转光膜在园艺作物上的应用初探

王 红，许望龙

（1.岳阳职业技术学院，湖南 岳阳 414000；2.岳阳市农业科学研究所，湖南 岳阳 414000）

多功能转光膜有红蓝光同时转化、防滴、长寿、保温等多种功能。我国从上世纪90年代开始引进、研究、应用、推广转光膜。目前，以棚膜覆盖的蔬菜园艺设施（大棚和温室）面积超过了66.7万hm2，棚膜消耗达57万吨/年。1993～1996年累积推广面积197.87万hm2，共增产蔬菜8 501万吨，产值1 275亿元，增加纯收入828亿元。我国适宜推广棚膜覆盖的面积为333.3万hm2，2000年棚膜覆盖面积达100万hm2，2010年达146.7万hm2。功能性棚膜是棚膜的发展方向，而转光膜是功能膜中最具发展前途的代表之一。

1 转光膜概况

光是植物生长的必要条件，但并非所有波段的光线都对植物的生长有益。每一种植物都有其特定的最佳生长作用光谱。在最适生长的光谱条件下，植物能快速生长，并实现高产优质。但是，一般的日光由于不只包含作物生长的最适作用光谱，所以，需要转光膜将一般的日光转换成植物的最适生长光照（即叶绿素的吸收光谱），改善农作物的光照条件，使之处于最佳生长状态。

1.1 转光膜及转光原理

转光剂是指能够将日光中近紫外光和（或）绿光转变成蓝光和（或）红光的农用薄膜助剂，是应现代高效优质农业的需要，为充分利用太阳能，减少使用化肥和农药，提倡绿色食品而发展起来的一种新型塑料功能助剂。转光膜是一种通过添加转光剂来实现光转换的薄膜，能将紫外光和510～560 nm的可见光转变成作物所需的光如蓝光、绿光、红光等，提高棚温3～5℃，从而加速作物生长，提高作物的产量和质量。

虽然不同转光剂所转换（吸收）的光源范围和转换出（发射）的波长范围及强度不同，但转光的原理基本一致，即体系中含有不稳定的离子或p电子，此能量可传递给中心离子，使其电子从不稳定激发状态跃进回到稳定的基态，同时放出（发射）一定波长的光，这种发光遵守斯托克斯定律，即发射的光子能量必然小于发光的光子能量。

1.2 常用转光膜的种类品种

从光能利用的角度看，现有的转光农膜可以分为两大类。第一类转光膜可将太阳光中的紫外光、绿光转换成植物光合作用所需要的红橙光和蓝光，主要研究国家有俄罗斯、美国、韩国、日本。我国20世纪90年代才开始研究应用这类转光膜。

Golota Anatolij Fedorovich等人（俄罗斯，专利号：RU 2013437）指出，聚乙烯农膜的填充剂组分主要有以下几种：铕激活的钇氧化物22 w t%～30 w t%，锑和镁激活的磷酸氯钙36 w t%～44 w t%，镁激活的锗酸氟镁26 w t%～34 w t%。这些聚乙烯类转光膜的发光谱在500～700 nm之间，透光率93%～100%，在200～480 nm范围的吸光率为100%，吸收的紫外光转化到红光区域的转化率为90%～96%。

Ram Phosphorix LLC（美国，专利号：US6153665）研制出掺杂高密度聚乙烯的覆膜，包含转光添加剂钇-铕氧硫化物0.05 w t%～0.5 w t%、聚氨基琥珀酸酯光稳定剂0.1 w t%～1 w t%和含量在98.5%以上的聚合物树脂，可将紫外光转化成促进作物光合作用的光。

Sumsung General Chem icals Co.,Ltd（韩国，专利号：KR 2000002054）研制出的聚乙烯塑料农膜中包含聚合物树脂、含量为0.08%～0.25%，粒径为1～30 mm的无机荧光颗粒EumYnOkSl（m=0.01～0.2，n=2～3，k=2～3，l=0～1）和大于或等于1的添加剂。

Okura Industrial Co., Ltd. （日本，专利号：JP10304781）研制出能够促进植物生长的农膜，包含0.1%～20%能够发出可见光的储光颜料，激发和发光峰分别在365 nm和520 nm。

