2008-07-23

蘭花量產工程-07~台灣蝴蝶蘭生產工程技術之探討

台灣蝴蝶蘭生產工程技術之探討

前言

國內蝴蝶蘭的生產面積不斷擴展,外銷數量也逐年增加。在今年(1998)更傳出美國單一花卉溫室栽培場向台灣訂購140萬株大苗之記錄。原來在台灣傳統花卉產業中,蘭花並非主力作物,而今轉變成明星花卉被視為台灣奇蹟,而更有許多業者熱烈討論有否第二個花卉,能夠如同蝴蝶蘭有如此遠景。

蝴蝶蘭產業之蓬勃發展並非偶然,而是台灣業者數十年,甚至二、三代奮鬥累積的結果,台灣蝴蝶蘭的栽培者自育種、留種都可追涉自父親、袓父那一代開始,提著蘭花參加各地的蘭展更是多人的經驗,而此種蘭科作物擁有的種源與栽培技術是百年來辛勤的結果。

蝴蝶蘭過去為小規模、小面積,家庭園藝性的栽培 方式,而今進入大規模企業栽培之階段,其中最大的原因在於國外買主的需求:要求在一定的時間,供應一定的數量,有相同品質的蘭苗。因此原來小規模栽培之蘭 場,無法提供足夠的數量,不是和其他蘭園結盟共同消化定單,就是大經營規模。而大企業也在此時逐漸投入。

在規模擴大時,生產作業也隨之改變,以溫室內部蘭株放置為例,溫室免不了梯度差,靠近水牆處溫度最低,濕度最高,而另一側風扇處恰好相反。傳統上可以依溫濕度的梯度差,分別放置瓶苗、馴化苗、小苗、中 苗與大苗。換言之,在一棟溫室內,放置不同階段的蘭株,但在大規模的經營型態下,一棟溫室放置的蘭株都是相同大小,微氣候梯度差即成為需要考慮之因子。在內部作業方面,規模大、機械需求量即增加,這也是近年來蘭園普遍裝置自式灑水設備的主因,此篇文章即以大規模量化生產為著眼點,討論國內蝴蝶蘭生產工程技術之現況,面臨問題與未來進展。

蝴蝶蘭生產之工程技術

蝴蝶蘭之生產自組培苗開始直到開花,販售。在栽培作業流程中,主要的應用工程技術有兩大類:

1. 溫室的結構與環境控制 2. 作業流程的機械化與自動化

為了提供蝴蝶蘭經年生產之環境,採用溫室並且加裝各種環境設備以調節內部微氣候,此技術已得到蘭界採用,但在機械化與自動化方面,仍然有些誤解。在花卉生產過程中,機械化與自動化並非完全取代人力,成為一套無人作業之工廠,真正的目的在於減輕人力負擔,減少需要的工作人數,使栽培者有更多時間,更多體力用以提高作物之品質。國內蝴蝶蘭生產工程技術之現況介紹如下:

一、溫室的結構與環境控制設備

為什麼要使用溫室? 基本上使用溫室之目的在於扺抗不利的外界大氣環境,例如:冬季寒流、夏季強日照、強風、暴風、春季長雨季等,另一方面,在於積極改善內部環境,包括溫度、相對濕度、光照量、風速等。 以蝴蝶的生長適當溫度為例:營養生長為20~30,催花溫度因品種不同可區分成三大類型。

1.與營養生長相同。

2.日溫20~30,夜溫20以下。

3.日溫25以下,夜溫20以下。

由於台灣大部份的氣溫並不能符合上述溫度的需求,因此需要以溫室配合各項設備以提供適切之環境。常用的環控設備以功能區分,可歸類如下:

A. 光量調節

利用內、外遮蔭網以調整進入溫室內部的光量。溫室外界採用百吉遮蔭網,遮光率70%。內部採用銀色遮光網,遮光率50%。在冬季內遮蔭網可同時用來幫助保溫。

B. 溫度調節

1.在內部溫度高於作物需求溫度時,打開天窗進行自然通風,但是無法充份疏解內部熱量,因此內溫仍大於外界5~20

2.以風扇進行機械通風,在通風量足夠時,內部溫度與外界氣溫相同。

3.要使用內部氣溫低於外界大氣溫度,利用水牆配合風扇以進行蒸發冷卻作用以調節內部溫度。

4.要低於大氣濕球溫度(夏天約26.5~28),唯有冷凍機械。

5.在冬季,寒流來臨時,溫室內部加裝熱風機以加溫。

C. 相對濕度調節

內部相對濕度過低時,可以以水牆配合風扇加以調整,或是加裝細霧噴頭。在濕度太高時,可以利用自然通風,機械通風或是啟動熱風機以調節相對濕度。

二、作業設備

蝴蝶蘭生產作業中目前所用之機械與自動化設備可歸納如下:

1.作業前處理作業:

主要的工作為水草的清洗、消毒與脫水。目前常用的的方式是以大水槽浸水,在水桶泡浸藥劑進行消毒,最後以工業用離心式脫水機脫水。而在台灣縣新營市,己有水草脫水機之專利發明案。在以工業用離心式脫水機作業時,主要的問題在於不能連貫,仍然需要人力撈取、搬運。脫水後的水草擠壓成塊,要要再以人力剝離。

2.移植作業:瓶苗移出組培瓶,馴化苗、小苗至中苗各階段之換盆移植,目前完全使用人力。

3.管理作業澆水(兼施肥)加濕與施藥:目前主要利用懸臂自走式裝置,己節省許多勞力。

此設備的問題在於均勻的控制。而且由於未能進行淋洗作業仍然需要以人力手持水管定期淋洗根部

4.搬運:在溫室內或是工作室至溫室內的搬運工作以地面行走之台車為主。已有少數蘭園試用懸吊式台車,但是效果仍未完善。在地面使用台車, 規格並未統一,由各使用者依需要自行設計、製作。

5.運銷之輸送:此項作業因內、外銷而不同。內銷指組合成盆後如何包裝與裝盆,以便利搬運,送至購買者。外銷作業需要之工作項目為裝箱、打包、輸送,在貨櫃內維持適當環境內空運到國外。

蝴蝶蘭溫室環境調節之問題

國內的溫室,在高度遮蔭、強風量配合水牆使用之狀況下,夏天能夠將內部氣溫降到30以內,因此蝴蝶得以終年生產,這種溫室與環境設備,可說是適用台灣,但是仍有繼續改良的空間。國內蘭花溫室產生的問題與改善的項目列舉如下:

一、光量調整

1.遮蔭網影響

在低光量下可減少熱量(陽光之紅外線部份)進入溫室,但是也減少了光合作用可用能量,因此過度使用遮蔭網不僅造成光量之不足,在冬季與春季,特別嚴重,也同時影響了光質

國內的廠商已開發完成一種特製的遮蔭網可以阻隔大部份的近紅外光而維持大部份的光源通過,也為國內遮蔭作業帶來機會。

2.控制設定之影響

在遮蔭網的控制部份,除了以人為感覺外界陽光強度進行遮蔭網開關之外,另外主要利用定時器控制,在台灣海島氣候,陽光強度變化無定之狀況下,每日以一定時間進行遮蔭網之作業,這並不是合理的選擇。

二、溫度調整

()、夏季內部溫度超過30

在設計良好的蜂巢式水牆與風扇系統,降溫性能應該合乎蘭花生長需求。國內所發生的問題通常來自以下原因:

1. 通風量不足:風扇數目不足,或是風扇產生的風量不足。

2. 水量不足:主要來自水牆面積太小。

3. 降溫效率不夠:夏天通過水牆的空氣溫度則無法接近27~28,即表示效率不夠。原因往往來自水牆青苔過多,阻塞空氣流動或是水牆有破洞。

4. 風阻太大:在水牆外面加裝防蟲網或是黑色遮蔭網產生了多餘的風阻,造成通風量不足。

()、冷房溫室的設計

由於大多數蝴蝶蘭催花溫度必須維持在25以下,夏天利用水牆與風扇能維持溫室內部溫度30以下。在夏天要使溫室內空氣維持於25之內,唯一可用的技術是使用冷氣機,而如何儘量節省能源,此為此技術需要考量之重點。

()、冬季蘭株之抗開花性

由於冬季自然氣溫適合蝴蝶蘭開花,在每年二月之後,大苗幾乎都抽梗開花,在市場上造成了缺苗之空擋期。因此如何利用加溫等環境調節技術以填補缺貨時期,此為研究界目前努力之目標。

