李樹(shù)旺+Pavlos+Verroios1+王春雷+崔繼峰

（1.Plastika Kritis Group；2.上海普拉斯克塑料有限公司，上海 201401；3.北京金華峰工貿(mào)有限公司，北京 101200）

用薄膜，主要是指棚膜、地膜、畜禽養(yǎng)殖畜牧膜等。農(nóng)用塑料棚膜（簡(jiǎn)稱棚膜）作為設(shè)施園藝重要的覆蓋材料，近年來(lái)，取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，成為設(shè)施農(nóng)業(yè)不可或缺的生產(chǎn)資料。中國(guó)自20世紀(jì)50年代末開(kāi)始將PVC薄膜應(yīng)用于溫室覆蓋，60年代開(kāi)始生產(chǎn)PVC農(nóng)用薄膜，70年代初開(kāi)始生產(chǎn)PE-LD農(nóng)膜。進(jìn)入21世紀(jì)，EVA、涂覆膜開(kāi)始作為覆蓋材料應(yīng)用于設(shè)施農(nóng)業(yè)，其產(chǎn)量和覆蓋面積迅速擴(kuò)大，居世界首位。作為最大的農(nóng)用薄膜市場(chǎng)，中國(guó)占全球整個(gè)農(nóng)用薄膜市場(chǎng)的71%，農(nóng)用棚膜和地膜占全球市場(chǎng)的80%[1]。

從應(yīng)用角度看，棚膜已經(jīng)廣泛用于蔬菜、花卉、工廠化育苗、瓜果、水稻育秧、煙草、畜牧水產(chǎn)、食用菌種植、生態(tài)餐廳、智能溫室等諸多領(lǐng)域；從溫室類型看，無(wú)論是中小棚、單棟大棚、節(jié)能日光溫室、連棟溫室、雙層充氣溫室、動(dòng)物圈舍、食用菌大棚等，都需要選用高端棚膜達(dá)到持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的目的。

然而高端棚膜在中國(guó)的應(yīng)用并不盡如人意，市場(chǎng)占有率大約只有5%左右。究其原因，一是產(chǎn)品同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)重，企業(yè)不注重產(chǎn)品研發(fā)，重模仿，輕創(chuàng)新，導(dǎo)致無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)，陷入價(jià)格戰(zhàn)泥潭；二是市場(chǎng)引導(dǎo)工作不到位，生產(chǎn)和銷售多注重眼前利益，忽視長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，不注重研究客戶真實(shí)需求，一味迎合低價(jià)需求；三是產(chǎn)業(yè)集中度低，企業(yè)規(guī)模小，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，轉(zhuǎn)型升級(jí)舉步維艱。棚膜不僅僅是一塊擋風(fēng)遮雨的覆蓋材料，更重要的是，它能夠改變或改善溫室內(nèi)部小氣候。一張性價(jià)比高的棚膜帶來(lái)的直接收益是提高產(chǎn)量、提升品質(zhì)、提高收成、提前上市、降低能耗、降低人工成本等。棚膜在整個(gè)溫室和生產(chǎn)投資中所占比重雖小（約3%～8%），但是其作用絕對(duì)不能等閑視之。因此，高端農(nóng)膜的發(fā)展和應(yīng)用是大勢(shì)所趨。下面，筆者將結(jié)合棚膜自身的規(guī)律特性來(lái)探討高端棚膜的現(xiàn)狀與發(fā)展。

棚膜的分類

按照加工方法分，可以分為吹塑（聚乙烯類）和壓延（聚氯乙烯PVC）。本文主要探討聚乙烯類吹塑薄膜。由于PVC棚膜自身的缺點(diǎn)，比如透光率衰減快、幅寬較窄、低溫易脆化、耐老化性差等，其應(yīng)用范圍越來(lái)越小。目前吹塑聚乙烯類薄膜是市場(chǎng)的主流。