我国哈尔滨工业大学科技发展有限责任公司研制出一种光生态高产农用塑料薄膜（专利号：CN 20031010 7608）。该膜的特征在于其基体树脂内添加有一种或多种荧光物质A和B，还添加有抗老化剂C，以延长薄膜的使用寿命。荧光物质A的加入量为原料总质量的0.01%～1%；荧光物质B的加入量为原料总质量的0.01%～0.2%；抗老化剂C的加入量为原料总质量的0.2%～1.2%。荧光物质A吸收太阳光中的紫外光，发出蓝紫、绿或红橙光；荧光物质B将太阳光中的绿光转化为红橙光。除了该公司外，还有湖南师范大学、上海师范大学、北京市航卫高新技术研究所等研发了相关的专利技术。

第二类是将太阳光中的红外光转化成可见光的农膜，仅日本和俄罗斯有研究。

M okrousov G M等（俄罗斯，专利号：RU 2229496）发明了温室遮盖用聚合物组分，包括0.02%～0.5%Y2O2S∶Eu3+，0.04%～4.5% IR校正剂，0.1%～1.0%热光稳定剂，粒径<20 mm，余部为热塑性材料。IR校正剂吸收IR太阳辐射并转化成可见光，选自M-Ln，M为钇氧硫化合物等，Ln为铒或镱。热塑性塑料为聚乙烯，热光稳定剂选自Tinuvin 622和Tinuvin 783。

Fuji Kagaku Kogyo KK（日本，专利号：JP2003165967）研制出一种农用薄膜，包含100重量份树脂和1～50重量份复合氢氧化盐红外吸收剂（A l2Li价阴离子，0≤m≤10、0.5≤x≤1、0.5≤y≤3.0。红外吸收剂被高级脂肪酸、高级脂肪酸盐、高级脂肪酸酯、磷酸、非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或偶合剂涂覆。该农膜还包括0.01～5重量份光稳定剂、防雾剂等。

协和化学工业株式会社（专利号：CN99802573）研制出一种水滑石类化合物，具有优异吸收红外线能力，在农用薄膜中显示出优异的光通过性。

2 转光膜在园艺作物上应用的现状

2.1 转光膜在蔬菜上的应用

2.1.1 光照强度和透光率优势明显 多功能转光膜较普通无滴长寿膜在光照强度和透光率等方面的优势明显。无论是晴天还是阴天，多功能转光膜的透光率均明显高于对照，增幅达4.59%～9.75%，但随着使用时间的延长，两种膜的透光率均呈下降趋势。据吕敬刚报道，因多光膜改变了棚内光照强度与光质，故多光膜对番茄株高的增长有抑制作用，对茎粗的增长有促进作用，对韭菜增产作用显著，增产幅度达30%以上。

2.1.2 增温效应 多功能转光膜较普通无滴长寿膜有明显的增温效应。有试验表明，白天下午2∶00左右，多功能转光膜内温度比对照高1～1.5℃；夜晚该膜内最低温度也比对照稍高。早春白天大棚升温快，有利于蔬菜的光合作用；夜间保温性能好，有利于保护蔬菜免受早春低温冷害或冻害。转光膜大棚的棚内温度要稍高于普通膜大棚的棚内温度，特别是当温度较低时，转光膜覆盖的棚内气温、地温分别比对照提高0.5～0.9℃和0.7～1.3℃。

2.1.3 提早上市 研究表明，转光膜大棚栽培蔬菜可使成熟期提前，产量提高，且蔬菜的营养成分含量也有所提高。例如转光膜栽培的黄瓜比普通大棚栽培的黄瓜提早4天上市，产量提高40%，糖分含量增加9.7%，Vc含量增加31.4%，并且色泽亮丽，脆甜可口。