三、相對濕度調整

()、濕度太高

相對濕度太高來自在外界大氣高濕時仍然維持水牆運作或是溫室內因澆水,施藥而通風不良等兩項主要原因。解決方式在於環控設備增加相對濕度設定與善用內循環風扇

()、濕度太低

相對濕度太低常發生之時期,以秋冬最多。

1.外界氣溫適合,相對濕度低。只引入外界空氣通風,濕度自然同於外界也偏低。

2.冬季寒流來襲,而且是冷乾之氣團,溫室內以熱風機加溫,使相對濕度降至更低。在增加相對濕度方面,可以以自走式懸臂裝置的加濕噴頭,配合內循環風扇的效果最佳。

溫室內部作業設備之問題

內部作業設備的利用問題討論列舉如下:

1.灌溉施肥等設備

此種設備在結構與動力傳送方面,已算是完備,可改善之處在於施用之均勻性。在積極利用方面,善用加濕噴頭配合循環風扇,對改善內部的相對濕度十分有效。

2.水草處理機械

目前之問題在於水草處理技術的標準化,例如來源不一,品質等級不一的原料要清洗多久、清洗幾次、清洗方式是僅浸泡或攪拌?這些方式需要建立標準程序,達到一貫作業,減輕人力負荷。另一類思考方向是建立代工處理工廠,提供栽培者清潔無菌,處理完成的水草。

3.搬運設備

地面行走的台車在行走方面,消耗的人力並不多,主要耗力的工作在於在植床與台車間端盤的搬上搬下。利用懸掛式的台車並不多見,原因在於溫室上方沒有荷蘭溫室慣用的熱水管可做為承接導管。此方面之研究,將自人體工學加以著手設計。

4.移植機具之研發

國內目前以人工為主,國外的機具除了自舊盆起苗與放入新盆的兩項動作使用人力之外,完全配合機械作業。由於荷蘭使用之介質以樹皮、泡棉等材料混合組成,苗株離盆容易,國內能否改變使用水草之生產方式。以方便機械化移植作業,此為栽培者與研究者共同配合探討之主題。

結語

國內的的蝴蝶蘭產業欣欣向榮,已自小規模生產朝 向大規模量產以提準時提供大量一致性的產品。過去辛勤努力己得到的優勢條件,包括自有的品種,生產技術與海外市場的開拓等,在未來的轉型過程中,如何保有 的優勢,在減少人力,減輕工作量,而又能維持品質的工程技術下,提供大量、高品質的成品行銷世界,這是大家共同奮鬥的目標。

蘭花量產工程-04~蝴蝶蘭溫室的結構與環控

蝴蝶蘭溫室的結構與環控

1998年年底,台灣蝴蝶蘭生產所用的溫室面積已經超過100公頃,自北部宜蘭礁溪到南部屏東枋山,都可看到蝴蝶蘭溫室。搭建溫室之公司。除了眾人熟知 之花王、陽樺、郁秀等公司,其餘規模較小的公司已無法完全統計調查。在此100公頃以上的溫室,規模大小不一,所用環控設備不同,連覆蓋材料,植床形狀都 不一樣。對於規模較大的蘭園,甚至每棟都由不同公司搭建。在這些溫室中,問題也層出不窮。業者常常提及如下問題:溫室搭建有無可依循的樣本?理想的溫室是什麼?。基於這些常見的問題,僅就個人數年之工作經驗,對於蝴蝶蘭溫室之結構與環控設備提出以下的建議。

一、為什麼要使用溫室

溫室之基本需求在於抗風、擋雨。因此其結構強度基本要求在於能夠扺抗颱風與雷雨的侵襲。在積極方面,要能調節內部環境,包括溫度、相對濕度、光量、風速等,另一方面要能夠藉由防蟲網隔絕外在昆蟲,以環控作業減少病原菌發展的微氣候環境,因此可減少病蟲害發展的機會。

