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燦鋐LED燈.LED照明.節能規劃服務 ( MIT High Quality LED Lighting Series.LED Bulbs ) ~ 節能好省電.居家好氣氛.護目好視力.辦公好心情.前途最光明
  • 植物燈應用於農業.植物工廠
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  • LED植物生長燈( LED Grow Light ).蘭花培育.育苗
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  • LED植物生長燈( LED Grow Light )
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植物生長燈Grow Light

國內目前對於植物工廠與LED燈應用於農林漁牧業有諸多研究的權威專家為台大生機系教授方煒博士

 植物工廠  彙編

方 煒  台大生機系

 

 

目錄

 

 

 

1.          充滿創意的植物工廠 [補充] [Urban Farm]

2.          Fairy Angel Inc 目前(2009)世界最大的植物工廠

3.          Fairy Angle 訪視  (Angle Farm, Fukui)

4.          Fairy Angle 訪視  (Angle Farm in Angle Cafe, Kyoto)

5.          日本麻生首相視察植物工廠相關報導(20090509)  [GreenFlavor

]

6.          植物工廠結合太陽能電池與LEDs

7.          三菱化學展示組合使用太陽能電池與LED的植物工廠

8.          三菱化學09年上市用於植物工廠的照明系統

9.          植物工廠最適合使用有機太陽能電池

10.      植物工場體現先進農業電子  [UrbanOrganFarming]

11.      2009 最新設立的植物工廠相關報導 [野菜工房]

12.      自動化植物工廠 [pdf] 2001

13.      植物工廠實例 [pdf 摘自Chap.5 植物工廠概論] 2004

14.      植物工廠是新世紀發展精緻農業具前瞻性的關鍵產業 (2010/1/6)

15.      推動植物工廠開創新3C產業 (2010/4)

16.      以植物工廠生產農作物與綠能產業研究發展(2010/4)

17.      日本能否把植物工廠做成出口產業

 


充滿創意的植物工廠 

譯者:王慧媛

Innovative Plant Factories By: Mike Nichols & Bruce Christie

 

   2006年初東京的SHITA會議上,我們受邀發表了一篇論文,同時藉著這個機會也參訪了一些東京地區的農業成果。我們已在先前的論文發表過對於溫室栽培的心得,而這篇報告則是有關於植物工廠的。在植物工廠的領域中,日本大概是處於領先全球的地位。這次我們由日本千葉大學的Shinohara教授做東招待我們進行此次的參訪。

    美國在1950年代率先提出植物工廠的概念,並在1970年代將其商業化。日本植物工廠業者遂利用其概念進行研發,將作物種植於環控室內並試著為它們找出最佳的生長環境。植物工廠的目的主要是希望在一年四季中皆可產出高品質的作物,同時減少化學藥劑的用量並更有效的利用水資源。

    植物工廠可以分為半封閉式及完全封閉式兩種。半封閉式將自然光源導入,以期能降低成本;完全封閉式則在受控的環境下全程給予人工光源以達到最大的穩定生產量。

    在美國伊利諾州、紐約州和阿拉斯加這些地方,天候環境無法讓作物一年四季皆有收穫,於是大量的植物工廠被設立於此。除了不佳的氣候因素外,為了解決高強度燈泡所產生的廢熱以及更有效的利用土地,許多工廠也做出了特殊的改良。然而以上種種設施讓植物工廠在1990年代被認為是不符合經濟效益而無法商業化的。

 

在考量到經濟的可行性上,植物工廠必須要盡可能的將全部能量轉換成光能,並且種植出具有市場價值的作物。大部分的植物工廠多採用螢光燈管,其優勢在於能夠有效的轉換電能,同時產生較少的熱,因此能夠降低植物生長過程中因接近光源所造成的傷害。

目前,日本約有40家植物工廠正在經營,其原型被設置在中國氣候環境較為惡劣的地方,測試植物工廠是否能夠真正進入大規模生產並成為可靠的食物來源。( by 方:2009年日本有49家,其中16家為陽光與人工光源用型,其他為只使用人工光源的完全控制型植物工廠。)

    1990年,由Hisakazu Uchiyama所帶領的Cosmo Plant Company團隊,相中LED燈的特性,包括耐用度高及可有效轉換電能至植物生長所需的光波段,研發出了新型光源。LED燈的使用壽命超過白熾燈泡一百多,跟一般的螢光燈管比起來,也要多上十,更驚人的是,LED燈只要用上白熾燈泡2%的電能!    近年來,LED多用來作為設備的指示燈,更進一步沿用至室內照明和高能手電筒。現在又因其可發出特定波長的特性,被認為將帶領植物工廠進入新的紀元。

