FOCUS/極端大旱救星 聚丙烯酸鉀、固體雨解渴(轉貼)

2016/08/24 19:48
氣候變遷下極端氣候頻仍,許多地區飽受乾旱所苦,而缺水會迫使農夫停止耕作釀成糧食危機,而我們今天要介紹的新型灌溉科技,省水、省電、還節省肥料,號稱提高乾旱地區收成量20倍,這種神奇東西是一種白色粉末叫做固體雨,吸飽水就變成一個小小水庫,我們來看這種固體雨有多神奇。

這位農夫朝農地播撒白色粉末,請問您撒的是砂糖嗎?墨西哥農夫羅培茲:「過去3年我都使用這種雨。」

雨?可別以為大哥是被墨西哥的烈日烤昏頭,他播撒的白色粉末名字真的叫做固體雨,含有高吸水性聚合物,聚丙烯酸鉀它可以吸收自己體積500倍的水分,10克粉末可以吸收1公升的水,吸飽水分後它便會轉換成半透明膠狀物,接下來就將這坨黏稠物體埋在作物的根部,它會像一個小小的水庫膠囊持續釋放水分,並且有效抑制水分蒸發,更不會倒吸植物水分。

墨西哥農夫羅培茲:「我認為這種『固體雨』幫了農夫大忙,事實上我已經使用這種『雨』3年,真的有助於我們家的菜圃耕作還有果樹的生長。」

幾年使用下來農夫讚不絕口,對於長年飽受乾旱所苦的墨西哥農夫來說,固體雨是福音。

農夫馬丁尼茲:「遭逢乾旱時,因為有『固體雨』作物繼續生長,水果看起來也像一直有灌溉。」

乾旱缺水還是能夠繼續耕作,它提高乾旱地區的農作物收成將近20倍,發明固體雨的是墨西哥工程師瑟吉奧利克。

「固體雨」發明者瑟吉奧瑞克:「如果我們可以將雨儲存於布袋裡,就解決了缺水的問題。」

瑞克先生花了10幾年時間研發出來這種新型灌溉方式,他最初的靈感來自於小小一片卻能吸收大量液體的嬰兒尿布,初衷是為了減輕國家的乾旱問題。

墨西哥農夫羅培茲:「事實上這個區域算是半沙漠乾旱十分嚴重,加上氣候變遷降雨期嚴重延後,我們農耕需要大量的水。」

傳統灌溉需要大量的水,遭逢大旱農夫就得被迫休耕,而且傳統澆水灌溉會沖走土壤中的氮,固體雨卻能防止營養物質流失,除此之外它還十分耐用。

「固體雨」發明者瑟吉奧瑞克:「『固體雨』的壽命可達8到10年,所以是非常省錢的作法。」

播撒一次固體雨可以維持個8到10年,雖然價格不便宜,一公頃的土地播撒固體雨的成本大約500美金,但發明者強調它省力、省水、省電與省肥料的好處,加上它無法溶於水所以不會被植物吸收,無毒、無味又環保,而瑞克先生最終希望藉由固體雨改善城鄉巨大的差距。

「固體雨」發明者瑟吉奧瑞克:「我們不會荒廢、拋棄土地,『固體雨』能幫助我們解決3大問題:飢荒、貧窮與遷徙。」

飢荒、貧窮與遷徙都可能因為固體雨獲得改善,經過多年推廣現在也嘉惠像是宏都拉斯等乾旱國家。


原生出處:https://www.google.com/amp/s/news.tvbs.com.tw/amp/tech/670549

什麼是荷蘭桶?如何建立荷蘭桶灌溉系統?

荷蘭桶灌溉系統是許多水耕魚菜共生循環農業種植者最喜歡的工具。它們易於建造、可擴充,具有永續性,非常適合種植多種水果和蔬菜。

我們將展示什麼是荷蘭桶灌溉系統、它是什麼樣子,以及如何自己建造一個。讓我們開始吧!

什麼是荷蘭桶灌溉系統

荷蘭桶(Dutch bucket)或巴托桶(Bato bucket)是一種水耕系統,其中兩個或多個生長容器連接到相同的灌溉和排水管線。這是一種非常省水、省肥的栽培方法,非常適合種植番茄、辣椒和茄子等,需要高肥效和蔓生的大型農作物。

荷蘭桶灌溉系統能種什麼?

