考虑薄膜积灰的日光温室前屋面采光效率模型构建及应用

为确定自然环境下日光温室前屋面的采光效率,通过实测数据获得杨凌地区冬季长时间无雨状态下棚膜表面的灰尘积累分布情况以及不同太阳入射角及积灰程度下的棚膜透光率,构建了积灰分布模型及棚膜透光率衰减模型,在此基础上结合太阳入射角计算模型,采用MATLAB作为开发工具编写日光温室前屋面透光率的计算程序。通过输入温室地理坐标、日期时间、采光面曲线形状、朝向、棚膜材料种类,模拟出采光面上的透光率,并在杨凌地区对模型进行验证与应用。结果表明:同时考虑灰尘和太阳入射角的影响,建立的透光率模型与实测值的模拟精度较高,3个测点的模型计算值与实测值平均绝对误差分别为0.90%、2.13%和2.02%;以杨凌冬至日高采光效率为设计目标,将距温室前屋面底端0.8 m处的点作为控制点,确定2种曲线形状的温室,其前屋面控制点高度分别为0.6和0.8 m;朝向为南偏西5°时,在冬至日正午前后2h内,采光面的太阳入射角处于合理采光角范围内,采光效率较高;在弱光低温的冬季,为保障温室内较高的光照强度,建议选用的前屋面覆盖材料为白色PO膜。该研究可为日光温室棚膜表面采光效率的计算及采光面结构的设计优化提供依据。     

利用多余光照光伏发电的温室透明覆盖材料的研制

针对高于光饱和点的多余光照对植物生长没有意义的问题,该文研究了一种可利用多余光照实施光伏发电的新型实体复合抛物面聚光(compound parabolic concentrate)温室透明覆盖材料。利用光学仿真软件对不同入射角的太阳光进行追踪,并对该透明覆盖材料在实际天气下的透过率和发电功率进行试验研究。仿真结果与试验输出功率以及覆盖材料实际透过率的趋势相吻合,在正午阳光强烈时覆盖材料透过率低,最低时只有32%;而上、下午透过率相对较高,在60%左右。研究表明此新型温室覆盖材料可以较好地调节光照,使温室内的光照度更加均匀,进而改善温室内光热环境,同时利用多余光照发电,实现太阳能综合利用。     

适宜薄膜含量提高棉秆/塑料定向复合板力学和吸水性能

为了有效利用棉秆资源,制备高性能的生物质秸秆人造板,该文以等规聚丙烯和高密度聚乙烯薄膜为填充材料,以长棉秆束为基体材料,采用定向分层铺装方法,热压制备了不同薄膜含量的棉秆/塑料定向复合板,测试了复合板的物理力学性能,用扫描电子显微镜观察了复合板的微观结构。结果表明,等规聚丙烯基复合板物理力学性能优于高密度聚乙烯基复合板,且当等规聚丙烯薄膜质量分数为15%时,复合板性能较佳,在此条件下,复合板的静曲强度、弹性模量、内结合强度、吸水厚度膨胀率和吸水率分别为60.60 MPa、5074.4 MPa、1.48 MPa、2.53%和18.60%。复合板中棉秆纤维和塑料薄膜接合界面存在机械啮合结构。该研究可为利用农业生物质秸秆和塑料薄膜制备木塑复合材料提供参考。     

