幾種新型農膜的小氣候效應研究

張兆輝 汪李平，4 于海彬 王俊良

（1.華中農業大學園藝林學學院，湖北武漢，430070；2.華中農業大學國家蔬菜改良中心華中分中心；3.華中農業大學西甜瓜實驗室；4.園藝植物生物學教育部重點實驗室）

幾種新型農膜的小氣候效應研究

張兆輝1，2，3汪李平1，2，3，4于海彬1，2，3王俊良1，2，3

（1.華中農業大學園藝林學學院，湖北武漢，430070；2.華中農業大學國家蔬菜改良中心華中分中心；3.華中農業大學西甜瓜實驗室；4.園藝植物生物學教育部重點實驗室）

研究了3種不同薄膜覆蓋大棚內小氣候因子的變化。研究結果表明，在不同測定日期中，覆蓋不同塑料薄膜大棚的棚內外日平均氣溫和日平均地溫變化相似，轉光膜1的保溫性能優于轉光膜2和無滴膜；轉光膜1的透光率高于轉光膜2和無滴膜，無滴膜的透光率則略高于轉光膜2。不論晴天還是陰天，轉光膜1均表現出較好的保溫與采光性能，而且使用這3種農膜后，大棚內溫度和光強變化規律相似。

多功能轉光膜 小氣候因子 溫度 透光率

在我國南方地區，冬季在不加溫的條件下利用園藝設施進行蔬菜生產，關鍵在于提高大棚的采光和保溫性能。選用透光率高、保溫效果好的塑料薄膜是優化設施結構的重要條件之一，也是設施園藝生產成功與否的一個重要因素[1]。隨著我國經濟水平和小康社會建設的發展，以及消費者對“綠色食品”需求量的增加，設施園藝生產正向高質量、多品種方向發展，因而急需與之相匹配的栽培技術和園藝配套設施，為新型塑料薄膜的研究開發提供了廣闊的發展空間[2]。

多功能轉光膜是為了滿足現代設施園藝的需求而發展起來的一種新型農用薄膜，根據植物光合作用對光利用的特點，在農膜的配方中加入轉光助劑和介質助劑，使轉光膜可以將短波光轉化成有利于作物吸收利用的藍紫光和橙紅光，提高透過農膜的可見光強度，減少紫外光成分，提高棚內溫度，增強作物光合作用，以達到促進作物早熟、提高蔬菜品質、增產增收的效果[3～4]。

長壽無滴膜，保溫性好，是通過添加無滴劑和防老化劑，以提高其使用壽命、延長無滴持效期，在生產上已得到初步應用[3]。

本研究對國內廠家研制開發的長壽無滴膜與俄羅斯的多功能轉光膜進行了對比試驗，對大棚內主要小氣候效應指標作了詳細分析，以期對農膜在農業生產中的應用提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試薄膜為1種長壽無滴膜（簡稱無滴膜）和2種多功能轉光膜 （一類為加入無色轉光劑的轉光膜，簡稱轉光膜1；另一類為加入有色轉光劑的轉光膜，簡稱轉光膜2），這3種薄膜厚度均為0.12 mm。2種新型轉光膜都具有長壽、無滴、轉光等優點，可以將部分紫外光轉換成植物更容易吸收的藍紫光或橙紅光。

試驗所用儀器為自動溫度記錄儀、直尺、普通水銀溫度計、地表溫度計和JD-3型光照度計等。

1.2 試驗方法

試驗采用田間對比方法，于2007年10月下旬至12月初在華中農業大學國家蔬菜改良中心 （華中分中心）進行，選擇3個大棚分別覆蓋3種不同的薄膜，10月20日覆膜，10月21日開始觀測，試驗期間大棚內的栽培和環境調控措施要嚴格保持一致。

①溫度測定 分別于大棚前、中、后部的1.2 m處和近地面、地下5，10，15，20，25 cm處布置測量點。其中氣溫取8：00、14：00、17：00三個時段所測溫度的平均值；地溫取地下10 cm處溫度的平均值。

②光照測定 光照強度測量在每天的14：00進行，取大棚前、中、后部的1.2 m處光照強度的平均值，同時計算透光率。

③典型天氣下氣溫、地溫與透光率的測定 選擇晴天、陰天2個典型天氣，測量時間從8：00到17：00隔1 h或2 h測1次，以露地（棚外）測量指標為對照，氣溫、地溫與透光率的布點同上。

2 結果與分析

2.1 轉光膜與普通薄膜的小氣候因子比較

①轉光膜與普通薄膜保溫性能比較 經測定，覆蓋不同塑料薄膜大棚的棚內外日平均氣溫和日平均地溫變化如圖1、圖2所示。

由圖1可知，轉光膜1、轉光膜2和無滴膜覆蓋大棚的棚內日平均氣溫都高于棚外氣溫，3種薄膜覆蓋大棚的棚內日平均氣溫的排列順序為：轉光膜1＞無滴膜＞轉光膜2。其中轉光膜1的棚內外日平均氣溫差值變幅為0.77～3.62℃，轉光膜2的棚內外日平均氣溫差值變幅為0.50～3.52℃；無滴膜的日平均氣溫差值變幅為0.70～3.55℃。