總結一句話,我們可以在荷蘭桶灌溉系統中種植任何作物。幾乎沒有任何限制。像克拉特基(Kratky)水耕法這樣的水耕系統,很難保持大型且需高肥力的作物健康,而荷蘭桶則沒有這樣的限制。我們可以種植綠色蔬菜、香草作物、草本植物、根莖植物,甚至大型藤蔓植物(例如瓜類)。

大型且需肥高的作物甚至可以說是荷蘭桶灌溉系統的專業領域。

家庭種植者和專業農民,很多都轉向使用荷蘭桶灌溉系統種植高大的蔓性水果和蔬菜,如專業種植番茄黃瓜茄子辣椒南瓜豆類,這些作物往往需要比一般農作物更大量的供水與肥份。

荷蘭桶灌溉系統中,植床桶會水平相連,這為大型且向上生長的農作物,留下了足夠的生長空間。蔓藤類作物(如瓜類)在荷蘭桶灌溉系統中成為理想的選擇,因為它們的嫩芽及觸鬚可以向上引導並形成棚架,從而獲得優異的潛在產量。

荷蘭桶灌溉系統如何運作?

荷蘭桶灌溉系統是最簡單的可擴展且商業上可行的水耕方法之一。安裝及設定非常簡單,不需要大量的前期投資即可開始。

荷蘭桶灌溉系統運行良好的關鍵在於循環灌溉、過濾排水和灌溉時間表。

系統從專用集水桶開始。在這裡,我們混合足夠的水和肥分,來灌溉系統中的每個植床桶。

專用集水桶中的水泵將水輸送到灌溉管線。當水沿著輸水管線流動,之後它會從每個水桶上方的滴流水箭滴出。灌溉水從專用集水桶滴入每個植床桶中的生長介質中。我們的農作物會地吸收它所能吸收的水與肥份,多餘的水會排入共用的集水管。 然後隨著水分的增加會在荷蘭桶底部匯集,形成溢流。最終隨著集水管,流回集水桶。形成一個循環灌溉系統。

荷蘭桶灌溉系統是一個可以擴展的生產系統,使用這樣的植床桶可能有少到兩個桶也可能多到到數百個。

這是一個循環的灌溉系統,可以實現極其高效且大部分是自動的生產模式。我們可以借助WIFI定時器定期啟動水泵灌溉,荷蘭桶灌溉系統可以在全自動的情況下運行數週,然後才需要換水。



自己動手製作基本荷蘭桶灌溉系統

現在讓我們一起完成一套簡單、有效的荷蘭桶灌溉系統


這個方式適用於低預算的八桶系統。它擁有您開始像專業人士一樣成長所需的一切,而無需花太多錢。

我們將詳細介紹建立它所需的內容,然後提供逐步指南。這個建構過程相對簡單,保證種植結果會很棒!

建構荷蘭桶灌溉系統需要什麼材料?

以下是建立該系統所需的一切:

1 個大型集水桶(15-40 加侖 約57公升~151公升)

8 個植床桶(5 加侖 約19公升)

8 個美植袋(5 加侖 約19公升)

8 個滴灌水箭(流量每小時 2 加侖  約7.6公升)

1/2英吋 PVC 管(20 英尺 約6米)

1/4 英吋 PVC 管(1卷)

2 英吋 PVC 管(10 英尺約3米),附彎頭和端蓋

1吋PVC管(5英尺約1.5米)

16個PVC彎頭(1吋)

8 個橡膠索環(3/4 英吋)

1/2 英吋 排水閥

2 個軟管夾

束帶

WIFI定時器插座

水泵

生長介質(蛭石)

如何建構荷蘭桶灌溉系統

步驟 1:找到可以擺放荷蘭桶的平台,一張桌子、花台、階梯,甚至只是地板上的一個位置來建造您的荷蘭桶灌溉系統。將 2 英吋PVC 管切割成約 8 英尺長,並將其放置在指定區域。這將是我們的集水管。

步驟 2:放置八個植床桶,PVC 集水管每側各四個。根據您種植的作物來決定桶的間距。對於大多數作物來說,間隔一英尺(約30公分)左右就可以了。在排水管上標記水桶的位置。