二、溫室結構

1.抗颱性與氣密性:抗颱能力用以保護內部花卉作物,氣密性能用以在冬季時幫助保溫,夏季用以維持水牆之作業效率。

2.覆蓋材料:有玻璃、PC浪板、強性塑膠布等材料,依溫室維修計畫加以選用。

3.外遮蔭網:側面不能貼壁,離牆面至少三十公分以上,屋頂上使用的外遮蔭網,要離屋頂三十公分以上。

4.內遮蔭網:理想的內網能夠向上反射熱量,向下吸收熱量,因此上方銀色、下面灰暗色最佳。最理想材料為透過可見光,而能反射紅外線光源

5.內網動作要以齒條拉動,不要以鋼索拉動,在台灣鋼索因熱漲冷縮容易變形。

6.內部若使用節能塑膠布,必須配合支撐導線,不可積水與結霧。

7.水牆與風扇距離以30~55公尺最佳,25~60公尺尚可。

8.屋頂角度:抗結霧性良好的塑膠布維持在23度以上,其他材料最好維持30度以上之角度。

9.天窗:在國內氣候下天窗使用機會小,容易故障而且颱風來臨時容易損壞,最好不用。

10.側窗:採用橫拉式側窗,在停電時以人力開啟,側窗可安裝馬達,配合環控系統控制開關。

三、溫室環控技術

()、作物需求以溫度為例:蝴蝶蘭的生長適當溫度

a.營養生長:20-30

b.催花溫度:因品種差異可分為三型。

1.與營養生長相同

2.日溫20-30,夜溫20以下

3.日溫25以下,夜溫20以下

()、環境調節設備作業方式

1.光量調節

利用內、外遮蔭網以調整進入溫室內部的光量。溫室外界採用百吉遮蔭網,遮光率70%。內部通常採用銀色遮光網,遮光率50%。在冬季,內遮光網可同時用來幫助保溫。

2.溫度調節

a.在內部溫度高於作物需求溫度時,打開天窗進行自然通風,內溫通常高於外界5-20,受外界自然天候影響不穩定,因此建議不採用。

b.以風扇進行機械通風,內溫與外界氣溫相同。

c.要使內部氣溫低於外界大氣溫度,利用水牆配合風扇以進行蒸發冷卻作用以調節內部溫度。

d.要低於濕球溫度(夏天26.5-28),使用冷凍機械。

e.在冬季,寒流來臨時,溫室內部加裝熱風機以加溫。

3.相對濕度調節

內部相對濕度過低時,可以以水牆配合風扇加以調整,或是加裝細霧噴頭。在濕度太高時,可以利用自然通風,機械通風或是啟動熱風機以調整相對濕度。

四、環境調節設備

()、負壓風扇:(請參考台灣花卉園藝12722-28頁內容說明)

1.風量為每分鐘1.5~1.8倍體積換氣量。

2.風壓1.2英吋水柱高。

3.風扇出口無阻擋物。

4.風扇排氣方向儘量與大氣自然風向相同。

5.屋頂與內遮蔭網之間最好加設排氣風扇。

()、水牆(請參考台灣花卉園藝11616-20頁,117期,21-27頁內容說明)

1.材料之側面角度45~45度比30-60度更好。

2.水牆厚度15公分比10公分好。

3.外側有冬季擋風罩,再加遮蔭網,但是網目開啟面積要大於水牆開口面積 。遮蔭網或防蟲網距離水牆至少1 公尺以上。

()、內循環風扇

1.風量為0.3-0.4倍體積換氣量

2.風扇與溫室長徑有15度之偏移角度

3.最好加裝溫度與時間控制設備

()、加溫機

1.加溫機之外接風管要放在植床下方。

2.風管開口逐漸加大,不要以等距離設置出風小洞。

3.風管所有開口總面積約為風管截面積1.5倍。

4.加溫機之供應熱能量在外面溫度5-6時,溫室內可維持18以上,換言之,加溫性能能夠使內溫比外溫高15

()、不斷電系統::最好裝設,其動力必須可以推動2/3的風扇數目。每個月至少啟動一次,使其運轉15分鐘以上。

五、內部作業設備

()、植床:

1.高度以人力方便為主,要附裝防止傾倒設備。

2.床面使用金屬網,不可使用石棉瓦。

()、地面:

