2016年6月7日 星期二

溫室設計之小番茄實驗

臺灣地區小果番茄栽培面積約為2,000公頃,由於具有皮薄、糖度高及風味佳等特性, 廣受消費者喜愛。目前設施栽培小果番茄面積約為500公頃,且逐年增加中;設施雖然提供 作物屏障,防止豪雨、低溫及蟲害的危害,但設施內高溫高濕的微氣候,往往導致著果不 易、品質下降及病害發生,設施內如何降溫及通風遂成為產官學界熱門課題。

 ● 示範溫室規劃 本場自101年起與荷蘭瓦赫寧根大學及其附屬之溫室園藝研究中心合作,建造一棟適合 於臺灣地區生產小果番茄的生產溫室。臺荷雙方經過多次討論,決定以小果番茄為目標作 物,且以不造成生長障礙為降溫目標,即溫室內高溫不超過35℃;荷方搜集雲嘉南地區連續 三年之氣候資料進行分析,同時於嘉義縣六腳地區設立2處試驗點,調查不同溫式型態之溫 室微氣候與小果番茄產量品質之相關性,為了讓示範溫室能順利推展至產業,更針對生產成 本進行分析。 荷方利用KASPRO軟體模擬溫室內微氣候在不同氣候條件下之變化,包括在不同被覆材 料、開窗面積等硬體設備改變下,溫室內之熱傳導變化,透過此軟體能計算任何一個因子改 變對溫室內溫度造成之變化,並記錄每一小時之溫濕度,藉此了解溫室設計是否能達到需 求。將KASPRO所模擬之溫室微氣候輸入INTKAM軟體,透過該軟體模擬作物生長,包括淨 光合作用速率、葉溫、蒸發散量及產量等因子。將由KASPRO及INTKAM模擬所得之資訊, 及臺灣設施番茄生產之成本資料,一併進行投資成本與回收期估算,以設計適合臺灣小果番 茄生產之經濟可行性生產溫室。示範溫室由荷方於102年4月完成模擬規劃,103年3月完成驗 收。


 ● 示範溫室硬體介紹 示範溫室經招標後,由臺灣溫室營造廠商依照荷方規劃設計搭建,實際栽培面積為684 平方公尺,簷高5公尺;引入75%透光率及70%散射率 (Diffuse) 塑膠布為被覆材料,地面則 以白色雜草抑制蓆覆蓋,讓光線在溫室中均勻分佈;為了達到溫室內溫度不高於35℃的目 標,以大面積側窗及開窗率達地板面積50%的天窗進行通風,配合30%外遮陰網與噴霧量為 350g/m 2 h之噴霧進行降溫。為達到節水目標,荷方原先規劃500公噸雨水儲存桶,溫室內灌 6 60  溉及噴霧用水均優先使用已處理過之雨水,但礙於經費及基地現況,改以18公噸儲存桶,配 合溢流水回收系統,雨水經過過濾後直接進入溫室內使用,溢流水經過過濾、UV殺菌及EC 檢測後,與灌溉水混合再利用。

溫室內同時配置內循環風扇與植槽下通風管,增加溫室內氣 體擾動。

養液系統以A、B及酸桶混合後稀釋供應至溫室內,環控系統依照設定與天氣條件 調控天窗、側窗、噴霧、灌溉、內循環風扇及外遮陰網的啟動,同時記錄溫室內外氣候與設 備啟動狀況,以達到最適合小果番茄生長之環境。


 ● 小果番茄栽培體系 介質栽培具有肥分管理簡單、無雜草、病蟲害防治容易等優點,為世界之趨勢,示範溫 室內以椰纖為栽培介質,以穴盤育苗後先移至小椰纖塊進行兩階段育苗,伺幼苗第一花序出 現再定植至椰纖栽培袋,植株栽培密度為2.1株/平方公尺,採用栽培槽離地懸吊式栽培,採 取單幹整枝;以養液進行滴灌,灌溉頻率則由控制系統依據當日太陽輻射強度調整,即於輻 射強的晴天或中午時間縮短灌溉間距,陰天或傍晚則每次灌溉間距拉長,每日灌溉次數約為 4∼9次,期望每次灌溉後之溢流量為灌溉量之20%。(圖6.6)


● 驗證設備效能 為了模擬出最佳環控條件及設備效能驗證,於103年3月31日定植小果番茄「玉女」及 「臺南亞蔬6號」,本次番茄栽培密度為1.6株/m 2 ,單幹整枝,於5月22日第一次採收後便 除去第3∼5串花序,以促進植株營養生長,試驗進行至6月中旬結束,試驗期間溫室內平均 溫濕度由Priva-Maximizer記錄之。