步驟 3:使用 1 英吋(約2.54公分)開孔鋸的鑽頭在排水管頂部的每個標記處打孔。

步驟 4:現在您可以將 2 英吋 PVC 彎頭朝下連接到排水管的末端。將大型集水桶放置在系統的一端,即彎頭的正下方。(如果您住在非常熱的地區,您應該考慮部分掩埋大型集水桶。這將有助於裡面的水保持涼爽。)

步驟 5:製作桶內排水管,使用 1 英吋(約2.54公分)鑽頭,在每個桶的側面從底部向上約三英吋(約7.62公分)處鑽一個孔。在每個孔上安裝一個橡膠墊圈。

步驟 6 :製作桶內排水管,切割 8 個 6 英吋長的 1 英吋 PVC 管。打磨這些 6 英寸(約15公分)部件的末端,以便我們的 1 英寸彎頭能夠連接到它們。 

步驟7:將其中一塊滑入桶中的每個孔中。現在,在每根管道的每一側連接一個 1 英吋的 PVC 彎頭,彎頭朝下。

步驟8:將荷蘭桶放置到位,使每個桶外側的彎頭連接到 2 英吋排水管上,切割的孔中。我們的排水系統現已完成! 

步驟9:將一個美植袋插入每個桶中,並在其中填充選擇的生長介質(例如蛭石)。美植袋可防止任何生長介質流入集水桶,過粗的雜質可能會損壞我們的水泵。

步驟10:將1/2英吋的聚乙烯管從水箱中穿過水桶頂部,將該軟管放置在排水管正上方,水桶線的中間。這將是您的灌溉管線。 

步驟11:在每個桶的上唇上鑽一個小孔,與管子對齊。將束帶穿過每個孔,然後用它將 1/2 英吋管固定到位。

步驟12:現在灌溉管線已就位,用 1/2 英吋鑽頭在其中鑽出 8 個孔,每個植床桶蓋上一個固定孔。將灌溉水管插入孔中。

步驟13:切割 1/4 英吋 PVC 管的八個 5 英吋長。將一端連接到每個滴灌水箭。這些小軟管將確保灌溉管線中的水會直接滴入荷蘭桶的中間。

步驟14:在集水桶對面剪掉 1/2 英吋灌溉線的末端。使用軟管夾將 1/2 英吋排水閥連接到該管線的末端。當需要清潔和重置時,此閥門可用於沖洗系統。

步驟15:現在開始灌溉管線,用另一個軟管夾將其連接到水泵上。將水泵直接放入集水桶中。

步驟16:向集水桶中加水。用WIFI定時插座打開水泵,觀察荷蘭桶灌溉系統工作,並檢查是否有水滲漏。 

就是這樣,我們的荷蘭桶灌溉系統,現在已完成並準備就緒!

從這裡,我們可以為集水桶添加水耕肥料,在每個桶中放入一棵幼苗,然後讓我們的荷蘭桶灌溉系統開始為我們工作。

正確的荷蘭桶灌溉系統灌溉時間表

有多種方法可以使用荷蘭桶灌溉系統來灌溉農作物。一些種植者喜歡讓它幾乎整天運行,或用計時器每隔幾分鐘打開和關閉水泵。但通常,這不是必要的。

荷蘭桶中使用的最佳生長介質是蛭石。一些種植者使用蛭石魔水晶凝膠(聚丙烯酸鈉)的混合物。這兩種介質都很好地保水。

如果整天進行滴灌,大部分水還是都會直接流到排水管。但農作物根部能吸收的就這麼多。對大多數的農作物來說,不停地澆水,反而沒辦法讓根系好好進行呼吸作用,就是電力的浪費。

更好的系統是設定計時器,每天只給植物澆水幾次。一個好的起點是持續 30 分鐘,每天約 3 次。

WIFI智慧插座讓設定和調整灌溉時間表變得超級簡單。

但需要根據氣候、季節和農作物來調整此時間表。

在炎熱的夏季,您可能會發現植物在高溫下開始枯萎。當這種情況發生時,我建議將澆水時間增加次數,或增加灌溉時間,甚至加入不同的一個時段,例如改成每天澆水 5 次,每次 30 分鐘。這些灌溉水多餘的部分,都將流回集水桶。這可以很好的節省水資源。

選擇適合您的方法,並盡最大努力對農作物的健康做出反應。如果它們枯萎或被乾枯,則表示需要更多的水!

