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省工節水之自動肥灌系統簡介

臺中區農業改良場 陳令錫

一 . 前言

  全球氣候與經濟環境之變遷與發展,致使人口增加,糧食需要增產,因此傳統生產模式已無法合乎需求。國內農業之生產同樣面臨改變,需要仰賴機械化、自動化作業,甚至採設施栽培管理,以提高農耕管理品質和效率,並減少人力需求。 臺灣地處太平洋西岸的亞熱帶季風型氣候,降雨季節集中在 5 月到 10 月這 6 個月,加上中央山脈山高水急,雨水在地表吸飽水分之後流入溝渠與海洋,雖然興建水庫是儲存水源的好方法,但是氣候變遷與氣候的不確定性,偶而雨季遭逢雨量少的時候,水庫儲水量不足,乾季可能發生缺水,衍生必須限水之不便。當乾季水庫水位降低,農業、民生與工業用水均受影響,因此開發與應用節水灌溉技術來作糧食生產是必須且重要的工作。行政院農業委員會臺中區農業改良場(臺中場)著眼於此,故開發具節水性能的省工自動肥灌系統,期應用在花卉和蔬果等設施園藝作物栽培灌溉。

  世界各國對水資源與肥料的有效運用極為重視,投入許多人力物力在肥灌技術上的研究發展,也有不錯的商品上市行銷,但是存在進口機型較昂貴、英文操作介面一般農民不易使用、維護修理時程長等問題,因此研發並本土化供應機種才是農民首選。臺中場多年有感於到臺灣缺水季節水資源首先供應民生用水與工業用水之困境,乃積極開發節水灌溉施肥系統,期能發揮省工、省水與省肥的功效,有助合理化施肥政策的推行。

二 . 設施園藝作物栽培的可能方向

  設施花卉與蔬果之節水生產過程,其栽培特性為利用養液土耕或介質耕,少量分批次種植,避開集中式的人力負荷,且調配養液灌溉需視天候、土壤溼度、作物生長階段給予不同份量的養分比例,相當耗費人力,亟需導入自動化技術,以期降低生產成本,進而提升產業競爭力。近年來養液肥灌的耕作方式逐漸為農民採用,肥灌技術可以應用於設施土耕、介質耕及旱地果園灌溉均可使用,差異只是噴(滴)頭及養液配方、施用時機等使用操作上的變更、調整與適應。

三 . 灌溉與施肥作業整合

  灌溉方法分為淹灌、噴灌、微噴灌及滴灌,其中淹灌之用水量最大, 水的使用效率低, 1/3 到 1/2 的灌溉水流失,帶走可觀的養分,而 滴灌最省水,可以實現節水灌溉。傳統施肥方法包括人工撒施、點施與條施,具有費工、不均勻與表土施肥容易流失的缺點。 農業灌溉及過量施肥會導致營養素污染地下水與地表水。整合施肥與灌溉技術的肥灌系統採用微噴灌 / 滴灌之水資源利用率高達 70% 到 95% ,水和養分的流失可以獲得較佳控制,具有減低肥料對環境污染之效果。

  肥灌就是把液態肥料注入到灌溉水中,在日常灌溉作業中完成施肥的工作;肥灌可以藉由微噴灌 / 滴灌頻繁的供給作物養分,根據作物之需要管理灌溉水量,準確且均勻的施用養分到有效根聚集的潮濕區域,調整肥料比例與濃度促成作物產量與品質最大的提升,以及根部下方最小的滲流損失。

  自動肥灌系統是一套機電整合的產品,由調配混合肥液的管路系統和以電腦為核心的控制器組合而成,控制器的面板操作就類似提款機螢幕一樣,經過適當的設定,機器會在適當時間送出指定的肥料量與水量,通過管路噴滴到作物的根部濕潤區域供作物吸收,土耕與介質耕均可使用。肥灌作業有 2 種模式,可以定時自動操作或依據氣候陰晴自動調整肥灌次數,有效的節省人力。

