丹麥為北歐四國(guó)之一,也是北歐的園藝作物生產(chǎn)國(guó)。使用的溫室覆蓋材料完全為玻璃。總生產(chǎn)面積500公頃,其中300公頃為觀賞植物,252公頃做為花卉生產(chǎn)。在2004年觀賞植物的輸出總值為700萬(wàn)美金(占所有生產(chǎn)總值81%)。最大的輸出國(guó)家為德國(guó)(35%),其次為瑞典(18%)與英國(guó)(11%)。相關(guān)就業(yè)人員為8,000人。換言之每公頃作業(yè)人力為16人。種植作物60%為觀賞植物,14%為種苗,17%為蔬菜,其余5%為果菜與草莓類。
由于位于溫帶地區(qū),溫室主要的環(huán)控問(wèn)題為冬季的加溫與夏季的降溫。加溫技術(shù)是利用熱水爐中央系統(tǒng),以熱水管輸送熱源至溫室內(nèi)部。降溫技術(shù)則是以天窗開(kāi)啟引入大氣的空氣以排除內(nèi)部的累積熱量。
在冬季,溫室的溫度控制除了利用加溫?zé)崴芤才浜鲜褂霉?jié)能布。天然氣燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳則可以施用于溫室內(nèi)部。環(huán)控作業(yè)最大的限制因子為陽(yáng)光光量不足,光周期太短。
在夏天,陽(yáng)光的光量則太高,但是使用遮蔭網(wǎng)即可以調(diào)節(jié)。以遮蔭作業(yè)配合自然通風(fēng)可以達(dá)到降溫要求。因?yàn)椴捎米匀煌L(fēng)作業(yè),溫室內(nèi)外的二氧化碳濃度完全相同。
在傳統(tǒng)的環(huán)控作業(yè)中,溫度、二氧化碳濃度與光量的設(shè)定值都是定値(fixed values)。不論外界大氣環(huán)境如何變化,環(huán)控的目的都是在于維持溫室內(nèi)部一定的環(huán)境。由于溫室內(nèi)部環(huán)境缺少變化,栽培的植物在販?zhǔn)壑髮?duì)于環(huán)境的應(yīng)力忍受程度不良。近年來(lái)油價(jià)不斷高漲因此溫室生產(chǎn)成本也不斷增加。
為了解決上述兩大問(wèn)題,丹麥溫室產(chǎn)業(yè)開(kāi)始推展溫室動(dòng)態(tài)環(huán)控技術(shù)(Dynamic climate control technique)。此種動(dòng)態(tài)環(huán)控技術(shù)的特色即是調(diào)整原來(lái)的設(shè)定值(Setting values),例如日溫、夜溫、光量與二氧化碳濃度的設(shè)定值已不再是固定不變的數(shù)值,而是隨著外界大氣的日照量,大氣溫度,與溫室內(nèi)植物環(huán)境的微氣候加以調(diào)整?;谌绱诵枨?,新式環(huán)控計(jì)算機(jī)(稱為IntelliGrow系統(tǒng))具備如下功能:
1 .收集與記錄各型傳感器的量測(cè)值。
2 .以光合作用模式計(jì)算最佳控制條件,例如溫度或二氧化碳濃度。
3 .以此最佳條件為控制設(shè)定點(diǎn),藉由控制設(shè)備進(jìn)行控制動(dòng)作。
因此此型環(huán)控系統(tǒng)的作業(yè)意義在于自物理?xiàng)l件考慮轉(zhuǎn)變?yōu)樯锉倔w條件的考量。
在此種控制策略下,日溫與夜溫設(shè)定不再是一定數(shù)值。例如在陽(yáng)光光量足夠的晴朗天氣,可以提高日溫設(shè)定值,因此天窗開(kāi)啟的時(shí)間比傳統(tǒng)控制更少。天窗未開(kāi)啟時(shí),可以持續(xù)提高二氧化碳濃度。由于溫室內(nèi)有較高的溫度、較高的二氧化碳與較多的陽(yáng)光,因此光合作用能力加強(qiáng),植物生長(zhǎng)速率增加。在陽(yáng)光不足的季節(jié),植物光合作用速率的曲線在低溫范圍(例如20℃)就開(kāi)始成平滑分布(圖1)。換言之在低光量環(huán)境下(400 ),氣溫20-30℃的環(huán)境內(nèi),光合作用速率都是相同。在低溫低光狀態(tài),除非以人工光源補(bǔ)充大量光能,否則提高溫度對(duì)于光合作用并無(wú)助益。因此溫室內(nèi)低溫設(shè)定值可以再降低,由此可以節(jié)省加溫使用的能源。此IntelliGrow環(huán)控系統(tǒng)主要的作用即是以大氣中陽(yáng)光光量為主要影響因子,用以作為調(diào)節(jié)溫度與二氧化碳的依據(jù)。