生長介質永遠不應該是乾燥狀態。不要害怕在一天中的不同時間灌溉。如果介質摸起來乾燥,則需要增加灌溉時間。

就時間而言,我建議將系統設定在日照週期上午 6:00、中午 12:00 和下午 6:00 運行。這正是對農場有用的方法,請隨意調整它以滿足農作物的需求,但保持灌溉間隔,大約六個小時是一個很好的經驗法則。

根據荷蘭桶灌溉系統的設計,並不會讓植床桶積水,大量灌溉造成根系無法好好利用呼吸作用的狀況,不再像水耕深水式問題那麼嚴重。我們使用的生長介質將具有良好的排水性,並且植物的根部只能吸收一定量的水,然後多餘的水就會排回集水桶。 同樣,唯一的問題是電力的損耗,所以如果覺得農作物需要更多的水,請隨意安排讓灌溉系統更頻繁地運作。 

雖然大多數人只用水泵定時器就可以了,但一些更有經驗的種植者卻更傾向依賴WIFI智慧插座。使用WIFI智慧插座(可以在蝦皮或露天拍賣商場上找到這些WIFI智慧插座),您可以在智慧手機上連接和控制定時器、加熱器(用於加熱集水桶中的水)和植物燈。這樣,荷蘭桶灌溉系統中的幾乎所有東西都可以得以自動化和監控。

總結

無論您是剛接觸栽培還是經驗豐富的老手,荷蘭桶灌溉系統都是不錯的選擇。雖然它因其種植番茄辣椒黃瓜等大型農作物的卓越能力而受到專家們的青睞,但幾乎任何農作物都可以在荷蘭桶灌溉系統中種植。強烈推薦荷蘭桶灌溉系統這個方法並建議大家嘗試!

文章參考鍊結:https://reurl.cc/x6Aoa1



台灣淡水資源的百年大計

台灣要糧食自給率,要自給自足,其實不難,難在農產品如何變成有價值的商品,甚至能夠長時間儲放不會變質,乃至消費者能隨開即食。

糧食要自給自足,首要是要確保灌溉系統的現代化,現在台灣是用日據時代的灌溉溝渠經營21世紀的現代農園,動不動就來個缺水休耕,連農田都難以永續經營。若連政治人物都要祈求神明風調雨順,才能國泰民安,那落伍的農業思維又怎麼應對現代的農業生產?若是可能,將灌溉系統像自來水一樣全部管路化,自然能夠節樽大量農業用水,灌溉水能省下來,灌溉水能灌溉每一塊田,灌溉水管路化能減少鄰田農藥污染,管路灌溉水不因開放的農業灌溉溝渠被工業或家庭廢水污染,台灣才能真正的蛻變為真正的農業發達國家。

台灣15個農田水利會所管理之農田灌溉渠道長度為46,678公里,借用自來水管線埋設之平均造價每公尺約需6800元計算,一公里=1000公尺。

一公里造價6800X1000=約68萬。

46678X680000=31741040000

總工程經費初估約需要320億。

當糧食生產能夠長年無憂穩定,食品工廠能夠就近收購農產品,確保收購的品質與產量。這時候大量優質穩定的食品原料,才是食品工業穩定的彈藥。

台灣美食著稱,更不乏先進的食品加工技術,這是無庸置疑的。但我國收購公糧以價賤聞名,若能有政府主持,商人出資,農民出糧,貿易出口,合股成為數個大型食品公司,一條鞭產銷合一,將公糧囤積轉化為大型食品加工與倉儲,台灣每年剩餘的戰備糧,就能活化成國際救濟與人道外交資源。同時將台灣美食行銷世界,護國大山又豈止於半導體與電子業?

台灣根本沒有建立合理用水的基礎設施!(近10 年平均年總用水量約179 億立方公尺,其中生活用水35億立方公尺(佔 20%)、工業用水17 億立方公尺(佔9%)、農業用水127 億立方公尺(佔71%)。)

與台灣國土面積3.6萬平方公里對比,以色列國土面積只有2.2萬平方公里,不到台灣的三分之二;台灣人口2300萬,以色列人口僅800萬,僅有台灣三分之一。就歐盟的統計,以色列目前的用水量(2018 年)約為每年 22 億立方公尺,其中約 12 億立方公尺用於農業(55%),8.5 億立方公尺用於生活用水(38%),1.5 億立方公尺工業使用 (7%)。國內供應還包括約 1 億立方公尺供應給巴勒斯坦權力機構和約旦王國。在以色列,大約 85% 的農業廢水經過不同質量的回收,並符合最苛刻的標準。而且以色列的蔬菜水果,佔據歐盟約四成的市場量。對比之下,台灣該不該檢討?

