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 荷蘭人規劃的墨西哥溫室

   
 

 

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以色列溫室產業介紹

國立中興大學生物系統工程研究室 陳加忠

 

19999月到達以色列參加其農業科技展,也到其溫室生產區參觀。以色列的國土原來沿著地中海沿岸分佈,因此以地中海型氣候為主。在第四次中東戰爭結束之後,領土向南增大沙漠區的面積,向東到達約旦河西岸,向北增加了戈蘭高地。因此其氣候又增加了三型氣候:沙漠氣候、亞熱帶氣候與寒帶氣候。其中戈蘭高地是以色列佔領地唯一下雪的地區,因此在地中海沿岸也在冬天擁有寒帶氣候。由於駐軍的補給問題,此高地也發展出寒帶溫室農業以供應蔬菜、水果。

以色列的溫室公司即是針對自己國土不同的氣候特性發展出三型溫室:地中海型溫室、沙漠氣候型溫室、寒帶氣候溫室。在亞熱帶氣候區雖然已建立溫室專業區,但是直到2001年之溫室公司型錄,仍未對於亞熱帶溫室加以特別規劃設計。

由以色列三個地區之全年溫度圖(圖1)可知其溫度特徵。特拉維夫與海法處於地中海沿岸,有海洋之調節,夏天白日高溫不超過30℃,夜間低溫則低於15℃。在冬季每年1~3月,日溫最高為16-18℃,特拉維夫夜間低溫則接近8-10℃,海法偏北,夜溫5-8℃。在約旦河畔的Tiberias市則是另一種氣候。夏季日溫最高36℃,夜溫為20℃。冬季日溫最高為18℃,夜溫最低為6-9℃。沙漠地區之以Eilat地區為代表(圖2)。夏季日溫高達40℃,夜溫為25℃,冬季日溫有20℃,夜溫為10℃。

 

以色列的溫室工業由滿足其國家之農業需求開始,近五年來開始外銷其溫室資材至世界各地,近年來更主攻中國大陸市場。為能瞭解此國家的溫室產業,中興大學生物系統工程研究室自1999年至2001年持續的收集以色列之溫室資料並加以整理。對於此國家溫室結構、溫室工業之規劃與擴充應用,沙漠農業之建立,與溫室產區之參觀心得等分別加以介紹如下。

一、           以色列溫室結構

以色列溫室公司以AZROMRizk Alla Brother,與Yamko-Yadpaz三家公司最具規模。其產品分別介紹如下:

(一)阿茲羅姆(AZROM)公司

該公司簡體字之型錄上,翻譯成阿茲羅姆溫室公司。此公司以溫室規劃與Turnkey計畫著名。此公司在溫室規劃之程序如下:

1. 決定作物種類,其生長條件與產品具有良好品質需求的條件。

2. 市場對產品之需求:數量、品質、供貨的方式、供應時間。

3. 溫室基地之調查:土壤分析,包括物理情況與化學成分。詳細氣候資料,包括白日與夜間的最高溫、最低溫與平均溫度,上午10點與下午5點之相對溼度,風向、風速,日照量、日照小時,每年雨量、最大雨量,雪量、雪壓、冰雹數量與大小,與其他特殊氣候。

4. 溫室基地興建條件:排水方式、坡度、日射角度。

5. 溫室位置:單棟或多棟,工作間位置,環控設備配置等。

6. 成本分析

此公司對溫室基本結構要求條件:

1. 容易搭建

2. 適用作物種類多

3. 抗拒特殊之氣候負荷(風、雪、冰雹)

4. 支撐內部作業所需負荷,包括作物重量與附掛機具重量

5. 材料的遮蔽率愈小愈好

6. 使用壽命愈久愈好

7. 外在披覆材料容易更換

依上述基本需求,AZROM公司強調其溫室結構有如下特點

1. 溫室結構適用各種農業需求,除了用以蔬菜與花卉生產,也可用在工作室,畜舍與魚池。

2. 結構適合各種軟質或硬質披覆材料。

3. 結構適合加載各種內部作業機具,不需要額外修改。

4. 外型完整,不需要多餘金屬管用以加載、加強。

5. 屋簷高度2.5-5.5公尺,單位跨距(Span6.0-12.8公尺。

6. 合乎以色列之國家溫室強度標準。

   a.抵抗外界風力:120-240km/hb.負荷雪壓厚度:1.5公尺

   c.負荷內部設備或作物重:25-30kg/m2

7. 熱鍍鋅厚度100um

8. 售後服務包括工程問題與農業生產問題。

9. 結構模組容易分解,可自一個基地遷搬到另一個基地。

   AZROM溫室之結構主要有七型,另有溫網室,遮雨棚,隧道型與網室等四種農業設施分別介紹如下:

A. 阿茲莫納(Atzmona)型溫室

基本結構如圖3。適用於各種氣候,披覆材料為玻璃或PC浪板,天窗左右兩具,可單一各自開啟或是同時開啟。兩側可加上側窗或是維持氣密。

B. 阿拉法(Arava)型溫室

結構如圖4。此型溫室為以色列使用比例最高之溫室結構,具有單邊開啟的天窗。適用於地中海型溫帶氣候。披覆材料為PVC或軟質PE。四周牆壁可安裝上下捲起裝置,也可以安裝水牆與風扇設備。

C. 雙通風型(Double Vent)溫室

結構如圖5。其特色在於開口面積。由於在單一溫室小區即裝設兩個屋頂。每4公尺有一個開口。通風開口面積為地面32.5﹪,特別適用溫帶與熱帶(沙漠)氣候。

D. 羅特(More VentRotem)型溫室(圖6

屋頂之型式為鋸齒狀,單邊開口,開口高度1.5公尺,因此特別適用固定風向,而有大風量之地區。披覆材料為PE軟膜。在屋頂天窗開口處具有特裝之雨水水槽以避免兩水進入溫室內部。天窗可以以人力或自動控制設備加以操作,奇特的屋頂型式具有強大的支撐強度。

E. 納習(Necer)型溫室(7)

屋頂為圓弧鋸齒狀,單邊開口,開口高度為1.6公尺。以PE軟膜為披覆材料。前後兩側裝設圓弧形側窗,左右兩側裝設防蟲網。

F. 阿伐利特(Avririt)型溫室(圖8

針對特別炎熱之熱帶氣候,屋頂單邊開啟,開口固定無密閉裝置,天窗凸出結構可防止雨水流入溫室。

G. 葉蒲(Yevul)型溫室(圖9

尖弧形屋頂,披覆材料為各種軟質材料,側面牆壁如果未加裝任何披覆材料則成為典型遮雨棚。依需求可以加裝風扇,保溫簾,側面捲起裝置。

H. 肯(Ken Vent)型溫室(圖10

適用高溫,高濕之熱帶氣候,以PE為披覆材料。集雨槽面積特別增大以適用暴雨地區,側面可加裝捲楊裝置以增大通風量。

I. 溫網室(Net Protect

具有屋頂與四面牆壁裝設防蟲網

J. 遮雨棚(Crop Protection)(圖11

成本低,適用沙漠氣候,不具排水槽。屋頂單邊開口,可防止雨水滴入內部。

 

    由上述溫室結構可知,以色列溫室以屋頂單邊開啟為主。特別適用於地中海沿岸每日風向固定之氣候。利用不規則屋頂配合特定方向之開口,使外界風力以負壓方式吸出溫室內部熱累積。為了搭配溫室生產,此公司提供的產品包括:1.50吋負壓風扇,有效抽風距離32-38公尺,2.水牆材料,3.24吋正壓風扇,作為內循環通風用,4.遮蔭網,5.保溫簾,6.防蟲網(以50網目為主),7.果菜用懸掛系統,8.加溫系統:有熱水管加溫與熱風加溫,9.環控系統,10.灌溉與肥培系統,11.介質容器與介質,12.輸送系統。

 

(二)、利茲卡拉兄弟集團公司(Rizk Alla Brothers Ltd.

