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研究生: 陳資坪
Chen, Tzu-Ping
論文名稱: 低光源魚菜共生系統之研究
A study of an aquaponic system using low intensity LED light.
指導教授: 周榮華
Chou, Jung-Hua
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 工程科學系碩士在職專班
Department of Engineering Science (on the job class)
論文出版年: 2018
畢業學年度: 106
語文別: 中文
論文頁數: 82
中文關鍵詞: 魚菜共生系統水耕栽培系統灌溉系統吳郭魚羅蔓萵苣發光二極體
外文關鍵詞: Aquaponics System, Ebb-and-flow system, Hydroponics, Romaine lettuce, light-emitting diode
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  • 本文研究目的主要為建構低光源(27.5μmol/m2s)下的室內魚菜共生系統,並利用田口實驗設計,選擇植栽照射光源(A)、光照週期(B)、光罩設計(C)、及植栽灌溉系統(D)等四個因子,利用蘿蔓萵苣收成結果,來達到市場零售的成本回收效益水準。最佳設計參數為A2(6W30D+3R20D)、B3(光/暗週期循環18/6hrs)、C2(仿金屬亮面植栽光循環設計)、D1(無介質潮汐灌溉系統)。(6W代表六顆白光 LEDs,3R代表三顆紅光LEDs,6R代表六顆紅光 LEDs,D代表天數)
    最佳實驗結果模組E9,由仿金屬亮面的光罩設於植栽盆上,其反射率88%,有效的回收二次光源,增加植株的光合作用。以6W LEDs(76.7lm/W)光源照射三十日,於第二十日加上6R LEDs(66.7lm/W)光源照射十日,搭配光照週期為18/6hrs的晝夜交替,並經過無介質潮汐灌溉,其總電費成本回收可以成功達到市場零售價格180(元/公斤)以下,得到低價低耗能的方式經營魚菜共生系統的結果。

    This Thesis aims to construct a low-light indoor aquaponics system, where sunlight is substituted by light-emitting diodes (LEDs) of low light intensity (under 27.5 μmol/m2s) along with red LEDs as a compensation light source. The Taguchi experiment method with four control factors of light irradiation (A), photoperiod (B), lightcover (C), and irrigation system (D) was used in the design of experiment. The harvest outcome of romaine lettuce with its price being compared with that in the retailed market is used to validate the benefit of the present system.
    The optimum combination of the control factors is A2 (6W30D+3R20D), B3 (an eighteen-hour daylight period,), C2 (the lightcover with the aluminum foil of bright surface), and D1 (the flood and drain system, FAD, without potting mixes). Note: 6W indicates six white LEDs, 3R means three red LEDs, 6R represents six red LEDs, and D denotes the number of days for cultivation). That is, the FAD system without potting mixes, the lightcover with the aluminum foil of bright surface of 88% reflectivity around the planting pots, the photoperiod of 18/6hrs day-night cycle with six white LEDs for a thirty-day period, plus additional six red LEDs for compensation for ten days after the twentieth day can reach the favorable retailed price of less than NTD 180/per kilogram.

    摘 要 I Extended Abstract II 致 謝 VII 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 研究動機 2 1-3 文獻回顧 3 1-3-1 萵苣植物學分類 3 1-3-2 萵苣(Lactuca sativa) 3 1-3-3 萵苣成分作用[6-9] 3 1-3-4 蘿蔓萵苣(Romaine lettuce)概述及成分 4 1-3-5 魚菜共生系統 5 1-3-6 灌溉系統 11 1-3-7 光週期(Photoperiod) 12 1-3-8 發光二極體人工光源(Light-Emitting Diode, LED) 14 1-4 研究目的 17 第二章 魚菜共生之原理與型式 19 2-1 水產養殖概述 19 2-1-1 吳郭魚養殖概述[36-38] 21 2-1-2 硝化作用(Nitrification)[38、39] 22 2-2 水耕栽培之概述 25 2-2-1 水耕栽培之優缺點 27 2-2-2 植物營養源的化學組成 29 2-2-3 營養液中的酸鹼度(pH)與電導度(EC) 31 2-3 LED發光原理 32 2-3-1 白光LED的介紹 33 2-3-2 LED用於植物光照[55] 33 2-4 魚菜共生系統概述 34 2-4-1魚菜共生栽培方式 35 2-4-2 虹吸管的原理和使用 37 2-4-3 魚菜共生設計及適應環境 [56-58] 38 第三章 實驗架構 41 3-1 實驗方法 41 3-2 實驗模組 42 3-3 實驗流程 44 3-4 實驗設備與方法 45 3-4-1 硬體架與量測設備 45 3-4-2 萵苣植株 46 3-4-3 吳郭魚飼養 46 第四章 結果與討論 52 4-1 實驗架構於綜合型共生系統環境 52 4-1-1 第一組實驗結果與討論 52 4-1-2 第二組實驗結果與討論 53 4-1-3 第三組實驗結果與討論 54 4-1-4 第四組實驗結果與討論 56 4-1-5 第五組實驗結果與討論 57 4-1-6 第六組實驗結果與討論 58 4-1-7 第七組實驗結果與討論 60 4-1-8 第八組實驗結果與討論 61 4-1-9 第九組實驗結果與討論 62 4-2 魚菜共生之魚槽結果討論 64 4-3 L9田口實驗數據整理分析 65 4-4 最佳實驗組與市售價格比價 69 4-5 魚菜共生系統持續耗能成本回收效益之評估 72 第五章 結論與建議 73 5-1 結論 73 5-2 建議 74 附錄一 80 附錄二 81 附錄三[62] 81 附錄四[65] 82

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    2023-02-09公開
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