臺灣耕地面積在1977年最高達92.27萬公頃後,開始逐年下降了。2023年各作物品項目標面積約為51.74萬公頃。46年消失約40萬公頃農地。若算過去30年,台灣作物種植面積減少約四成,而農業用水比例卻只少了1.6%。所以每回把缺水的原罪歸於農夫,合理嗎?

台灣的淡水資源不患貧而患不均。以工業用水為例,類似晶圓工廠台積電這樣的用水大戶,與日俱增。產值只佔GDP2%左右的農業,被限水,被休耕的情況,恐怕將會是常態。在耕地面積縮減,農村人口老化的情況下,農業用水依舊佔掉台灣約七成的淡水資源,這是極不合理的,落後的農業灌溉系統才是主因。建立現代化的灌溉管路,取代日治時期的灌溉溝渠,使用省水的魚菜共生農法,這樣不但省水,還生產無毒的生態農作,優質的食用魚類。更讓工業用水與民生用水不虞匱乏,農業的發展,帶動工業的進步,便利民生,這才是更具吸引力的未來。我不能再蓋一條嘉南大圳,但我能省下N座烏山頭水庫。

參考資料:

2008-06-18天下雜誌 糧荒的真相-糧食為何會貴?農地不見了!

2015/5/11水利技師工會 廖宗盛 調整水價此其時矣!但是,誰敢?

2017/5/1 林素惠  借鏡瑞士農地政策,以解決臺灣耕地難求窘境之研析

2021/03/12 別讓「水情告急」成為台灣常態:5%用水大戶消耗41%水資源,民眾黨呼籲檢討過低水價

2021/03/17不要一缺水,就想停止農業灌溉!台灣需要的是「節水產業」

2023/03/08 農業部 農業概述

#糧食自給率

#淡水資源

#灌溉管路化

養魚二三事~飽和溶氧

養魚用的打氣機幾乎是所有水族愛好者都會有的工具。按理說,打氣機將空氣打入水體,提供水族魚缸充足的氣體,也間接將空氣中的部分氧氣,透過打氣灌入​水中,使魚缸中的生物不會缺氧.是一個極為基本的養魚觀念。甚至透過過濾器,而有兼備造流、培菌、濾汙、潮汐...等功能。

然而,由於密度的關係,大部分的溶氧會在水層表面,也就是水族箱上層。事實上,我們打入魚缸的氣體,絕大部分是逸散掉了。這裡所謂的(絕大部分)是多少? 百分之99?當然不可能,大約百萬分之999986都逸散掉。若不相信可以查一下水中飽和溶氧量,保證讓各位十分驚喜。


Dissolved Oxygen(DO):氧氣對於幾乎所有生物的生存都是必不可少的——即使是那些生活在水中的生物。水中溶解的氧來自兩個主要來源,一是空氣接觸和一是水生植物的光合作用。當波浪沿著淺灘衝擊時,空氣中的氧氣混合到水中。水生植物將氧氣作為光合作用的副產品被引入水中。溶氧受溫度和大氣壓力等物理條件的限制。

在水質管理實務上,溶氧量被視為是判斷水質好壞之主要指標,一般而言,濃度愈高代表水質狀況愈好。水中溶解氧的一種測量單位是百萬分之幾 ( ppm ),水中每百萬總分子中的氧 (O 2 ) 分子數。魚類的生長和活動通常需要 5-6 ppm 的溶氧。低於 3 ppm 的溶氧,會對大多數水生生物造成壓力。通常低於 2 ppm 的水中,魚類是無法生存的。污水因含有大量有機及無機之雜質,大量腐生菌繁生會消耗許多溶氧,其飽和溶氧量也較純水為低。

養魚二三事~新缸綜合症及魚缸裡的氮循環

 什麼是養魚的氮循環?