植物工廠參訪 

Green Labour Shop

    Green Labour Shop六十平方公尺的佔地中每天生產300株萵苣供給九家商店使用。光源距離植物約2225公分,七層的架子總計有168平方公尺的栽培面積。約有60032W的螢光燈管進行每天為時16小時的光週期。執行者一年更換養液兩次,並用臭氧進行殺菌。養液的成份被視為商業機密而不予以公開。空氣溫度和養液溫度分別維持在20 22°C18°C,相對溼度和二氧化碳在有光照時維持在65%1500 ppm,生產出來的甜萵苣有百利濃度。整個生產過程由一位全職人員和三位兼職人員進行。人力和電力各占總成本的30%35%

Urban Farm      Urban Farm2000年成立,在546平方公尺的建築物中,栽培面積佔400平方公尺。栽培區內共有七組栽培床架,每組床架有八層。每一層水深6 cm,養液採連續循環方式。幼苗在一端用保力龍浮板裝載,隨著每天加入的新幼苗,漸漸將最先加入的幼苗推向另一端。過程中幼苗慢慢長大,直到被推移至另一端時就恰好也是收成的時機了。    Urban Farm種植的作物中包含羅勒、山蘿蔔和一些不同種的萵苣。如果只看萵苣一天約收成1500株。一開始萵苣種子先在培養器中發芽,五到六天後,被移入穴盤中,一直到第18天進行疏植,直到生長的最後階段。全程約自播種後的45-46天收成。 空氣溫度維持在20-23°C,養液溫度為20°CEC值為3.0pH值則介於5.5-6.5之間。葉冠層從1568  (100W)螢光燈管接收到的光強度為15000 Lux (PPFD 250 µmol.m-2.s-1)相對溼度在光照下保持在60-70%,黑暗中則保持在90-98%。二氧化碳濃度在光週期為14-15小時的範圍內維持在800-1000 ppm    Urban Farm在過去七年的營運中僅一半的螢光燈管被更換,電力約佔總生產成本的25%。作物以「無農藥」、「無土壤」方式種植。整年中皆有固定的產量,價格也得以維持穩定。除此之外,跟一般種植於室外的萵苣比起來,Urban Farm生產的萵苣含有較高的維他命A和糖分。

[補充]  Cosmo Plant Factories

    同樣在2000Cosmo Plant Factories率先成為利用LED經營商業化的植物工廠。他們多使用紅光(660 nm)和部分藍光LED。一直到最近,當Cosmo Plant Factories經營進入困境的同時,旗下大部分的植物工廠可生產一天高達7000株的萵苣。成員之中,Uchiyama被認為是Cosmo Plant Factories團隊中最有經驗和科技創新性的。 所有Cosmo Plant Factories的植物工廠皆有類似的設計,種子先在一普通高度的建築物內的育苗室中發芽兩個禮拜,接著再在特殊設計過高約11公尺的生長室中種植兩個禮拜。除了環境溫度維持在23°C相對溼度75%之外,並無其他控制因素。Cosmo發現他們可以以較低的二氧化碳濃度促進產量。

 ...

展望未來 植物工廠會不會是未來的方向?不過就短期來說,利用植物工廠進行繁殖似乎是最有優勢的。無論是一般的消費群眾、市場或是商店,穩定的供應量和高品質都是不變的要求。將作物種植於戶外或是溫室內,天候成為變因之一。若能在環控室內進行生長週期中的某個階段提高了一次種植兩株作物的可能性(一株育苗,一株正常生長),如此一來成長的天數將可以有效的降低。有趣的是,種植在植物工廠內的作物葉片跟在溫室內的不太一樣!

