進階搜尋


   電子論文尚未授權公開,紙本請查館藏目錄
(※如查詢不到或館藏狀況顯示「閉架不公開」,表示該本論文不在書庫,無法取用。)
系統識別號 U0026-1702201612325800
論文名稱(中文) 光譜對魚菜共生系統中金線連生長之影響
論文名稱(英文) The Effects of Spectrum on the Growth of Anoectochilus Formosanus Hayata in an Aquaponic System
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 工程科學系碩士在職專班
系所名稱(英) Department of Engineering Science (on the job class)
學年度 104
學期 1
出版年 105
研究生(中文) 曹恒毓
研究生(英文) Heng-Yu Cao
學號 N97021243
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 98頁
口試委員 指導教授-周榮華
口試委員-趙隆山
口試委員-顏幸苑
中文關鍵字 魚菜共生系統  水耕栽培系統  培養液系統  臺灣金線連  發光二極體 
英文關鍵字 Aquaponics system  Hydroponics system  Nutrient system  Anoectochilus Formosanus Hayata  Light-emitting diode 
學科別分類
中文摘要 本文研究目的主要是推廣魚菜共生系統的環保觀念,將探討不同方式的魚菜共生系統搭配LED人工光源,以光控系統模擬環境光源為研究,尋求適合的控制參數,應用於魚菜共生系統下對金線連的生長影響。實驗的硬體架構主要是將水耕栽培的技術,運用於魚菜共生系統內,而設計出四種不同的水循環灌溉系統,分別為溢流式A系統、溢流式B系統、溢流式C系統與培養液系統等;而光源採用四種不同光譜的LED人工光源取代自然光。
  實驗結果證明,將人工光源的光量強度固定光通量210 μmole・m-2・s-1以上,光照時間每天持續照射8小時,搭配於溢流式A式系統培育植株,觀察金線連成長週數可得知,組合光光源>紅光光源>藍光光源;平均每週成長高度,藍光光源>組合光光源≧紅光光源;另藉由紅光光源燈泡球與藍光光源燈泡球採1:2之比例搭配,在光量與光照時間均不變,輔以混合光源搭配照射,可改善藍光光源照射下,植株生長速度快,惟生長週期過短之問題。
  培養液系統實驗證明,其植株生長與溢流式A共生系統大致趨勢相符;組合光光源至第十七週開始成長緩慢,且葉片出現白化現象,而紅光光源照射下,植株至第十七週仍持續成長;顯示雖然成長週數為組合光光源>紅光光源,但組合光光源出現成長緩慢,已進入衰老期,紅光光源則持續成長。
溢流式A系統可達到足夠的水含氧量,維持29隻小型吳郭魚生存;溢流式B系統可達到足夠的水含氧量,維持16隻大型吳郭魚生存;溢流式C系統也可達到足夠的水含氧量,維持30隻觀賞魚類的生存。另外溢流式A、B及C系統皆不需換水也能將氨氮、亞硝酸鹽氮維持在植株與魚類可共存的環境,只需每週進行補水。
  溢流式C共生系統實驗證明光量維持在210 μmole・m-2・s-1,光照時間每天持續照射8小時,成長週數與溢流式B共生系統大致趨勢相符,惟觀察平均每週成長高度,藉由觀賞魚的密度與混合不同魚種,以提升廢水中的營養成分,證實營養液濃度中電導度(EC)值對金線連生長有直接性影響。
英文摘要 This study is to promote the environmental protection by the aquaponics system using different designs with various LED light sources,; using an LED light control system to provide the indoor light source and to look for the suitable control parameters on growing the Anoectochilus Formosanus Hayata in the system. Experiments included four different irrigation water cycling systems: Overflow A system, Overflow B system, Overflow C system, and Nutrient system. Four different LED spectra were examined with the light intensity being fixed to 210 μmole・m-2・s-1 and light irradiation being eight hours per day. In the Overflow A system and Nutrient system, the order of the growing weeks was Combined LED>R-LED>B-LED, while the order of the average weekly growth height was B-LED>Combined LED≧R-LED. By further adjusting the R-LED and B-LED spectral ratios to 1:2, the problem of shorter growing weeks by the B-LED could be reduced. In the Overflow B and Overflow C systems, the result of growing weeks exhibited the same trend. But the average weekly growth height, through ornamental fish density and mixed species, could enhance wastewater nutrients confirming that the direct impact of the concentration of nutrient solution electrical conductivity (EC) value on the growth of the Anoectochilus Formosanus Hayata.
