電腦幫你澆水兼施肥-自動肥灌機具 - 農業知識入口網

一、前言
有鑑於全球氣候與經濟環境之變遷與發展，傳統生產模式已無法合乎需求，國內農業之生產，得仰賴機械化、自動化作業，甚至採設施栽培管理，以提高品質和效率，並減少人力需求。設施花卉與蔬果之生產過程，其栽培特性為利用養液土耕或介質耕，少量分批次種植，避開集中式的人力負荷，且調配養液灌溉需視天候、土壤溼度、作物生長階段給予不同分量的養分比例，相當耗費人力，亟需導入自動化技術，以期降低生產成本，進而提升產業競爭力。

因為農村勞動條件較辛苦，農村人口外移及人力老化，在沒有新技術與新機具節省人力與提高工作效率前提下，不易吸引青壯人力投入農業。近年來養液肥灌的耕作方式逐漸為農民採用，肥灌技術無論設施土耕、介質耕及旱地果園灌溉均可使用，差異只是噴（滴）頭及養液配方、施用時機等使用操作上的變更與調整。歐美各國及中國大陸對水資源與肥料的有效運用極為重視，在肥灌技術上的研究發展投入許多人力物力，也有不錯的商品上市行銷，但是進口機型昂貴、英文操作介面、維護修理時程長等問題，本土化機種才是農民首選，因此，臺中農改場多年前意識到臺灣缺水季節水資源首先供應民生用水與工業用水，全民除建立珍惜水資源的觀念之外，開發節水灌溉施肥系統將能發揮省工、省水與省肥的功效。

二、機型規格
（一）自動肥灌系統主機包含控制箱、注 肥裝置與檢測裝置等3部分。
（二）控制箱含工業PLC電腦自動控制系統，管理10個田區，可擴充網路監控功能，享受E化的便利。
（三）注肥裝置含5組養液注入器，連接5只養液桶，可調整養液流量。1只養液幫浦，1只灌溉幫浦。養液流量約0.2～3公升 分鐘，灌溉幫浦流量約100～250公升 分鐘。
（四）檢測裝置可擷取壓力、pH、EC訊號，具有線上pH、EC感測與顯示功能。流量檢測為選配。
（五）電源AC220V，2英吋管路每次肥灌約可供應一分地。
（六）電磁閥可切換不同田區，每一田區均能獨立設定作業條件，包括灌溉量、養液量、送水時間、清管時間、作業階段日數、不同階段之養液灌溉量、每日灌溉數次或一周只灌溉幾天等，功能強大且靈活。
（七）使用滴頭或噴頭，依據栽培作物與個人見解與習慣決定。
（八）可自動定時灌溉或自動光度灌溉。自動光度灌溉隨天氣陰晴自動改變灌溉次數。
（九）中文介面，容易學習與操作使用。

三、作業方式
傳統施肥方法包括人工撒施、點施與條施，具有費工、不均勻與表土施肥容易流失的缺點。灌溉方法分為淹灌、噴灌、微噴灌、滴灌與地下滴灌，農業灌溉及過量施肥會導致營養素污染地下水與地表水。普遍採用的淹灌，水的使用效率低，1／3～1／2的灌溉水流失，帶走可觀的養分；整合施肥與灌溉技術的肥灌系統採用微噴灌／滴灌之水資源利用率高達70％到95％，水和養分的流失可以獲得較佳控制，具有減低肥料對環境污染之效果。肥灌就是把液態肥料注入到灌溉水中，在日常灌溉作業中完成施肥的工作；肥灌可以藉由微噴灌／滴灌頻繁的供給作物養分，根據作物之需要管理灌溉水量，準確且均勻的施用養分到有效根聚集的潮濕區域，調整肥料比例與濃度促成作物產量與品質最大的提升，以及根部下方最小的滲流損失。自動肥灌就是藉由機電控制技術，讓肥灌作業定時自動操作或依據氣候陰晴自動調整肥灌次數，有效的節省人力。液態肥料有肥效高、可調整養分比例、可滲入土壤深層、養分可到達植物根群吸收等優點，肥灌不僅對設施介質耕有效，亦可用在設施土耕栽培、露地蔬菜、果樹與花卉的栽培。

由臺中農改場過去應用自動肥灌系統在花卉蔬果生產應用之經驗，當不同設施田區、種植不同作物或生長期不同，可知藉由該系統之電腦自動控制介面隨時加以調整以供給不同水量與肥量；並可依據以往栽培經驗與生長季節天氣作綜合研判，設定該作物預計生長階段（生長期、生育期、開花期、結果期⋯）的日數、肥量、水量等數值，系統會自動定量將養液送到指定田區。如此可達成不同栽培區、不同作物或不同生長期均由一套養液自動灌溉系統管理之目標。尤其對於新加入之農民朋友，學習與充分了解該機器操作特性之後，可輕鬆應用本系統隨時掌握作物生育情形，配合機動調整養液比例，適時供應肥分，冀能進而改善以往養液調配及灌溉上使用之困擾，將生產更精緻化的高品質設施蔬果花卉。臺灣坊間「介質耕」之技術，已流傳於南投縣埔里、信義一帶之山區及全臺等各地區，陸續有農民採用介質來栽培果菜類蔬菜。由於設施介質栽培彩椒、番茄、花胡瓜等果菜類蔬菜均為淺根性，吸收水分、養分之緩衝能力不如一般栽培在土壤者，所以必須有性能穩定高效率的自動肥灌系統來幫忙管理澆水與施肥。設施介質栽培應用自動肥灌系統，可依蔬果植株生長情形，隨時機動調高或降低養液配方比例，使能獲得較好的栽培成果。

