臺灣博碩士論文加值系統

根據Market Research Store 2017年報導[1]，在Global LED Agricultural Grow Light 2015-2021一文，LED人工光源植物立體栽植年平均成長率仍高達15.75%，在2013年有980 million $ ，到2016年已達 1520 million $，預估2021市場規模會達到 3540 million $，在台灣桃園市的蘆竹，也蓋起號稱全亞洲最大的人工光源植物工廠，預計大幅提高農業的產值。LED光源當然是首選，在電力成本節省及其耐用性，LED比較其他方案成本更低，且容易調配適合的波長，採用LED植物照明的技術即將迅速普及的發生，未來立體栽植農業產出的量將越來越多。
但人工光源畢竟不是太陽，就算是太陽春夏秋冬也不一樣，雖然有節能和無與倫比的產品可靠性，但要正確的波長和顏色混合比例，來使植物物進行有效的光合作用，仍是眾說紛紜，各家學派論點，甚至差距甚遠，有號稱專業的LED燈板，真正能讓植物長的漂亮又挺，不到兩成，不是葉面皺褶捲曲，就是徒長莖不長葉，葉片薄重量輕，經過一段時間光衰，甚至長不出來，最後以失敗收場。
實驗室過去對人工光源植物生長做了許多研究，並觀察植物吸收不同人工光譜生長之影響，特別是白光紅藍光等，已做過許多分析，的確碰到許多問題，並非單純買個LED燈板照光即可，甚至有些市售光源根本與預期的結果相反。所以本研究將仔細探討其中的原因，在獲得LED廠商的協助，提供不同種類的LED晶粒，自行焊板，建構不同R/B配比的照明光源。本次研究改變光譜的R/B配比，甚至對普遍認知光合作用極低的綠光及遠紅光比例，對萵苣生長的影響分析。實際上萵苣本身品種就不少，本實驗選擇福山萵苣，俗稱的A菜。由於其對氣溫與土壤適應性較為容易，帶有苦味不容易受蟲的啃食，易於摘種，生育日數約為30天，適合台灣種植，因而選為實驗的標的。
初期實驗將光譜分為四個條件，R/B比分別為1.58、1.44、1.09、0.39四種條件，組成 LED分別為Purple x3、Purple x2+White x1、Purple x1+White x2、White x1+Blue x1+Purple x1，觀察萵苣生長所需要的效能如何，並可得知光譜對萵苣葉綠素a及b對植物生長之影響。所以本研究將針對4種不同的LED配置，會有不同的紅藍配比，甚至帶有黃綠光及遠紅光比例的差異，我們透過不同參數的生長效益研究，可以有效改善人工光源的生長效率，讓植物工廠新一代的農業革命，早日實現。
最後，我們歸納出各種波長條件的成果，當然這結論只限於福山萵苣的品種，提供最佳化的R/B比例，結論是比例的重要性不亞於照度的調控，在不同的光波長變化下(幾乎同樣的照度)，獲得的生長速度竟有顯著的差異，對未來投入此產業的業者，不得不小心處理LED光源的選擇。

摘要 i
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 x
第一章 研究目的 1
1.1 前言 1
1.2 植物工廠的優缺點 3
1.3 植物工廠光源選擇 4
1.4 研究目的 5
1.5 研究架構 6
第二章 實驗設備 8
2.1 TracePro光學機構模擬軟體 8
2.2 PAR照度計 9
2.3 PH酸鹼計 13
2.4 電導度(EC) 15
2.5 定電流IC AL5809 17
第三章 實驗結果 18
3.1 實驗準備 18
3.1.1 實驗燈具環控準備 19
3.1.2 各燈板全光譜分佈圖 19
3.1.3 LED 燈實驗條件 21
3.1.4 設定光照時間 25
3.2 實驗規劃 25
3.2.1 燈具製作 26
3.2.2 溫度的控制 28
3.2.3 調整燈具與植物之間距 29
3.2.4 泥炭土與有機土 30
3.2.5 植物種植成長觀察 31
3.3 植物的特質分析 33
3.4 光譜波長對植物的影響 34
3.5 光譜波長與葉綠素的關係 35
第四章 實驗數據分析與討論 38
4.1 TracePro光學照度分析 38
4.2 不同光色種植成長比較 42
4.3 第二次不同光色的植物成長分析 45
4.4 確認性實驗 48
第五章 未來規劃 51
參考文獻 52

1.Global Vertical Farming, Plant Factory Market Research Report 2017 by market research store ( http://www.marketresearchstore.com/report/global-vertical-farming-plant-factory-market-research-report-212525 )
2.世界聯合國人口事務部 (http://news.ltn.com.tw/news/world/breakingnews/2108135) 2017。
3.新世代農業植物工廠－台灣三愛( http://www.credit.com.tw/creditonline/Epaper/EliteContent.aspx?sn=147&unit=373 )
4.日本LED植物工廠估2025年規模將破1500億日元 (http://www.semi.org/zh/node/59696 )
5.托馬斯•羅伯特•馬爾薩斯 (https://zh.wikipedia.org/wiki/托马斯•罗伯特•马尔萨斯 )
6.標題：有關水耕種植問題 ( http://kmweb.coa.gov.tw/knowledge/knowledge_cp.aspx?ArticleId=1154633&ArticleType=A&CategoryId=A&kpi=0&dateS=&dateE= )
7.世界知名光學機構模擬分析軟體─TracePro ( http://www.apic.com.tw/TracePro.html )
8.UPRtek PG100N 手持式植物生長照明檢測儀 ( https://www.uprtek.com/zh-TW/product/PG100N-Spectral-PAR-Meter.html )
9.土壤pH值對植物生長的影響 ( https://kknews.cc/zh-tw/agriculture/eaz9gr4.html )
10.農業灌溉水電導度的意義 ( http://blog.sina.com.cn/s/blog_ae227bae0101bg1r.html )
11.肥料ec值過高對根群發育之影響 ( http://kmweb.coa.gov.tw/knowledge/knowledge_cp.aspx?ArticleId=513966&ArticleType=A&CategoryId=A&kpi=0&dateS=&dateE= )
12.各種作物參考濃度（誤差度視水質及調製精準而定） ( https://goods.ruten.com.tw/item/show?21709376602766 )
13.生菜萵苣知多少 ( https://www.tdais.gov.tw/ws.php?id=1666 )
14.種花先懂土，泥炭土這回一次搞明白，不糾結！( https://kknews.cc/zh-tw/agriculture/y8v9yab.html )
15.種植土壤有哪些？種植好用的12大介質詳細解說 ( https://www.mygardenlife.com.tw/article_content.php?pk=100426 )
16.半結球萵苣( http://kmweb.coa.gov.tw/knowledge/knowledge_cp.aspx?ArticleId=157189&ArticleType=A&CategoryId=A&kpi=0&dateS=&dateE= )
17.福山萵苣 ( https://zh.wikipedia.org/wiki/福山萵苣 )
18.植物生長燈使用之生物光源色溫與特性需求 ( https://www.digitimes.com.tw/iot/article.asp?cat=130&cat1=45&cat2=30&id=0000498253_1st30rxs4z9c164bke58h )
19.“Photo morphogenesis in Plant” R. E. Kendrick and G. H. M. Kronenberg，Martinus Nijhoff Publishers 1986
20.Diffuse reflection ( https://en.wikipedia.org/wiki/Diffuse_reflection )
21. 植物生長燈使用之生物光源色溫與特性需求 ( https://www.digitimes.com.tw/iot/article.asp?cat=130&cat1=45&cat2=30&id=0000498253_1st30rxs4z9c164bke58h )