PO膜和PE膜日光温室温光环境比较分析

程 强 刘思莹 曲 梅 高丽红

（中国农业大学农学与生物技术学院，北京 100193）

PO膜（即聚烯烃，Polyolefin）由聚乙烯和醋酸乙烯多层复合而成，综合了PE膜和EVA膜的优点，具有强度高、抗老化性能好、透光率高且衰减率低等特点，一般能连续使用5～6 a，旧膜易处理，能作为再生资源，在燃烧处理时也不会散发有害气体（马英华和杨翠云，1996；陈青云 等，1997）。PO膜在日本已有15 a左右的使用历史，逐步取代了PVC膜；在我国近几年有小面积的引进，但还未有大面积的推广。

PE膜由低密度聚乙烯树脂或线性低密度聚乙烯树脂吹制而成，同时在生产过程中加入一些功能型助剂改善其透光、保温、流滴、防老化、防尘等性质（陈青云 等，1997；张福墁，2010）。自1976年我国开始生产到目前为止，由于其质轻价廉，不产生有毒气体，一直是我国主要使用的薄膜之一。

自PO膜在日本应用初始阶段，我国就有学者对其进行了关注，并于上海市郊区进行了试用，近几年应用面积有扩大趋势，但有关PO膜与我国目前使用广泛的PE膜、PVC膜、EVA膜在冬季温室生产中的应用效果的比较研究较少（陈青云 等，1997；李胜战，2010）。本试验针对华北地区冬季日光温室应用比较普遍的功能性PE膜与PO膜在冬季生产中对日光温室温度、光照等主要环境的影响及其初始透光特性进行系统比较研究，为PO膜的推广应用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2010年11月～2011年6月在中国农业大学西校区科学园内进行，选取结构完全一致的两栋日光温室为研究对象，温室长55.0 m，跨度8.0 m，脊高3.8 m，后墙高2.8 m。

试验选用的塑料薄膜为日本产PO膜及天津市天塑科技集团第二塑料制品厂生产的PE膜，厚度均为0.10 mm。2010年11月两栋温室同时覆盖新膜，采取相同管理措施，分别安放温、光监测设备，对温室内2010年11月～2011年5月的温光环境进行自动采集。

1.2 仪器设置

在两个供试温室中1.5 m高度各安装1套光量子传感器和1套温湿度传感器。为了消除温度测量误差，在两个温室中部偏西3 m的位置，1.5 m高度各补增1个气温测点，在每个温室气温传感器下方布置两个深度的地温传感器，分别为10 cm和20 cm。同时在温室外部不遮光区域安装检测室外光强的光量子仪和温湿度自动记录仪，气温观测高度为距地面垂直高度1.5 m处，地温为10 cm和20 cm的土壤温度作为对照。

所有传感器均为日本Espeik公司产品，温度测量精度为0.1 ℃，湿度测量精度为0.1%，光量子测量精度为0.01 μmol·m-2·s-1，以上仪器的数据采集间隔均是10 min·次-1。

2 结果与分析

2.1 两种棚膜的初始透光率比较

对两种棚膜的新膜在不同光谱下的初始透光率进行了室内仪器分析测定，结果见图1。图1-a为波长在200～2 700 nm波段所测得的数据，两种棚膜的总体变化规律基本相似；图1-b为波长400～700 nm可见光波段透过率的变化规律，总体趋势是PE膜的透过率高于PO膜1%～3%。表明PE膜在对光合有效辐射透过率方面比PO膜有优势，对作物光合产物的形成有利。总的看来，两种棚膜的初始透光率差异不是非常明显。

2.2 冬季典型晴天与阴天两种棚膜的光强日变化比较

典型晴天选在1月 15日（前后均为晴天），由图2-a所示：在9：00～10：50、13：00～14：10，PE膜的透光性要高于PO膜；但在冬季光合作用最强的11：00～13：00，PO膜的透光性要高于PE膜。室外在12：30左右达到一天中的最大光照强度，为626 μmol·m-2·s-1；此时PO膜覆盖的温室内光照强度为511 μmol·m-2·s-1，透光率为81.5%；PE膜覆盖的温室内光照强度为481 μmol·m-2·s-1，透光率为76.8%，较PO膜低4.7个百分点。

