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   商业化水耕栽培系统之特性





    (一)、SPS 式砾耕─ 17
    1.栽培设施:(设计示意如图四),其规格如下:
    (1)栽培床:保利龙制,规格长为180cm、宽53cm 及高90~130cm、斜度2.2/100,每1000m2
    配置 254 床。
    (2)防漏塑胶布:PE 材质,厚0.1mm2 层。每 1000 m2
    需 3000 m2
    装置。
    (3)抽水帮浦:自吸式,3.7kw,50A,1 台。
    (4)给液管:PVC 材质每 1000 m2
    需 230 支,每支长度 4m。
    (5)喷头:黄铜制,出水量0.7l/min,0.5kg/cm3
     (末端每1000 m2
    需1830个)
    (6)栽培承板:保利龙制,长180cm,宽30cm,厚1.5cm。
    (7)栽培介质:天然轻石,比重0.6,pH 值7.8,将之以山坡状排列在栽培床内。
    图四 SPS 式砾耕栽培设施示意
    2.供液系统:采养液循环回收之喷雾式,以定时器自动启动抽水帮浦,每日喷雾2~8 次,
    多余之养液由排液管流回地下养液槽。
    3.栽植方式:育苗箱中,采用育苗移植式。首先将种子播于内置直径3~5cm 轻石之水稻用
    育苗箱,待种子发芽子叶展开后再移入育苗钵中进行假植,俟幼苗本叶达4~5 枚时,
    即可直接移入栽培床中,之后再将保利龙板覆之。
    4.SPS 式之优缺点:
     (1)比一般砾耕具连作性。
     (2)养液管理可自动化。
     (3)植物根系之通气性良好。
    (4)可避免栽培介质之盐类蓄积。
    (5)栽培介质与土壤接近,吸水性佳,比一般水耕较不怕停电,对养液成分之缓冲性较18
    水耕好。
    (6)抽水帮浦动作时间短且省能源性。
    (7)前作残根不易清除。
    (8)栽培介质长期使用时亦着生青苔等不利根系生长之物质。
    (9)根圈四周环境变化较大,导致养液变质及影响回收养液之再使用性。
    (10)每 1000 m2
    设施费用新台币 120~180 万元。
     
    (二)、砂栽培(Sandponics)─
    1.栽培设施:(设计示意图五),其规格如下:
    (1)栽培床:细目之金属铁网制,宽度60cm,长度7cm,长度则依实际地形而定,栽培
    床由铁架承载,果菜型采用矮脚式,离地10~20cm,叶菜型采用高脚式,离地60~70cm
    。
    (2)栽培介质:0.02~2.0mm 之土壤粒子,孔隙30~40%
    (3)水压计。
     (4)进水量微电脑控制器。
    (5)流量少。
     (6)肥料稀释器。
     (7)电磁阀。
     (8)滴灌主管及支管。
    图五 砂栽培设施示意
    2.供液系统:采养液滴灌不回收之方式,每一植株有一滴灌支管,当进水量微电脑控制器
    发出灌水指令时,各部灌水设施同时启动,使一定量的原水流经流量计及肥料稀释时,
    自动地将浓缩液调配成营养液,且经由滴灌主管及支支管,使每一植株获得相同之营养
    液,又多余之营养液,则由砂层下方细用之金属铁网中流下,一般而言,此供液系统,
    2~3 日施日一次灌水量为砂层饱和水量之10%左右。肥料稀释倍数依季节及作物生育期 19
    别而定,大约在 300~2000 倍间。
    3.栽植方式:一般叶菜类蔬菜可采用种子直播方式,番茄、胡瓜、洋香瓜等果菜类,则采
    用幼苗移植法,果菜类种子先在盆钵中播种假植待幼苗长至3~4 片叶子时,将幼苗连同
    盆钵一起移入砂床上。
    4.砂栽培之优缺点:
    (1) 不需使用完全肥料配方。
    (2) 植物根圈通气性较佳。
    (3) 无土壤连作障碍之困扰。
    (4) 无需除草。
    (5) 肥料、水及电力之消耗较低。
    (6) 由于养液不回收可减少湛水循环时病菌之蔓延。
    (7) 每次收获后砂床必需薰蒸。
    (8) 点滴管长期使用下易阻塞。
    (9) 每一植株适当灌量不易维持。
    (10)由于砂粒曝露于大气中,易因阳光过强养液过度蒸发而引起砂层上方发生盐类堆
    积。
    (11)每 1000 m2
    之设施费用新台币 125 万元。
     
