黃佳霖、陳肇斌、簡得育／工研院中分院；郭展宏／行政院農業委員會農業試驗所鳳山分所
印度棗為台灣高雄與屏東地區的特產水果，過去農業單位研究印度棗夜間光照多是利用螺旋燈泡或日光燈照射，結果顯示具有提早開花、促進著果與提早產期的效果。目前高屏地區農民大多使用螺旋燈泡進行印度棗夜間光照，但螺旋燈泡的光質並非為印度棗所需，因植物對於紅、藍光質的吸收與生長較為顯著，因此對人工光源更進一步精進開發為重要議題。
本文比較印度棗使用LED光源與傳統螺旋燈泡之夜間電照的生長差異，並發展適用印度棗生長條件的LED光源模組，用來影響印度棗之開花及產期，降低現有印度棗使用螺旋燈泡補光耗能的問題。LED光源模組可依設計調整不同光質的發光條件，並透過機構設計防水功能，相較螺旋燈泡更適合戶外露天環境，提升農民使用時的便利性。另外透過光學模擬軟體，分析果園植株數量與LED光源模組的設置位置，使印度棗植株能更均勻吸收光能量，進而提升開花率與結果率，有助提升果實品質與降低夜間光照的電費。
【內文精選】
前 言
本文介紹LED (Light Emitting Diode)光源模組(Module)透過最適化的光學模擬設計應用於高值化作物的研究，開發適用於印度棗的LED光源模組，創造具有節能與提升作物生長品質的功效。此次研究作物為印度棗(Indian Jujube)，原產地為印度，屬於熱帶果樹。根據農委會107年度統計資料，全台灣種植印度棗的面積約1,900公頃，產地主要集中於台南、高雄與屏東縣市（占90%）。近年來由於印度棗品種更新迅速，果實品質大幅提高，市場需求量大，且印度棗屬地域性果品，產銷較不受進口果品之競爭，為台灣重要之農特產品之一。印度棗產期主要集中在每年的1~3月間，因產期過於集中且出貨量大，往往造成印度棗售價下跌，進而影響農民之收益，若能透過適度調整產期，即能提升銷售價格與農民收益。
人工光源對植物光合作用之影響
光合作用對於綠色植物作用機制是由根部吸收水分並輸送至葉片，由葉片的氣孔吸入二氧化碳氣體，最後透過葉綠素運用光能量把二氧化碳、水或硫化氫轉化成養分。如圖一所示，植物光合作用之關鍵因子就是體內的葉綠素a (Chlorophyll a)、葉綠素b (Chlorophyll b)及胡蘿蔔素(β-Carotene)，其吸收的光源波長範圍在藍光(400~500nm)與紅光(600~680nm)。目前農民夜間光照使用之螺旋燈泡與高壓鈉燈的光譜如圖二所示，螺旋燈泡主要波長範圍在藍光(440nm)、綠光(550nm)與紅光(620nm)，高壓鈉燈主要波長範圍則是在黃光(580~620nm)，這兩種燈泡的光譜主要是使用於人類照明（如室內照明或路燈）。相較上述植物光合作用的吸收光譜，螺旋燈泡與高壓鈉燈有許多光波能量無法運用在植物光合作用，造成不必要的能量損耗。
圖一、植物光合作用吸收光譜
印度棗光照栽培之LED光源模組應用開發
現行印度棗栽培多利用網室設施栽培，以降低果蠅或外來病蟲害的影響。為了安裝及施工的便利性，螺旋燈泡多採吊掛於現有網室設施（鋼索）的方式固定（如圖三），由於螺旋燈泡發光角度約300˚，為全週光型發光（如圖四），位於螺旋燈泡正下方的印度棗植株僅能接收約60%的光能量，加上螺旋燈泡光譜並非全為植物光合作用所需，因此整體的光源利用率較低，造成印度棗夜間光照的能源浪費。
台灣為高溫多雨的氣候環境，戶外使用之LED光源模組需具備良好的耐候性與散熱效能，同時又要保有發光效率，因此採用高透光防水蓋搭配防水橡膠環，讓雨水或濕氣不易進入LED光源模組內部，如圖六所示。透過良好的防水機構設計，增加燈具的耐候性與使用壽命，藉以降低農民的購置攤提成本並提高…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖六、本研究開發之LED光源模組的外觀及防水機構設計
★本文節錄自《工業材料雜誌》406期，更多資料請見下方附檔。