宽谱带转光棚膜力学与光学特性及提高番茄产量和品质

为探索添加VTR-660转光剂后涂覆型棚膜的力学特性、光学特性及日光温室覆盖该转光膜对番茄产量和果实品质的影响。该研究采用了荧光光度计、红外光谱仪和双光束紫外可见光分光光度计对试样棚膜"传统内添加EVA消雾无滴棚膜"(F1,对照)、"涂覆型持久流滴耐老化消雾无滴棚膜"(F2)和"添加了VTR-660转光剂后涂覆型宽谱带紫外转红棚膜"(F3)的光学特性进行分析;参照国家标准测定了试样棚膜的力学特性(厚度、拉伸强度、断裂伸长率和直角撕裂强度);并对覆盖不同试样棚膜日光温室内的温光环境(光照强度、气温和地温)、番茄的生理和产量指标进行了测试。结果显示:与F1相比,F3纵向的拉伸强度和直角撕裂强度分别显著提高了30.72%和7.20%(P0.05);在4 000~1 430,1 430~770和770~400 cm-13个波段下的红外线透过率积分面积分别显著提高13.69%,61.78%和41.83%(P0.05);紫外吸光度显著降低了49.21%(P0.05);覆盖宽谱带紫转红棚膜日光温室(T3)番茄每公顷产量比覆盖传统内添加型EVA消雾无滴膜(T1)显著提高了25.71%(P0.05),果实维生素C和番茄红素含量分别显著提高了11.11%和33.04%(P0.05)。由此可知,添加VTR-660转光剂的宽谱带紫转红棚膜显著提高了红外线透过率,改善了日光温室内的温光环境,提高了番茄产量并改善了果实品质。     

甲醛交联碱木质素-聚乙烯醇薄膜的透光性和透气性

为了提高工业碱木质素的利用价值,扩大碱木质素的应用范围,以工业碱木质素和聚乙烯醇为原料,以甲醛为交联剂,利用流延法制备了碱木质素-聚乙烯醇交联反应膜。通过单因素实验探索了碱木质素加入量、甲醛加入量、溶液pH值对碱木质素-聚乙烯醇(PVA,poly vinyl alcohol)反应膜透光性和透气性的影响。采用紫外可见分光光度计分析了薄膜的光学性能,压差法测定薄膜的透气性。采用SEM(scanning electron microscopy)和FTIR(Fourier transform infrared spectroscopy)方法分析反应膜的表面形貌和化学结构,利用静态接触角测量仪测定薄膜的接触角。结果表明:碱木质素加入后,在紫外光区200～400 nm薄膜的透过率为零,对紫外线全吸收,在可见光区400～800 nm薄膜透过率降低,当碱木质素与PVA质量比为1:4时,在600 nm处薄膜的透过率为16.12%;随着甲醛加入量的提高,薄膜可见光区的透光率逐渐增大;随着pH值增大,木质素逐渐溶解,pH值为9时,薄膜600 nm处薄膜透过率为20.85%。与纯PVA薄膜相比较,碱木质素加入后薄膜二氧化碳和氧气的透气性都减小;经甲醛交联后,薄膜的氧气和二氧化碳的透过量都增大;pH值由小到大变化时,碱木质素-聚乙烯醇反应薄膜对二氧化碳和氧气的透气量先增大后减小。FT-IR表征说明碱木质素-聚乙烯醇薄膜结构中有醚键生成,碱木质素和PVA发生了交联反应;电镜图片显示碱木质素-聚乙烯醇反应薄膜表面较光滑;接触角分析说明碱木质素的加入增大了薄膜与水的接触角,薄膜表面亲水性降低,并且交联反应薄膜的接触角大于共混薄膜的接触角,交联提高了薄膜的耐水性。与戊二醛相比甲醛做交联剂时碱木质素和PVA之间的交联反应程度更大,交联薄膜在可见光区的透光性更大。薄膜对紫外线吸收主要是受碱木质素的影响。碱木质素-聚乙烯醇反应膜可作为良好的紫外吸收材料,应用于地膜中。     