論文目次 摘 要 I
Extended Abstract III
致 謝 VII
目 錄 IX
表目錄 XIII
圖目錄 XVI
符號說明 XIX
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機 1
1-3 文獻回顧 2
1-3-1 發光二極體人工光源(Light-Emitting Diode, LED) 2
1-3-2 臺灣金線連植物學分類 10
1-3-3 臺灣金線連(Anoectochilus Formosanus Hayata) 10
1-3-4 臺灣金線連成份 11
1-3-5 臺灣金線連藥理作用 11
1-3-6 潮汐灌溉(Ebb-and-Flow System) 14
1-3-7 魚菜共生系統(Aquaponics System) 18
1-4 研究目的 24
第二章 魚菜共生之原理與型式 26
2-1 水耕栽培之概述 26
2-1-1 水耕栽培之歷史與分類 26
2-1-2 水耕栽培之優缺點 29
2-1-3 植物營養源的化學組成 31
2-1-4 營養液中的酸鹼度(pH)與電導度(EC) 33
2-2 水產養殖(Aquaculture)之概述 34
2-2-1 養殖用水的重要化學性質[44] 34
2-2-2 養殖吳郭魚之環境[58~62] 36
2-2-3 硝化作用(Nitrification)[44、62] 38
2-3 LED發光原理 40
2-3-1 白光LED的介紹 41
2-3-2 LED用於植物光照[66] 42
2-4 魚菜共生系統之原理[67~71] 43
2-4-1 魚菜共生系統栽培方式 44
2-4-2 魚菜共生設計及適應環境[67-71] 45
2-4-3 虹吸管的使用和原理 48
第三章 實驗架構 50
3-1 實驗方法 50
3-2 實驗模組 50
3-3 實驗流程 52
3-4 實驗設備與方法 52
3-4-1 硬體架設 52
3-4-2 實驗植株的培育 57
3-4-3 魚菜共生系統之實驗魚種介紹 57
3-4-4 實驗量測設備 59
第四章 結果與討論 62
4-1 實驗架構於溢流式A共生系統環境 62
4-1-1 溢流式A共生系統紅光光源第一組實驗結果與討論 62
4-1-2 溢流式A共生系統紅光光源第二組實驗結果與討論 63
4-1-3 溢流式A共生系統紅光光源第三組實驗結果與討論 64
4-1-4 溢流式A共生系統藍光光源第一組實驗結果與討論 66
4-1-5 溢流式A共生系統藍光光源第二組實驗結果與討論 67
4-1-6 溢流式A共生系統藍光光源第三組實驗結果與討論 69
4-1-7 溢流式A共生系統藍光光源第四組實驗結果與討論 71
4-1-8 溢流式A共生系統組合光光源第一組實驗結果與討論 73
4-1-9 溢流式A共生系統組合光光源第二組實驗結果與討論 74
4-2 實驗架構於培養液系統環境 76
4-2-1 培養液系統紅光光源第一組實驗結果與討論 76
4-2-2 培養液系統紅光光源第二組實驗結果與討論 77
4-2-3 培養液系統紅光光源第三組實驗結果與討論 78
4-2-4 培養液系統藍光光源第一組實驗結果與討論 79
4-2-5 培養液系統藍光光源第二組實驗結果與討論 80
4-2-6 培養液系統藍光光源第三組實驗結果與討論 81
4-2-7 培養液系統藍光光源第四組實驗結果與討論 82
4-2-8 培養液系統藍光光源第五組實驗結果與討論 83
4-2-9 培養液系統組合光光源第一組實驗結果與討論 84
4-2-10 培養液系統組合光光源第二組實驗結果與討論 85
4-3 實驗架構於溢流式B系統環境 86
4-3-1 溢流式B系統第一組實驗結果與討論 86
4-4 實驗架構於溢流式C系統環境 88
4-4-1 溢流式C系統第一組實驗結果與討論 88
第五章 結論與建議 90
5-1 結論 90
5-2 建議 92
參考文獻 93
參考文獻 [1]H. Perlman. (2014). The World's Water. Available: http://water.usgs. gov/edu/earthwherewater.html.
[2]A. Atilgan, A. Coskan, E. Isler and Hasan OZ, "Amounts of Nitrogen and Phosphorus Related to Agricultural Pollution Elements in Egirdir Lake," Asian Journal of Chemistry, vol. 21, pp. 3107-3116, 2009.
[3]E. Fontana and S. Nicola, "Traditional and Soilless Culture Systems to Produce Corn Salad (Valerianella Olitoria L.) and Rocket (Eruca sativa Mill.) with Low Nitrate Content," Journal of Food, Agriculture & Environment, vol. 7 (2), pp. 405-410, 2009.
[4]B. M. Thomas, "Overview of the Speedling, Incorporated, Transplant Industry Operation,"HortTechnology , vol. 3, pt. 4, pp. 406-408, 1993.
[5]林玲珠,「如何因應氣候變遷造成的旱期增長」,財團法人國家政策基金研究會,2013。
[6]方煒、饒瑞佶,「高亮度發光二極體於生物產業之應用」,中華農學會報,期5,頁432-446,2004年。
[7]R. C. Morrow, "LED Lighting in Horticulture," Hortscience, vol.43, pp.1947-1950, 2008.
