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99年11月(第221期)

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節能減碳新技術-利用深層海水冷源作洋桔梗涼溫育苗


花蓮區農業改良場 葉育哲.蔡月夏.林學詩

前言

  洋桔梗為台灣具有相當競爭潛力的外銷切花,目前種植面積約 59 公頃 ,年產量 1,700 萬支,其中出口量約 300 萬枝,主要外銷日本,占該國洋桔梗進口量之 84% 。由於洋桔梗種苗在日溫 33 ℃ 或夜溫 28 ℃ 以上就會產生簇生化無法抽長正常開花,因此在台灣洋桔梗種苗將近 9 成需由丹麥或荷蘭空運進口穴盤苗,部分種苗則在國內以高海拔培育或冷氣房育苗,育苗成本甚高。另一方面,近年來石油資源短縮,能源費用高漲,生產洋桔梗種苗的成本或進口運費也會因此不斷增加。有鑑於此,行政院農業委員會花蓮區農業改良場(簡稱花蓮場)利用花蓮外海特有的海洋深層水為冷媒進行空調降溫,首創以深海天然冷源從事農業生產的環保新技術。

洋桔梗的生理簡介

  夏季之高溫低濕、強光、缺水、移植時斷根逆境、品種特性、育苗期養分之供應不足或植株生長不良等,均為造成洋桔梗簇生化之原因,其中溫度對洋桔梗簇生化之影響最顯著。日溫 33 ℃ 以上, 夜溫 28 ℃ 以上 之高溫下最易產生簇生化現象,而播種 12 週後(約 6-8 片本葉苗齡)高溫則不易造成簇生化。簇生化會造成莖停止伸長,這種現象會加倍延長栽培管理的期間,致花期延後且切花品質低落。因此一般洋桔梗播種後在涼溫的環境培育種苗,苗齡達到具有 6-8 片本葉時期才可定植到田裡,以避免簇生化的情形發生。

海洋深層水 特性簡介

  海洋深層水亦稱深層海水( Deep Ocean Water 縮寫為 DOW ;或稱 Deep Sea Water )。一般水深 200 公尺 以下,陽光照射不到的海水即稱為海洋深層水。海洋深層水水溫終年保持低溫安定的狀態,水深 200 公尺 的海洋深層水,溫度平均為 13 ℃ 左右。海洋深層水應用在精緻農業上,主要是以其低溫特性,利用作為冷地蔬菜、水果及花卉之冷房或根部冷卻,可以提高作物產量或調整開花期。以日本沖繩縣為例,當地接引海洋深層水,藉海水管管壁的低溫來降低作物根系土溫,使在夏季也能成功栽培萵苣。除此之外,通過植床下低溫海水管的表面溫度低於露點溫度,土壤中的濕氣因而在管路外壁凝結成水珠,直接供給植物根圈水分。這在淡水供給不便的海岸石礫地生產效益更大。

深層海水冷源作洋桔梗涼溫育苗

  海洋深層水 冷源溫室的結構為雙層保溫塑膠布設施, 進行研究時所利用的海水是由海平面以下 700 公尺 抽取上岸 ,水溫為 9 ℃ 的 海洋深層水 , 利用高效能的板式熱交換器以 9 ℃ 的深層海水為冷媒,經熱交換能把淡水降溫為 10-12 ℃ 。降溫後的淡水藉保溫管路接引至深層海水冷源溫室內,冰水送至溫室後回溫至 15 ℃ 左右。 15 ℃ 的冰水接引冷風機後可以吹送出 19-20 ℃ 的冷風供降溫育苗利用。在 2008 年 8 月至 10 月育苗期間,利用冷風機能維持面積 20 坪 的溫室日均溫為 26.4 ℃ (白 晝均溫為 28.2 ℃ , 夜晚均溫為 24.4 ℃ ) 。

  在該環境中所參試培育洋桔梗種苗,除二種可能對低溫需求較高的極晚生品種有部分簇生化情形發生 外 , 其他參試品種都沒有簇生化情形發生。以海洋深層水 冷源溫室 培育的種苗同時與進口種苗和國內培育種苗定植田間相比較,調查結果顯示不同來源種苗的開花品質都相似。另在 2009 年 7 月至 10 月,為提升海洋深層水 冷源溫室的降溫效率, 修改育苗溫室的結構, 結果明顯降低溫室均溫至 21.7 ℃ ( 白晝均溫降為 22.9 ℃ 、夜晚均溫為 20.4 ℃ ),同時所有參試品種 都沒有簇生化情形發生。由此可見以海洋深層水 冷源溫室 培育種苗的技術,已具有商業栽培利用的水準與價值。

利用深層海水作洋桔梗低溫育苗的節能成效

  以本場進行研究的 20 坪溫室面積為例,利用這套 海洋深層水 冷源降溫系統來育苗,比一般壓縮機空調系統每月可節省電費達 19,762 元。每一期洋桔梗的育苗時間需要 80 天,若全程以 海洋深層水 冷源降溫系統作為洋桔梗的涼溫育苗,比起一般傳統冷氣系統,總共可節省約 52,700 元的電力耗費。另外,作為冷媒的 海洋深層水 在熱交換處理後溫度升高,因海水都在系統管路內傳送而不會與外界接觸,所以仍是清潔無污染,經管路導引仍可繼續作為下游階段的包裝水或其他飲品之生產。

結語

  花蓮場的研究成果中,利用深層海水冷源培育洋桔梗種苗, 比一般利用壓縮機空調系統來培育種苗,每月可省電將近 8 ,000 度,節省的電費將近 2 萬元。利用這項技術所培育的種苗種植的洋桔梗,開花品質亦與進口種苗或一般冷氣房所培育種苗栽培的切花相當。此項育苗技術已經技術移轉給花蓮縣的 深層海水業者 ,該業者也立即採用本技術培育洋桔梗種苗,並於 2009 年年底試銷給洋桔梗專業農民栽培。這批試銷的種苗於今年春天順利開花,且開花品質優良合乎外銷規格,因此成功地以 「 Made In Taiwan 」 的洋桔梗種苗生產高品質切花外銷日本。

  隨著能源危機到來, 民眾開始實行各種省電大作戰 。農業是較弱勢的產業,能源上漲增加生產成本,使得農民收益變少。 雖然台灣具有與夏威夷及日本相同的天然地理優勢,但是海洋深層水的產業起步遠較該國家慢。在政府的規劃輔導及業者具有前瞻眼光的開發下,包括花蓮縣、台東縣及宜蘭縣都已如火如荼的積極發展這項產業。台灣在產業發展及產品的開發上應以日本為借鏡,朝向多元化的方向進行,尤其是國內業者還未投入的農業栽培區塊。除了利用於培育洋桔梗種苗,花蓮場也計畫繼續開發作為其他更多高價值經濟作物的利用生產應用,相信海洋深層水產業將在未來成為台灣最有競爭力的綠色產業。

圖1 海洋深層水冷源洋桔梗育苗現場

圖 1 海洋深層水 冷源洋桔梗育苗現場
圖2 海洋深層水冷源培育之種苗定植於田間後生長良好無簇生化

圖 2 海洋深層水冷源 培育之種苗定植於田間後生長良好無簇生化
圖3 充滿活力生意盎然的洋桔梗種苗

圖 3 充滿活力生意盎然的洋桔梗種苗
圖4 海洋深層水培育之種苗田間開花

圖 4 海洋深層水 培育之種苗田間開花

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