冰雹冲击下塑料薄膜的损伤分析

塑料薄膜的力学性能分析是薄膜结构设计的主要方向。该研究采用试验和数值模拟结合的方式分析了冰雹冲击下塑料薄膜的破坏形式和损伤规律,并通过试验结果验证了数值模拟方法的有效性。通过数值模拟对冰雹在不同尺寸、不同冲击角度下单次和二次冲击塑料薄膜进行了分析,此外对薄膜厚度和两层薄膜之间的间距的影响进行了分析。结果表明：1）0.12 mm厚度的塑料薄膜可抵挡直径10 mm以下的冰雹冲击。但冰雹尺寸在30 mm以上时,塑料薄膜因拉伸应力波的作用导致薄膜发生破坏。2）冰球二次冲击塑料薄膜时会造成应力波的叠加,导致薄膜的加速破坏。3）在0°、30°、60°这3种冲击角度下,冰球冲击角度为60°时造成薄膜的破坏面积最大。4）双层薄膜的破坏面积随薄膜之间的间距增大而增大,当双层薄膜的间距控制在5 mm内可实现双层薄膜抗冰雹冲击效果优于厚度相同的单层薄膜。分析结果表明：改进薄膜结构的抗拉强度是提高薄膜抗冰雹冲击能力的主要方向。该研究可为薄膜结构设计和薄膜损伤分析提供参考。     

覆膜类型对日光温室SRSC栽培番茄幼苗根区温热效应的影响

试验以土垄内嵌基质栽培方法(soil ridged substrate-embedded cultivation,SRSC)为基础,通过优化地膜覆盖类型,以期进一步缓解日光温室基质栽培过程中的高温胁迫,并促进番茄幼苗抗高温生长。以传统的土壤栽培垄+透明地膜为对照(CK),设置SRSC+透明地膜(TM),SRSC+黑色地膜(HM),SRSC+普通反光地膜(PF)和SRSC+强反光地膜(QF)共4个处理,在夏季日光温室中研究不同覆膜类型的SRSC栽培垄的根区温热效应及番茄幼苗生长情况。结果表明,在定植前覆盖不同类型地膜的SRSC垄其膜下和根区平均最高温度和昼间平均温度均低于CK,其中QF处理的膜下和根区温度最低,膜下和根区平均最高温度分别比CK低12.78和9.73℃,昼间平均温度分别比CK低7.88和6.16℃,隔热降温效果最优。定植后,环境温度升高,但各处理膜下和根区温度的变化规律与定植前基本一致,此阶段,QF处理依然表现出最优的隔热降温效果,其膜下和根区平均最高温度分别比CK低8.96和8.97℃,而膜下和根区的昼间平均温度分别比CK低6.02和5.47℃,降温效果明显,但比前期环境温度较低时有所下降。就根区降温效果看,降温能力表现为QFPFHMTMCK。夜间,各处理的膜下和根区温度均降至较为一致的适宜水平。根区温度与土壤吸放热多少无直接关系,HM、PF和QF三种不同覆膜类型处理中,QF处理根区的热量传递最为缓慢,根区温度最低。PF和QF处理的番茄幼苗株高和茎粗显著高于CK,且QF对增加株高和茎粗效果最显著。随着HM、PF和QF处理隔热降温效果的增强,番茄幼苗生物量逐渐增加,其中以QF的地上地下干鲜重最优,番茄幼苗生长最好。综上所述,通过SRSC方法,结合不同类型地膜覆盖,以覆盖强反光地膜的SRSC垄在夏季日光温室生产中能够改善栽培垄根区温热效应,同时有利于番茄苗期的生长。     

黄土丘陵区覆盖造林技术试验研究

试验表明,在干旱的黄土丘陵区采用覆盖造林技术,覆盖物选用普通农用塑料薄膜和草类,覆盖塑料薄膜与对照相比,成活率提高幅度分别为2％～17％和17.1％～32％;覆草提高成活率的幅度低于覆膜。试验结果还表明,覆盖不仅能显著促进当年苗木的生长,而且也能促进幼林的生长,其原因主要是提高了林地的土壤水分。     

PO和PVC薄膜温室的光温环境及其与薄膜流滴性的关系

本研究通过对ＰＯ薄膜和ＰＶＣ薄膜温室光温环境的连续测量，分析比较了两种温室光温环境，同时测量了薄膜内表面凝结水量的差异，推导出了计算温室内外气温差的简便计算式，在该计算式中包含了薄膜内表面凝结水量对透光率的影响     