典型阴天选在1月3日（前后均为阴天），由图2-b所示：阴天整体光照强度较晴天低200μmol·m-2·s-1左右，光照减弱 32%左右，总体上两种棚膜在阴天的透光率比较接近，室外最高光照强度出现在 12：40左右，为 404 μmol·m-2·s-1；此时 PO膜覆盖的温室内光照强度为 285 μmol·m-2·s-1，透光率为73.4%；PE膜覆盖的温室内光照强度为263 μmol·m-2·s-1，透光率为68.9%，较PO膜低4.5个百分点，与晴天接近。

图1 PO膜和PE膜在不同波长下初始透光率的比较

图2 PO膜和PE膜在冬季典型天气光强日变化的比较

2.3 降水前后两种棚膜透光率的比较

2011年冬天北京降雨很少，本试验选取下雪之前的2月27日及下雪之后3月2日的中午12：00的透光率进行比较（时间间隔为雪融化时期）。结果表明，PO膜和 PE膜的透光率下雪前分别为81.3%和74.4%，下雪后分别为98.9%和91.4%，下雪后比下雪前分别提高17.6和17.0个百分点，说明PE膜较PO膜更易吸尘。

2.4 两种棚膜覆盖的日光温室温度的比较

冬季日光温室内的温光环境对栽培作物产量和品质有重要作用，尤其是对喜温蔬菜能否安全进行越冬生产关系重大，因此选择透光性好、保温性强的透明覆盖材料是喜温蔬菜冬季生产的关键技术之一。本试验重点对2010年11月26日～2011年1月15日51 d两种棚膜覆盖的温室温度环境进行监测，得出以下结果。

2.4.1 两种棚膜覆盖的日光温室冬季温度 2010年11月26日～2011年1月15日两种棚膜覆盖的温室日平均温度见图3，覆盖PO膜和PE膜的日光温室冬季日平均温度维持在10～20 ℃，晴天平均温度在20 ℃左右，阴雪天平均温度在10 ℃左右，平均比外界气温高10～18 ℃，PO膜覆盖的温室日平均温度总体上高于PE膜1 ℃左右，晴天温度差异大于阴天，可达2 ℃以上。

本试验还比较了两种棚膜覆盖下日光温室12月、1月、2月温室内最高、最低和平均气温，统计结果见表1，无论是平均气温、最低气温，PO膜均高于PE膜1 ℃左右（由于温室内温度高，管理员会进行通风，因此主要以最低气温和平均气温来衡量二者的保温性能），表明相同结构日光温室覆盖PO膜对提高冬季温室内的温度是有利的。

图3 PO膜和PE膜覆盖的日光温室冬季平均温度变化

表1 PO膜和PE膜覆盖的日光温室最高、最低、平均温度比较

2.4.2 典型晴天与典型阴天的温度日变化 典型晴天仍选在2011年1月15日，由图4-a所示，PO膜与PE膜覆盖的温室温度平均相差7 ℃左右，在11：40左右PE膜覆盖的温室温度达到最高，为 30.1 ℃，PO膜覆盖的为 38.7 ℃。为防止温室内温度过高对作物产生伤害，PE膜覆盖的温室在 11：40以后进行通风操作，因此温度有所降低。从曲线的发展趋势来看，可以看出PO膜覆盖的温室温度较PE膜覆盖的高。

典型阴天选在2011年1月3日，如图4-b所示，PO膜与PE膜覆盖的温室温度变化相对一致，PO膜覆盖的温室温度较 PE膜覆盖的高 1 ℃左右，二者均在 13：10达到最高，分别为21.8 ℃和14.8 ℃。与典型晴天平均温度相比，阴天日光温室温度相对较低，PO膜覆盖的温室平均温度降低了14.3 ℃左右，PE膜覆盖的降低9.6 ℃左右。

