纳米转光农膜搭起高科技大棚
发表日期：2016-03-02 04:16PM 阅览次数：
“有机农业必须拥抱现代科技。”南京师范大学化学与材料科学学院教授周宁琳告诉《中国科学报》记者。为此，她潜心十余年研制纳米转光农膜，成功开发出集节能、增产、防虫功能于一身的大棚农膜，为现代有机农业发展搭起了一座高科技“大棚”。
普通大棚打6次农药，转光膜大棚打1次
植物的生长离不开阳光，但阳光也分有用光和有害光。能否将太阳光中不利于植物生长的光分别转换为促进植物茎叶生长、提高蛋白质、维生素合成、改善品质的蓝光和能促进糖合成、缩短生长周期、提高产量的红光呢？纳米转光农膜就解决了这一问题。
据周宁琳介绍，纳米转光农膜是目前世界上先进的促进设施农业节能降耗、实现轻简栽培的新材料之一。“我们在普通的聚烯烃功能膜中添加不同的纳米材料制造出新型的纳米转光农膜，可以有针对性地把阳光中有害的紫外线转换成植物所需的‘光肥’，从而改善大棚温室透过的光质，提高光能综合利用率，实现有利于作物的生长、促进作物早熟增产和提高作物品质的目的。”
经过十余年的研究试验，目前，周宁琳研发的纳米转光农膜已经从第一代的“增温农膜”发展成为可调节温度的“智能农膜”。
“调节温度主要通过改变光照角度和相变技术来实现。”周宁琳向《中国科学报》记者解释道。陕西是全国最大的冬枣基地，那里的冬枣种植存在一个问题，即阳光直射导致局部温度过高，会把皮很薄的冬枣晒出伤斑，影响卖相。周宁琳说，通过纳米材料，将直射下来的阳光变成散射光，使光从四面八方照进大棚，就不会直射在某一点上。此外，阳光直射时，果树枝叶会遮挡光线，导致上部阳光充足、晒伤果实，而下半部分却又照不到，果农不得不花费大量时间和精力修剪枝节。而在具有“漫散射”功能的大棚中，光是四面八方照过来的，完全不用剪枝，大大减小了农民的劳动强度。另外，纳米材料的“迷宫效应”和阻隔功能，也使作物越冬时棚内具有增温、保温的功能。
同样的要求也发生在葡萄种植上，由于顶端效应，一串葡萄中部、底部的糖度低于上部的糖度，而且葡萄对紫外光、环境温度等还有特殊的要求，经过多年不断的探索创新，利用纳米转光技术也很好地解决了上述问题。
不仅如此，在江苏省农业创新资金、江苏省（现代农业）重点研发项目等的支持下，纳米转光农膜的防病虫害功能也在研发当中。“昆虫大部分是复眼结构，两组眼睛分别看到不同的光。把虫子不喜欢的光调在农膜上，它远远地就跑掉了。而把昆虫喜欢的颜色做成黏虫板，可以把它们都黏住。这样，不用打任何农药，纯用物理方法就大幅降低了虫害。”周宁琳说，普通大棚要打6次农药，转光膜大棚打一次就够了。
产量更高口感更好
记者了解到，纳米转光农膜种植的作物目前已覆盖了叶菜类、茄果类、果树类、西甜瓜类、水稻育秧类等。大量田间数据表明，农作物每亩可增加产量20%~30%，亩增效益30%~50%。
在海南，周宁琳尝试把漫散射降温的功能放大，成功将海南作物大棚的土壤温度降低了5℃~14℃。这样一来，许多越夏农作物可以在海南高温地区种植，且作物的品质和营养成分，包括糖分、固型物、蛋白质、植物色素等含量都有显著增加。
不久前，海南三亚南繁科学技术研究院就甜瓜专用的纳米遮阳降温膜的大田应用结果给周宁琳反馈了一份棚膜实验数据。记者在这份数据中看到，使用了纳米遮阳降温膜的甜瓜的维生素C含量和可溶性糖含量均有显著增加，维生素C含量最多可增加50%。
而在南京市江宁区谷里街道柏树社区的草莓种植基地，使用了纳米转光膜的大棚温度比普通大棚提高了1℃~2℃，棚内草莓的上市时间提前约半个月时间，且口感和颜色都比普通大棚的好，糖度比普通大棚草莓高出１℃~２℃，最高可达13度。当地农民算了一笔账，草莓最早上市时每斤卖21元，提早上市加上增产，收益比普通大棚草莓高了不少。
周宁琳告诉记者，与市场上其他类型的转光农膜相比，纳米转光农膜更具有优异的性价比，每亩地只比普通农膜增加200~300元，但作物的产量、品质以及棚膜的使用寿命大幅度提高。一般来说，1吨纳米转光农膜可覆盖地面积约10亩，5000吨可覆盖地面积约5万亩，按每亩增产增收20%，全年可增收1亿，可给农民增加数以亿计的收入。目前，纳米转光农膜正在全国20个省市进行大面积推广应用，根据用户的各种需求、不同作物生长的具体情况，还可以量身打造集增温、降温或增温降温为一体的纳米转光农膜。
不过在推广过程中，周宁琳却遇到难题，农业新产品推广还比较困难，周期长、风险大、进度慢的瓶颈会大大制约科技人员创新。
