透光覆蓋聚烯烴材料的性能以及在溫室中的應用效果＊

周大綱（原中國農業生產資料集團公司，北京 100052）

目前，塑料薄膜在農業中的應用主要分為棚膜與地膜，使用量比例約為1：1.2。中國塑料加工工業協會農膜專業委員會公布，2019 年農用地膜覆蓋面積超過3 億畝（2×107hm2），農用棚膜覆蓋面積約6200 萬畝（4.13×106hm2），農用膜使用量逐年增長，應用前景廣闊。文章以“希愛農5+1”的多功能聚烯烴（PO）涂覆棚膜為例，介紹透光覆蓋聚烯烴材料的性能以及在溫室中的性能與應用效果，以饗讀者。

溫室透光覆蓋聚烯烴材料現狀

棚膜種類

溫室透光覆蓋材料可分為無機材料（如玻璃）、有機材料（如塑料）兩大類，其中塑料可分為聚烯烴（PO）、聚氯乙烯（PVC）、聚氟乙烯（PVF）、聚碳酸酯（PC）等材料。據國家統計局統計，2019 年使用量達2408 kt（表1）。在塑料材料中聚烯烴（PO）塑料棚膜使用量最大。聚烯烴（PO）塑料棚膜采用原材料有聚乙烯（PE）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）等。其中聚乙烯有低密度聚乙烯（LDPE）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）、茂金屬線性低密度聚乙烯（mLLDPE）等種類。聚烯烴（PO）塑料棚膜從使用功能上可分為普通棚膜和功能性棚膜（具有防老化、防流滴、防霧、保溫、散光、耐藥、耐暴曬、防青苔等功能）。從制造上可分為單層棚膜和多層共擠棚膜（如三層、五層、七層等）。

表1 中國農用塑料薄膜使用量[1]

棚膜性能

目前，中國市場上主要使用的聚烯烴（PO）塑料棚膜有聚乙烯棚膜（參照國家標準GB/T4455-2019《農業用聚乙烯吹塑棚膜》）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）棚膜（參照國家標準GB/T20202-2006《農業用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）吹塑棚膜》）、多功能聚烯烴（PO）涂覆棚膜3 種。

高透明多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜

高透明多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜具有防老化、防流滴、防霧等性能，其中防流滴、防霧性能與防老化性能使用年限與農膜壽命一致。該棚膜生產時選用乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、低密度聚乙烯（LDPE）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）、茂金屬線性低密度聚乙烯（mLLDPE）等原材料和抗氧劑、光穩定劑、紅外線吸收劑、表面活性劑、著色劑、涂覆劑等助劑。同時采用五層共擠膜結構，可以方便更換各層膜的原材料、助劑種類以及濃度，保證膜中助劑不溢出，保證棚膜功能性使用期限。該棚膜厚0.15 mm，幅寬10 m。參照國家標準GB 4455-2006《農業用聚乙烯吹塑棚膜》測定，檢測單位為國家日用消費品質量監督檢驗中心（上海）。高透明多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜使用年限4～5 年，檢測報告如表2 所示。

表2 高透明農用多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜中國檢測報告[2]

散光多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜

散光多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜，具有散光、防老化、防流滴、防霧等性能。該棚膜通過添加助劑達到散光性能，主要有以下3個優點：①在不降低全光線透光率的情況下增加散射光，棚內陰影面積減少；②減少作物灼傷；③使作物受光均勻，著色良好。散光棚膜的功能性與高透明棚膜相同。散光多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜的光線性能，如圖1 所示。散光多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜的散光效果，如圖2 所示。散光多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜的光照強度試驗結果，如表3 所示。

表3 散光多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜的光照強度試驗結果

圖1 散光農用多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜的光線性

圖2 散光農用多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜的散光效果

棚膜應用案例

山東省壽光市蔬菜日光溫室（圖3）棚膜選用“希愛農5+1”品牌的0.1 mm 厚高透明多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜，具有防老化、防流滴、防霧、保溫等性能，實際使用壽命為3～4 年。溫室頂端采用乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）棚膜作為天窗，可以手工開關，進行通風。

圖3 蔬菜大棚外觀圖

江蘇省揚州市草莓連棟塑料薄膜溫室配有三層膜保溫結構（圖4），選用“希愛農5+1”品牌的高透明多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜，具有防老化、防流滴、防霧、保溫等性能。外層棚膜推薦選用0.15 mm 厚農膜，使用壽命為4～5 年；中層棚膜推薦選用0.1 mm 厚農膜；內層棚膜推薦選用0.075 mm 厚農膜（也有種植者選用0.05 mm 厚農膜）。

圖4 草莓連棟塑料薄膜溫室

上海市崇明島花卉連棟塑料薄膜溫室（圖5）選用“希愛農5+1”品牌的高透明多功能五層聚烯烴（PO）涂覆棚膜，具有防老化、防流滴、防霧、保溫等性能。棚膜選用0.15 mm 厚農膜，使用壽命在4～5 年。大棚外頂端采用遮陽網系統，可以自動開關。大棚內有通風系統和輔助空調（加熱和除濕）系統等，可以全自動化控制棚內環境（如溫度、濕度等）。