图4 PO膜和PE膜覆盖的日光温室冬季典型天气温度日变化

所选的典型晴天和阴天温室温度相对于室外都有相当大的提高，晴天 PO膜覆盖的温室平均温度提高24.7 ℃，PE膜覆盖的温室平均温度提高18.4 ℃；阴天PO膜覆盖的温室平均温度提高22.2 ℃，PE膜覆盖的温室平均温度提高16.0 ℃。

2.4.3 两种棚膜保温性的比较 两个温室的揭苫、盖苫时间分别为上午 9：00及下午 16：00，通过对2010年11月26日～2011年1月15日的数据进行统计，计算9：00～12：00的平均升温速率及 16：00～19：00的平均降温速率（表2）。揭苫后升温速率 PO膜（5.91 ℃·h-1）＞PE膜（4.70 ℃·h-1），但此时升温速度与透光性和室内外温差有关，不能简单推理2种棚膜的保温性；盖苫后降温速率 PE膜（1.50℃·h-1）＞PO 膜（1.06 ℃·h-1），此时无透光率的影响，主要与棚膜保温性有关，可以说明PO膜的保温性更好。

2.4.4 两种棚膜温室地温比较 对两个温室10、20 cm地温进行统计，如图5所示（a为10 cm地温，b为20 cm地温）。PO膜与PE膜覆盖的温室地温变化基本一致，较室外地温变化更稳定；PO膜覆盖的温室10、20 cm地温较PE膜覆盖的高2 ℃左右，维持在13～18 ℃，PE膜为11～16 ℃；20 cm地温变化与10 cm地温基本一致，但更加平稳，温度较10 cm地温略高。

表2 PO膜和PE膜覆盖的温室揭苫后升温速率、盖苫后降温速率的比较

图5 PO膜和PE膜覆盖的日光温室地温比较

3 结论与讨论

对于结构和管理措施均相同的温室，其温度差异主要来自于薄膜的透光特性。对供试棚膜初始透光率的测试结果表明，PE膜和PO膜的初始透光性在200～2 700 nm波段差异不显著；在光合有效辐射波段400～700 nm，PE膜的透光性高于PO膜1%～3%，但不同薄膜在使用过程中透光率衰减速率不同，从后续透光率的测定结果看，PO膜透光率总体高于PE膜，在典型晴天和阴天及降水前后的透光性均好于PE膜，因此理论上覆盖PO膜温室内的温度环境也要高于PE膜。通过对2010年12月26日～2011年1月15日北京最寒冷的这段时期两种棚膜覆盖的日光温室的平均温度、最高与最低温度及典型晴天与阴天温度的日变化、揭苫后升温和盖苫后降温的平均速率、地温变化等的综合比较分析，PO膜覆盖的温室具有升温快、保温好、温度高的特点，在冬季生产中更适宜作物生长。

已有研究表明：PO膜耐候性较强，一般可以连续使用5～6 a；屋顶凝结水量PO膜温室仅为PVC膜的1/10.0。对PE膜和PO膜覆盖的温室内种植的番茄叶数、株高、茎粗、结果数和产量的研究结果表明，PO膜覆盖的温室番茄较PE膜长势好，产量高，品质好（陈青云 等，1997；李胜战和邹志荣，2009；胡飞虎，2009；李胜战，2010；李强 等，2010）。本试验结果也表明，PO膜的综合性能良好，在我国冬季温室生产喜温果菜具有一定应用前景。

陈青云，原园芳信，吉本真由美.1997.PO和PVC薄膜温室的光温环境及其与薄膜流滴性的关系.农业工程学报，13（1）：130-134.

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马英华，杨翠云.1996.PO复合层农膜.上海蔬菜，（2）：5-6.

张福墁.2010.设施园艺学.2版.北京：中国农业大学出版社.