1.行走步道為混凝土地面,不可因地面不平而累積水份。

2.植床下排水良好,鋪設之碎石厚度要有5公分以上。

3.碎石上再鋪設黑色不織布,可抑制雜草。

()、懸臂自走裝置

1.貯水水桶不可被陽光直射,避免桶內貯水被陽光能量加溫而在施用時直接灑在葉面造成燒傷。

2.噴頭水量要檢查調節,使其均勻。

3.懸臂太長時,支持鋼軌要改為雙軌。

4.依距離遠近,在內部預留地面水管,可進行定期淋洗作業。

()、搬運台車

1.每層承接面的邊緣加框,協助固定承盤。

2.各層的長度、寬度合乎承盤要求。

六、環控系統

()、感測器

1.溫度:感測範圍廣(5~40),使用金屬電阻式溫度計,感測範圍窄(25~35),使用熱敏電阻溫度計。

2.相對濕度:以電阻式元件之電子式濕度計最好。乾、濕球溫度計必須配合微處理機,而要細心維護。

3.日照量:建議使用熱電堆型日照計。也可採用光電池原理之照度計,再加以校正。

4.風速:採用風扇型風速計,以協助機械風扇與水牆性能檢查。

5.酸鹼計:用以檢查水草水質。

()、感測器之放置地點

1.放在通風良好處,不可被陽光直射。

2.不可放在樑柱附近或是貼附樑柱之上。

()、維護校正

維持一套準確良好之溫度計(如玻璃柱型水銀溫度計)定期校正電子式溫度計。

()、環控相關策略

1.避免使用機電式單點控制式。若以單機使用(如加溫機)方式,溫度計之準確性要定期檢查。

2.大溫室風扇數目超過6具時,控制程序中第一次啟動設備為最外兩側風扇,其次為中間2具風扇,最後再全開其他風扇。

3.環控策略最好包括A.高溫高濕時(夏季悶熱):使用機械通風,不用水牆,B.低溫低濕時(冬季乾冷時):加濕機開始作用,並配合加溫作業。

4.遮蔭控制所用之策略不可使用開/閉式,可採用日照量平均值計算方式,才可避免因雲層偶而出現引起之嚴重干擾。

七、環境控制系統(請參考台灣花卉園藝13928-32)

主要的關鍵問題在於如何依內部溫度與相對濕度之相互作用進行環控作業,國內蝴蝶蘭溫室內部溫、濕度與光量專用控制軟體用邏輯系統歸納如下:

()、溫度、濕度控制系統

溫度控制分成三階段:1.降溫階段,2.內部溫度維持階段,3.加溫階段。相對濕度分為1.加濕階段,2.維持階段,3.加濕階段。溫度設定有三段,T1T2T3,相對濕度設定有二段H1H2。在溫室控制作業時同時考慮相對濕度控制作業。

I、溫度降溫階段:

A.因溫度T1之設定方式,可再分成兩大類:

a單點設定,多段控制在內部溫度高於T1後,依序動作A組風扇,B組風扇、水牆與C組風扇,此為目前主要使用之環控方式。

b.多點設定,多段控制內部溫度之設定值T1再分成4階段,TaTbTcTd。內部溫度高於Ta時,動作A組風扇,內溫大於Tb時,動作B組風扇,內溫大於Tc,動作水牆。內溫大於Td,動作組風扇。

B.高濕抑制控制在大氣相對濕度高於濕度設定值H1(通常為80-85%RH),直接停止水牆幫浦,不再供水。其他溫度控制程序不變。

II、溫度維持階段(通常為春、夏、秋季夜間或冬季無寒流之時期)

A.溫室外大氣溫度在T1T2之間時,每小時啟動A組風扇5-10分鐘,引入外氣進行通風。

B.大氣溫度在T2T3之間,T3通常為作物受到寒害之局限溫度。以內循環風扇作業,每小時作用5-15分鐘。

C.在此時段,相對濕度通常高於H2值,因此不需加濕作業,反而著重於避免高濕而引起水滴凝結。

III.加溫階段

A.大氣溫度低於T3,啟動熱風機開始進行加溫作業。

B.因加溫作用引起相對濕度太低(內部相對濕度低於H2),最好進行加濕作業,可用之環控設備有數種:

a.對小、中、大苗等植株,可以利用自走式懸臂裝置一旦行走進行噴霧作業,配合時間控制器控制水量。

b.小、中、大苗等植株,也可使用高壓幫浦配合細霧噴頭,以噴頭作用數目與作用時間控制水量。

c.開花株不可滴到水滴,可裝設水管在地面灑水(或滴水)以供應水量。

上述加濕作業一定要配合通風作業同時動作,以避免高濕結露反而引起病害。

()、光量控制

利用內、外遮蔭網開啟與關閉以調節內部作物所得到的光量。適用的感測器為光量(日射量計),大氣日照量作為比較對象,以調整內部光量。

1.控制器之設定值為I1I2分別控制內外遮蔭網,I2大於I1。由I1與陽光能量比較,控制內遮蔭,I2與陽光能量比較,以控制外遮蔭。I1I2的設定值早上與下午並不一樣。

2.在設定值的操作上,傳統機電控制系統則由作業人員早晚調整。使用微處理機則可以直接寫成軟體,執行控制動作。

3.外界陽光量測值必須經過處理後才可以傳送至控制器進行比對。訊號處理技術可以採用平均值法以處理不正常雜訊,或以累積比對方式處理。

八、規格化之重要

1.結構之簡易化:溫室成本之降低取決於人工工資,因此如何減少溫室零組件的種類,使施工更為簡易。工時減少即代表成本減低。

2.控制系統之規格化:以積木式之零組件,使用者之維修作業成為只需要進行裝配組合,整組結構再由製作工廠負責維修。

蘭花量產工程-03~蝴蝶蘭溫室環控新技術

蝴蝶蘭室環控新技術

前言

1990年到1999年,10年來蝴蝶蘭產業蓬勃發展。生產面積以公頃計算自個位數增加至130公頃。產量增加至2000 株以上。行銷管道除了內銷與外銷日本之外,歐、美、中國大陸都有台灣蝴蝶蘭之蹤影。組培苗產業也自家庭式生產轉為企業性經營,而各種加盟團體也逐漸形成。 有自組培苗,小、中苗到成苗之分工,也有橫向之共同分工。十年來,生產所用的溫室設施,自簡易遮雨、遮蔭網而至結構嚴密,加裝環控設備之溫室,內部作業方面,自人力手持水管的作業動作而採用自走式澆水系統。人力需求已降低到最低。但是在這蓬勃發展中仍然存有著隱憂,一些問題己開始浮現:人力需求已占少部 份,可說是國內花卉產業自動化程度最高的產業。

一、病蟲害之流行

在栽培面積增加後,病蟲害的種類增加,傳播速度與為害影響性也為之加大。

二、產品出成率未能提升

自組培瓶移出後,組培苗自小、中、大苗長成為可售出商品之比例,稱為產品出成率。國內之調查資料在30-40%之間。換言之,一萬株組培苗只有3千到4千株能夠成為可售出商品。以國內的調查的數字可以証實:在1998年國內共生產了7000萬株組培苗,1999年蘭界售出之小、中、大苗約2200-2500萬株。由此可以推算產品的出成率。

三、產業的出走

近年來,中國大陸各省陸續建立高級農業專業區 在選定地點搭建溫室、工作室與宿舍,以完整的生產設施與廉價的租金吸引台灣業者前往投資生產。蝴蝶蘭生產者自花苗,組培場,催花溫室等陸續前往大陸。短期 內是競爭對大陸的內銷市場提供蘭花。但是長期發展之後,一定與國內之生產地相互競爭海外市場。一些悲觀的蘭界甚至評估在三、五年後台灣蘭花產業會因此種產 業陸續外移而逐漸淘空。

台灣蝴蝶蘭產業是否仍有未來?是否能夠延續發展?這問題涉及了經濟、政治與生產技術等因子,不是一個研究人員所能回答。但是在另一方面,而對競爭壓力而提昇生產技術,使產品成本降低且品質提高,在國際市場上則更能夠處於有利的競爭地位。本文之目的即以加以介紹蝴蝶蘭生產設備:溫室環控設備新技術。對21世紀而言,2000年之前的蝴蝶蘭生產重點是數量的增加。在21世紀之後,此產業之重點應該是品質的提昇。