圖5 花卉大棚外觀圖

溫室透光覆蓋聚烯烴（PO）材料的發展趨勢

溫室透光覆蓋聚烯烴（PO）材料（即棚膜）的發展趨勢為滿足應用需求變化，應重點往多功能方向發展，依據溫室生產需求，注重耐農藥性、耐高溫暴曬性以及防苔蘚等性能的開發研究。

耐農藥性

設施農業生產中用硫磺薰蒸大棚作物，不僅起到殺菌作用，環保，還在一定程度上可為作物補充硫肥。生產中也推薦使用硫磺防治番茄霉病，黃瓜、西葫蘆、絲瓜的黑星病，瓜類白粉病等。塑料大棚進行硫磺熏蒸常用2.5～100 g/m3硫磺粉，其含硫量可達98.9%。熏蒸采用硫磺粉：干鋸末比例為1:3，每天熏蒸12～24 h。2013 年“希愛農5+1”品牌的多功能聚烯烴涂覆棚膜的供應公司在山東省壽光市對蔬菜塑料大棚進行抽查，發現棚膜中硫磺濃度達1790～3300 μmol/mol[3]。據此情況公司研發了耐硫磺農用多功能五層PO 涂覆膜。2014 年在壽光進行批量試用，2015 年在中國市場上全面銷售，基本上解決了農用多功能五層PO 涂覆膜耐硫磺薰蒸問題。同時促進了光穩定劑（即耐硫磺受阻胺光穩定劑）企業和其他農膜生產企業的新產品研發。

耐高溫暴曬性

中國山東、江蘇等地區種植者為降低土壤消毒成本，減少農藥（殺菌劑、殺蟲劑）使用量，通常在夏季利用太陽熱能進行夏季大棚高溫暴曬，從而實現土壤消毒。塑料大棚利用太陽熱能高溫土壤消毒需要保證棚內最高氣溫可達70 ℃，地表溫度60 ℃，地表下20 cm 溫度50℃。塑料大棚利用太陽熱能高溫土壤消毒效果，如表4 所示。

表4 塑料大棚利用太陽熱能高溫土壤消毒效果

2018 年“希愛農5+1”品牌的多功能聚烯烴涂覆棚膜供應公司在山東省壽光市對蔬菜大棚膜進行考察，發現當地農戶（專業合作社）普遍采用塑料大棚利用夏季太陽熱能進行高溫土壤消毒。有的大棚從6月開始扣棚暴曬到9月，暴曬3個月之久，影響到農用多功能五層PO 涂覆膜次第二年的流滴性能。公司由此研發了耐高溫暴曬性農用多功能五層PO 涂覆膜。2018 年秋季在壽光市進行批量試用，2019 年獲得初步成果。此問題也引起其他塑料助劑企業和農膜生產企業的重視。

防苔蘚

目前中國棚膜使用壽命一般在三年以上，但南方地區使用過程中苔蘚滋生問題突出，嚴重影響棚膜使用效果。目前，解決棚膜防苔蘚主要有3 種方法：①提高棚膜外層表面光潔度，阻礙苔蘚孢子生長；②在棚膜外表層膜內添加可以殺死苔蘚孢子的化合物（即農藥）；③在棚膜外層表面涂一層防黏附防生物膜，可以殺死苔蘚孢子或使孢子不易黏附在棚膜表面。2020 年“希愛農5+1”品牌的多功能聚烯烴涂覆棚膜供應公司在廣東省廣州市對大棚膜進行考察后發現通過提高農膜外層表面光潔度，可以阻礙苔蘚孢子生長。目前，在廣東試驗效果還不理想，只是延緩該情況發生，沒有徹底解決此問題。2021 年廣州大學研發出一種防黏附防生物涂層材料。在棚膜外層表面涂一層防黏附防生物膜（即通過表面噴涂銀類功能微納米級球，實現構筑具有抗菌和防黏附性的表面）殺死苔蘚孢子或使孢子不易黏附在棚膜表面?，F已通過實驗室試驗，進入廣州市現場試驗階段（圖6～7）。

圖6 棚膜外層防苔蘚實驗室試驗

圖7 棚膜外層防苔蘚現場試驗

總結

當前，中國溫室透光覆蓋聚烯烴材料在溫室中占市場主導地位，其中多功能聚烯烴涂覆棚膜發展很快，已成為目前國內高端主流產品。多功能聚烯烴涂覆棚膜性價比高，一定程度上可以替代玻璃和PC 板等覆蓋材料，已經廣泛應用于各類設施大棚。中國多功能聚烯烴涂覆棚膜在防老化、防流滴、防霧、保溫、散光、耐藥等功能性方面已經達到國際先進水平。而在耐暴曬、防青苔、光譜選擇性、微發泡高保溫、多層共擠技術等方面還要趕超國際先進水平，中國溫室透光覆蓋聚烯烴材料棚膜還應重點往多功能方向發展。