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    LED植物照明助力未來農場 上天下海輕松種菜去

    作者:中之光電  發布時間:2018-03-19

     粉紅溫室、尼莫花園……又新又炫的未來農場技術,讓農夫務農還得學會“上天下?!?。農業3.0技術若全面普及,提升糧食生產效率,全球糧荒可望有解。


      特制LED燈讓葡萄安心生長

      新世代創業家-茶籽堂創辦人趙文豪將創思維注入傳統產業,成功翻新農業品牌。

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      燈火通明的溫室葡萄園里,清瘦黝黑的王禮深,口中聊著種葡萄的三十多年時光,手里卻閑不下來,忙著四處拔除葡萄樹上多余的枝葉。

      在盛產葡萄的彰化縣溪湖鎮,占地一甲的葡萄園是父親留下來的家產?;?0萬投資的溫室,就是多年實驗累積而來的秘密武器。

      可拆卸的帆布屋頂,搭配園里的LED燈,為葡萄樹擋風又補光,才讓葡萄園可以一年兩次收成。

      但帆布屋頂什么時候開關、怎么搭配溫、濕度,全都是學問。LED燈放在哪、怎么照最省電,光是實驗階段就耗時三年。

      十多年前,王禮深偶然發現有路燈照過的葡萄長得特別好,因此開始把水銀燈、螺旋燈放進葡萄園。

      有了燈照,葡萄的質量開始好轉,王禮深卻也面臨電費飛漲的困境。他找來研究機構合作,就是要打造最適合為葡萄催生、催熟的LED燈。

      現在,他的葡萄園里依舊一分為二。

      葡萄樹之間,一邊掛滿了螺旋燈,一邊用的是LED燈,只為找出葡萄生長的理想狀態。

      實驗的結果,LED燈的電費大約只有螺旋燈的十分之一。不僅電費便宜了,改良后的LED燈也不像螺旋燈那么怕水,省了維修的煩惱。

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      LED燈只是溫室的一環,溫度、濕度控制,都是影響農作物生產的關鍵。

      除了葡萄,研究機構也在研發改良草莓、松茸等高單價作物的生產環境,像是溫度、濕度控制及生產過程,都能更自動化。

      “有機農業是未來的趨勢,”研究機構溫室系統技術中心代主任黃添富指出,未來將以整廠輸出為目標,希望能將打造溫室的技術出口日本、關島、夏威夷等高單價市場。


      粉紅溫室有望讓人人有飯吃

      農作物不是只用LED燈照就好,還得考慮LED燈的節能效益,有效率地提供農作物生長過程中需要的光線與溫度環境。

      各種植物對不同波長、不同顏色的光,反應也不一樣。例如,葡萄需要的日照時間較長,LED燈里的紅色波長就得多一點。

      但草莓需要溫差大、熱量高,日照時間較短,藍光的比例就要調高。根據不同農作物的需求和生長環境來調配設計,這也讓光照植物的技術門檻不斷提高。


      美國、英國、荷蘭等國家快速崛起的“粉紅溫室”也是一例。

      粉紅指的是溫室里的粉紅色燈光,是結合藍色、紅色兩種LED燈相互輝映后的結果。

      粉紅LED燈不僅可以提高植物對光線的吸收,在理想的燈光、溫度、濕度環境里,植物生長速度可以提高20%,用水量也減少九成。

      但粉紅溫室的價格,卻不太浪漫。盡管未來五年,LED的價格可能跌破50%,但溫室整體造價依舊偏高。


      為什么要積極打造溫室農場?

      聯合國糧農組織(FAO,Foodand Agriculture Organization of the United Nations)預估,2050年全球人口總數將沖破96億,增加超過33%。

      但現在全球仍有20億人口營養不良。想要人人有飯吃,全球糧食產量就得增加七成。

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      氣候變遷難料,土地、水源供應有限。想提高糧食產量,就得做好準備,上山下海打造新農園。

      結合農業與物聯網技術的新創公司OnFarmSystems創辦人東尼(LanceDonny)分析,我們正邁入農業3.0時代。走過勞力密集的1.0、機械與肥料主導的2.0時代,東尼認為,農業3.0將是感測、云端、物聯網等技術主導的階段。用感測技術、衛星影像進行監控,數據分析水、肥料用量等,都是未來農業的發展趨勢。

      這波農業熱,不只技術含量高,資金投入也不斷升溫。根據眾籌平臺AgFunder統計,2014年美國農業科技領域創投總金額約23.6億美元,創下歷史新高。

      但2015年上半年,美國農業科技相關創投總金額已經超過20億美元,可望再度刷新紀錄。

      “重點不是工業化,而是提升農業生產效率、持續發展和品質,”BeechamResearch首席研究員羅密歐(SaverioRomeo)說。

      美國哥倫比亞大學公共衛生系教授戴波米耶(Dickson Despommier)十年前提出的“垂直農場”概念,也是解決方案之一。

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      垂直農場,就是用科技打造垂直交疊的農業溫室,節省農作物生產過程中需要耗費的土地、水及肥料等資源。