Effect of Photoselective Sheet and Grafting Technique on Growth,Yield, and Mineral Composition of Sweet Pepper Plants

ABSTRACT

The effect of two thermal photoselective polyethylene sheets with or without solar heat reflection pigments (SHRP) combined with two transplant types (grafted or un-grafted) were analyzed in sweet pepper plants. The selective transmittance through the photoselective sheet increased the temperature inside the greenhouse compared with the standard sheet. Plants grown under SHRP sheet significantly increased total leaves fresh weight and total fruit yield. When plants were grafted, leaf and stem fresh weight were reduced compared with the ungrafted plants, but total fruit number was increased. Leaf nitrate (NO₃ ^?) concentration was affected by both sheet and transplant type at early stage of crop development but not at later stages. Total-nitrogen (N) was found to be higher in grafted plants, but with a lower microelements concentration. Grafted plants had an increased the number of days to harvest at the second truss, reducing significantly its weight and size. But at the end of the crop cycle, these plants showed higher total marketable yield than the un-grafted plants. Plant grown under SHRP sheet showed higher yield than those plants under standard sheet. Results shows that new cultivation techniques such as use grafted plants and new thermal photoselective sheets should be take into account to increase yield of sweet pepper under semi-arid conditions.     

长期地膜覆盖及不同施肥处理对棕壤无机氮和氮素矿化率的影响

长期地膜覆盖对土壤许多理化性质产生较大影响，但对无机氮和氮素矿化率的影响却鲜有报道。本文重点研究沈阳农业大学棕壤定位实验站（1987年开始）内长期地膜覆盖及不同施肥处理下土壤无机氮和氮素矿化率在整个生长季内的变化情况。结果表明，长期的地膜覆盖可以增加NO2^--N的积累，并抑制NO3^--N的迁移，但对NH4^＋—N的含量则影响不大；而且覆膜促进了土壤有机氮索的矿化，从而加速了NH4^＋-N和NO3^--N的释放进释．研究结果同时表明有机肥与无机肥配合施用比单一施用有机肥更能促进土壤的N素矿化。     

Interactions between aroma and edible films. 1. Permeability Of methylcellulose and low-density polyethylene films to methyl ketones

This work contributes to the study of aroma transfers through edible and plastic packaging films. Permeability, sorption, and diffusivity of three methyl ketones (2-heptanone, 2-octanone, and 2-nonanone) in and through low-density polyethylene and methylcellulose-based edible films have been determined. Permeability was measured using a dynamic method coupled with a gas chromatograph. The methyl ketone permeability of polyethylene films mainly depends on diffusivity of the penetrant in the polymer. In the case of 2-heptanone, a saturation of the polymer network is observed at high vapor concentrations. The formation of clusters could take place when concentrations are higher in the vapor phase. Physicochemical interactions between aroma compounds and components of the methylcellulose-based film induce structural changes such as plasticization. Therefore, the diffusion step depends on the aroma concentration differential, and permeability is essentially driven by the sorption.     

蚕豆生长及土壤酶活性对低分子量聚乙烯的响应

研究与推广环保型可降解地膜, 是解决当前农田白色污染的重要途径。与普通地膜比较, 可降解地膜降解时间短, 残留物以分子量较低的线性低密度聚乙烯(LLDPE)为主。研究低分子量聚乙烯对作物生长及土壤性质的影响, 对可降解地膜的推广具有重要意义。本研究模拟自然条件, 以添加低分子量聚乙烯(LMWPE)的壤土盆栽种植蚕豆, 并设定不同的LMWPE添加量, 研究全生育期蚕豆的株高、复叶数、结荚数及土壤中脲酶、过氧化物酶、蔗糖酶活性对LMWPE的响应。结果显示: 与不添加LMWPE且种植蚕豆的处理(CK₁)比较, 全生育期中添加LMWPE(分别按覆盖地膜1年、10年、50年、100年折算的添加量)且种植蚕豆处理的蚕豆株高、复叶数及土壤脲酶活性、过氧化物酶活性显著高于CK₁, 且随着LMWPE添加量增加, 土壤酶活性及蚕豆株高和复叶数增幅越显著, 但各处理土壤蔗糖酶活性及蚕豆结荚数差异不显著。蚕豆根系的形成和生长对3种土壤酶活性具有显著影响。3种土壤酶活性与株高、复叶数显著相关, 但与结荚数无显著的相关性。本研究结果表明, 土壤中添加LMWPE对蚕豆生长及3种土壤酶活性有激活作用, 以添加量为2.80 g·kg^-1处理的影响最为明显。     

