內容提供/ 豐年社 口述/ 方煒 文、首圖攝影/ 趙敏

2016年尼伯特、莫蘭蒂和梅姬颱風接連襲臺,造成溫網室農業生產設施受損達 2,488公頃,加上近年氣候驟變,亟需提升防災能力,時任行政院院長林全指示今年啟動 5年 2,000公頃設施型農業推動方案,輔導農民興建強固型設施。
臺大生物產業機電工程學系教授方煒長期鑽研生物環境控制工程、系統工程、能源工程等,並開授「溫室的故事」系列課程。《豐年雜誌》訪問方煒,臺灣需要什麼樣的溫室?溫室栽培的優、缺點?應結合哪些專業?如何進一步導入科技?訪談以第一人稱摘要呈現。

說到設施農業,應從什麼是設施談起。設施涵蓋的範圍廣,從陽春型能保溫的霜傘、地面鋪蓋、懸掛式鋪蓋、人可以走入的塑膠布隧道、網室、遮雨棚、簡易型溫室、利用自然光的精密型溫室,到採用人工光的植物工廠,都在設施的範疇。

設施提供植物庇護,需跨領域整合

至於較常聽到的溫室,是透光且用於栽培植物的建築,早期多是皇家及達官貴人的地位象徵,在結構內可以稍微改變氣候,例如具保溫功能,冬天仍能生產作物,讓想吃的水果可以延後或提前產期。後來技術漸漸普及,產業界也開始使用溫室。

溫室不只是植物的被窩,除了有保溫效果,還可以提供遮風、擋雨、遮光、防蟲等功能,氣密性也能做到環境調節。

現今溫室已經不是單純著重在農業領域了,例如搭建溫室會牽扯到結構、土木,灌溉系統會牽涉到水利,還有感測器、環控系統屬於機電範圍,設施內的用途也很多,農林漁牧都可用,屬於整合性的產業,當然還是以農業為主,但應是廣義的農業。

其實設施並非全新的技術,30多年前我就在國外學習設施工程,但是為何臺灣近年亟需發展設施農業?從糧食供應問題來看,臺灣的糧食自給率不到35%,農產品的生產又有適地適作和季節性的問題,當臺灣的環境和天候不適合生產某些作物時,就變成要仰賴進口。

以夏天吃到萵苣這類溫帶作物為例,臺灣要冬天才能生產生菜,夏天難生產時,就需靠進口供應。這幾年因為有溫室、水耕、植物工廠等,有些作物可以全年供應,也能減少仰賴進口。

另外,氣候變遷導致天災不斷,大雨、狂風、病蟲害等,都使得露天栽培的農產品減產,嚴重者甚至無法採收。如果用設施栽培,雖然投資增加,但品質提升,風險也降低許多。

臺大生物產業機電工程學系教授方煒認為,農業設施涉及領域廣泛,已不只是單純的農業。(攝影/何嘉浩)

韓國發展設施農業提升農民收入,彩椒搶攻日本市場

臺灣位於亞熱帶地區,發展設施主要需具備的功能包括防雨、防風、抗颱、大量通風、具有降溫與遮蔭的能力及防蟲功能,有些設施在冬季還需有適當的加溫能力。

早期設施比較多是學術研究用的工具,透過改變一些參數,觀察植物生長變化,例如以前蝴蝶蘭產業必須在農曆年時才開花,因為要低溫催花,花梗才會出來。但是有了利用溫室內空調低溫催花的技術,加上學術界的研究,掌握不同品種的蝴蝶蘭催花條件,現在全年都可以有花,這是溫室才做得到的。

設施內離地栽培適合挑選高經濟的作物全年栽培,所以以單位土地面積收益來說,設施栽培收入通常會比露天高。在外銷量表現上,設施栽培的菊花外銷量是露天的好幾倍,產量跟品質也較好,沒什麼蟲害,可降低被燻蒸的比例。

無論從產量還是品質來比,都是設施贏。雖然蓋設施要投資大筆經費,但是屬於一次性的投資,現在也有政府補助,所以敢投資的農民到最後就是贏家。

設施的另一個優點是數據比較容易量化,過去農民多是經驗傳承,卻很難完全移轉,常要自己重新體會;若栽培時有數據參考,幫助就很大。

全世界的設施每年都以幾千公頃的速度在成長,從產量、糧食自給、進出口貿易逆差和全球環境變遷的角度,以及機械化、自動化能減少人工,所有主客觀的、全球的、在地的因素,都是設施農業日益受到重視的原因。

韓國就是個特別的例子。韓國跟日本同緯度,但是過去這15、16年來,韓國政府大力鼓吹蓋溫室生產彩色甜椒,也開班訓練和設立專區,並外銷到日本,使得許多農民脫貧。

後來韓國也發展設施草莓,因為他們覺得草莓大多是日本的品種,所以全力研發自己的品種,現在有80%都是韓國自己的品種。

行政院今年啟動5年2,000公頃設施型農業推動方案,輔導農民興建強固型溫網室設施。(攝影/林韋言)

