亞熱帶溫室技術需求與發展

 

刊登日期:2015/1/5
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全球溫室園藝產業概況
溫室園藝 (Greenhouse Horticulture) 又稱為被保護的園藝或設施園藝 (Protected/Facility Horticulture),係指透過人為的方式,改善並實現作物最佳生長環境,有效提高品質、增加產量、減少病蟲害,進而達到延長產期及周年生產的目標。依據市場研究機構 TechNavio 預測,2013 ~ 2018 年全球設施園藝市場將以 9.3%的複合年增率成長,促成全球設施園藝產業成長的動力,除中國與印度等新興國家人口的成長導致農產品需求增加外,氣候變遷與全球暖化也是另一個重要的驅動因素。

在結構的分類上,若依屋頂型式可將園藝設施概分為溫室 (Greenhouses) 或無孔隙屋頂結構 (Nonporous Roof Structures),以及網室或可透氣屋頂結構 (Screen/Shade Housesor Porous Roof Structures) 兩大類 (Santos et al.,2013),如圖一所示。加拿大、荷蘭等溫帶國家,為解決冬季低溫與降雪的問題,大多採用氣密性高且透光的溫室結構,並儘可能提高太陽輻射的穿透力,以維持室內溫度與降低加溫成本。在熱帶與亞熱帶地區,則普遍採用活動式的設施搭配多孔隙的塑膠薄膜結構,透過自然通風降低設施內部的熱累積,達到降溫的效果。由於現代化溫室系統的建置成本較高,投資者應針對目標市場與經濟效益,挑選合適的系統與作物進行生產。

亞熱帶溫室技術需求與發展
臺灣與中國大陸東南沿海、日本九州南部、南韓南部沿岸與美國東南側大西洋各州等地區為亞熱帶氣候的代表。此氣候區的特性為全年有8個月以上的月平均溫度高於 10˚C,年溫差比大陸型氣候小,冬季因北極之寒流南下,使得冬季的氣溫比同緯度之地區低,但不會下雪。夏季高溫是影響亞熱帶溫室作物是否能周年生長的關鍵,因此為追求較低的環控成本,亞熱帶溫室的設計首重通風與降溫,且以塑膠溫室 (Plastic-film Greenhouse)為主要型態 (Von Zabeltitz, 1990)。

一般常見的溫室降溫技術包含自然通風、蒸發冷卻(風扇水牆或噴霧)、遮蔭網以及複合式降溫系統等。由於自然通風之設備及能源成本較低,為熱帶與亞熱帶地區最普遍使用的降溫技術,但使用上須考量風速與溫度梯度的關係,以及防蟲網的孔隙大小對通風量的影響,因此設計上建議儘可能增大通風口、側窗、天窗的面積,以提高溫室通風效率。

考量水牆風扇與噴霧等降溫系統在炎熱高濕地區應用的限制,為尋找適合炎熱氣候的溫室降溫技術,Lychnos和Davies (2012) 利用理論與實驗模擬,提出炎熱氣地區的溫室可應用結合太陽能液態除濕降溫系統 (Solar-Powered Liquid Desiccant Cooling Systems),使用氯化鎂(MgCl2)作為乾燥劑,進行循環除濕降溫。其液體除濕降溫系統設計概念,如圖二所示。由於氯化鎂為海水中第二高的成分,取得相對容易且成本低,適合沿海地區的溫室使用。經實驗模擬顯示,相對於傳統的蒸發冷卻系統,溫室利用除濕降溫系統可降低夏季平均每日最高溫度 5.5~7.5˚C,足以讓萵苣、黃瓜與番茄等溫室蔬果作物在夏季生長。也許未來可進一步透過實驗與示範,驗證此除濕降溫系統與效能是否適用於臺灣蔬果溫室。


圖二、太陽能液態除濕降溫系統

臺灣番茄溫室之應用
依據農林漁牧業普查報告資料顯示,近20年來臺灣設施園藝面積有顯著成長的趨勢,考量溫度氣候、投資成本與市場通路等因素,目前國內蔬果設施還是以簡易溫/網室為多數,環控溫室則多用於蝴蝶蘭等高經濟作物生產(圖三、圖四)。
番茄為國內最具有代表性的設施蔬果作物之一。透過設施栽培之番茄,不但可……以上內容為重點摘錄,如欲詳全文請見原文。


圖三、1990~2010年臺灣各類農業設施面積及其佔比

作者:邱美菁/工研院量測中心;黃添富/工研院中分院
 ★完整內容請見下方檔案。


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