臺灣博碩士論文加值系統

摘要
台灣為海島國家，地理環境特殊且土砂問題發生頻繁，因此加強水土保持治理工作，是防止天然災害發生的重要課題，為解決一般山區裸露地常因不利人員與機具到現地進行植生作業的難題，故本研究將開發可供投擲之植生材料，以利山區裸露地植生作業之進行。而植生基材的應用技術，將影響植生粒投擲在地面的分布狀態，故本研究之目的首先將針對植生基材，進行基礎性質研究，並選擇適合高分子材料做為主要研究之植生基材，再針對植生粒劑配方，進行物理性質試驗。另為了讓植生粒劑能符合實地應用需求，將選用適合之植生草種進行發芽試驗，求得實際應用之參數，再將完成之植生粒劑進行投擲試驗，以了解實務應用之問題。本研究選用可生物分解的高分子材料，超吸水性高分子(Superabsorbent Polymers；SAP)為基材，配合其他材料，如草種、肥料及其他填加劑，製作成可供投擲之植生粒。因SAP易受紫外線影響，將分解為聚丙烯醯胺(Polyacrylamide；PAM)，試驗中以金相顯微鏡（Metallographic microscope）觀察SAP降解物PAM在玻璃(Silica)表面的型態(Morphology)，來推測植生基材與地面作用關係，研究結果發現PAM在矽氧化物上能展開且吸附效果甚佳。另為了解植生材料配方對草種發芽之影響，本研究選擇黑麥草（Perennial ryegrass）及百慕達草（Bermuda grass）之草種做進行發芽試驗。發芽試驗顯示，使用之植生粒劑配比，以膠體濃度小於3％處理時，對黑麥草及百慕達草之草種發芽並無明顯影響，且對發芽之草種有促進生長之效果。

Abstract
Taiwan is an island-type country with a special geographical environment and frequent soil and sand disasters, so strengthening soil and water conservation and preventing natural disasters is a sustained and necessary task. However, due to the mountain bare ground disadvantage and implements to the present planting work, so this study wants to develop for unmanned vehicle (UAV) to throw the planting material, in order to benefit the mountain bare planting work. The program uses SAP, which is a bio-resolved molecular material, SAP will decompose to polyacrylamide by UV radiation. SAP was combined with other materials, such as grass seeds, fertilizer and other fillers, to make plant grains that can be thrown by a drone. The plant grain was thrown and adhered to ground. The interaction of PAM and ground was simulated and observed by an optical microscope. These images showed confirmed that PAM could be effectively adsorption onto ground. The germination experiment showed that the plant-grain formulation used had no effect on the germination rate of rye grass, and had the effect of promoting growth on the germination of the young grass.

目錄
摘要 I
Abstract II
表目錄 V
圖目錄 VI
第一章　前言 1
1-1 研究動機 1
1-2 研究目的 2
1-3 研究架構與流程 3
第二章　文獻回顧 5
2-1 超吸水性高分子 5
2-2 聚丙烯醯胺(PAM)之相關研究 8
2-3 噴植植生工法之相關研究 14
第三章　研究材料及方法 17
3-1 實施方法與步驟 17
3-2 試驗流程 17
3-3 材料基本性質試驗 20
3-3-1　pH測定 20
3-3-2　黏度試驗 21
3-4 草種選用 23
3-4-1　黑麥草基本介紹 24
3-4-2　百慕達草基本介紹 26
3-5 發芽率試驗 28
3-5-1　相對平均發芽日數 29
3-5-2　相對平均發芽勢 29
第四章　結果與討論 30
4-1 水體pH試驗結果 30
4-2 黏度試驗結果 32
4-3 PAM+SAP薄膜的微觀結構觀察結果 33
4-4 PAM+SAP對種子發芽之影響試驗結果 36
4-5 試擲植生粒試驗結果 43
4-6 討論 49
第五章　結論與建議 51
5-1　結論 51
5-2　建議 54
參考文獻 55


表目錄
表3-1　土壤pH分級表 20
表3-2　黏度常數表 22
表4-1　去離子水pH試驗結果表 30
表4-2　不同濃度PAM+SAP溶液pH試驗結果表 31
表4-3　不同濃度PAM溶液黏度值表 32