四、栽培管理特性與技術簡介
洋桔梗定植初期的田間管理著重在土壤水分含量要高、風速低、日照弱，初期保持土壤高含水率的方法可採前5～10天淹灌8分滿，或上方空中噴灌每天2次每次30分鐘，每分地64粒噴頭，噴頭流量約120 l／hr。經過此期間後的營養生長期需要足量肥料與水分，注意提高通風量及日照量以保持良好光合作用條件，此時採用自動肥灌系統可根據土壤質地決定灌溉量，砂質土保水力差容易流失，採用少量多次肥灌為宜；壤土與黏土保水性較好，可加大灌溉量拉長間隔時間。

2011年9月至2012年10月在彰化縣永靖鄉福興村的試驗田，試驗結果洋桔梗移植初期7～10天畦溝淹灌用水量平均約60～90公噸／分地•天。全期作淹灌用水量平均約600～700公噸／分地、上方空中噴灌用水量平均約65公噸／分地、滴帶肥灌用水量約56公噸／分地，定植、抽苔、分化與見蕾採用滴帶肥灌方式作業13次，每次滴帶肥灌水量約4.3公噸／分地。2011年9月種植之洋桔梗採用每畦2條滴帶，肥灌母液分成3桶，累計每分地用量各為160、360與200公升。因此，了解作物需肥特性、土壤含肥量（驗土）以決定養液配方與施肥濃度，實現滴灌省水與省工自動分階段給肥的效果。根據該期試驗，運用自動肥灌系統於洋桔梗栽培除省工之外，可以省水60％，試驗區採收之切花品質符合外銷規格比率約70％。試驗田2011年9月至2012年9月一年總用電量約1,800度，其中肥灌主機用電量220度。該區除肥灌主機外，耗電較高且運轉時間長的電器為灌溉抽水馬達與菊花電照，因此根據該等電器設備之功率資料分析，肥灌主機用電量為非肥灌區用電量的90％。

五、Ｅ化操作
臺中農改場開發的自動肥灌系統具有E化操作功能（田裡溫室需有固定IP），控制器採用工業泛用的PLC可程式控制器，屬於工業電腦的一種，可擴充網路監控功能，除監控系統運作之外，並可紀錄自動肥灌系統的運轉資料，包括灌溉時間、pH、EC、管路壓力等；若選購電子式流量計安裝於主管路與各母液桶管路，更可監控與記錄各迴路流量，在遠端查看某一段時間內的流量變化，清楚了解系統運作情形。

六、操作使用應注意事項
機器規格是固定的，使用方法是活的，因此自動肥灌系統有賴使用者在機器規格範圍內加以活用。自動肥灌系統已經達成省工自動依據設定條件肥灌的目的，但是養液的調配須嚴謹，注意水源水質，採用品質優良的單質肥料調配，減少養液桶沉澱與管路堵塞之發生，並且要定期清潔過濾器；精準掌握肥料種類與濃度，確保養分均衡。深入了解栽培作物與土壤：使用肥灌系統或養液灌溉之前，需要對作物的養分需求充分了解，依據土壤質地、土壤養分殘留量、作物生長發育各階段的養分需求等，決定養液配方及灌溉給水給肥量。了解水源水質，做必要的處理可確保養液特性及減少管路與滴（噴）頭堵塞機會。堵塞發生後系統性能隨之改變，包括灌溉水量與管路壓力。農友平日只要注意水桶與養液桶水量的補充、管路是否異常洩漏或過濾器、滴（噴）頭阻塞、植株生長情形等進行必要的調整與處理，另外排定時間定期清潔過濾器與管路，確保系統運作正常。

七、結語
採用現代化技術與設備可以提升耕作效率，利用肥灌技術除了提升農耕管理效率之外，更可調控品質、擴大生產面積及提升農村生活品質。機器使用需要定期保養維護檢修，如自動肥灌系統清管排出污垢、檢查過濾器、檢查管路等，確保設備性能與使用年限。自動肥灌系統屬於農耕管理的生財工具，為投資財而非消費財，是幫忙賺錢的器具，每日幫忙節省人力與提高工作效率，效益明顯且可觀。

文圖/陳令錫 臺中區農業改良場
第63卷04期