2.1.4 增产效果明显 在番茄、茄子、黄瓜、青椒等蔬菜上的试验表明，转光膜对其有明显的增产效果。与对照相比，应用转光膜栽培番茄增产18.2%、茄子增产20.8%、黄瓜增产21.6%、青椒增产15.1%。以“四月慢”青菜和“苏椒5号”为供试材料的试验表明，与对照相比，多功能转光膜均有不同程度地提高了产量，前茬“四月慢”青菜产量达2 853.5 kg/667 m2，比对照增产6.9%；后茬“苏椒5号”辣椒产量达3 282.7 kg/667 m2，比对照增产7.9%。

2.1.5 提高品质 与普通大棚相比，转光膜大棚栽培的蔬菜，品质有明显的提高，干物质、Vc含量、可溶性糖含量比对照分别增加1.76%、76.05 mg/100 g、0.49%。使用多功能转光膜生产的“四月慢”青菜干物质含量比对照高1%；生产的苏椒5号青熟果实维生素C含量比对照高0.8%。

2.2 转光膜在果树上的应用

转光膜在果树上主要应用在南方葡萄和草莓栽培上，转光膜的增温效果明显，特别是阴雨天气增温更明显，对葡萄开花期克服低温的影响有很好的作用。目前生产上推广的南方梨果实套袋的黄色套袋就是用转光膜生产的，价格便宜，操作方便，套袋效果好，深受果农欢迎，而且套袋后梨的裂果少，病虫少，果形美观，产量高。

2.3 转光膜在花卉上的应用

目前，转光膜在花卉上的应用国内还未见正式报道，俄罗斯有资料证明，转光膜下种的玫瑰花可提前1个月开花，而且在冬季生火的大棚里花瓣也不焦边。

3 转光膜在园艺作物上应用的前景

3.1 我国与国外转光膜应用的差距

我国对棚膜的研究开发起步较晚，且科技经费投入不足，因此在质量、品种、价格等方面与其他发达国家仍有较大差距。我国聚乙烯棚膜的平均使用寿命和防流滴期分别约为2年和4个月，而日本产品均为5～6 年；我国的功能膜种类只有40种左右，日本却多达300余种；专用棚膜在我国的研究还刚刚起步。

最近几年，发达国家开发出一种新型棚膜——光生态棚膜。这种新型棚膜可保留对作物生长有利的光，可将对作物有害的紫外光或绿黄光部分滤掉或转化为作物光合作用所需的蓝紫光和红橙光，并且可转紫外光范围广，转光光谱与光合作用也相吻合，转光寿命长达180～300天，还有明显提高农作物品质和减少病虫害的功能。而我国在光生态棚膜的开发方面仍是空白，而且我国目前开发的转光棚膜多以增温为主，可转光范围窄、效果差，转光寿命仅为20～30天，可转的紫外光仅有1%～3%，功能也不完善，发展空间较大。

目前，发达国家以研制应用专用型棚膜为主，根据不同作物对光的需求分别采用不同的棚膜，因而培育的作物产量高、品质好。我国在这些方面还需加强研究，以改善我国大棚蔬菜“柿子不红，茄子不紫”的情况。发达国家在发展工厂化农业进程中，已经研制出现代化大棚，覆盖材料不再是传统的塑料薄膜，而是厚膜或较厚片材，强度高，透光好，保温性能强，使用寿命长达15～30年，同时还可以较容易地集成多种功能，如选择转光、防流滴、防雾等。我国主要还在普遍应用传统塑料薄膜，使用寿命短，功能性差。

3.2 转光膜在园艺作物上应用的前景

我国属大陆性季风气候，适宜发展设施园艺。至2010年，全国设施面积将增加到300万hm2，功能性棚膜的比重占棚膜年销量40%以上。大量的试验已经证明，转光膜可通过对光的调节来增加植物的蓝光或红光照射程度，可以使作物根系发达，茎叶茂盛，增产增收和品质优越；另外，吸收320～350 nm范围的紫外线对植物的某些病害、虫害有抑制作用。所以，转光膜应用于设施园艺，具有广阔的前景。据说正在研究一种转光型花卉专用膜，用于地处高原，紫外光照强，不利于花卉栽培的地区，如云南。用转光膜栽培花木，可充分利用阳光，增加对植物有利的蓝光或红橙光，使花木根系发达，花叶茂盛，并能延长花期，缩短培育时间，提高单位面积产量，增加收入。

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