圖目錄
圖1-1　研究流程圖 4
圖2-1　水凝膠複合材料在農業之應用（Abobatta W.，2018） 7
圖2-2　玉米植物根系在土壤中（a）處理過的肥料沒有水凝膠（b）水凝膠負載肥料（Abobatta W.，2018） 7
圖2-3　PAM之化學式 8
圖2-4　PAM固體顆料 9
圖2-5　PAM液態膠體 9
圖3-1　植生粒製作程序圖 18
圖3-2　草種及PAM+SAP膠體混合物 18
圖3-3　植生基材 19
圖3-4　植生粒劑 19
圖3-5　植生粒劑發芽後照片 19
圖3-6　黏度試驗示意圖 22
圖3-7　黑麥草種子 25
圖3-8　百慕達草種子 27
圖4-1　PAM薄膜於金相顯微鏡(a)40倍及(b)100倍樹枝狀結構影像 34
圖4-2　PAM薄膜於金相顯微鏡(a)40倍及(b)100倍樹枝狀結構影像 35
圖4-3　PAM薄膜於金相顯微鏡(a)40倍及(b)100倍塊狀結構影像 35
圖4-4　黑麥草發芽率試驗結果圖 38
圖4-5　百慕達草發芽率試驗結果圖 38
圖4-6　黑麥草發芽率變化圖 39
圖4-7　百慕達草發芽率變化圖 39
圖4-8　不同濃度處理下之黑麥草發芽勢圖 40
圖4-9　不同濃度處理下之百慕達草發芽率勢圖 40
圖4-10　不同濃度處理下之黑麥草發芽總天數圖 41
圖4-11　不同濃度處理下之百慕達草發芽總天數圖 41
圖4-12　不同濃度處理下之黑麥草發芽天數圖 42
圖4-13　不同濃度處理下之百慕達草發芽天數圖 42
圖4-14　工程館圖 43
圖4-15　植生粒圖 44
圖4-16　投擲植生粒後第13天發芽情形照片 44
圖4-17　中埔試區位置圖 45
圖4-18　中埔試區地質圖 45
圖4-19　現地全景照片 46
圖4-20　現場植生粒劑照片 46
圖4-21　植生粒裝載前秤重情形 47
圖4-22　植生粒劑投擲後情形 47
圖4-23　植生粒劑投擲後14天之發芽情形 48
圖4-24　28天後現地投擲現場情形 48