地膜再利用对土壤水盐及油葵幼苗生长的影响

为了推广地膜再利用栽培技术,在河套灌区以露地种植油葵为对照,在旧地膜覆盖的田地,在土壤顶凌期、返浆期和油葵种植前、油葵幼苗期分别测定了旧地膜覆盖带、旧地膜附近、旧地膜间0—100cm土层的土壤水分、土壤盐分,测定了旧地膜覆盖带、旧地膜间种植的油葵出苗及幼苗生长状况。结果表明,地膜再利用提高了旧地膜覆盖田地耕层的土壤水分,降低旧地膜覆盖带耕层土壤盐分,提高旧地膜附近及旧地膜间耕层土壤盐分;地膜再利用对深层土壤水分、土壤盐分无显著影响。地膜再利用缩短了旧地膜覆盖带种植的油葵出苗天数,提高了油葵的出苗率及存活率,促进了油葵幼苗生长;但地膜再利用延长了旧地膜间种植的油葵出苗天数,降低了出苗率及存活率,抑制了幼苗生长。地膜再利用种植油葵时应将油葵种植在旧地膜带覆盖带上,不应种植在旧地膜之间。     

基于夏玉米冠层内辐射分布的不同层叶面积指数模拟

为了模拟夏玉米冠层内各层叶面积指数垂直分布,光合有效辐射（photosynthetically active radiation, PAR）是研究作物群体光合作用和长势的重要特征参数,阐明冠层内PAR的垂直分布规律与冠层结构等参数之间的相关关系,可为遥感定量反演冠层结构参数提供模型基础。该文基于PAR在冠层内的辐射传输规律结合冠层结构模拟不同太阳高度角的PAR透过率垂直分布模型,并用地面冠层分析仪测量值进行验证,结果表明模型对封垄前玉米抽雄期冠层内PAR透过率垂直分布模拟精度较高。通过不同太阳高度角PAR透过率的垂直分布模型结合消光系数运用不同算法分别反演层叶面积指数（leaf area index, LAI）,并与不同高度层LAI实测值进行比较。结果显示：Bonhomme& Chartier算法反演不同高度层LAI精度较高,上层均方根误差（root mean square error,RMSE）为0.18,中层RMSE为0.55,下层RMSE为0.09。不同太阳高度角反演结果存在差异,30°和45°高度角均能较好地反演下层LAI,RMSE分别为0.11与0.09;30°高度角反演中层LAI精度较高,RMSE为0.30;45°高度角反演上层LAI精度较高,RMSE为0.18。结果表明基于不同太阳高度角构建的层LAI反演模型更适于实现夏玉米不同高度层LAI的遥感估算。该研究可为模拟垄行结构冠层内LAI垂直分布提供参考。     

连栋温室采光性能评价指标

温室的采光性能决定着进入温室的能量和作物用于光合作用的光合有效辐射大小。但采光性能的优劣在中国缺少明确的评价指标。该文综合分析了已有研究成果,提出了太阳总辐射透过率、光合有效辐射及其在温室内分布的均匀性等3个技术参数作为温室采光性能的评价指标。     

Heat transfer through covering materials of greenhouses

Conductive, convective and radiative heat transfers are evaluated through single and double walls for a series of materials used as greenhouse covers. Among others, radiative exchanges explicitly take into account the far-infrared partial transmittance of many synthetic materials. The k-values are proposed for cloudless sky, wind speed = 4 m s⁻¹, outside temperature = −10°C. and inside temperature = 20°C. The influence of the wind speed, overcast sky, rain or condensation and thickness of the wall is investigated.     