對(duì)IntelliGrow系統(tǒng)而言,主要的組成是各式傳感器、數(shù)據(jù)記錄器、控制策略計(jì)算軟件。感測(cè)的對(duì)象包括大氣環(huán)境、溫室內(nèi)部環(huán)境與作物本身狀態(tài)。對(duì)植物而言,量測(cè)對(duì)象包括接近植物附近的溫度與二氧化碳濃度,植物上方與植株下方的陽(yáng)光光量。這些量測(cè)値經(jīng)由計(jì)算后調(diào)整控制設(shè)定值再重新調(diào)節(jié)內(nèi)部微氣候。
以此種動(dòng)態(tài)環(huán)控技術(shù)的作業(yè)結(jié)果,日溫的設(shè)定范圍為15-30℃,夜溫最低値為15℃。在春秋兩季,遮蔭網(wǎng)作用時(shí)間減少,允許更多陽(yáng)光進(jìn)入溫室。在多云的季節(jié),溫度維持15℃,在夏季強(qiáng)光時(shí)期日溫控制于30℃。在日落之前,遮蔭網(wǎng)立刻動(dòng)作以兼用作為節(jié)能材料,因此溫室內(nèi)氣溫不至于立刻散失。由于氣溫降低速率減緩,也減少了溫室內(nèi)空氣結(jié)露成水滴的機(jī)會(huì),因而減少病害。
由于夜溫的設(shè)定更低,日溫設(shè)定更高,天窗作用時(shí)間減少,利用了更多的太陽(yáng)能,因此能源可節(jié)省10-30%。在實(shí)際運(yùn)作的長(zhǎng)期試驗(yàn)結(jié)果,作物產(chǎn)量增加8-10%。實(shí)際栽培面對(duì)的主要問(wèn)題是高溫高光量對(duì)一些作物產(chǎn)生日燒現(xiàn)象,此問(wèn)題可由水份供應(yīng)與養(yǎng)份調(diào)整可加以改善。
此環(huán)控作業(yè)的持續(xù)探討問(wèn)題包括日長(zhǎng)或夜長(zhǎng)時(shí)間,作物每日的高低溫差値等對(duì)于作物生長(zhǎng)的影響。在作物生理的量測(cè)研究包括如下子題:
1 .葉片與大氣的氣體交換率
2 .葉片氣孔開(kāi)度(使用氣孔計(jì)Porometer)
3 .葉片的耗氧量
4 .光合作用速率(采用螢光量測(cè)技術(shù))
5 .水份狀態(tài)(使用Psykometer儀器)
目前持續(xù)進(jìn)行的研究項(xiàng)目包括:
1 .日夜溫度對(duì)植物Source與Sink關(guān)系
2 .低溫狀態(tài) 根/芽(Shoot) 的發(fā)育影響
3 .動(dòng)態(tài)環(huán)境下植物莖部伸長(zhǎng)狀態(tài)
4 .葉溫的最佳量測(cè)技術(shù)
由于位于溫帶地區(qū),溫室主要的環(huán)控問(wèn)題為冬季的加溫與夏季的降溫。加溫技術(shù)是利用熱水爐中央系統(tǒng),以熱水管輸送熱源至溫室內(nèi)部。降溫技術(shù)則是以天窗開(kāi)啟引入大氣的空氣以排除內(nèi)部的累積熱量。
在冬季,溫室的溫度控制除了利用加溫?zé)崴芤才浜鲜褂霉?jié)能布。天然氣燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳則可以施用于溫室內(nèi)部。環(huán)控作業(yè)最大的限制因子為陽(yáng)光光量不足,光周期太短。
在夏天,陽(yáng)光的光量則太高,但是使用遮蔭網(wǎng)即可以調(diào)節(jié)。以遮蔭作業(yè)配合自然通風(fēng)可以達(dá)到降溫要求。因?yàn)椴捎米匀煌L(fēng)作業(yè),溫室內(nèi)外的二氧化碳濃度完全相同。
在傳統(tǒng)的環(huán)控作業(yè)中,溫度、二氧化碳濃度與光量的設(shè)定值都是定値(fixed values)。不論外界大氣環(huán)境如何變化,環(huán)控的目的都是在于維持溫室內(nèi)部一定的環(huán)境。由于溫室內(nèi)部環(huán)境缺少變化,栽培的植物在販?zhǔn)壑髮?duì)于環(huán)境的應(yīng)力忍受程度不良。近年來(lái)油價(jià)不斷高漲因此溫室生產(chǎn)成本也不斷增加。
為了解決上述兩大問(wèn)題,丹麥溫室產(chǎn)業(yè)開(kāi)始推展溫室動(dòng)態(tài)環(huán)控技術(shù)(Dynamic climate control technique)。此種動(dòng)態(tài)環(huán)控技術(shù)的特色即是調(diào)整原來(lái)的設(shè)定值(Setting values),例如日溫、夜溫、光量與二氧化碳濃度的設(shè)定值已不再是固定不變的數(shù)值,而是隨著外界大氣的日照量,大氣溫度,與溫室內(nèi)植物環(huán)境的微氣候加以調(diào)整?;谌绱诵枨?,新式環(huán)控計(jì)算機(jī)(稱為IntelliGrow系統(tǒng))具備如下功能:
1 .收集與記錄各型傳感器的量測(cè)值。
2 .以光合作用模式計(jì)算最佳控制條件,例如溫度或二氧化碳濃度。
3 .以此最佳條件為控制設(shè)定點(diǎn),藉由控制設(shè)備進(jìn)行控制動(dòng)作。
因此此型環(huán)控系統(tǒng)的作業(yè)意義在于自物理?xiàng)l件考慮轉(zhuǎn)變?yōu)樯锉倔w條件的考量。
在此種控制策略下,日溫與夜溫設(shè)定不再是一定數(shù)值。例如在陽(yáng)光光量足夠的晴朗天氣,可以提高日溫設(shè)定值,因此天窗開(kāi)啟的時(shí)間比傳統(tǒng)控制更少。天窗未開(kāi)啟時(shí),可以持續(xù)提高二氧化碳濃度。由于溫室內(nèi)有較高的溫度、較高的二氧化碳與較多的陽(yáng)光,因此光合作用能力加強(qiáng),植物生長(zhǎng)速率增加。在陽(yáng)光不足的季節(jié),植物光合作用速率的曲線在低溫范圍(例如20℃)就開(kāi)始成平滑分布(圖1)。換言之在低光量環(huán)境下(400 ),氣溫20-30℃的環(huán)境內(nèi),光合作用速率都是相同。在低溫低光狀態(tài),除非以人工光源補(bǔ)充大量光能,否則提高溫度對(duì)于光合作用并無(wú)助益。因此溫室內(nèi)低溫設(shè)定值可以再降低,由此可以節(jié)省加溫使用的能源。此IntelliGrow環(huán)控系統(tǒng)主要的作用即是以大氣中陽(yáng)光光量為主要影響因子,用以作為調(diào)節(jié)溫度與二氧化碳的依據(jù)。
對(duì)IntelliGrow系統(tǒng)而言,主要的組成是各式傳感器、數(shù)據(jù)記錄器、控制策略計(jì)算軟件。感測(cè)的對(duì)象包括大氣環(huán)境、溫室內(nèi)部環(huán)境與作物本身狀態(tài)。對(duì)植物而言,量測(cè)對(duì)象包括接近植物附近的溫度與二氧化碳濃度,植物上方與植株下方的陽(yáng)光光量。這些量測(cè)値經(jīng)由計(jì)算后調(diào)整控制設(shè)定值再重新調(diào)節(jié)內(nèi)部微氣候。
以此種動(dòng)態(tài)環(huán)控技術(shù)的作業(yè)結(jié)果,日溫的設(shè)定范圍為15-30℃,夜溫最低値為15℃。在春秋兩季,遮蔭網(wǎng)作用時(shí)間減少,允許更多陽(yáng)光進(jìn)入溫室。在多云的季節(jié),溫度維持15℃,在夏季強(qiáng)光時(shí)期日溫控制于30℃。在日落之前,遮蔭網(wǎng)立刻動(dòng)作以兼用作為節(jié)能材料,因此溫室內(nèi)氣溫不至于立刻散失。由于氣溫降低速率減緩,也減少了溫室內(nèi)空氣結(jié)露成水滴的機(jī)會(huì),因而減少病害。
由于夜溫的設(shè)定更低,日溫設(shè)定更高,天窗作用時(shí)間減少,利用了更多的太陽(yáng)能,因此能源可節(jié)省10-30%。在實(shí)際運(yùn)作的長(zhǎng)期試驗(yàn)結(jié)果,作物產(chǎn)量增加8-10%。實(shí)際栽培面對(duì)的主要問(wèn)題是高溫高光量對(duì)一些作物產(chǎn)生日燒現(xiàn)象,此問(wèn)題可由水份供應(yīng)與養(yǎng)份調(diào)整可加以改善。
此環(huán)控作業(yè)的持續(xù)探討問(wèn)題包括日長(zhǎng)或夜長(zhǎng)時(shí)間,作物每日的高低溫差値等對(duì)于作物生長(zhǎng)的影響。在作物生理的量測(cè)研究包括如下子題:
1 .葉片與大氣的氣體交換率
2 .葉片氣孔開(kāi)度(使用氣孔計(jì)Porometer)
3 .葉片的耗氧量
4 .光合作用速率(采用螢光量測(cè)技術(shù))
5 .水份狀態(tài)(使用Psykometer儀器)
目前持續(xù)進(jìn)行的研究項(xiàng)目包括:
1 .日夜溫度對(duì)植物Source與Sink關(guān)系
2 .低溫狀態(tài) 根/芽(Shoot) 的發(fā)育影響
3 .動(dòng)態(tài)環(huán)境下植物莖部伸長(zhǎng)狀態(tài)
4 .葉溫的最佳量測(cè)技術(shù)
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