參考文獻
1. Abobatta W. (2018). Impact of hydrogel polymer in agricultural sector. Adv Agr Environ Sci.;1(2): 59−64
2. Barvenik, F. W. (1994). Polyacrylamide characteristics related to soil applications. Soil Sci. 158:235-243.
3. Entry, J. A. and R.E. Sojka. (2003). The efficacy of polyacrylamide to reduce nutrient movement from an irrigated field. Trans. ASAE 46(1):75-83.
4. Horie K., M. Báron, R. B. Fox, J. He, M. Hess, J. Kahovec, T. Kitayama, P. Kubisa, E. Maréchal, W. Mormann, R. F. T. Stepto, D. Tabak, J. Vohlídal, E. S. Wilks, and W. J. Work,(2004) Definitions of terms relating to reactions of polymers and to functional polymeric materials, Pure and Applied Chemistry, 76 (4): 889–906.
5. ISTA. (1999). International rules for seed testing. Seed Sci. Technol., 27, Supplement.
6. Laird, D. A. (1997). Bonding between polyacrylamide and clay mineral surfaces. Soil Sci. 162:826–832.
7. Lentz R. D.,Sojke R. E.(2000) Applying polymers to irrigation water: evaluating strategies for furrow erosion control., Transactions of the ASAE 2000 American Society of Agricultural Engineers, Vol_ 43(6): 1561-1568.
8. Lentz R.D, Sojka R.E, Watwood M. E.(2000) Soil amidase activity in polyacrylamide-treated soils and potential activity toward common amide-containing pesticides. BIOLOGY AND FERTILITY OF SOILS, Volume 31,183-186.
9. Levy, G.J., Miller, W.P.(1999) Polyacrylamide adsorption and aggregate stability. Soil & Tillage Research 51: 121-128.
10. Orts, Sojka, Glenn ,et al.(2000) Biopolymer additives to reduce erosion-induced soil losses during irrigation. Idustrial Crops and Products.11：19-29.
11. Seybold, C. A. (1994). Polyacrylamide review: Soil conditioning and environmental fate. Comm. Soil Sci. Plant Anal. 25:2171-2185.
12. Rishi Shanker, Cherla Ramakrishna & Prahlad K. Seth, (1990).Microbial degradation of acrylamide monomer,Archives of Microbiology volume 154, pages192–198.
13. Ross, C. W., R. E. Sojka and J. A. Foerster. (2003). Scanning electron micrographs of polyacrylamide-treated soil in irrigation furrows. J. Soil Water Conserv. 58(5):327-331.
14. Sojka R E, Morishita D W, Foerster J A ,　Wille W J, et al.(2003) Weed seed transport and weed establishment as affected by polyacrylamide in furrow-irrigated corn, Soil and water conserration.5:319-325.
15. Terry, RE, SD Nelson. (1986) Effect of polyacylamide and irrigation method on soil physical properties ,soil. Sei.141:317-320.
16. Xia Hu, Qiang-Guo Cai, Lian-You Liu, Shun-Jiang Li.(2004) “Impact of Polyacrylamide on Development of Loess Soil Surface Crust”, Journal of soil and water conservation, 18：65-68.
17. Xiao-Bin Wang, Dian-Xiong Cai.(2000)“Research and Application of Soil Conditioner in Agriculture”, Plant Nutrition and Fertilizer Science, 6：457- 463.
18. 机霆維，2003，不同噴植資材應用於泥岩植生草類初期生長之研究，屏東科技大學水土保持系碩士論文。
19. 吳尚怡，2012，水溶性高分子材料對草種發芽之影嚮研究，國立嘉義大學土木與水資源工程學系碩士論文。
20. 吳盈政，2004，噴植用黏著劑材料特性與適宜性分析，中興大學水土保持系碩士論文。
21. 吳韋亭，2010，聚丙烯醯胺薄膜特性分析，國立嘉義大學應用化學系研究所。
22. 李元智，2009，聚乙烯醇應用於水土保持植植生及土壤團粒改良之研究，中興大學水土保持系博士論文。
23. 李盈瑩，2011，土壤改良劑聚丙烯醯胺對草坪草種子發芽及百慕達草生長之影響，國立嘉義大學農藝學系研究所碩士論文。
24. 周祖明，2007，可生物分解之高分子材料在水土保持植生工程之應用，國立嘉義大學土木與水資源工程學系碩士論文。
25. 林信輝，2000，水土保持草類之特性與應用，中華民國雜草學會會刊第二十一卷第一期。
26. 林信輝，2001，水土保持植生工程，高立圖書公司，pp.200-218。
27. 林信輝、黃保維、許榮峰，2004，附土壤團粒化劑對紅壤抗蝕性及種子發芽影響之研究，坡地防災學報，3卷1期，pp. 15-27。
28. 員學鋒 吳普特，2002，聚丙烯醯胺（PAM）在土壤改良中的應用進展《水土保持研究》2002年第9卷第2期141-145頁。
29. 員學鋒 汪有科 吳普特 馮浩，2005，PAM對土壤物理性狀影嚮的試驗研究及機理分析《水土保持學報》第19卷第2期37-40頁。
30. 張淑芬，2001，坡綠地施用聚丙烯醯胺防治水土流失試驗研究，水土保持技術18-19。
31. 陳膺任，2009，PAM添加在土壤水泥對植生影嚮之研究，國立嘉義大學土木與水資源工程學系碩士論文。
32. 黃文達、張新軒，2000，百慕達草的特性與利用，中華民國雜草學會會刊第二十一卷第一期。
33. 楊永輝、武繼承、趙世偉、曹麗花、黃占斌，2007，PAM的土壤保水性能研究，《西北農林科技大學學報：自然科學版》第35卷第12期120-124頁。
34. 蕭仲昕，2006，保水劑混合資材於噴植工法應用之研究，中興大學水土保持系碩士論文。
35. 羅資政，2004，台灣常見草坪草種子發芽生態生理特性之研究，國立嘉義大學農學研究所碩士論文。