由圖2可以看出，轉光膜1和轉光膜2覆蓋大棚的日平均地溫要略高于無滴膜。其中轉光膜1與無滴膜的日平均地溫差值變幅為-0.03～1.13℃，轉光膜2與無滴膜的日平均地溫差值變幅為-0.07～0.967℃，3種薄膜覆蓋大棚的棚內日平均地溫的排列順序為:轉光膜1＞轉光膜2＞無滴膜。

綜上所述，轉光膜1的保溫性能優于轉光膜2和無滴膜，說明轉光膜1的保溫性能最好；而且3種薄膜的棚內日平均氣溫與日平均地溫變化規律相似。

②轉光膜與普通薄膜透光性能比較 從圖3可以看出，不同薄膜在不同時期的透光率各不相同。轉光膜1和無滴膜的透光率高于轉光膜2，其中轉光膜1的透光率變幅為52.07%～58.19%，無滴膜透光率變幅為49.53%～54.9%，而轉光膜2的透光率變幅為48.83～53.71%。說明轉光膜1的采光性能優于無滴膜，無滴膜的采光性能優于轉光膜2。

2.2 2種典型天氣小氣候因子的日變化比較

圖1 不同棚膜對棚內外日平均氣溫的影響

圖2 不同棚膜對棚內日平均地溫的影響

圖3 不同棚膜的透光率比較

圖4 晴天與陰天不同棚膜覆蓋大棚的棚內外氣溫日變化比較

①晴天和陰天時棚內外氣溫日變化 由圖4可以看出，晴天時，轉光膜1、轉光膜2及無滴膜覆蓋大棚的棚內氣溫明顯高于棚外氣溫，轉光膜1、轉光膜2及無滴膜覆蓋大棚的棚內外日氣溫差值變幅分別為2.4～8.7℃，2.0～8.05℃和2.55～8.1℃，說明轉光膜1的保溫性能最好，無滴膜次之，轉光膜2的保溫性能較差；轉光膜1、轉光膜2及無滴膜覆蓋大棚的日平均氣溫分別為 21.26℃，20.95℃和21.21℃。一天當中，不同覆蓋材料的日最高氣溫都出現在12：00，棚外溫度為19.7℃，轉光膜1、轉光膜2和無滴膜的棚內溫度分別為28.4℃，27.75℃和27.8℃。

由圖4可知，陰天時，轉光膜1、轉光膜2及無滴膜覆蓋大棚的棚內氣溫也明顯高于棚外氣溫，轉光膜1、轉光膜2及無滴膜覆蓋大棚的棚內外日氣溫差值變幅分別為 2.1～7.1℃，1.7～6.4℃和 1.75～6.9℃，說明轉光膜1的保溫性能最好，無滴膜次之，轉光膜2的保溫性能較差；轉光膜1、轉光膜2及無滴膜覆蓋大棚的日平均氣溫分別為 25.04℃，24.62℃和24.97℃。一天當中，不同覆蓋材料的日最高氣溫都出現在14：00，棚外溫度為25.4℃時，轉光膜 1、轉光膜 2和無滴膜的棚內溫度分別為29.15℃，28.55℃和29.0℃。

②晴天和陰天時棚內地溫日變化 2種典型天氣不同覆蓋材料的大棚棚內10 cm處地溫日變化如圖5所示，日地溫隨時間推移而逐漸升高，在14：00達到最大值，然后逐漸下降。

由圖5可以看出，晴天時，轉光膜1、轉光膜2覆蓋大棚棚內的地溫高于無滴膜，轉光膜1、轉光膜2與無滴膜日地溫差值變幅分別為 0.2～1.3℃和0.2～0.6℃；轉光膜1、轉光膜2和無滴膜3種材料覆蓋的大棚日平均地溫分別為 20.41℃，20.12℃和19.74℃，說明轉光膜1保溫性能最好。一天當中，不同覆蓋材料的日最高地溫都出現在14：00，轉光膜1、轉光膜2和無滴膜的棚內地溫分別為23.8℃，23.1℃和22.5℃。

由圖5可以看出，陰天時，轉光膜1覆蓋大棚棚內的地溫高于轉光膜2和無滴膜，轉光膜1與轉光膜2、無滴膜日地溫差值變幅分別為0～0.9℃和0～0.4℃；轉光膜1、轉光膜2和無滴膜3種材料覆蓋的大棚日平均地溫分別為 22.62℃，22.32℃和22.47℃，說明轉光膜1保溫性能最好。一天當中，不同覆蓋材料的日最高地溫都出現在14：00，轉光膜1、轉光膜2和無滴膜的棚內地溫分別為24.9℃，24℃和24.5℃。

③晴天和陰天透光率日變化 在2種典型天氣情況下，不同覆蓋材料大棚的透光率變化如圖6所示，它們的變化規律相似，都隨時間的推移呈先降低后升高的趨勢。

由圖6可以看出，晴天時，轉光膜1、轉光膜2與無滴膜的透光率分別在49.43%～60.23%，48.78%～55.38%和49.25%～57.68%范圍內波動，說明3種薄膜的采光性能存在差異，其排列順序為：轉光膜1＞無滴膜＞轉光膜2。

