張金元1、田雲生2、吳浩銘3
1行政院農委會臺中區農業改良場 助理研究員
2行政院農委會臺中區農業改良場 副研究員
3行政院農委會臺中區農業改良場 研究助理 摘要
本研究設計研製 2 型霧耕栽培用造霧機具，分別為定置噴桿式、往復移動機具式，提 供作物採用造霧耕作方式之栽培管理模式。定置噴桿式採用高壓動力噴霧機、噴桿及噴頭、
控制器等組成，往復移動機具式則以自走台車、造霧機、充電器及控制器等組成，2 型機 組可將灌溉水或混合液肥加以霧化，噴霧於作物根部生長空間，使作物經由根部吸取所需 水份及養份。試驗結果顯示，往復移動機具式較定置噴桿式節約用水約 48%，惟薏苡根系 生長較為緩慢;根系生長情況則以定置噴桿機具式較佳，收獲根長可達 70–100cm。
關鍵詞：霧耕栽培、造霧機具、薏苡。
一、前言
可經萃取、加工製成藥用產品之作物根系，因含藥用特性成分尤多，現行採用土壤栽 培，收穫後之作物根部須進行清洗作業，以及栽培時之土壤連作障礙，本研究規劃採用離 地、立體化及噴霧之耕作栽培方式，應用水霧化噴霧於作物根系進行栽培，研製2型噴霧機 具，以不同以往的栽培模式，冀望改善現有問題，並達節能減廢之目的。
二、材料與方法 試驗設備與供試作物
(一)研製之2型噴霧裝置：定置噴桿式、往復移動機具式，2種噴霧栽培機具。
(二)供試作物：薏苡，台中3號。
(三)栽培方式：薏苡種子播種於3吋塑膠盆中，待發芽後移植到霧耕栽培系統，長度20公尺、
寬0.65公尺、高1.2公尺，栽培環境設定為日夜溫介於25℃至35℃之間。
(四)噴霧設定：每日AM 5:00噴霧至PM 7:00關閉，噴霧間隔時間30分鐘。其中，定置噴桿 式噴霧系統每次噴霧時間為90秒；往復移動機具式噴霧系統行走速度為3.5 m/s，且夜間 間隔2小時噴霧。
三、結果與討論
栽培架：栽培架由錏管材組裝而成，頂層栽培平面由珍珠板覆蓋，並於適度間隔挖洞 放置塑膠盆，側邊使用黑色塑膠布及塑膠夾隔離出一密閉空間，栽培架構件簡單，因此搭
設快速且建置成本低，如圖1所示。2型噴霧機具設置於栽培架內部空間，並將灌溉水或混 合液肥加霧化噴霧於作物根部生長空間，使作物得以經由根部吸取所需水份及養份。
噴霧裝置：定置噴桿式噴霧機具採用高壓動力噴霧機、噴頭及噴霧管線、控制器、水 回收及過濾裝置等所組成，如圖2 所示。噴桿裝設在距栽培平面下 50cm 處，如圖 3 所示，
噴頭間距為50cm。噴霧作業時，噴頭向上往作物根系進行噴霧作業，使根系濕潤。而水回 收裝置則使用塑膠布建置一U 型集水裝置，噴霧過多水則滴落至塑膠布，回流至過濾裝置，
其中過濾裝置使用3 層式過濾海綿。
往復移動機具式則以自走台車及控制元件、造霧機、雙軌式軌道、電池、充電器及控 制器等所組成，如圖4及圖5所示。其中電池選用統力GS-48D26R(H) 12V，數量2顆，串聯 後電壓為24V，供應行走馬達(24V)及直交流轉換器(24V轉110V)使用，造霧機由直交流轉 換器供應110V電源。
圖1 栽培架及其內部生長空間
圖2 定置噴桿式噴霧機具 圖3 噴頭及噴霧管線安裝情況
圖4 往復移動式噴霧機具 圖5 往復移動式噴霧台車組成
作業效率：定置噴桿式噴霧機具噴霧壓力設定為35 kg/cm2，系統每單位噴霧量平均約 為155 mL/sec，每次噴霧90sec，總噴霧量為13.95 L。噴霧水經回收裝置過濾回收，水回收 率平均為70%以上。栽培期程為期8週，長度2 m之立體床架可栽培32株薏苡，經收穫後之 薏苡根系鮮重92.65 g，乾重14.33 g，含水率84.5%，每盆可收穫之根系叢數平均約為4.5支，
根長介於40–110 cm之間，平均根長約為75 cm，如圖6所示。
薏苡根收穫作業簡單，將薏苡盆移出栽培架後懸吊，作業人員直接剪切薏苡根長，收 穫後之薏苡盆再放回栽培架，持續進行第二期作栽培。薏苡根剪切長度留存約5 cm長，複 種之試驗結果發現，於第二期作之薏苡作物復原緩慢，建議後續剪切根長留存長度可增加 至至少10 cm以上，以縮短作物復原時間。
定置噴桿式噴頭間距設定為每隔0.5 m裝設1只噴頭，觀察發現薏苡距離噴頭較近其根 系長度較長，並於栽培架角落處，因霧化效果較為不均，根生長較為遲緩；此外，噴桿距 離栽培平面為50 cm，使薏苡根系長度達噴桿位置並產生纏繞，後續可提高噴桿至栽培平面 之高度。
原採用土耕方式栽培之根系須大量使用清水洗淨土壤，經本系統栽培之作物根系，可 於收穫前以乾淨水源噴霧持續栽培，收穫後無須用清水洗淨，即可進行加工處理，確實可 達省工、省水功效，預估可節省2名人工、每分地約節約2噸清洗用水，並且無清洗水所造 成之環境汙染問題。
往復移動式噴霧機具採用離心霧化機，霧化水量約為75 mL/sec，較定置噴桿式可節約 用水48%，惟因霧化顆粒較細，噴霧於根系之水分散失快速，以及台車行走耗電量大，進 而導致充電週期延長，無法增加噴霧次數，經試驗結果發現，本機型之最佳充電週期為30 分鐘。此外，機件作業於潮濕環境，導致機件如繼電器、微動開關等控制元件因受潮故障，
進而使本期作作物栽培根系發展速率較為緩慢，可收穫根系長度低於60 cm。
圖6 薏苡作物收穫根系 四、結論
本研究設計研製2型霧耕栽培機具，分別為定置噴桿式及往復移動機具式，可將水或液 肥加以霧化，噴霧於作物根部生長空間，使作物經由根部吸取所需水份及養份。其中，往 復移動機具式噴霧機具較為節省用水48%，惟因機具行走須較大負荷電量，且行走於根系 栽培空間，潮濕導致機件生銹以及電器零件所造成之異常停機，後續可持續改善機件對於 栽培環境潮濕所衍生之問題。而定置噴桿式噴霧機具噴霧量較大，可經由回收系統回收多 餘用水達70%以上，且薏苡可收穫根長平均達75cm，本機型可作為欲收穫作物根系，並採 用霧耕模式之栽培方式參考，此機型後續可持續改善栽培區霧化水之均勻度，使薏苡作物 可收穫之根長均一。
五、參考文獻
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Proceedings of the Symposium on Agricultural Engineering and Automation Project Achievements, 2015