  由 臺中場 過去應用自動肥灌系統 在花卉蔬果生產應用之 經驗, 當不同設施田區、種植不同作物或生長期不同,藉由該系統之電腦自動控制介面,隨時加以調整以供給不同水量與肥量;並可依據以往栽培經驗與生長季節天氣作綜合研判,設定該作物預計生長階段(生長期、生育期、開花期、結果期等)的日數、肥量、水量等數值,系統會自動定量將養液送到指定田區。 如此可達成 不同栽培區、不同作物或不同生長期 均由一套 養液自動灌溉系統管理之 目標。經過學習與充分瞭解該機器操作特性之後,可輕鬆應用本系統隨時掌握作物生育情形,配合機動調整養液比例,適時供應肥分。

四 . 自動肥灌系統 規格

  自動肥灌系統主機包含控制箱、注肥管路與檢測裝置等 3 部分,控制箱內含 工業 PLC 電腦自動控制系統,中文人機介面容易學習與操作使用,管理 10 個田區,可擴充網路監控功能,享受 E 化的便利。 注肥裝置含 2~ 5 組養液注入器,連接 2~5 只養液桶,可調整養液流量, 養液流量約 0.2~3 公升 / 分鐘,灌溉幫浦流量約 100~250 公升 / 分鐘。 可切換不同田區灌溉,每一田區 1 粒電磁閥,均能獨立設定作業條件,包括灌溉量、養液量、送水時間、清管時間、作業階段日數、不同階段之養液灌溉量、每日灌溉數次或一星期只灌溉幾天等。使用滴頭或噴頭,依據栽培作物與個人見解與習慣決定。 可自動定時灌溉或自動光積值灌溉。自動光積值灌溉 隨天氣陰晴自動改變灌溉次數。

五 . 操作使用應注意事項

  自動肥灌系統 已經達成省工自動依據設定條件肥灌的目的,但是養液的調配須嚴謹,注意水源水質,採用品質優良的單質肥料調配,減少養液桶沉澱與管路堵塞之發生,並且要定期清潔過濾器;精準掌握肥料種類與濃度,確保養分均衡。此外,需 深入瞭解栽培作物與土壤 ,即使用肥灌系統或養液灌溉之前,需要對作物的養分需求充分瞭解,依據土壤質地、土壤養分殘留量、作物生長發育各階段的養分需求等,決定養液配方及灌溉給水給肥量。

  瞭解水源水質,做必要的處理可確保養液特性及減少管路與滴(噴)頭堵塞機會。堵塞發生後系統性能隨之改變,包括灌溉水量與管路壓力。

  農友平日只要注意水桶與養液桶水量的補充、管路是否異常洩漏或過濾器、滴(噴)頭阻塞、植株生長情形等進行必要的調整與處理,另外排定時間定期清潔過濾器與管路,確保系統運作正常。

六 . 結語

  採用現代化技術與設備可以提升耕作效率,利用肥灌技術除了提升農耕管理效率之外,更可調控品質、擴大生產面積及提升農村生活品質。

  機器使用需要定期保養維護檢修,如 自動肥灌系統 清管排出汙垢、檢查過濾器、檢查管路等,確保設備性能與使用年限。

  本土化省工自動肥灌系統為臺中場與隆笙農業有限公司(電話 :04-8223756 )產學合作之試驗研究成果,已經完成技術移轉,有需求的農友請與臺中場作物環境課農機研究室聯絡(電話 :04-8523101 分機 340 )或逕洽該公司。

自動肥灌系統主機與養液桶

自動肥灌系統主機與養液桶

蘭花上部微噴灌之噴水情形

蘭花上部微噴灌之噴水情形

自動肥灌系統主機 性能規格表

動力

AC 220V 20A 60 HZ

機台尺寸、重量

L 800 × W 1000 × H 1100 mm, 80 kg

養液混合方式與原理

即時注入、文氏管壓差注入

養液混合器組數

2~5 組

控制系統

可程式工業級電腦

操作介面

中文彩色觸控液晶螢幕

監測數據

pH 、 EC 、壓力、流量

養液輸出量

100~200 公升 / 小時

灌溉施肥次數

0~15 次 / 天

灌溉施肥田區數

2~10 區

灌溉施肥要件

水質純淨、肥料完全溶解無雜質、定期清管

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