國立勤益科技大學 冷凍空調與能源系 實務專題成果展

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1 國立勤益科技大學 冷凍空調與能源系 實務專題成果展
國立勤益科技大學 冷凍空調與能源系 實務專題成果展 植物環境控制-魚菜共生 指導教授：許守平 組別：1 專題學生：黃獻詩 陳健淵 白士峰 黃千娜 一、作品摘要 二、系統架構與設備 二、系統說明 所謂水耕栽培者，為無土栽培法之一種，即不再使用土壤作為栽培介質，而將植物體所需之各種營養成分直接調配於水中，並利用各種人工介質。將植物體固持於水面，而使之直接吸收水中之營養成分的栽培法。我 們利用空調控制基本環境，來達到植物生長的所需條件，觀察萵苣的生長 過程並紀錄下來，進而去控制調節整個種植環境的溫度、濕度和光照度， 相關文獻指出萵苣成長過程低限溫度為4℃，生長適溫在11～25 ℃，結球適溫為17～18℃，氣溫高於23℃後，不易形成葉球或因球內溫度過高引起心葉壞死腐爛。無論是白熾燈、螢光燈、金鹵燈、無極螢光燈、無汞螢光燈、以及照明用ＬＥＤ，都具有自身特有的光電性能，安全性能、環保性能。不同光源對植物生長的影響亦不盡相同，例如：光質影響了組培苗的形態；光量與溫度影響光合作用速率；藍色光源（400～500nm）對植物的分化與氣孔的調節十分重要。如果藍光不足，遠紅光的比例太多，莖部將過度成長，而容易造成葉片黃化。紅光光譜（655～665nm）能量與遠紅光光譜（725～735nm）能量的比例在1.0與1.2之間，植物的發育將是正常。但是每種植物對於這些光譜比例的敏感性也不同。 魚菜共生系統圖 系統設備說明表 魚菜共生實體圖 設備 功能與說明 水循環系統 1.抽水泵浦 2.水循環配管 3.四尺魚缸 4.硝化環 輸送養液(飼養水)來回於水耕栽培系統及水族箱系統之間，透過硝化環使缸內硝化菌系統不易斷絕，藉以使兩系統養分之利用生生不息。 照明設備 1.條狀LED 2.T5燈管 3.杯燈鹵素燈 4.投射型LED 5.支撐燈具木架 6.電源供應器 設置不同光源，期比較各種類光源對作物之影響，以自製木架承載各種燈具，電源供應器將交流電整變壓整流濾波成為直流穩定電壓供給LED。 控制設備 簡易型定時器 控制水循環頻率及日照時間。 環境溫度設定 窗型冷氣機 控制設定環境溫度。 人工基質 發泡煉石 固持作物根部。 生長容器 滴流盒 作為培養盆支撐水耕作物基質。 人工監測儀器 1.酸鹼度計 2.電導度計 3.溶氧量計 4.CO2濃度計 5.光照度計 以人工方式監測系統各因子，並紀錄之，藉以評估環境因子對作物以及養殖魚的影響，進而改善。 此實驗以簡易方式控制日照量及水循環量，並設定環境溫度條件，維持溫度在設定值±1℃以內， 其他無法控制因素，則以人員進出管制減少對實驗結果影響，以養殖水做為供給作物養液，在各培養盆上架設不同光源，觀察並紀錄出各光源在相仿環境條件對於作物生長情形的比較。 三、實驗成果 四、特色與結論 鹵素燈樣本13號 投射型LED樣本22號 樣本13號24天後情況 樣本22號24天後情況 在室內以無土栽培之礫耕模式進行魚菜共生的建立，其魚菜共生規模大小可靈活調整，較無需換水，不使用魚藥，農藥和化學肥料，魚產生的排泄物為植物提供生長的養分，植物淨化吸收的水又可作為養殖水返回魚缸；室內栽培亦較不受天候影響。選擇光照為主要環境控制變數，不同光照進行實驗觀察。鹵素燈平均照度約在2500～25000Lux，投射型ＬＥＤ平均照度約在500～13000Lux，光照加大會增加葉面溫度，氣孔會打開，更可加強CO2的吸收，但相對水份亦容易蒸散，氣孔會關閉，加光加CO2都無法促進光合作用的進行，比較結果投射型ＬＥＤ生長情況略遜鹵素燈，且單燈具投射作物面積、光照隨距離衰減程度，亦是鹵素燈略勝一籌，針對長遠運轉成本而言，ＬＥＤ較為節省電費，40天內水質的電導度由0.928m/s升到1.238m/s，酸鹼值由7.03降至6.71略酸。 樣本13號9天後生長情況 樣本22號9天後生長情況 水耕植物栽培區塊實體圖