Nitrous oxide evolved from soil covered with plastic mulch film in horticultural field

Soil solarization practice, in which soil is covered with plastic mulch film and exposed to high temperature prior to crop cultivation, is expected to be an effective method for reducing weeds and pathogenic microorganisms without using agricultural chemicals. Although the production of nitrous oxide (N₂O), a major greenhouse gas, is enhanced in fertilized soil covered with plastic mulch films, its transport route to the atmosphere has not been sufficiently elucidated to date. In this study, we investigated the N₂O evolution from plastic-mulch-film-covered agricultural soil. In a horticultural field where ridge soil was covered with a plastic mulch film after fertilization, we observed significant N₂O flux from the soil surface of the unfertilized furrow between the ridges, indicating the horizontal diffusion of N₂O from the ridge soil covered with the mulch film to the adjacent furrow soil surface. On the other hand, the measurement of the permeance (permeation coefficient) of the plastic mulch film for gaseous N₂O by laboratory experiment revealed that N₂O gradually permeated the mulch film; the permeance increased exponentially with an increase in ambient temperature, indicating possible N₂O emission by permeation through the mulch film under field conditions. In winter, the amount of N₂O emission by permeation through the mulch film was estimated to be lower than that emitted from the furrow soil surface, and it was lower than that in summer. On the other hand, it was estimated to be much higher in summer owing to the higher permeance of the film at high temperatures.     

设施环境中红光与远红光比值调控的研究进展

该文详述了近年来国内外设施园艺环境中R/FR比值对植物形态、生长发育的影响以及实验、生产中R/FR比值调控方法的研究进展。介绍了几种人工光源及光质调控薄膜的R/FR特性，对进一步开展此项研究工作提出建议。     

刺梨园覆盖不同颜色地膜的效果分析

为探索不同颜色地膜覆盖对刺梨园土壤、刺梨树枝梢生长及成花坐果的影响,筛选适宜于刺梨园覆盖的适宜地膜类型,试验以自然生草不覆盖为对照,设置四种不同颜色（无色T1、红色T2、绿色T3及黑色T4）地膜覆盖处理,地膜材质均为PE,比较分析各处理下果园土壤物理性质及微生物碳含量、刺梨树枝梢生长量、成花坐果及产量表现等的差异。结果表明：（1）地膜覆盖均可不同程度提高土壤温度,并导致物候期提前,其中覆盖黑色和红色地膜的处理开花期较对照提前4～5d。（2）覆盖黑色地膜处理下土壤物理参数如盐度、体积含水率、总溶解固体、电导率和介电常数等整体高于对照,其余几种地膜处理无此效果,但其土壤物理性质更趋稳定。（3）覆盖黑色和红色地膜可显著抑制刺梨园杂草生长,覆盖区域内杂草生物量较对照分别减少88.36%和89.5%,显著低于其余处理及对照。地膜覆盖均能增加叶片的叶绿素含量,且绿色地膜对促进刺梨新梢生长最为有利。（4）覆盖无色和黑色地膜均可显著促进刺梨成花,前期坐果量较对照分别增加约43.8%和37%,最终覆盖无色地膜处理的增产效果最为突出,较对照提高52.55%,而黑色地膜因同时会导致果实发育过程中的落果数增加从而其最终产量较对照仅增加14.39%。研究结果说明不同颜色地膜在改善或稳定土壤物理参数、促进树体生长、抑制杂草及提高产量等方面各具优势,生产上可根据需要选择使用,其中无色地膜对提高产量的效果尤其明显,可作为刺梨覆膜栽培的优先推荐地膜类型。