蝴蝶蘭溫室現有設備介紹

目前國內蝴蝶蘭溫室現有環控設備仍以溫度與日照量為主。

一、溫度

A.加溫:利用氣密維持溫室效應,使用加溫機以供應熱風。

B.降溫:以機械負壓風扇配合與水牆。

二、光量

利用內外遮蔭網以減少進入溫室內部之日照量。由於同時減少了陽光進入溫室的熱能,因此對於降溫也有幫助。

在溫室發展歷程中,最早的設施只有遮雨,遮蔭的功能,目的只是維持蘭花不致於死亡。為了減低寒流對冬季開花的影響,因此在冬季將設施四壁加以密閉以保溫。 而主要的設備是兩側捲簾式上下捲動裝置。在此以後,為了抵消其他季節內部之熱累積,因此加裝機械風扇,使內外溫度相同。

為了使夏季之內部溫度能夠低於30℃,水牆與風扇的配合日漸普及。在這發展階段,使用溫室的目的自消極的不死亡而轉為能夠維持終年生長。因此光量的控制標準在於安全範圍內,通常維持於20,000lux以下的光量。溫度的調節範圍為15-30℃之間。前者之低溫界限代表寒流來襲時,溫室以加溫機作業之最低維持溫度。後者之高溫的調節界限為30℃以下,代表夏天水牆邦浦與全部風扇動作時,最高溫度的控制容忍界限。在此階段,並不是代表蘭花生長在最適當環境,僅是代表蘭花存在可終年生長的環境。

理想的蝴蝶蘭生長環境是什麼?在微氣候調節項目方面,包括溫度、相對濕度、風速、光量、光質等。而要調節在那些數值才是最適合蘭花生長?這是目前蝴蝶蘭生產需要突破的技術。在二十世紀的 蘭花生產,重點在於維持可以生長的環境,但是蘭花不見得處於最適合的環境。二十一世紀的蘭花產業則是要善用溫室,使內部環境調節能力得以加強。除了傳統溫 度與光量之調整,更能針對作物生長所有氣體條件(溫度、相對濕度、光量、光質、風速等)同時加以調節。而環境調節之設定值(例如溫度設定於27℃,相對濕度設定為70%RH),能與蘭花生長之生理需求加以配合。換句話說,以蘭花自身最適合的環境做為微氣候環境調節的依據。

現有環控設備功能的不足

現有的各種環控設備其控制功能尚未完備,一些未能解決的問題敘述如下:

一、光量:

目前的屋頂與屋樑結構,容易造成內部光量之不均勻分佈。為了減少進入之陽光光量,黑網仍被普偏使用。此種遮蔭網可用以減少了陽光之熱量(紅外光部份),但是對光合作用所需之可見光阻隔的比例更高。紫外光部份更是幾乎完全隔絕。

二、溫度:

在加溫部份使用加溫機。在外界溫度降低時,內部溫度通常只維持於15-18℃,此溫度並非最好的溫度範圍,對蝴蝶蘭而言,此溫度仍然太低。

上述問題來自環控設備的功能不完備。內遮蔭網在加溫作業時用以擔任隔絕內部空間之功能。但是網目間的空隙使保溫功能不完全。在降溫方面,採用水牆配合風扇,夏季內部溫度其極限為28-30℃。在水牆面積,風扇通風量之設計不適當時,內部氣溫更高。內部溫度在18-27℃之間,環控設備皆不動作,此在春秋季最常見。因為內部空氣為停滯狀態,相對濕度偏高,病害流行快速,蒸散作用、光合作用都不完全。

三、相對濕度

相對濕度對蝴蝶蘭之生理影響尚未有完備資料。相對濕度太高,容易引起病害。相對濕度太低,開花品質不佳,某些養份吸收能力受阻。但是在過去的溫室微氣候調節作業中,相對濕度此因子往往未加以考慮。

在冬季加溫作業時,內部溫度增加,相對濕度則降低。在寒流來臨,外界有雨水或是在夜晚低溫狀態,大氣相對濕度偏高。溫室內溫度經加熱後相對濕度之降低有限。但是在白日低溫、低濕的大氣狀態下,加溫將產生內部相對濕度之偏低。因此需要適用之加濕技術。

在降溫作業時,利用機械通風引入外界空氣。在足夠的通風量時,內外相對濕度相近。在配合水牆使用時,相對濕度增加。在此作業狀況下,除非大氣相對濕度相當低,否則內部相對濕度都在適切之範圍。