按照加工工藝分，可以分為內(nèi)添加法和涂覆法。內(nèi)添加法是指把各種功能助劑，比如耐老化、流滴、保溫、消霧等，與載體樹(shù)脂制成母粒，然后與基礎(chǔ)樹(shù)脂通過(guò)共混熔融、擠出、冷卻定型、收卷等過(guò)程制成成品。涂覆法是指通過(guò)專用的涂覆設(shè)備將涂覆液均勻一致地涂在棚膜表面，解決因材料的疏水性強(qiáng)，冬季覆蓋易出現(xiàn)水滴和霧氣的問(wèn)題。涂覆法生產(chǎn)的農(nóng)膜在流滴消霧性和透明度方面有很大改進(jìn)。

按照加工設(shè)備分，有單層、二層、三層、五層、七層共擠棚膜。單層共擠是將所有原料和助劑通過(guò)一臺(tái)擠出機(jī)共混擠出成型，多層共擠是將不同的助劑按照科學(xué)的配方設(shè)計(jì)，在每臺(tái)擠出機(jī)中搭配不一樣的功能助劑和樹(shù)脂，以避免不同助劑間的功能沖突，達(dá)到最優(yōu)化協(xié)同效果的目的。多層共擠對(duì)功能性棚膜的改進(jìn)有更多的選擇，對(duì)每層原材料配方的科學(xué)合理設(shè)計(jì)是競(jìng)爭(zhēng)力核心的體現(xiàn)。更為重要的是，設(shè)備的精密程度又決定了生產(chǎn)過(guò)程能否按照配方的要求將母料/助劑均勻分布于棚膜的每一個(gè)點(diǎn)上。目前，希臘P.K.集團(tuán)是世界上第一家引進(jìn)七層共擠設(shè)備生產(chǎn)農(nóng)膜的廠家。高端棚膜生產(chǎn)廠家的吹塑機(jī)組不僅僅強(qiáng)調(diào)的是幾層共擠，更重要的是與之相關(guān)的高端配置。如精密的模頭和高效的螺桿，自動(dòng)稱重加料系統(tǒng)，在線自動(dòng)測(cè)厚系統(tǒng)，IBC內(nèi)冷系統(tǒng)等配置來(lái)決定硬件，硬件決定品質(zhì)。

棚膜的制造

棚膜的配方

如果說(shuō)先進(jìn)的設(shè)備是高端薄膜的根基，配方就是高端薄膜的核心。配方的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)不同地區(qū)，不同氣候，不同作物的需求來(lái)設(shè)計(jì)棚膜的各種功能。細(xì)分市場(chǎng)，個(gè)性化定制，是高端棚膜最重要的特點(diǎn)。高端棚膜是各種功能的集成和組合，這種集成和組合應(yīng)當(dāng)以每個(gè)地區(qū)不同需求為基礎(chǔ)，量體裁衣為客戶提供不同的解決方案，而非棚膜的簡(jiǎn)單宣傳推廣。以棚膜的耐老化為例，棚膜的老化主要由光氧老化和熱氧老化造成，為提高棚膜的耐候性能，棚膜配方含有高效受阻胺光穩(wěn)定劑（HALS），抗氧劑等助劑；并且要根據(jù)各地光照強(qiáng)度的不同，設(shè)計(jì)不同的配方。由此可見(jiàn)，因地制宜，充分考慮光照等氣候特點(diǎn)設(shè)計(jì)出符合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的棚膜是高端農(nóng)膜必須具備的特點(diǎn)之一。

棚膜生產(chǎn)的工藝流程

將混合均勻的物料加入擠出機(jī)料斗，在螺桿的加熱、輸送、剪切作用下，熔融料從機(jī)頭圓形的口模連續(xù)擠出，呈厚度均勻的圓形膜管；從機(jī)頭下部吹入適量的壓縮空氣，使其徑向吹脹；同時(shí)被上牽引夾輥縱向牽伸；位于機(jī)頭上部的冷卻風(fēng)環(huán)將冷風(fēng)吹向膜泡外表面，使膜泡冷卻定型；通過(guò)人字板壓疊或插疊，進(jìn)入上牽引夾輥，成為扁平狀；在下?tīng)恳龏A輥?zhàn)饔孟?，薄膜?jīng)導(dǎo)向輥、印字裝置、剖刀、展平輥等，進(jìn)入中心或表面收卷裝置，最后被切割的膜卷即為薄膜成品[2]。