圖5 晴天與陰天不同棚膜覆蓋大棚的地溫日變化比較

圖6 晴天與陰天不同棚膜的透光率日變化比較

在陰天時，轉光膜1、轉光膜2與無滴膜的透光率分別為54%～82%，53%～79%和54%～77%，說明3種薄膜的采光性能在陰天時也存在差異，其排列順序為：轉光膜1＞無滴膜＞轉光膜2。

3 小結與討論

3.1 幾種薄膜保溫性能的分析

研究表明，無論是棚內的日平均氣溫還是日平均地溫，3種薄膜的保溫性能都存在一定的差異，轉光膜1的保溫性能優于轉光膜2和無滴膜；而且3種薄膜覆蓋大棚棚內的日平均氣溫與日平均地溫變化規律相似。另外，轉光膜1的透光率高于其他2種薄膜，也間接證明了轉光膜1有較好的保溫性能。這與前人的研究結果相似[3]。

3.2 幾種薄膜透光率的分析

透光率是評價溫室透光性能的一項最基本的指標，它是指透進溫室內的光照量與室外光照量的百分比，透光率越高，溫室的光熱性能越好[5]。

本研究表明，在不同的測定時期，3種新型農膜的透光率存在一定差異，它們的透光率順序依次為：轉光膜1＞無滴膜＞轉光膜2。說明轉光膜1采光性能優于其他2種農膜。

3.3 典型天氣小氣候因子的日變化分析

研究表明，2種典型天氣的氣溫、地溫及透光率的日變化規律相似，即不同覆蓋材料的大棚內氣溫和地溫隨時間推移呈逐漸升高然后下降的趨勢。

在2種典型天氣情況下，轉光膜1覆蓋大棚棚內的氣溫和地溫均高于轉光膜2和無滴膜，說明轉光膜1有較好的保溫性能；轉光膜1覆蓋大棚棚內的透光率也均高于轉光膜2和無滴膜，透光率順序依次為：轉光膜1＞無滴膜＞轉光膜2，說明轉光膜1具有較好的光轉化功能。

3.4 小結

綜上所述，幾種新型農膜都是農業生產上常用的具有高效采光、保溫功能的薄膜，其中以轉光膜1的采光和保溫性能最佳。它們的應用將有利于提高大棚內的光溫性能，改善設施作物的生長環境，對提高作物產量和品質有重要意義，具有較大的開發應用價值和發展前景。

[1]周長吉．現代化設施農業發展概況[M]．北京：中國農業出版社，2003：45-50.

[2]王松濤，馮廣和，陳端生，等．論我國設施園藝的宏觀管理[J]．農業工程學報，1999（15）：153-158.

[3]鄭華美，王秀峰.新型農膜性能及應用效果研究[D].泰安：山東農業大學，2004.

[4]傅明華，汪羞德，顧仲蘭，等.多功能轉光塑料薄膜應用效應研究[J].農業工程學報，2000，16（6）：81-84.

[5]陳端生．設施園藝生產對覆蓋材料性能的要求[J]．農村實用工程技術，2003（1）：25-27.

Study on Microclimate Change in Greenhouse Covered with Several New Types of Plastic Films

ZHANG Zhaohui1,2,3,WANG Liping1,2,3,4,YU Haibin1,2,3,WANG Junliang1,2,3
(1.College of Horticulture and Forestry,Huazhong Agricultural University,Wuhan 430070; 2.Central China Section,National Center for Vegetable Improvement(Central China),Huazhong Agricultural University; 3.Laboratory of Watermelon and Melon,Huazhong Agricultural University; 4.Key Laboratory of Horticultural Plant Biology;Ministry of Education)

The changes of microclimate factors in greenhouse covered with three different films were studied.The results showed that the changes of the average temperature and the average soil temperature were similar in greenhouses covered with different films in different dates.The insulation properties of Sunlight-conversion film 1 were better than the Sunlight-conversion film 2 and the No-dip tunnel film.Light transparence comparison of the Sunlight-conversion film 1 are higher than the Sunlight-conversion film 2 and the No-dip tunnel film.In two typical weather,the Sunlightconversion film 1 has better insulation properties and lighting performance,moreover,the changes of the temperature and lighting were similar in greenhouse covered with three plastic films.

Multifunctional Sunlight-conversion film;Small climatic factors;Temperature;Light transparence comparison

10.3865/j.issn.1001-3547(x).2009.01.014

華中農業大學人才基金項目“西甜瓜栽培生理與遺傳育種”專項基金（52204-05020）

張兆輝（1982-），男，碩士研究生，主要從事西甜瓜逆境生理、遺傳育種的研究。

汪李平，通信作者，華中農業大學園藝林學學院教授，博士，博士生導師，電話：027-87280903。E-mail:wanglp@mail.hzau.edu.cn

2008-10-06