      十年后的今天,日本已經有上百座垂直農場,美國、新加坡、韓國、瑞典與荷蘭的摩天大樓里,也都可以看到垂直農場的影子。


      從地底“種”、海底“種”到天上“種”

      繁華市中心區的地底隧道,也成了未來農業的新實驗空間。

      英國公司Growing Under ground就在倫敦市區的地底,種起了蘿卜、芹菜和芥菜等八種蔬菜,被稱為世界首個地下農場。

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      地面下三十三公尺的防空洞里,變身城市新農園,秘密武器就在光線、溫度、濕度的整體調控設計。

      植物種子在LED燈一天照射十八小時后,再加上大型電風扇把溫度維持在攝氏21到23度。如此一來,所有蔬菜都能在6到28天內收成。

      “只要能在三十天內收成,就有獲利空間,」Growing Under ground共同創辦人布拉德(Richard Ballard)說。

      提早收割的“迷你蔬菜”(micro-green),意外獲得好評。蔬菜收成后,只要四小時就可以送上餐桌。較低的運送時間、成本,吸引許多廚師上門。

      目前為止,Growing Under ground已經籌到資金85萬英鎊,預計第一年營收125英鎊以上。

      不只地底,海底空間也成了未來農園的潛在機會。

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      海底尼莫花園

      2015年的意大利世界博覽會上,一顆顆白色塑膠球飄在海里,吸引許多觀眾好奇駐足。

      這座位在意大利沿海市鎮諾利(Noli)外海的“尼莫花園”,是潛水設備公司海珊瑚集團(Ocean Reef Group)歷經四年的實驗結果,打造的海底迷你溫室。

      在名為“水底實驗室”的白色塑膠球里,全是種著芹菜、菠菜、大蒜、野花等十數種植物的迷你農園。

      七座水底實驗室,都在距離海平面五到十公尺的水底?,F在,不僅可以通過網絡即時監控,也可以讀取水底的氧氣、二氧化碳濃度等數值。

      經過四次失敗,現在的尼莫花園,已經成為章魚、螃蟹等水中生物的棲息地。

      負責國際銷售的甘保里尼(LucaGamberini)看好水底農園的經濟效益?!拔艺J為,對于地理環境難以孕育農作物的發展中國家來說,水底農園有其潛在機會,”甘保里尼說。

      沒有什么不可能,沒錯,地底、海底都可以,LED當然也能跑到外太空種菜去。

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     宇航員斯科特在太空紅葉生菜前自拍。(圖片來源:宇航員Scott Kelly twitter)


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      NASA的太空蔬菜種植系統。(圖片來源:NASA twitter)


      去年8月10日,美航天局(NASA)正在國際空間站執行任務的美國和日本宇航員品嘗了在太空種植的紫葉生菜,是首批在微重力和人工粉紅燈光下培育出的可供宇航員食用的蔬菜。

      “這是個人的一小口,卻是人類的一片大葉子”,美國航天局在官網上略帶調侃地評論說,“這讓我們距離飛向火星又近了一步”。

      這些蔬菜于7月8日種下,在Veg-01種植室中,蔬菜受到紅、綠、藍三種LED光的照射。紅光和藍光對光合作用來說非常重要。綠光雖然可有可無,但出于外觀的考慮,工程師們決定加上綠光。

      該種植室由多個可展開和折疊的蔬菜盒子組成,生菜的種子被撒放在用于生根發芽的墊層上,墊層是由土壤和化肥組成的。每一個“蔬菜盒子”重大約七公斤,可以折疊,也可以拉伸。每個盒子上有一塊紅綠藍三色LED面光源照明板,它即能保證蔬菜生長所需光照,也便于宇航員們觀察生長情況。

      NASA認為,有生命的植物不僅能為宇航員們提供營養和新鮮空氣,并且種植植物這一行為就可以給“這些遠離地球卻又想念地球生活的宇航員們帶來一種心理安慰?!?/p>


      要當個稱職的農夫仍很難

      盡管如此,年初出版《邁向智慧農場:農業擁抱物聯網》的羅密歐分析,智慧農業仍面臨許多困境。例如,農業生產利潤偏低,投資創新技術并不容易。

      想要用高技術走進農業3.0的時代,也得付出代價,做出不同以往的投資規模。

      此外,信息交流也是一大阻礙。多數農家對物聯網技術了解有限,也多半考慮商業機密而不愿有太多交流。

      農業要轉型為高技術、自動化的黃金產業,還得挑戰根深蒂固的形象問題?!耙攤€稱職的農夫很難,因為大家眼中的農業是祖父們留下來的歷史,”羅密歐說。

      隨著氣候變遷不斷發酵,未來農業夠不夠智慧,就看各國政府與企業如何斗智,為農作物打造各種遮風避雨的理想溫室。


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