摘要:反光膜是一种特殊的逆反射材料,它的历史可以追溯到 20 世纪 30 年代。1937 年,世界上第一块反光膜在美国的一家实验室诞生,这标志着交通标志大规模应用反光膜历史的起点 。中国在 20 世纪60 年代开始接触反光材料,70 年代末开始了反光材料的研究工作。
你不知道的秘密!反光膜如何改变果树产量?
马建斌等
反光膜是一种特殊的逆反射材料,它的历史可以追溯到 20 世纪 30 年代。1937 年,世界上第一块反光膜在美国的一家实验室诞生,这标志着交通标志大规模应用反光膜历史的起点 。中国在 20 世纪60 年代开始接触反光材料,70 年代末开始了反光材料的研究工作。1984 年,美国 3M 公司进入中国市场,推广反光膜产品,使得反光膜在中国得以广泛应用。随着时间的推移,反光膜技术不断发展,应用领域逐渐增多,其中在农业方面,它能够通过反射和折射光线来调节农作物的生长环境,提升农作物的产量和品质,在苹果、桃、芒果、梨、葡萄、蜜橘和脐橙等果树上得到了广泛应用 。
1 农用反光膜的分类
1.1 按照反光性能分类
1.1.1 单面反光膜 这种膜材料主要通过一面反射膜材料的反光作用来提高温度和光线的反射效果。其反光率相对较低,一般在 20%左右,可满足同季节和不同时间段的农作物生长需求。
1.1.2 双面反光膜 双面反光膜则通过两面的反射效果,进一步促进温度的升高和光线的均匀分布,从而提高农作物的产量和品质。它适用于多种生态环境,能够更有效地满足农作物的生长需求。
1.1.3 透明反光膜 透明反光膜在不影响透光性的前提下,同时具备了反光性。这种膜材料具有较高的反光率,可以有效地促进植物光合作用,提高农作物的光效率,进一步提升农作物的生长质量。
1.2 按照功能分类
1.2.1 提高温度型 在温度较低的季节或高纬度地区,通过反射太阳光,反光膜能够形成温暖的光照环境,有效促进农作物的生长和发育,提高产量 。
1.2.2 调节光线型 反光膜还能调节光线的分布,使光线更加均匀地照射在作物上,避免单一方向过强的光辐射导致日光灼伤,从而提升农作物的光合效率和整体生长质量 。
1.2.3 控制湿度型 某些特殊设计的反光膜还具备控制湿度的功能,能够减少农作物表面水分的蒸发,保持适宜的湿度环境,防止热量和水分的过度散失,进一步促进农作物的健康生长,提高农产品的品质 。
2 反光膜在果园中的具体应用
2.1 铺前准备
选择合适的反光膜。一般选用反光率高、抗氧化能力强、耐用的材料,如聚丙烯、聚酯铝箔和聚乙烯的纯料双面复合膜。这些材料反光率为 60%~70%,比普通膜高 3~4 倍,且可连续使用 3~5 年 。
在铺设反光膜之前,对果树进行必要的修剪工作。回缩树冠下部拖地裙枝,疏除树冠内遮光较重的长枝,以及剪除徒长枝、背上枝等,使光线能够更好地穿透树冠,照射到反光膜上。
清理地面。清理果园地面上的杂草、石块、落果等障碍物,确保反光膜铺设区域的整洁和平整,这有助于反光膜更好地发挥作用,提高反光效果。
2.2 铺设反光膜
反光膜应顺行铺设在树冠两侧,反光膜的外边与树冠的外缘对齐 。这样可以使更多的阳光透射到反光膜上,并通过反射作用将光线聚集在树冠下部和内膛,提高这些区域的光照强度和均匀性。将成卷的反光膜放置于果园的一端,然后倒退着将膜慢慢滚动展开。边展开边用石头、砖块或绳子等物品将反光膜固定住,以防被风吹走。注意压膜时不宜用土,以免将反光膜弄脏,影响反光效果。
