可以黏合,铺张、修补都比较容易,但燃烧时有毒性气体放出在使用时应注意。,(二)功能性聚氯乙烯薄膜,1聚氯乙烯长寿无滴膜,在聚氯乙烯树脂中添加增塑剂(受阻胺光稳定剂或紫外线吸收剂等)防老化助剂和聚多元醇脂类或胺类等复合型防雾滴助剂压延而成。聚氯乙烯长
9、寿无滴膜流滴的均匀性好且持久,流滴持效期可达46个月。这种薄膜厚度0.12mm左右。,2聚氯乙烯长寿无滴防尘膜,在聚氯乙烯长寿无滴膜的基础上,增加表面涂敷防尘工艺,使薄膜外表面附着一层均匀的有机涂料,主要作用是阻止增塑剂、防雾滴剂向外表面析出,使膜表面静电性减弱,起到防尘提高透光率的作用。,(三)功能性聚乙烯薄膜,1.聚乙烯长寿无滴膜,在聚乙烯树脂中添加防老化和防雾滴助剂,不仅延长使用寿命而且因薄膜具有流滴性提高了透光率。,2.聚乙烯多功能复合膜,采用三层共挤设备将具有不同功能的助剂(防老化剂、防雾滴剂、保温剂)分层加入制备而成。防老化剂相对集中于外层,具防老化性能;防雾滴剂相对集中于内层具有
10、流滴性,提高透光率;保温剂相对集中于中层,抑制棚室内热辐射流失保温。,3薄型多功能聚乙烯膜,以聚乙烯树脂为基础母料,加入光氧化和热氧化稳定剂提高其耐老化性能,加入红外线阻隔剂提高其保温性,加入紫外线阻隔剂以抑制病害发生和蔓延。见表3-5、3-6、3-7。,(四)调光薄膜,1.漫反射膜,由性状特殊的结晶材料混入聚氯乙烯或聚乙烯母料中制备而成的。使直射阳光透过薄膜后,在棚室内形成均匀的散射光。图3-6。,在各种功能性聚乙烯薄膜中添加某种荧光化合物和介质助剂而成 该膜具有光转换特性,膜受到太阳光照射时可将吸收的紫外线(290400 nm)区能量大部分转化成为有利于作物光合作用的橙红光(600700n
11、m)。转光膜的还有保温性能较好。,2.转光膜,3紫色膜和蓝色膜,紫色膜和蓝色膜有两种:一是在无滴长寿聚乙烯膜基础上加入适当的紫色或蓝色颜料;二是在转光膜的基础上添加蓝色或紫色颜料 两种薄膜的蓝、紫光透光率均增加。紫光膜适用于韭菜、茴香、芹菜、莴苣和叶莱等,蓝色膜对防止水稻育秧时的烂秧效果显著。,(五)乙烯醋酸乙烯多功能复合薄膜,以乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)树脂为主体的三层复合功能性薄膜。醋酸乙烯(VA)的引入,使EVA树脂具有许多独特的性能:结晶性降低、良好的透明性、耐低温、耐冲击、具有弱极性、与防雾滴剂有良好的相容性;EVA膜的流滴持效期长,EVA膜红外阻隔率高于PE膜,故保温性好(但较P
12、VC膜差)。,该膜由3层复合而成:外表层为LLDPE(线型低密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)或VA(醋酸乙烯)含量低的EVA树脂为主,添加耐候、防尘助剂,机械性能良好,耐候性强,防止防雾清助剂析出。中层以VA含量高的EVA树脂为主,添加保温、防雾滴助剂,有良好的保温和防雾滴性能。内表层以VA含量低的EVA树脂为主,添加保温、防雾滴助剂,机械性能、加工性能好,有较高的保温和流滴持效性能。有的膜3层均为VA含量高的EVA树脂,保温性能更好。,(六)氟素膜,氟素膜(ETFE):以四氟乙烯为基础母料。特点:高透光和极强的耐候性,其可见光透过率在90以上,而且透光率衰减很慢,经使用1015年,透光