科技導入設施,調控參數利於作物生長

隨著溫室技術的演進,過去以自然通風的簡易型溫室為大宗,慢慢地加入環境控制設備,再引進水耕栽培技術,不只是地上部的環境可調控,植物地下存活的空間也能調控,可調控的參數越多,溫室也越有利於生產。環控系統幾乎都是自動化,像溫室內外通常有溫、濕度和光的感測器,溫室外有風向、風速、降雨的感測器,可調控天窗的開閉,還有幫忙降溫的噴霧系統。

有時進來的光線太強,遮蔭網就要自動拉起,但早期臺灣的溫室界比較沒有經驗,會裝錯感測器的位置,或選錯感測器的讀值。

舉例來說,遮蔭網在溫室內,當光亮太強時,遮蔭網要遮,遮了感測器覺得光不夠,所以遮蔭網又要開,打開時光又太強,就會看到遮蔭網一直來來回回。有經驗的人一看就知道是選錯感測器讀值,應該選外面感測器的讀值來判定遮蔭網的開閉,而不是選溫室內的,因溫室內下面的感測器主要是幫助農民知道植物感受到多少光亮。

從露天進到設施,栽培方式應相對調整

在生產方面,設施栽培跟露天有差異。以農產品來講,臺灣過去多是在網室種文心蘭,網室主要是擋風,讓大雨變小雨,但水還是會下來,所以文心蘭的栽培介質會用透水性較高的、比較不容易積水的材料。

因文心蘭的栽培介質不太吸水,下雨時受到雨水沖刷,介質不會累積太多肥料;可是移到溫室裡面後,少了雨水的沖刷,如果仍使用相同的栽培介質,灑水、灌溉、施肥的頻度與濃度也都跟以前一樣,這樣就會出問題,常看到變得肥料太多,花就長不好。因此,當農民從設施外換到設施內,栽培也應有相對應的調整。

再者,設施內照理說病蟲害應該比露天少一點,因有防蟲網隔離,但缺點是蟲進來後也不容易出去,有時反而造成病蟲害問題更嚴重。設施要有適合的設計,進出的門設計成雙重門,先開1道門,人進到裡面,把門關起來之後才能開第2 道門,這樣較能確保蟲不會從外面進來。

採用設施栽培後,室內溫度通常會比戶外高,風也會稍微少一點,空氣的流動性就很重要。通常我們會建議加裝內循環風扇,多了內循環風扇,看起來好像增加額外的投資又耗電,但其實幫助很大,只是要看農民願不願意做。

亞熱帶地區雖然有風扇可幫忙降溫,但風扇主要還是調節內外的空氣,如果風扇有加水簾牆,水簾系統就如同窮人的冷氣機,利用幫浦把水打到水簾上讓它流下,空氣經過水簾會吸收一些水氣,水要蒸發時需帶走熱,就會達到降溫目的。

可是水簾的侷限性是空氣的濕度不能高,如果濕度太高,空氣不再能夠吸水,經過水簾的降溫能力就會減弱。在臺灣,水簾的材料能降約攝氏5度就很不錯了,但是在沙烏地阿拉伯降個攝氏10~15度很常見,因為他們的全年平均濕度小於18%,臺灣的平均濕度都是70、80%,所以同樣的材料在不同地方的應用,表現會有差異。

早期蘭花業者多將蘭花送到山上低溫催花,現今靠溫室內環控設備與低溫空調,平地也能催花。(攝影/林韋言)

臺灣很多花卉業者的溫室都有搭配水簾,充分利用蒸發冷卻來降溫。不過用了水簾之後,溫室的氣密性就很重要,幾乎是全部包起來,而且一定要用風扇;有些靠自然通風的農民受不了高昂電費而沒有用。

另外,露天的光亮比設施的光亮要多一些,因為溫室多了屋頂擋光,選用的材料不同,光譜也會有影響。例如花果要變得鮮豔需要紫外線,屋頂的材料擋住紫外線時,作物的鮮豔度就會變得較淡,這時若又用蜜蜂授粉,沒有紫外線,牠在裡面等於看不到路,難以發揮授粉功能。

整體來說,農民需用心觀察或上課學習,從設施外進到設施內,包括硬體的使用、管理,水分灌溉的頻度、肥料濃度等,都要有相對應的調整,並知道如何選用合適的設施材料。

臺灣的農民常常會問資材行,但賣資材的業者不見得懂這些,很多人會想說最新的、最貴的就是最好的,其實不一定,最合用的才是最好的,而且要看是用在什麼地方。

談了這麼多設施栽培的優點,不過,設施並不是完全沒有缺點,施作與使用時,仍要注意下雨設施內淹水、雨後排水、冬天太冷、夏天太熱、颱風來襲可能損壞結構等。

此外,農民在找廠商搭建溫室時,應改變只問單價不問功能的詢價心態,追求最合理標而非最低標,尋求最大使用率與最大使用時間的管理模式,並思考最大獲利指數的作物。

(本文轉載自《豐年雜誌》2017年67卷09期,打造勇健溫室 抗颱.環控.精打細算)

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記者
趙敏

農業報導新手,期許每天都能比昨天更接近新聞一些。

minchao@agriharvest.tw

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