相對濕度過高的時期都是發生在溫室內部未有通風的時期。此時溫室內部溫度高於最低安全溫度(例如18℃),又低於最高安全溫度(例如27℃)溫室的風扇往往不動作。但是夜間大氣的高濕空氣滲入內部,形成夜間相對濕度過高,白日在進行灌溉作業之後地面與介質內所含水分逐漸蒸發,也會造成相對濕度過高。

新世紀的新溫室,其環控設備應該是全面性的微氣候調節,使溫室內部微氣候各因子都能適合蝴蝶蘭生長。有關蝴蝶蘭溫環控新技術則介紹於以下章節。

溫室環控新技術

有關環控新技術分為三方面加以說明:環控設備、感測器、環控策略與作業系統。

一、環控設備

1.內部節能塑膠布

以往利用內遮蔭網兼作為冬日保溫之之節能披覆材料,但是由於網目的空隙促使空氣上下對流,因此節能的功能並未完善。在夏天利用水牆與風扇進降溫作業時,內遮蔭網上方的熱量高於下方,冷空氣容易受到上方熱空氣影響。為了有效隔絕上下兩部份能量的交換,新的方式為採用不透氣之節能塑膠布。日前需要克服的問題在於使用時如何在牆壁末端維持氣密,在不用時如何順利收捲。而塑膠布對紫外光之阻絕更需改善。

2.銀色遮蔭網

黑色遮蔭網絕了進入溫室的熱量(紅外光部份),但是減少了更多可見光量。銀色遮蔭網阻隔同樣比例的紅外光與可見光,但也透光少數紫外光。這些紫外光對於蝴蝶蘭催花的花色與花型都有顯著幫助。

3.內循環風扇

在不需要引入外界空氣或是在不使用熱風加溫機之情形下,通常內部空氣為停滯狀態。為了避免空氣因停頓而造成作物之生理障礙,可以裝設內循環風扇,以定時通風方式促使內部空氣流動。

4.加濕設備有兩種極端情況下,相對濕度有太低現象

(1).大氣溫度適合,但是相對濕度太低,引入外氣進行通風時導至內部相對濕度過低。

(2).大氣溫度低,為冷乾的氣候。溫室內部因加溫而相對濕度更行偏低。可用的加濕設備包括水管配置微氣候噴頭,滴水管帶等。但是必需配合內部通風使得水份蒸發,得以增加相對濕度。

5.冷房設備為了使溫室內部溫度能夠維持25℃以內,唯一的選擇是使用冷氣。雖然冷氣需要能源,但是利用適當的氣密絕緣,可以減少能源`之需求。

二、感測器與記錄器溫室內部微氣候需要持續量測,包括溫度、相對濕度與日照量。目前商業化的感測器與便利的數據記錄器,可以配合個人電腦以連續收集微氣候數據。

三、環控策略新的環控策略如下:

1.使用日照計以日照量控制內、外遮蔭網之動作,取代傳統定時控制方式。

2.以作物生理需求為主,採用累積日照量,累積溫度,生長基準溫度量等生理參數以同時考量日照量,溫度與相對濕度三者之控制設定點。

與環控技術配合之研究項目

為使環境調節作業更能合乎蘭花之生長需求,需要配合進行之研究項目:

1.相對濕度與蘭花營養生長,開花品質之關係。

2.陽光之光質,尤其紫外光B之部份光譜與蘭花之開花因子。

3.累積日照小時,累積日照量,累積溫度與開花生理。

4.葉面施肥與根部施肥對養分之吸收能力。

5.根部介質水草以外之替代品。

6.組培苗離瓶後之健化技術。

結論

由於溫度結構(抗颱) 環控設備之進步,使得蝴蝶蘭得以終年生長,也對國內之蝴蝶蘭產業有所貢獻。但是過去的環控技術仍然停留在消極性維持成長,尚未達到積極地提供最佳環境。因 此為了使生產品質更好,成長更整齊,出成率更高,而生產成本能降低。溫室環控技術仍有許許多多的改善空間,配合蘭花自身之生理需求進行環控,此是未來必須 努力研發的技術。

參考資料

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