試驗期間設定白天溫度高於27℃時啟動降溫設備 (如:噴 霧、天窗及側窗),夜間溫度低於18℃時啟動保溫設備 (如:天窗及側窗)。本次試驗期間5月 份室外平均日溫為28.8℃,最高溫為33.7℃,設施微氣候上,試驗期間溫室內平均日間溫度 介於28∼29.2℃之間,夜溫介於23.6∼25.8℃間,與溫室外氣溫十分接近,且達到規劃目標 未高於35℃,而溫室內平均日間相對濕度介於68∼84.8%,夜間濕度於86.5∼93.4%之間。


 ● 面臨問題與解決對策 分析103年高溫期間所蒐集之溫室微氣候資料,利用噴霧將室內相對濕度達80%以上 時,降溫效果明顯;但是當太陽輻射高於800W/m 2 時,現行噴霧量則無法有效提高溫室內濕 度以達降溫效果。

雖然溫室內外濕度相近,但溫室內夜間濕度偏高容易引起病害及生理障礙 發生,由於溫室外夜間濕度高達90%以上,雖然配合天窗及內循環風扇運轉增加通風及溫室 │亞熱帶地區果菜栽培溫室之設計│ 61 內空氣流動,但溫室內濕度並不會因此降低。

噴霧降溫原理是利用加壓經過噴頭噴出的細小 霧滴,霧滴在飄散的過程中與空氣發生熱交換,達到蒸發降溫的效果,而高濕度栽培環境容 易引起病害及生理障礙發生。

因此,如何增加溫室內白天濕度與降低溫室內夜間濕度,為首 要課題。

 1. 增加噴霧量 荷方規劃中建議以噴霧量每小時350g/m 2 進行噴霧降溫,溫室內原裝設噴頭40個分佈 於兩列,經討論於溫室內增加1列噴霧,20個噴頭,為因應增加之噴霧量,同時增加400L 之RO水儲存桶。

於104年5月中旬數據顯示,在溫室內未種植作物情況下且設定溫室內目 標溫度27℃,噴霧每日運轉時數約為5.5小時,每分鐘RO耗水量為4.0公升,即每日約需6 公噸之原水。

 2. 天窗與側窗調控 溫室設計大面積天窗與側窗以增加通風效能,但於噴霧啟動時過多通風使霧滴未進行 熱交換即散逸,降低噴霧降溫效能。經過試驗,在天窗與側窗全開的情況下,溫室內溫度 在起動噴霧時低於溫室外約0.5℃;未開啟天窗,僅以側窗進行通風的狀況下,噴霧處理 提高溫室內濕度約5%,溫度較未噴霧處理低約1℃;天窗100%,30%側窗處理於高輻射熱 期間,能使溫室內溫度降低於戶外約0.5℃。

3. 增加栽培密度 溫室內濕度除了透過噴霧與通風面積改善,溫室內植物蒸散作用亦是濕度主要來源, 此外植物亦透過蒸散作用達到降低葉片溫度目的。2014年荷方專家建議於示範溫室內增加 栽培行數及株數,建議由原本栽培密度為1.6株/平方公尺提高至3株/平方公尺,透過密植 同時能減少光線直接照射於栽培袋上所造成的高溫危害。目前示範溫室栽培密度為2.1株/ 平方公尺,於2014年10月定植,配合噴霧與側窗調控,持續進行品質與產量調查。

 4. 除濕設備 臺灣處於亞熱帶地區,高溫多濕的氣候環境常誘發小果番茄生理障礙,然即使是晴朗 的夏天夜晚戶外濕度仍高於90%以上,而通風對於除濕並無明顯效果,因此由既有且鄰近 的蘭花催梗房設備引入冷空氣,藉由熱交換降低空氣溫度,空氣中水蒸氣分子達到露點凝 結成水而除去,進而達到除濕目的。除濕設備於2014年11月完工,初步試運轉能降低溫室 內相對濕度約10%。

 臺荷溫室以噴霧及大面積通風為降溫策略,透過大面積通風,溫室內溫度多與戶 外溫度相近,根據2015年11月份溫度記錄顯示(圖6.7),臺荷示範溫室溫度與戶外溫度 相近,且溫度低於簡易型塑膠布溫室約8℃,顯示臺荷示範溫室之規劃設計達到預期 目標,若配合良好的栽培與養液管理,勢必能達到延長產期的目標。


 ● 示範溫室未來展望 示範溫室為依據臺灣氣候條件及生產成本所規劃之溫室,然荷蘭與臺灣氣候條件 有差異,如:在溫室環控策略上荷蘭以加熱加濕為主,臺灣則是需要降溫及除濕。示 範溫室營運至今已經逾2年,除了在溫濕度調控上不斷修正與調整,在介質栽培體系 建立上亦是持續進行中。 目前亞洲地區如南韓、日本及中國大陸等國家均以荷蘭為標竿,積極在溫室園藝 領域尋求新的突破。示範溫室未來將持續與荷方交流,期望透過此示範溫室相關建造 及栽培經驗,建立臺灣地區設施番茄周年栽培生產模式、養液灌溉系統、介質栽培管 理模式及生產溫室規範,將整套栽培系統推廣至生產端

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