當新魚缸中氨氮和亞硝酸鹽的濃度升高得太高時,就會發生新缸症候群,從而傷害魚蝦。通常,這種情況發生在新設置水族箱中,因為過濾器尚未培養出合適的硝化菌群來處理氨氮和亞硝酸鹽。為防止新缸症候群,最好的解決方案是在放入魚之前,使魚缸的氮循環機制成熟。要使魚缸氮循環成熟,養一尾闖缸魚,讓闖缸魚成為新魚缸的氮源。這聽起來可能有悖常理,但氨的上升會使硝化菌滋生,從而消耗水中的氨和亞硝酸鹽。然後,當硝化菌群將能夠完全消耗氨氮與亞硝酸之後,就可以準備放入主要養殖的魚蝦。

“氮循環”是在水箱中培養有益細菌菌落的過程,這些菌落可以消耗有毒的魚類廢物並將其轉化為毒性較小的形式。依照緯度水溫的不同,要形成氮循環,新魚缸可能需要 1~3 個月的時間,但可以通過使用市售硝化菌來加快速度,尤其在水溫較低的國家。

新缸症候群(New Tank Symdrome)

水族缸中的氮循環養成就是所謂的養水過程,當魚被放在一個沒有循環的水族箱裡,魚會因為自身產生的有毒廢物堆積,而變得非常緊張,可能會死亡。這通常被稱為“新缸症候群”,是新魚缸魚類死亡的最常見原因之一。採取措施,加快氮循環過程,並保護魚免受有毒廢物的侵害,對於防止新魚缸中的魚意外死亡至關重要。

第一個週期會發生甚麼事?

第一個循環從氨開始。任何在水箱中腐爛的東西都會產生氨,而主要是魚的尿液和排泄物中會產生大量的氨。

想完全避免氨氮的增加幾乎是不可能的,只要水族箱中,有魚蝦活著,它就會產生氨氮。氨氮對魚有很大的毒性,並且氨氮溶解在水中是看不見的。我們無法僅透過肉眼查看水,來判斷魚兒是否處於危險之中。回想一下,實驗室裡的氨水罐,就是清澈透明的。為了確定水中是否含有氨,有必要使用水質測試進行測試,將是必要的。

一旦水中含有氨,吃氨的硝化菌落就會開始繁殖和生長。當它們的大小合適時,魚缸中的所有氨將在被注意到之前,就被消耗掉了。魚缸中氨氮的上升和下降稱為“氨氮峰值”,這是氮循環過程的第一部分。

第二週期又會發生甚麼呢?

不幸的是,消耗氨的硝化細菌菌落。會通過將氨轉化為亞硝酸鹽來消耗氨氮,而亞硝酸鹽,對魚蝦來說,仍然具有很強的毒性。

當消耗氨的硝化細菌產生的亞硝酸鹽,在水族箱中累積,它會導致一種稱為“棕血症”的情況,魚難以從水中吸收氧氣,形成缺氧症狀。就像氨一樣,亞硝酸鹽溶解在水中,肉眼是看不見的。我們可以觀察到魚的壓力很大,但要確定問題是亞硝酸鹽引起的,我們需要利用水質檢驗來瞭解亞硝酸鹽濃度的變化。

幸運的是,還有第二群硝化菌群會消耗亞硝酸鹽並將其轉化為硝酸鹽(這對魚的毒性要小得多)。硝化菌菌落繁殖和生長,直到亞硝酸鹽下降到 0 並且硝酸鹽穩定上升。水箱中亞硝酸鹽的上升和下降稱為“亞硝酸鹽峰值”,是氮循環過程的第二週期。

最終階段是怎樣的情況?

最終階段會發現硝酸鹽數值上升,而氨氮與亞硝酸數值歸零,這樣的情況稱為養水完成。硝酸鹽比氨氮或亞硝酸鹽的毒性要小得多,這是一件好事,因為幾乎每個養水完成的水族缸水中,都或多或少的積累了一點硝酸鹽。不同的魚種對硝酸鹽有不同的敏感性水平,但將硝酸鹽水平保持在 40 ppm以下,以減緩魚蝦受到的環境壓力,是一個不錯的策略。養魚者大多利用下列幾種常見的手法來降低水中的硝酸鹽,包括週期性的換水、利用吸附性過濾材質、養水草或水耕作物。