  植物工廠看來是未來的趨勢,或許不是今天甚至也不是明天。在有效增進水資源的使用效率後,植物工廠只要在短時間內改良光照系統就可以讓高經濟價值的作物在地球上的任何地方生長了。短期來說,植物工廠已是可實行的,特別是在環控室內工業上高經濟價值作物進行育苗。


其他~

光強度與花卉作物之生育

光強度影響植物光合作用,當光強度使光合作用速率與呼吸作用速率相等時為作物之光補償點。光強度在光補償點以上光合作用速率持續增加,到達一定程度之後,光合作用速率不隨著光強度增加,稱為光飽和點也就是栽培生產之最適光強度。花卉作物之最適光強度依種類而有所不同,陽性植物之最適光強度為2-3萬lux以上,溫室花卉作物中以香石竹(康乃馨)、玫瑰、非洲菊等切花作物為主,需光量在4lux以上。蘭科植物如蝴蝶蘭、文心蘭及觀葉植物包括天南星科植物等為弱光植物,大概在1lux以下之光強度下栽培生產。一般而言,花卉作物對光強度之需求與其喜陰濕之生理習性有關。例如蕨類、天南星科植物,需要較低之光強度。仙人掌植物大部分需要較高光強度,不喜陰濕。當然亦有例外。

光質與花卉作物生育
花卉作物行光合作用時吸收的光以可見光和紫外光線為主,波長分佈在300~700nm。其中波長600~700nm的橙色及紅色光可激發葉綠素光合作用的能力,而波長300~400nm的紫光和紫外線光是植物色素生合成之主要光能來源,一般工業廠房使用之抗紫外線浪板誤用於溫室花卉生產時會導致玫瑰、櫻草花之花青素之生合成受到抑制,在蔬菜生產如溫室番茄之生產,亦會受影響導致轉色不良。在育苗作業溫室紫外線之透入是不可或缺的,可以防止幼苗之徒長及過度繁茂。 

光周期與花卉作物生育

光周期也就是光照時間長短為花卉作物花芽分化的重要關鍵之一。不同季節和不同緯度地區光照時間的變化,導致植物的生態與生理功能的變動。短日植物的特性是日照時間短才能促進花芽分化與開花。其原產地在低緯度地區,早春開花的植物屬之。長日植物的特性是日照時間長才能促進花芽分化。開花不受日照時間長短之影響是謂中日性植物。設施花卉生產須查明花芽分化對日照時間長短之需求而從事高品質花卉之生產或作為產期調節生產之操控依據。
 