13、率仍在90,抗静电性强、尘染轻。可连续使用1015年。,二、地膜的种类、特性及应用,(一)对地膜质量规格的要求,我国对地膜质量规格有如下基本要求:1.强度高、纵横向拉力均衡、使用寿命长。(便于“一膜多用”和回收加工利用,防止田园残留)2.保证强度的条件下薄型化,降低成本,节省能源。3.厚度均匀、无断头、破口、无明显折叠或扭曲。全部双剖单幅收卷、卷紧、卷实,每卷重1015kg,不超过20kg。,(二)普通地膜,1.高压低密度聚乙烯(LDPE)地膜(简称高压膜),用LDPE树脂经挤出吹塑成型制得。厚度0.014mm0.003 mm,幅宽有40200cm多种规格,每hm2用量120150kg,主要用
14、于蔬菜、瓜类、棉花及其他多种作物。,2.低压高密度聚乙烯(HDPE)地膜(简称高密度膜),用HDPE树脂经挤出吹塑成型制得。厚度0.0060.008 mm,每hm2用量6075kg,用于蔬菜、棉花、瓜类、甜菜,也适用于经济价值较低的作物。,3.线型低密度聚乙烯(LLDPE)地膜(简称线型膜),由LLDPE树脂经挤出吹塑成型,厚度0.0050.009mm,用于蔬菜、棉花等作物。,(三)有色地膜,1.黑色地膜,厚度0.010.03mm,每hm2用量105180kg,其透光率仅10,膜下杂草无法进行光合生产而死亡,可节省除草成本。,2.绿色地膜,厚0.015mm。使光合有效辐射的透过量减少,特别是光
15、合作用吸收高峰橙红色光的透过率低,对膜下的杂草有抑制和灭杀的作用。,3.银灰色地膜,又称防蚜地膜。厚度0.0150.02mm。对紫外线的反射率较高,具有驱避蚜虫、黄条跳甲、象甲和黄守瓜等害虫和减轻作物病毒病的作用。还具有抑制杂草生长,保持土壤湿度的作用。,无色透明地膜透光率最高,土壤增温效果最好;黑色地膜和白黑双面地膜透光率最低,土壤增温效果最差。,银灰色地膜、乳白色地膜、白黑双面地膜和银黑双面地膜反光性能好,可改善作物株行间的光照条件,还有一定降温作用,可于夏季栽培。银黑双面地膜、银灰色地膜对紫外线反射较强,用于避蚜防病。黑色和绿色地膜,透光率低,灭草。,(四)特殊功能性地膜,1.耐老化长寿
16、地膜,在聚乙烯树脂中加入耐老化助剂,经挤出吹塑制成,厚度0.015mm,每hm2用量120150kg。膜强度高,寿命较普通地膜长45d以上。,2.除草地膜,在聚乙烯树脂中,加入除草剂,经挤出吹塑制成。,两层覆合地膜,一层呈乳白色,覆膜时朝上,另一层呈黑色,覆膜时朝下,厚度0.02mm,每hm2用量150kg左右。乳白色膜能增强反射光,提高作物基部光照度,降低地温12。黑色膜有除草,保水功能。银黑双面地膜:银灰色膜朝上,有反光、避蚜、防病毒病的作用,黑色朝下,有灭草、保墒作用。,3.黑白双面地膜,4.可控性降解地膜,可控性降解地膜能在短期内自然崩坏,使地膜高分子结构降解,很快成为小碎片,然后成粉
17、末,最后消失的地膜,有3种类型:,一是光降解地膜:在聚乙烯树脂中添加光敏剂,自然光的照射下,加速降解、老化崩裂。不足之处是:在光照条件下才有降解作用,降解后的碎片也不易粉化。,三是光生可控双降解地膜:在聚乙烯树脂中既添加光敏剂,又添加高分子有机物,具备光降解和生物降解的双重功能。自然光照射薄膜崩裂成为小碎片,被微生物吸收利用。,二是生物降解地膜:在聚乙烯树脂中添加高分子有机物(如淀粉、纤维素和甲壳素或乳酸脂),土壤中的微生物(细菌、真菌、放线菌)将塑料彻底分解重新进入生物圈。不足之处:耐水性差,力学强度低,虽能成膜但不具备普通地膜的功能。有的甚至采用造纸工艺成膜,造成环境污染。,三、硬质塑料板
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