棚膜的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

目前國(guó)內(nèi)農(nóng)膜企業(yè)執(zhí)行的棚膜國(guó)標(biāo)有2個(gè)，一是《農(nóng)業(yè)用聚乙烯吹塑棚膜》GB 4455-2006，二是《農(nóng)業(yè)用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）吹塑棚膜》GB/T 20202-2006。這2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)棚膜最基本的要求，生產(chǎn)企業(yè)必須按照標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行生產(chǎn)。為提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，高端農(nóng)用薄膜企業(yè)往往會(huì)有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，主要指標(biāo)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。以厚度為例，按照GB 4455-2006的要求，幅寬>8 m，厚度>0.08 mm的棚膜，厚度極限偏差為±25%，平均厚度偏差為±12%；以生產(chǎn)高端棚膜的上海普拉斯克塑料有限公司的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)為例，厚度極限偏差±15%（實(shí)際控制指標(biāo)可在±10%左右），平均厚度偏差為±5%。由“木桶理論”可知，最短板決定了木桶的容積，同樣，棚膜的使用壽命或功能喪失也往往從最薄點(diǎn)開(kāi)始。因此，在棚膜的質(zhì)量指標(biāo)當(dāng)中，其關(guān)鍵點(diǎn)就是對(duì)厚薄均勻度的控制，這往往體現(xiàn)了生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)備精密程度和管理水平。嚴(yán)苛的質(zhì)量控制，才能保證棚膜質(zhì)量的持續(xù)穩(wěn)定，減少質(zhì)量波動(dòng)給客戶帶來(lái)的不必要損失。對(duì)于質(zhì)量的控制，很多廠家并沒(méi)有真正建立起自己的質(zhì)量控制體系，有的甚至連基本的檢測(cè)設(shè)備都沒(méi)有，基本憑經(jīng)驗(yàn)、靠人工判斷。高端棚膜生產(chǎn)的基本要求為：工廠既要有完備的檢測(cè)檢驗(yàn)設(shè)備，又要有嚴(yán)格的質(zhì)量保證體系并一以貫之的執(zhí)行。

棚膜的基本性能

棚膜最核心的性能是耐老化，耐老化性出現(xiàn)問(wèn)題，其他功能就是無(wú)源之水，無(wú)本之木；功能化棚膜是圖3所表述功能中一種或多種的集成組合，高端棚膜廠商有義務(wù)根據(jù)客戶的需求和當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)有針對(duì)性提供相應(yīng)的產(chǎn)品和解決方案。另外，圖3只是列舉了目前棚膜常用的功能，隨著科技的發(fā)展，相信未來(lái)的科技會(huì)賦予棚膜更多樣化的功能。針對(duì)上述功能中的幾個(gè)主要功能，筆者做如下闡述：

耐老化性能

目前，市面上能夠提供書面質(zhì)保的耐老化棚膜1～5年不等。長(zhǎng)效耐老化棚膜可以達(dá)到節(jié)省人工換膜費(fèi)用、節(jié)約資源等目的，是性價(jià)比更高的棚膜。生產(chǎn)高端農(nóng)膜必須從基礎(chǔ)樹(shù)脂、耐老化助劑、生產(chǎn)工藝、加工設(shè)備等方面進(jìn)行嚴(yán)格控制，缺一不可。不注重研發(fā)和設(shè)備升級(jí)，粗放式生產(chǎn)，甚至偷工減料是不可能生產(chǎn)出耐候性優(yōu)異的棚膜的。近年來(lái)，由于酸性農(nóng)藥噴施和硫磺熏蒸劑的使用、氣候異常、環(huán)境污染、酸雨等造成的提前老化現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。對(duì)于這種苛刻條件下的棚膜，抗硫（S）氯（Cl）的專用棚膜型號(hào)應(yīng)運(yùn)而生，成為提高棚膜耐候性的“安全帶”。

機(jī)械性能

機(jī)械性能包括斷裂拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、抗撕裂強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度等指標(biāo)，是棚膜的基本性能之一。這些性能體現(xiàn)的是薄膜的抗風(fēng)、抗拉、抗沖擊、抗撕扯等強(qiáng)度指標(biāo)。對(duì)于棚膜安裝過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題和易出現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)冰雹地區(qū)造成的損失和危害，只有物理機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異的高端棚膜才能提供更安全放心的保障。劣質(zhì)棚膜甚至?xí)霈F(xiàn)在沒(méi)有使用之前用手就可以輕易撕裂的現(xiàn)象。