    (三)、岩绵式水耕─岩绵栽培是目前世界上果菜类蔬菜养液栽培使用最广之栽培法,单就
    荷兰而言即有3600 公顷左右之岩绵栽培农场。与NFT 法相比,岩绵法之装置更轻便简单
    ,且养液不循环,不回收,因之对于营养液之管理及根系病害之管理较为方便。岩绵(rock
    wool)为火山爆发后之火成岩(玄武岩及辉绿岩)与石炭岩(lime stone)及木栓(coke)等三
    种物质,以60:20:20 之比例在1500~2000℃下融合挤压而成之一种非纤物,当融合后在
    回冷过程中并加入树脂,使之降低表面张力。换言之,岩绵之通过性高具97%之孔隙率及
    82%之保水率,其化学组成分为pH:7.0~8.5,含SiO245%,Al2O3 15%,CaO 11%,MgO 11%
    及 Fe2O3 12%。世界上生产岩绵之商社有Grodan, Basalan, Gultielene,日东纺,新日铁
    及Nichias 等六家,前三者之厂址分别在欧洲丹麦及荷兰,后三家则为日本商社。欧洲商
    社之产品系使用火成岩为主要原料,因之成品较硬,而日本商社之产品则以钢铁厂之废炉
    渣(slag)为主,其产品较软,效果较差。
     从1980 年代岩绵栽培法被广泛使用后,即有厂商推出其独特之岩绵栽培技术,例如
    荷兰之Grodan、日本之涉谷式、静冈式、渡边式、千代田式、影山式、全农式、诚和式
    、Mikado 式、高木产业式等等,但是基本上岩绵栽培法,可依(1)养液之循环回收否,(2)
    养液之灌液方式(滴灌、喷灌)及(3)栽培床之装置之定。如图 4-5 所示,为荷兰 Grodan 式
    之岩绵栽培法的基本结构,主要有岩绵定植床,此定植床之规格之大小不一,长度90~120
    公分、宽度15~45 公分,厚度5~10 公分。而定植床之外面装置基本上由一块不漏水之白
    色或银色塑胶布,但日本方面则先以不织布在定植床上,其上再覆以防漏塑胶布。又日本
    方面之之商业化系统亦有将定植床置于保利龙栽培床内以防止养液之蒸发。在定植床上方
    为小岩绵块,此岩绵块之规格为长7.5~10 公分、宽7.5~10 公分、厚4~10 公分,四周以
    黑色塑胶布围之,此岩绵块早期供为育苗用,待植株幼苗长至一定高度时再移至定植床上
    。在移植前将定植床上塑胶布切割成育苗块之大小,以供植株定植用。至用养液之灌排方 20
    式则依厂商不同而异,荷兰Grodan 公司之系统采用滴灌法,养液不回收,每一岩绵块上
    有一支滴灌管,由主管提供每一植株同量之养液。而日本方面之商业化系统,其灌液方式
    则分成喷灌或滴灌及养液之回收循环使用否,各有不同。
    图六 岩绵式水耕栽培设施示意,
     
    (四)、协和水气耕(Hyponica)─ 1985 年三月在日本筑波开办之万国博览会中,一株号称
    可长12,000 个果实之水耕番茄树震惊了世界,此栽培技术即为协和和株式会社开发之「
    协和水气耕 Hyponica」的栽培技术。本系统之特征为栽培槽之循环系统各自独立,栽培
    槽之资材为ABS 树脂,优点为耐热、耐冲击,其规格为长3.64 公尺x 宽0.65 公尺x 深
    0.07 公尺,栽培果菜(果菜D 型)时,每57 公尺x18 公尺设施内装置120 槽,若栽培叶菜
    时(叶菜Ⅰ型),则每45 公尺x18 公尺设施内装置160 槽。唯不论果菜 D 型或叶菜Ⅰ型,
    其灌排液系统流程均如下:
     (自然流下)
    栽培时,果菜D 型栽培槽上方之承板资材为保利龙,其内有14 个四方型之栽培穴
    ,供移植时塑胶栽培钵固定用。叶菜Ⅰ型栽培槽上方为保利龙承板,此承板浮于养液上,
    以下图就此两系统之构造以图示分别说明之:
    栽培床
    水位、排液调节器
    养液强制灌入空气混入装置强制灌入抽水帮浦
    排液管 养液槽 水源 21
    图七协和水气耕之叶菜水耕设施示意(上图),及果菜型水耕设施(下图)
    五、M 式水耕─M 式水耕研究所为日本三大水耕厂商之一,该系统由1967 年开发推广以来
    ,广泛地被利用于鸭儿芹、日本芹等软弱蔬菜之栽培。改良型之 M 式水耕系统分成 GFM-M
    型及1983 年开发之MFT Saka 型两种,前者适合于栽种一般软弱蔬菜,后者则专供番茄、
    胡瓜、洋香瓜等之果菜栽培用。 M 式水耕之栽培床资材为隔热保温性极佳之保利龙,基本
    长度为1.2 公尺,宽度为果菜型为60 公分,叶菜型为120 公分。栽培床上方栽培承板之
    厚度为3 公分,长度为90 公分,宽度为60 公分,至于栽培床则依作物别而定分成果菜型
    4 穴及叶菜型之 49.64 及 120 穴。叶菜型M 式水耕栽培床通常安置于地平面上,而不以铁
    架置于地面上,以减少构筑成本。而果菜型外以30 公分高之铁制台架将栽培床架高。 M
    式水耕之养液灌排系统略有不同,在叶菜型没有养液槽,各栽培床底有一排液器连至抽水
    帮浦,利用帮浦之启动,将养液再抽回栽培槽中,其养液流程及系统图示如图八如下:
    但在果菜型则外加有一养液槽,抽水帮浦将养液槽之养液抽出,强制灌入各条栽培
    床中,藉由栽培床之斜度将养液赶至栽培床低处之排液口,再流回养液槽中,其养液之流
    程如下:
    栽培床之排液口
    空气
    混入器
    栽培床
    入水口
    抽水
    帮浦
    补水
    装置
    水
    源
    栽培床 22
    M 式水耕研究所由于受到英国NFT 水耕系统观念之影响,从1969 年开发之GFM-M 型叶菜
    水耕系统以来,至1983 年时又开发新的系统名之MFT Saka 型水耕系统,供为果菜,此型
    之养液排流程如下:
     
