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使用設施與溫室的真正意義

 

中興大學 生物系統工程研究室 陳加忠

 

 

設施可能只是一座網室或是一長條破風網。完整的溫室生產系統則包括:1. 土木建築結構,2. 機械等省力設備,3. 電機進行環境控制,4. 資工協助資訊管理與5. 由作物生理以進行栽培。那麼從事農業生產是要採用溫室或是設施,還是在都市建物內部搭建植物工廠,或是將整棟建築物充分使用成為垂直農場?

成功的蔬菜設施栽培必須具備有以下條件:

1.颱風不倒的溫室或設施 (結構設計與施工)

2.內部環境適合作物生長 (環控系統)

3.正確選擇栽培作物 (品種與栽培技術)

4.作物的生產時程,數量與品質 (生產規劃:行事曆建立)

5.市場銷售的價格 (行銷策略)

因此溫室或設施不是蔬菜設施栽培唯一的條件,但是卻是不可缺的條件。從事設施栽培之基本條件為1.此是人為的建築,2.目的是用以改善作物環境。改善作物環境又可區分為:1. 不死的環境、2. 更好的環境、3. 最好的環境。設施之目的往往是1. 不死的環境與、2.更好的環境。溫室之目的則是的3. 最好的環境。

但是現實的問題是為了改善環境要花多少錢?而且有了溫室或設施,環境一定改善嗎?在台灣常看到花錢蓋溫室,結果不能用。賠錢賠更多。而且昂貴的溫室不等於好用的溫室。設計錯誤,規劃失敗,花了大筆經費蓋溫室,反而不適用。

設施與溫室之區分在於設施主要用以抵抗不利因子(例如烈日、暴雨、強風)。溫室具有環控設備,能夠主動調節環境。因此溫室的基本條件為:

1、透光披覆材料。

2、屋頂與牆壁。

3、作物栽培或展示。

4、人員在內作業。

5、可以調節作物生長環境。

搭建設施或溫室進行環控,真正的重點在於:1.內部的作物需要的環境是什麼?2.要如何達到此環境?3.要花費多少錢?如果作物之面臨問題是強光量,或是害怕雨滴,那麼遮蔭網或遮雨棚即可勝任。

 

設施分類共有如下數種類型:

1、遮雨棚 (Rain shelter)

有屋頂,無牆壁。用以阻擋雨滴侵害作物。但是設計不當,往往引起內部悶熱。

2、網室

依目的可分成三類:

a. 遮蔭網室( shading-nets)

減少到達作物表面的光量,使用的遮光率依據作物之需求條件而定。

b. 防蟲網室( insect screen nets)

以不同網目的防蟲網,阻擋外界蟲類進入內部,網目越細,能夠阻擋的蟲類越多,但也阻止通風量,容易引起設施內部的悶熱。

c.顏色網室( color-nets house)

因作物需要,有紅、藍、黃色等不同色網。

3、高隧道栽培設施 (High tunnel)

主要使用在北美。秋冬季以塑膠布配合鋼骨結構架構成為隧道式保溫設施。高度足以使得農機具自由出入。在春天之前拆除。

4、遮雨屋頂與防蟲網周壁,俗稱溫網室

其英文名子很長(Greenhouse with polyethylene roof cover and insect proof net walls)。其目的是防雨,而且也有局部通風效果。但是保溫效果不佳。冬季與春季低溫時期,內部作物也會受到低溫影響而生長不良。

5、遮雨屋頂 + 防蟲網周壁 + 兩側捲簾捲揚式溫室

這是為了台灣特殊氣候下發展而成之溫室結構。兩側捲簾可上下調整。春、冬兩季用以加強保溫功能。夏季用以協助通風。

台灣的溫室的最早發展由於以蘭花為主題,因此設備複雜,環控功能強,結構良好。但是由遮雨棚逐漸發展而成的上述的5種設施(遮雨屋頂 + 防蟲網周壁 + 兩側捲簾捲揚式溫室),被忽略的重點則是抗颱風的結構。2016梅姬颱風造成80%的溫室受損,臺灣農業才開始重視抗颱之設施結構。

 

依據環控設備,溫室可分類如下:

1. 人力操作之通風溫室(Low lever greenhouseunheated greenhouse)

設備為天窗,側窗,兩側捲簾。沒有馬達等驅動設備,沒有感測器。以人為判斷,人為操作,以進行保溫或是通風降溫。

2. 機械作業溫室 (Medium level greenhouse)

具有如下的設備:

a.天窗,側窗,兩側捲簾

b.內外遮蔭網,節能布

c.機械風扇,水牆,噴霧

d.加溫機

上述設備可以以人力控制或是裝設感測器進行機電控制。

3. 電腦控制溫室(High level Greenhouse)

此型溫室具有medium level 之所有設備,更增加人工燈具與二氧化碳補充設備,完全使用電腦控制。   

 

依據地理位置,歐洲常見的三型溫室介紹如下:

1、西歐型溫室 荷蘭加溫型溫室 (The Dutch Venlo greenhouse)

此溫室有良好的的透光率與氣密性,適合保存光能量。因此在外界氣溫低於作物需求溫度之地區,特別適用。但是對於外界氣溫高於作物需求溫度之地區,即不適合。以中國為例,中國重慶市為高溫高濕地區,可看到120ha廢棄之Venlo溫室。

2、塑膠布無加溫型溫室: Almeria, Spain為例

由於氣候季節特性為低溫冷涼,利用兩側開口,外界風力進入的自然通風作業,進行季節性栽培,在外界氣候不適用設施栽培時,停止使用。

3、地中海沿岸屋頂單邊開啓溫室

每天風向風量都固定,因此利用換氣良好的特性,配合各項環控設備進行終年栽培。

    

近年來,熱帶海島地區溫室開始有了顯著的進展。內部溫度可以維持25-35℃,適用之作物為其地域性蔬菜。在這些熱帶海島地區,藉由山區高海拔優勢,以自然風力達到終年通風效果,溫室內部溫度可以維持25-35℃。而栽培作物之選用也以適合25-35℃範圍的地域性蔬菜為主。

由上述介紹可知,自最簡單的遮雨棚、遮蔭網至複雜的電腦環控溫室,其環控性能越週全,其單位面積成本也是越高。因此經濟考量之上,內部作物選擇更為重要。比起電腦環控溫室,其技術面更為簡單,但是成本越高的設施有植物工廠與垂直農場。此兩種設施有其特點,適合在各種生長條件皆不佳之區域從事作物生產。例如南北極,例如高山或離島,或是未來的太空農場。但是在台灣可以看到有趣又荒謬的現象。一邊是設施,內部種植葉菜。另一邊是鋼構廠房,廠房內搭建植物工廠,也是種植相同葉菜。在可以以簡易設施栽培蔬菜的地區,搭建植物工廠種植相同葉菜。這只能說錢太多了。

能夠露天栽培,如水稻、甘蔗與茶葉,就不需要使用設施。以設施能夠進行栽培,就不必使用成本更高的溫室。能夠使用溫室栽培蔬菜,就不需要使用植物工廠。這就是使用設施,使用溫室之真正意義。只有在溫室無法利用,而人類又需要蔬菜等作物時,這才是植物工廠之發揮空間。

以〝為研究而研究〞為藉口的研究人員,其實不懂使用設施與溫室的真正意義。更是根本不懂學術研究之意義。