防流滴性能

若棚室密閉，由于土壤水分的蒸發(fā)和作物的呼吸作用，會(huì)在膜內(nèi)層布滿露滴，影響透光。墜落的水滴還會(huì)使作物凍傷或灼傷，產(chǎn)生霉變且加重病害。露滴的產(chǎn)生是由于水和膜的表面張力不一樣所致。棚膜中添加流滴劑或者干法涂覆后，薄膜表面具有了親水性，使水與膜的表面張力接近。當(dāng)接觸角趨近于零的情況下，凝結(jié)的水即鋪展成水膜，并沿傾斜的棚膜表面流下，此種薄膜即稱為流滴膜。目前，由于棚內(nèi)通風(fēng)排濕設(shè)施的差異，溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理等因素的影響，特別是北方日光溫室中，極易產(chǎn)生露滴。流滴功能普遍存在流滴持效期短的狀況。高端涂覆棚膜在改善流滴方面取得了顯著成效。

保溫性能

溫室內(nèi)白天蓄積熱量，夜晚會(huì)以遠(yuǎn)紅外線（7～13 μm）輻射熱的形式散失熱量。功能性高保溫薄膜由于添加了保溫助劑，可以最大程度降低夜間熱量損失，提高夜間棚內(nèi)溫度，防止溫度陡降，保護(hù)作物不受低溫凍害，增加作物積溫，幫助作物提早上市，降低連棟溫室冬季加溫費(fèi)用。無(wú)論南方還是北方，高保溫薄膜的應(yīng)用都會(huì)對(duì)溫室生產(chǎn)產(chǎn)生積極的正面效應(yīng)。當(dāng)外界環(huán)境溫度高于棚室內(nèi)溫度時(shí)，棚膜可以把熱量阻隔在溫室外。上海普拉斯克塑料有限公司最新研制開(kāi)發(fā)的遮光（遮陽(yáng)）膜，不同型號(hào)具有不同的光線透過(guò)率，用于連棟溫室的側(cè)膜，對(duì)溫室內(nèi)降溫有顯著的作用，同時(shí)改善溫室的整體感官效果。

紫外線屏蔽（UV-BLOCK）和紫外線透過(guò)（UV-OPEN）性能

紫外線屏蔽薄膜可將400 nm以下的紫外線幾乎全部阻隔在外，390 nm以下的紫外線透過(guò)率<2%，便可以達(dá)到理想效果。降低溫室中白粉虱、薊馬、潛蠅、蚜蟲和其他病蟲害的數(shù)量；減少昆蟲攜帶的病毒；通過(guò)減少致病性真菌孢子的形成，控制某些病害的傳播（如灰霉?。活A(yù)防黑斑病，提高商品價(jià)值。紫外線透過(guò)薄膜允許大部分紫外光譜進(jìn)入到溫室，允許280～300 nm以上紫外線透過(guò)，也就是UVB和部分UVA短波波段。紫外線透過(guò)膜的優(yōu)點(diǎn)是：可以使作物提前成熟，可縮短節(jié)間距，果實(shí)變大，幫助著色，果實(shí)顏色更鮮艷，幫助產(chǎn)生更多糖分和營(yíng)養(yǎng)成分。但是在高海拔地區(qū)和光照強(qiáng)烈地區(qū)可能產(chǎn)生灼傷，需慎用。

透光性能

光線可以通過(guò)散射光薄膜進(jìn)入溫室后發(fā)生折射，這種薄膜看起來(lái)有些“朦朧”，但不會(huì)減少光合作用（PAR）所需要的光線。這種薄膜可以使溫室內(nèi)的光照更均勻，分布在各個(gè)角落，作物底部無(wú)陰影，減少直射光的灼傷，提供更好的工作環(huán)境。炎熱的天氣和日照充足的地區(qū)，有較好的效果。低溫寡照地區(qū)需慎用。