     
     
    图八M 式水耕栽培设施示意图(上图)及吸气装置示意(下图)
    (六)、新和等量交换式水耕─新程等量交换式水耕是1970 年日本新和塑胶公司开发之水
    耕系统,基本上此系统为湛水循环式,无养液槽。如图九所示,将栽培槽置于左右两侧,
    藉由中央之交换槽不但可维持左右各栽培床中养液、水平之一致性,而且外在水源可随时
    流入交换槽,借以维持各栽培床之最低水位。再者,在左右两列栽培床中,安装有2 台抽
    水帮浦(如图4-8 所示)每小时初A 栽培床之养液藉由抽水帮浦「1」之动作将养液抽入栽
    培床B 中,待B 床水位升至最高时,B 边之交换槽中有一浮球开关即将抽水帮浦「1」关
    住;至每小时之第31 分时,抽水帮浦「2」开始启动,将B 栽培床之养液抽回A 床俟A 边
    之交换槽之浮球开关启动时又将抽水帮浦「2」关位。至于 2 个抽水帮浦之启动系由一组
    微电脑定时控制器来操作,此控制器可调节1~2 小时内重复抽水1~2 次及调节每星期操作
    0~7 天。
     新和等量交换式之栽培床资材为保利龙制,分成U型灌水沟、中间隔板、断热板及栽
    培用承板4种,其规格依果菜及叶菜型而异。
    栽培床 强制流入 抽水帮浦
    排液口 养液槽 水源
    栽培床上方 强制流入 抽水帮浦
    栽培床下方 养液槽 水源 自然流出 23
    图九 新和等量交换式水耕设施示意
    (七)、NFT 栽培法─NFT(nutrient film technique)栽培法,一般译名为营养薄膜法于1966
    年由英国温室研究所之古柏博士开发成功。在基本上NFT 之结构如图十所示,将植物种在
    一具斜坡上栽培床内,利用抽水帮浦不断地将养液打入栽培床中,由于养液在栽培床中之
    深度仅1~3 公分间,故称之营养薄膜。古柏博士当初所采用之栽培床为利用不漏水之PE
    塑胶布,将之折成角锥型,营养液由栽培床上方流入,植株根部则以塑胶夹固定在塑胶布
    内。本系统之优点为造价便宜,可自行搭建,营养液之浓度、溶氧量及温度可人为调控,
    而主要缺点为栽培床斜度不易制作,若不能保持80:1 至100:1,则营养液流速太快易失
    去平衡;又需自备发电机,否则一旦停电植株枯萎。
     欧美方面农家使用NFT 栽培蔬果时,大致上以自行搭建为主,所用资材以现地取材为
    主。然而,日本方面却有几家厂商将之开发成品,例如前述之M 式水耕研究所之Saka 型
    及Shiki 型,其他型式如山水式、Mikado NFT 式及Siai SS 式。 24
    图十 NFT 栽培法示意
     
    (八)、动态浮根式水耕栽培法─笔者所服务之行政院农业委员会龙岩区农业改良场针对热
    带地区终年气温高达28~35℃间,导致水温随之升高而造成养液中溶氧低下,栽种作物
    生育不良之币端,于1986 年开发一套适合热带地区栽培水耕栽培系统,名之「动态浮
    根式」。所谓动态浮根式水耕系统,系基于植物栽种于本系统时其根系在每次营养液之
    灌排流程中,随养液之升降而上下左右波动,且一旦栽培床灌满8 公分之水位后,藉由
    栽培床内之水位升降排液器,可使养液由8 公分逐渐降至4 公分;因之,上位根部可因
    露于空气层中而增加根部性,而无惧夏季高温所引起溶氧量低下之困扰。再者,每省年
    8~10 月间常有台风之侵袭,因之,该场于1988 年间进一步开发一套组合式抗风型矮架
    水耕温室,配合原先之动态浮根式水耕系统,使得台湾省之水耕栽培事业迈向周年生产
    性、工厂化之境界,从此不再畏惧外界天候之干扰。
    5.动态浮根式之优缺点:
     (1).抗风性佳,不惧台风之侵袭。
     (2).结构简单可自行搭建。
     (3).可立体化栽培。
     (4).一次采收栽培过程无需病虫害防治。
     (5).工厂化经营,每日定量出货,收入稳定。
     (6).溶氧量高,不惧夏季高温。
     (7).产量高兼具周年生产性。
     (8).温室与栽培设施整体化,设备费用较便宜,每1,000m2
    需新币 60~70 万元。


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