此公司之溫室結構有五種型式。該公司標稱其溫室規劃工程之特點如下

1. 利用良好品質的鋼材延長溫室年限

2. 由結構的適當設計以適應各種不同氣候

3. 具有現代先進的微氣候控制系統

4. 具有適合各種作物之懸掛系統

5. 溫室配置有效規劃,具有最大之使用面積

6. 合乎以色列溫室標竿:抗風力150km/hr,內部承載25kg/m2

該公司對溫室搭建最佳化條件強調必須具有如下功能:

1. 披覆材料的使用有兩種:

(1)加強型軟質PE薄膜:抗紫外線能力持久,耐高溫,抗滴露,抗昆蟲傳播病毒,進入之光線擴散能力高。

(2)加強型硬質壓克力板:單層或雙層

2. 微氣候調節

具有保溫簾,利用馬達以操作側窗與天窗。具有抽氣風扇與內循環風扇,可加裝水牆或噴霧冷卻系統。屋頂可加淋水設備,用以清除積塵。有二氧化碳補充器,微氣候觀測站,熱風或熱水管加溫設備。

3. 病蟲害防治

具有防蟲網,而且仍然維持有最大通氣量,披覆材料不透過紫外線,因此控制昆蟲進入。進入入口具有殺菌室與雙門出入系統。以集中噴藥(Spraying)系統與霧粒(fogging)系統施用殺蟲劑。

4. 灌溉系統

具有低灌系統,並有特製介質容器,灌溉與肥培作業能配合中央控制系統。霧滴系統可兼用降溫與溼度控制。有用水殺菌處理系統。

 

此公司主要之五型溫室介紹如下:

A.阿拉斯加(Alaska2000型(圖12

結構特色為單一區段有兩個屋頂開口,屋頂開口面積為地面面積33﹪。使用的建築材料包括鍍鋅與防腐處理後之松木。結構可適用於各型氣候。屋頂結構為以鎖定方式固定。以一具40英呎貨櫃即可裝載4000m2溫室面積之所需材料。屋簷高度4公尺,拱頂架4.5公尺高,支柱間距4m,跨距9米,屋頂最大高度5.5m

B.維雷德(Vered)寒帶型(圖13

結構可耐久25年。天窗兩邊開啟,披覆材料為硬質以適用多雪地區。

C.埃登(Eden)溫熱帶型溫室(圖14

具有鋸齒型屋頂,屋頂單邊開啟,披覆材料為軟質或硬質材料。

D.加利利(Galile)溫寒帶型溫室(圖15

此名稱加利利來自以色列最冷高地之地名,表示此溫室特別適用寒帶地區,四周框架均加強處理以耐雪壓。

E.隧道(Tunnel)型溫室(圖16

傳統式之隧道型溫室,兩側可捲起以增加通風面積。

 

(三)、Yamko-Yadpaz公司

此公司之產品與其他兩家公司之外型結構相近。

A. Shine型溫室(圖17

屋頂開口型,因每一區段之屋頂開口再分成兩種型式:單一屋頂或雙只屋頂

 

B. Agadim型溫室(圖18

AZROM公司AravaMore Vent相近。

C. Gadash型溫室(圖19

AZROM公司Avririt型相似。

 

(四)、以色列溫室結構特性比較

以色列溫室其結構獨特,名詞又來自其古代地名因此容易混淆,但是依其環控功能可以加以分類,並且由此看出各種溫室雖然來自不同公司但其設計原則都有脈落可循,因為都是來自國家研究單位提供的設計藍圖。溫室之結構依其環控能力比較說明於表一。

 

三、Turnkey計畫介紹

中國大陸將以色列之Turnkey計畫稱為"交鑰匙"計畫。依此計畫原意,溫室完工後,溫室公司將鑰匙交於買主。買主得到不僅是溫室結構與環控設備,還有內部作業機具,作業栽培所需之資材(種苗、介質、穴盤…..等)。而更重要的是經營者經過訓練後對此作物已具備栽培技術。因此以色列溫室公司往往辦理各類訓練計畫。以19999月農場參觀為例,中國大陸訂購了20公頃溫室用以種植玫瑰花。在溫室規劃與興建期間,已有二十人之受訓學員到達以色列農場接受半年訓練。訓練項目包括溫室管理,玫瑰花之栽培管理,採收後處理流程等。在中國大陸溫室完工時,這些學員也受訓完成。因此及時回到中國大陸負責20公頃之玫瑰花專業區。

四、溫室結構之多種應用

以色列溫室公司除了在農業設施之推廣應用,還應用於其他領域:

1. 其他農產設施

包括作物的工作間,用以進行介質處理、播種、移植等工作。還有採收後處理室,有預冷室、冷藏室等建築物。

其他相關設施如防蟲網室、遮蔭網室、設施內部果菜懸掛系統等。

2. 畜產設施

使用相同的溫室結構,但是採用其他披覆材料以建造畜產設施,包括雞舍、牛舍等。環控之機械設備與微電腦控制系統與溫室環控所用設備完全相同。

3. 漁業設施

也是利用溫室結構,披覆材料可終年固定或是局部季節收啟。另外提供水循環利用系統與水溫加熱系統。

4. 休閒設施

利用溫室結構搭建成各種休閒設施之屋頂。主要用以遮蔭、防雨。例如游泳池、網球場、動物園等。

五、沙漠農業之建立

在以色列溫室生長區可以看到特殊之景象,溫室內種滿了果菜,有蕃茄、甜椒、網紋洋香瓜、小黃瓜等。當時大氣溫度接近35-36℃,溫室內部因為有足夠的自然通風風量,內部氣溫與外界相近。果菜作物的莖蔓、葉片、果實之本體溫度竟在30℃以下。此種特別栽培技術在於掌握了作物蒸散作用。利用果菜之自身蒸散作用使得作物體溫比周圍氣溫降低了6-8℃之溫度。30℃以下的溫度仍是果菜適當的生長溫度。夜間氣溫則不超過22℃,因此適當的日夜溫差使得果菜足以累積乾物重。

果菜溫室生產具有兩大特性:1.作物本身體積大,葉片多。2.葉片面積大,厚度薄,因此蒸散速率快,蒸散作用旺盛。基於以上特性,在高溫低濕的沙漠氣候區建立果菜溫室生產,此為作物生理特性與溫室環控能力彼此適當的搭配。

採用作物本身蒸散速率特性也是蒸發冷卻之技術。應用此技術之前提在於掌握作物蒸散的需水量。利用滴灌在根部給水,水分自根部輸送到葉部,再因蒸散作用而達到降低本體溫度的效果。

六、溫室生產區現地參觀

199998日,參加以色列官方所舉辦之參觀團。前往溫室產地,一天之中共參觀三個農場。

 ()Pot  nursery

面積7公頃,以盆花內銷為主。溫室為AZROM公司產品。在水資源利用方面規劃十分完善。雨水收集導入儲水槽內,以淹灌方式進行盆花灌溉。灌溉水回收,經過砂濾,紫外光殺菌後再利用,每日給水三次,給水8分鐘。

在環境調節方面,因為此地區為亞熱帶氣候,採用水牆與通風扇以降溫。溫室並無天窗與側窗,全面氣密。水牆上青苔生長十分嚴重。在換氣量方面,溫室長40m,寬50m2,000m2面積使用2054吋負壓風扇,換氣率每分鐘0.8次。水牆使用面積120 m2。在溫室內部微氣候之量測結果如下:大氣條件75,000lux30.1℃,64RH。近水牆處24.3℃,82.2RH,溫室中間26.3℃,79.6RH,靠近風扇末端29.0℃,64.8RH。另一棟溫室之長、寬與此棟條件相同,在大氣條件32.7℃,53.7RH88,000lux時。內部微氣候:水牆側28.1℃,77.3﹪,溫室中間29.3℃,65RH,近風扇位置32℃,62RH。在兩棟溫室之間,風扇相向,而儲水槽放置於隔間位置,恰好擋住風扇之出風口,因此嚴重影響了風扇的性能。

 ()Rose factory

此溫室區以玫瑰花為主。進行地面栽培,但是採用滴灌。降溫設備也採用風扇與水牆,因此溫室不具天窗與側窗。每棟溫室4000m2,長度40公尺,寬度100公尺。使用1654吋風扇,換氣率每分鐘0.75次。大氣條件32.0℃,65RH103,600lux,在溫室中間位置無內遮蔭網之微氣候:33.1℃,50RH48,000lux。在有內遮蔭網之微氣候29.8℃,67.4RH33,000lux。由於內部溫度無法低於28℃,玫瑰花均為小花,多花型,產量高但是品質不佳。

 

 ()Seed Company

為以色列最大蔬菜育苗場,其播種機與介質充填機來自西班牙。每種作物之面積並不大,為少量多樣化之經營型態。設施具有屋頂,四周為防蟲網。屋頂有開口。因地處山區,自然風力大。利用50﹪內遮蔭網。大氣條件85,000lux31.4℃,51.6RH。設施內部31500lux30.8℃,54.2RH