2.3 铺后管理
定期检查。铺膜后应经常检查反光膜的状态,确保其平整无褶皱、无破损。遇到刮风下雨等恶劣天气时,应及时将风刮起的膜重新整平,并将膜上的泥土、落叶及积水清扫干净,以保证反光效果。
采果前清理保存。在果实采收前,应将反光膜收拾干净并卷好妥善保存。清理反光膜上的杂物后,用清水冲洗并晾干,然后缠绕于圆形的木棍上存放于阴凉、通风、干燥处等待来年使用(图 1)。
图1 铺设反光膜的果园
通过以上步骤的精心操作和管理,反光膜能够在果园中发挥最大的作用,为果树的生长和果实品质的提升提供有力支持。
3 反光膜在农业生产中的重要作用
3.1 提高光合速率
反光膜通过反射地面和周围环境的光线,增加了作物叶片,尤其是树冠下层和内膛部位叶片的光照 。这些部位的叶片通常接收的直射光较少,反光膜的应用有效提高了这些区域叶片的有效辐射,显著改善了这些部位叶片的光照条件,为作物进行光合作用提供了更为丰富的光能资源。在某些情况下,反光膜下可能会形成一层水滴膜。这层水滴膜也能反射光线,进一步增强光线的反射和散射,从而增加作物叶片接收到的光量。因此,反光膜不仅增加了总的光量,更重要的是保证了光照在作物冠层内的分布均匀性,为作物的生长提供了更为均衡的光照强度。
3.2 提升了土壤的温度和湿度
首先,在白天,阳光能够顺畅穿透薄膜直接照射地面,土壤可以吸收投射的太阳光,并将其转化为热能,从而提高土壤温度 。反光膜的不透气性有效阻挡了土壤表面冷空气的流通,防止了地表热量因近气层乱流运动而迅速散失,从而大幅度提升了土壤温度。其次,覆膜限制了土壤水分的无效蒸发,使得更多水分得以保留在土壤中 ,有助于减少因水分胁迫导致的生长抑制现象,保存的水分可以进一步促进土壤温度的升高。再次,当夜幕降临时,地表覆膜犹如一层温暖的被褥,减缓了土壤向外界释放热量的速度,夜间土壤中的水汽在薄膜表面凝结成水滴,会释放出潜热,进一步减缓了土壤温度下降的速度,为作物创造了更为稳定的生长环境(图 2)。
图2 反光膜在设施农业中的应用
3.3 促进有机质与腐殖质的高效转化
覆膜下的土壤环境湿润温暖,为土壤微生物如细菌、真菌等提供了理想的繁殖条件 。这些微生物积极参与有机质的分解过程,将其转化为植物可直接吸收利用的速效养分,如铵态氮、硝态氮等,从而提高土壤的肥力水平 。在传统方式下,雨水冲刷和土壤渗透往往造成肥料流失严重。而覆膜技术的应用,通过在地表形成一层物理屏障,可以有效阻止肥料的“淋失”和“溶脱”,确保了肥料在土壤中的稳定性,为作物持续提供养分支持。
3.4 改善土壤结构
自然环境中,土壤裸露的表面会直接遭遇雨水的冲击,导致土壤颗粒紧密排列,形成板结层。而覆膜能够有效分散雨水,减少其对土壤的拍实作用,保持土壤颗粒间的良好通气性和透水性 [6] 。同时,覆膜还可以增加土壤孔隙度。土壤水分的蒸发过程中膜下土壤温度升高,加速了土壤水分的蒸发过程。蒸发的水蒸气在膜内形成微小的气泡,扩大了土壤颗粒的间隙,从而增大了土壤的孔隙度,有利于植物根系呼吸和吸收养分。
3.5 改善果实的外观品质
反光膜通过反射阳光,将光线重新定向到树冠下部和内膛,显著改善了这些区域的光照条件。这种光照的均匀分布促进了果实表面的全面着色,特别是那些原本难以着色的部位,使得果实色泽更加鲜艳、均匀。据研究,铺设反光膜后,果实的着色指数显著提高 。例如,在葡萄园中,铺膜树的全株平均着色指数在 50%~70%,而未铺膜树则仅在 26%~40%。这种着色效果的改善不仅提升了果实的外观品质,还增加了全红果的比例,提高了果实的市场价值(图 3)。