轉(zhuǎn)光性能

植物的光合作用主要靠葉綠素完成，葉綠素a和葉綠素b的吸收光譜有兩個(gè)峰區(qū)，分別位于藍(lán)紫光和紅橙光區(qū)，對(duì)作物的葉片和果實(shí)的生長(zhǎng)和發(fā)育產(chǎn)生重要影響，其吸收光譜與轉(zhuǎn)光劑的發(fā)射光譜具有吻合性，說(shuō)明轉(zhuǎn)光膜可以促進(jìn)作物生長(zhǎng)。轉(zhuǎn)光膜基本功能就是將紫外光和綠光轉(zhuǎn)為藍(lán)光或紅光。

防塵性能

棚膜經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用后，其表面會(huì)積聚大量粉塵，導(dǎo)致薄膜透光率會(huì)明顯降低。高端薄膜的外層一般會(huì)有防塵配方的設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)雨水沖刷，透光率衰減會(huì)明顯減慢，盡可能使薄膜保持較高的透光性。

如何選擇適用的高端棚膜

棚膜的種類繁多冗雜，質(zhì)量參差不齊。筆者認(rèn)為，高端棚膜并不意味著就是高價(jià)格，用戶更應(yīng)該關(guān)注的是性價(jià)比，選用合適的棚膜，需要考慮以下幾方面的因素：① 綜合考慮所種植作物的種類、生長(zhǎng)習(xí)性、對(duì)光線的要求、當(dāng)?shù)貧夂蚬庹仗攸c(diǎn)等因素；② 綜合考慮棚型結(jié)構(gòu)和溫室內(nèi)設(shè)施。比如，選用的設(shè)施是日光溫室、單拱大棚還是連棟大棚；溫室內(nèi)是否有加溫、通風(fēng)排濕設(shè)施；其覆蓋采用單層覆蓋、雙層充氣還是多層覆蓋，每層所起的作用不一樣，對(duì)功能的要求也不一樣；③ 是否有特殊的要求，比如夏天降溫、防止灼傷、作物著色、防臺(tái)風(fēng)、防止低溫凍害、抗農(nóng)藥抗硫磺熏蒸等；④ 選用棚膜絕對(duì)不能僅僅只考慮厚度，更重要的是考慮所需的功能。兩個(gè)極端情況是，有的只考慮厚度和耐老化，有的認(rèn)為所有功能都具備才是好薄膜。這都是不正確不全面的認(rèn)識(shí)；⑤ 購(gòu)買棚膜以面積為計(jì)量單位，如果是厚薄差異度大的棚膜，往往會(huì)人為提高棚膜的平均厚度，以達(dá)到提高最薄點(diǎn)數(shù)值的目的，最終用戶還是要為多余的平均厚度買單；⑥ 選用經(jīng)驗(yàn)豐富、專業(yè)化程度高、有實(shí)力的生產(chǎn)商和經(jīng)銷商，他們會(huì)根據(jù)用戶的情況提供合適的、系統(tǒng)的解決方案。

高端棚膜的特征及發(fā)展趨勢(shì)

綜上所述，高端棚膜需要具備如下的特征：① 高端棚膜首先是功能化的薄膜，并且是科學(xué)合理集成與組合的功能薄膜；② 高端棚膜是精益求精、質(zhì)量持續(xù)穩(wěn)定、性價(jià)比高的薄膜；③ 高端棚膜是量體裁衣、個(gè)性化定制的薄膜；④ 高端棚膜是能夠改善溫室小氣候，給用戶帶來(lái)附加值和經(jīng)濟(jì)效益的薄膜。

我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展?jié)摿薮?，前景無(wú)限。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)高端棚膜依然有很大的發(fā)展空間。未來(lái)的高端棚膜在功能化方面將繼續(xù)擴(kuò)展、提高，具有親水功能的新型復(fù)合長(zhǎng)效功能膜值得期待；加強(qiáng)對(duì)有色薄膜的研究；適應(yīng)不同作物對(duì)光譜和溫度需求的專用光質(zhì)調(diào)節(jié)（轉(zhuǎn)光、反光、調(diào)光）膜大有可為。在經(jīng)濟(jì)新常態(tài)和加大供給側(cè)改革的大背景下，以注重細(xì)節(jié)、追求極致的“工匠精神”和不斷創(chuàng)新的進(jìn)取意識(shí)，中國(guó)的高端棚膜市場(chǎng)必能大有所為。

參考文獻(xiàn)

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