    此公司另有栽培藥草之新建溫室,長40公尺,寬32.5公尺,1300m2面積之換氣率每分鐘0.9次。大氣條件29.4℃,59.1RH時,溫室內自水牆,中間到風扇三處之溫溼度分別為24.6/88RH27.1/75.1RH28.6/64.0RH

 

()、以色列溫室降溫能力探討

在實地參觀中,對於溫室內部微氣候加以實測,發現以色列之溫室公司對於風扇與蒸發冷卻技術尚未能夠掌握,其問題如下:

1. 負壓風扇為以色列自產,風壓有效能力為40公尺,因此其使用距離受限制,此地區溫室之長度受限為40公尺。

2. 換氣率採用美國標準,每分鐘0.7-0.9次,對亞熱帶氣候而言此換氣率不足。溫室內溫、溼度梯度十分嚴重。

3. 水牆之面積太小,降溫能力不足。

4. 水牆之青苔成長問題無法解決,因此蒸發冷卻效率低。

5. 風扇出口未能維持淨空,因此風力受阻,回風現象影響風壓與風量。

 

19999月實地參觀中發現以上問題,顯示以色列溫室公司當時對於亞熱帶氣候降溫技術仍然無法掌握。這些問題台灣在1985-1990年間開始引入國外溫室時也同樣犯錯。1990年後,台灣溫室產業已在錯誤中努力走出因此建立了亞熱帶降溫技術。在2002年初個人因為未能有機會重回以色列,不知以色列溫室工業是否已更正了上述錯誤?

 

七、感言

一個地力貧瘠,濱海,臨沙漠的小國,其可耕面積有限。此國家不但為滿足其自己農業需求而建立其溫室產業,而且更以此資材行銷世界。其特點可介紹如下:

(一)        依其國家特殊之氣候條件,分別完成地中海氣候型溫室,寒帶型溫室與沙漠型溫室。這些溫室又可做為外銷之資材。除了亞熱帶溫室環控技術不如台灣,以色列溫室結構已規格化與簡單化,成本低廉,在世界有其競爭能力。

(二)        溫室工業結合資材供應,栽培技術之訓練。在溫室作物生產規劃中,不僅提供溫室與其他作業設備,還包括種苗、介質、化學物等資材。最主要的訓練包括使用人員對溫室操作訓練與作物栽培訓練,此即是著名之"Turnkey Projects"

(三)        溫室結構規格化,零組件種類少,容易裝配與拆卸,各型溫室結構都有國家研究單位加以支援。

 

多年來台灣喊著口號,要學習荷蘭,要學習以色列。到了以色列,看到了在貧瘠土地建立之農業,在作物無法成長的土地建立其沙漠農業專業區,可知此小國何以成為世界強國。台灣不算是小國,但是何時才能夠如同以色列之強大?

 

 

 

 

            表一  以色列溫室之特性

 

環控需求

分類

溫室環境調節特性

AZROM

Ltd.

Rizk Alla

Brothers Ltd.

冬季保溫

寒帶,冬季使用

完全用以保溫,冬季使用

Tunnels

Tunnel

寒帶,終年使用

用以保溫為主,到了夏季則有自然通風能力

Yevul

Galile

引入外界空氣,減少溫室內部熱累積,使得內部溫度不得高於外界大氣溫度。

地中海型溫帶氣候,風向固定

溫帶氣候用,增加自然通風能力

Atzmona

Vered

地中海型溫帶氣候,風向固定

屋頂開口面積為地面20-25﹪,自然通風量更大

Arava

Necer

Eden

地中海型溫帶氣候,風向固定,固定風向

屋頂開口面積為地面33﹪,自然通風量最大

DoubleVent

More Vent

Alaska 2000

地中海型氣候,風向固定,冬季不加溫

因大氣溫度調節程度,溫室之高度與屋頂開口面積不同。Ken Vent型比Avririt型高度更高,開口面積更大,因此自然通風量更大

Avririt

Ken Vent

 

夏季能夠降溫,溫度要低於外界大氣

結構氣密,進行蒸發冷卻作業

溫室內部加裝風扇,水牆或噴霧設備

Arava

Atzmona

More Vent

Alaska 2000

Eden

Galile