图3 反光膜促进妮娜皇后葡萄着色
3.6 提高果实内在品质
反光膜通过促进光合作用提高植物体内有机物的积累量,特别是糖分的合成量。这使得果实的可溶性固形物含量增加,甜度提升,口感更佳 。例如,在枇杷种植中,反光膜的使用可以显著提升可溶性固形物和维生素的含量,同时降低有机酸的含量,从而提高果实的口感和营养价值。除了糖分增加外,反光膜还可以通过影响果实内部的代谢过程,如酶的活性等,进一步改善果实的风味。这使得果实更加鲜美可口,满足了消费者对高品质水果的需求 。
3.7 反光膜可以促进果实早熟
反光膜通过改善光照条件,促进果实早熟。这使得果农能够提前采摘提前上市销售,抢占市场先机。特别是在一些对果实成熟度有严格要求的地区或市场,早熟品种往往能够获得更高的售价和更好的经济效益。以温州蜜柑为例,地面铺设反光膜能够减少果皮的厚度并提升果实的颜色品质。这种变化不仅使得果实更加美观诱人,还可能在一定程度上增强了果实的耐贮运性 。
3.8 反光膜的使用可以预防病虫害
反光膜通过反射阳光,可以减少果园或田间地面的光照,从而在一定程度上抑制杂草的生长。因为许多杂草需要充足的阳光才能良好生长,减少光照可以降低它们的生长速度 (图 4)。在防治虫害方面,反光膜通过反射光线可以干扰害虫的视觉系统,使害虫难以准确找到植物,从而降低病虫害的发生风险。此外,利用害虫的趋色性,如蚜虫、白粉虱对银灰色反光膜的反射光线敏感,当它们感知到银灰色反光膜后,会避开这一区域,从而减少它们在作物上的聚集和繁殖,抑制它们对作物的侵害和病毒在作物间的传播,从而降低病毒病的发生率。
图4 反光膜抑制杂草生长
4 反光膜使用过程中存在的问题
4.1 污染环境
传统塑料反光膜在使用后难以降解,甚至可能需要数十年或上百年才能完全分解。如果埋入土壤中,会对土壤结构造成破坏,导致土壤质量下降,影响农作物生长。此外,反光膜表层的金属铝可能脱落并渗入土壤,加剧土壤酸化,导致农作物减产。反光膜中的塑化剂和添加剂容易释放到环境中,如果随意丢弃或处理不当,它们可能会渗入地下水系统,污染水质,从而危害饮水安全 。
4.2 引发安全事故
反光膜分量轻且表面金属铝导电性好,在风力较大的情况下容易被刮起并缠绕到电线上,引发短路,导致跳闸停电,影响用电安全。更严重的是,如果反光膜接触到高压电线并引发短路,还可能引发火灾等安全事故。
4.3 危害人体
反光膜是由塑料和铝层构成的,塑料难以降解,而铝层在摩擦和侵蚀下容易脱落。铝元素如果通过环境进入人体,长期积累可能会对骨骼和神经系统造成损害。有研究表明,铝粉的长期暴露可能导致记忆力减退、学习能力下降、注意力不集中等神经系统功能障碍,还可能与老年痴呆症和帕金森病等神经退行性疾病有关。
5 展 望
我国在处理果园废弃反光膜问题上采取了多元化的措施,旨在减少其对环境的负面影响,这包括建立和完善回收体系,确保废弃反光膜得到有效收集和处理;倡导生物降解等环保材料的使用,减少长期环境负担;以及通过教育和宣传活动提升果农的环保意识,激发他们参与回收的积极性。未来,按照当前国家开展生活垃圾分类的指导方针,处理废弃反光膜还应优先考虑资源化、无害化 。
来源:青钱柳