蘭花栽植後的養護管理~光線與日照
光線是指太陽光照射的光質、光量而言,包括光的波長、光譜成分和光照強度。日照是指太陽照射的時間,一般照射14小時以上為長日照。不到14小時為短日照。植物中需長日照才能開花的稱為長日照植物;反之需短日照才能開花的稱為短日照植物。光線與日照對蘭花的生長發育有著密切的關係。蘭花對光照的要求:花諺有“陰茶花、陽牡丹、半陰半陽四季蘭”。說明不同花木對日照有不同需求,蘭花需要半陰半陽的光照條件。
  光照對葉色的影響——蘭花長期生長在山林中,養成耐陰的習性,不喜直射強光。在光照過強時,葉色變成淡綠;如遏驟然強光,則葉色迅速變黃,葉面粗糙,甚至葉片枯焦。光照適度,葉綠而質細膩,且有光澤;光照過弱則葉色深綠而失光澤。
  光照對出芽的影響——光照強弱對葉芽和花芽的數量、出土期及生長狀況都有直接影響。光照過弱蘭花長出的葉芽多而花芽少,且長勢不良。因此,從花芽形成之前一段時間開始,適當增加光照,可促進花芽分化,達到多開花的目的。
  光照對花色和開花的影響——蘭花的花色,主要由花色素所決定,而光線中的紫光和紫外線是形成蘭花色素的主要光能。因此。光照強則花色較深而鮮豔;光照過分微弱則花色極淡,與正常相比,誤認為另一個品種。如古時浙江寧波有“雪蘭”一種,乃陰山背陽所產,“若栽於盆中略見微陽,即轉綠色”,於是乎被視為珍奇,而今野外採集中常常碰到,人工栽培也可得到。有人以此弄虛作假,冒充新品種,經驗不足者每每上當。
  如其他條件相同,則放在光照較強位置的蘭盆先開花,這是由於積累的照度和積溫最先達到一定數值的關係。有人實驗,延長光照時間1416小時,可以促進中等植株和小苗提早開花;但對成熟蘭株,則光照時間不超過8小時即可促進開花。對於冬季開花的蘭花,要滿足晝短夜長和低溫條件來促進開花。對夏季開花的蘭花,則要求晝長夜短和高溫促進開花。
  有花蕾的蘭,要促其早開花,可適當延長光照和增加溫度。在小室內用100瓦的燈泡可提高室溫
35,能促進提早開花。
  光照與葉藝的關係一葉藝即葉片上出現線條或斑點的栽培技術。葉藝與光照有關聯。可用光照的變化來促進葉藝變化。方法是用生長健壯的蘭苗,要有三株以上相連在一起,在夏天9時以前,冬季在10時以前,將蘭盆曬在日光之下,在盆內插上溫度計,曬到
30時移入陰處。等降至25時,再移出見日光。如此長期反復。一陰一陽、一冷一熱,有利於葉內可變因數的出現,長年累月,功夫不負有心人,可能會出現花葉。但必須以蘭葉記憶體有葉藝的隱性因數為前提,日光的變化不過是促進其顯現而已。
  調節蘭花光照的依據和方法:喜歡半陰半陽的光照是多數蘭屬植物的共性,但各蘭種之間也有差異。春天開花的種類,如春蘭、春劍和送春等,需要光線比較弱一些,蔭蔽度宜控制在70%—80%之間。夏、秋開花的種類,如夏蕙、秋素等,需要光照則稍強一些,其蔭蔽度宜控制在60%—70%之間;墨蘭則需85%左有。
  春、夏、秋、冬四季的光照時間與強度都不相同,應分別對待,調整奸蔭蔽度。一日之間,朝暉夕陽可任其照射,正午烈日就須遮擋調節,陰天則應降低蔭蔽度。值得注意的是,夏日暴雨之後,或久雨初晴之時,蘭盆切忌曝曬,前人經驗:“若雨過即曬,盆內水熱,則燙葉傷根。” 
  蘭花雖然比較耐陰,但它也有向光性,在同一栽培場地。向陽一面的花、葉總是繁盛—些。天長日久會使花和葉的長勢不勻,並向一側偏倒。為了勻稱美觀,應該間隔一段時間轉動調整一下蘭盆的方向。若是出於造型或構圖的特殊需要,為了表達特定的詩情畫意,也可利用光源的位置來加強花、葉的傾向性,達到動態平衡的美,可滿足欣賞的需求。
  調節蔭蔽度和光照長度,通常有以下方法: 
  建築物——建立溫室、蘭亭、水榭、蘭廊來放置蘭花,利用這類建築物的透光和遮陽的性能來調節光照。只要蘭盆放置適當,就能取得預期效果;在這些建築物的向陽處可掛上竹簾或遮光網進行調節。陽臺上所養盆蘭,通過端進抱出以此調節光照,雖然辛苦勞累,卻也怡養情趣,養花結合健身樂在其中。
  搭棚——蔭棚可用竹、木、角鋼等搭成棚架,上鋪竹簾、塑膠薄膜、遮陽網等。我們調節光照度的方法是在蘭圃內用竹搭架,其上設雙層50%—70%遮光率的遮陽網,上層是相對固定的,只在冬季收卷起來,下層則可放可收。盛夏時 用雙層,春秋兩季用單層;夏秋晴天中午用雙層,陰雨天單層。冬季則視情況而定,晴天放開下層,陰天卷起下層,因為冬季塑膠大棚內光變化不能太大,太大則溫、濕度也隨之變化,對蘭花冬眠不利。此外,蘭花花蕊含苞待放之前,必須有適度的散射日光照射,否則花色黯淡,不顯俏麗。
  搭架——在蘭花培植場地上,搭竹架、木架或鋼筋混凝土架,任葡萄、金銀花、牽牛花、淩霄、蔦蘿等類藤本植物攀緣鋪陳其上,既可遮陰又美觀、實惠。落葉藤本植物夏季遮陰而冬日透光,是一種自然調節。
  植樹——在蘭圃周圍選用高低不同的常綠樹、落葉喬木、竹類等配搭種植,用來調節光照強度。

出處 http://www.ecaa.ntu.edu.tw/weifang/class-cea/pf/Innovative%20PF%20(C).htm  

http://www.nchu.edu.tw/aesc/periodical_033_01.htm http://amebse.nchu.edu.tw/new_page_95.htm http://www.hkorchids.com/viewthread.php?tid=373&extra=&ordertype=1

Orchid Light - 蘭花培育用LED植物生長燈

LED植物生長燈管.LED植物燈T8.LED GROW LIGHT

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創意創新網路行銷(無店面零售).國際貿易.能源技術服務業.電子材料批發.日常用品零售.命理電子數位資訊產品.其他綜合零售等; 統編 26458256

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