[8]C. M. Bourget, "An Introduction to Light-Emitting Diodes," Hortscience, vol.43, pt.7, pp.1944-1946, 2008.
[9]R. J. Bula, R. C. Morrow, T.W.Tibbitts and D.J.Barta, "Light-Emitting Diodes as a Radiation Source for Plants," Hortscience, vol. 26, pt. 2, pp. 203-205, 1991.
[10]張耀庭,「照度與灌溉系統對魚菜共生系統中小白菜生長之影響」,國立成功大學工程科學系,碩士論文,2014年。
[11]方煒,「不同光質的高亮度LED應用於萵苣水耕工廠化之研究」,農機與生機論文發表會論文摘要集,頁55-56,2007年。
[12]劉商猷,「擬太陽光源用於金線連組織培養」,和春技術學院電機工程系,碩士論文,2010年。
[13]李俊毅「人工光源用於金線連之最佳化研究」和春技術學院電機工程系,碩士論文,2010年。
[14]張致豪「LED光照對藥用植物生長之影響-以金線連為立」義守大學電子工程學系,碩士論文,2014年。
[15]李昀展,「金線連植物生長各階段之人工光源探討」和春技術學院電機工程系,碩士論文,2012年。
[16]洪健成,「適用金線連植物全程培育之可調光人工光源系統之研製」,和春技術學院電機工程系,碩士論文,2012年。
[17]甘偉松,藥用植物學,1986年。
[18]吳進錩,臺灣藥草譜,1986年。
[19]黃欣釧、葉德銘,「灌溉方式與養液濃度對火鶴花生長及開花之影響」,臺灣園藝,期58,頁255-268,2012年。
[20]劉國柱、周正仁,臺灣藥用植物之研討,1976年。
[21]甘偉松,臺灣植物藥材誌,1965年。
[22]林俊義,金線連的繁殖與推廣農友,1986年。
[23]劉新裕、蔡新聲、黃漢津、胡敏夫、葉長青,金線連大量繁殖與栽培後之生育性狀、種間比較及營養成分研究,中華農業研究,1987年。
[24]Tang, Q. J. D., J. Y. and Zhu, L. M, Tissue Culture of Anoectochilus Formosanus Hay. and nutritional constituent analysis of cultured seedlings. J Plant Resoures Environ 5: 23-27, 1996.
[25]Hu, S. Y., The Orchidaceae of China.Quarterly. Journal of the Taiwan Museum, 1971.
[26]周先樂、陳世明、楊政民,中藥藥理作用之研究,臺灣醫誌,1975年。
[27]梁文俐、陳榮進、江育人、蘇慶華、楊玲玲、顏焜熒,臺灣產金線連之研究I. 金線連之生理活性研究,臺灣科學,1990年。
[28]Mak, O.T.H., D.D. and Law, C.S., Anoectochilus ormosanus Hay. Contains substances that affect arachidonic acid metabolism. Phytochemistry Res, 1990.
[29]陳慧如,「中藥金線連對兔子血小板花生四烯酸新陳代謝的影響及其有效成分之研究」國立成功大學中藥學系,1994。
[30]詹前朕、侯嘉隆、鍾楚紅、劉武哲,以體外細胞培養法建立抗病毒中藥篩選,大蒜與臺灣金線連抽取液之評估,藥物食品分析2(2),1994年。
[31]Takatsuki T, T.H., Nakamura M, Muraoka S, Yoshizawa, Hypoglycemics and lipid metablism-improving agents containing3- glucosyloxy-4-hydroxybutyric Acid or its derivatives from plants. Jpn. Kokai Tokkyo Koho JP, 1995.
[32]劉新裕、張同吳、王昭月、張愛華、王順成,金線連之品種特性與毒性研究,中華農業研究,1998。
[33]Tu HM, S.N., Yoshizawa T, Separation of 3-O-glucopyranosyl-γ-butyrolactone from Anoectochilus or Goodyera. Jpn. Kokai Tokkyo Koho JP, 1999.
[34]林文川、施純青、吳岳文,妊娠期及授乳期母鼠投與臺灣金線連水粗萃取物對新生兒的影響,中醫藥雜誌,2000年。
[35]陳卓、黃自強,金線蓮降血糖作用的初步研,福建醫藥雜誌,2000
[36]DuX.M., et al., Glycosidic constituents from in vitroAnoectochilus formosanus. Chem PHarm Bull (Tokyo), 2000.48(11): p. 1803-4.
[37]Shih, C.C., et al., Effect of Anoectochilus formosanus on fibrosis 135 and regeneration of the liver in rats. Clin Exp Pharmacol PHysiol, 2004. 31(9): p.620-5.
[38]Ikeuchi, M., et al., Effects of Anoectochilus formosanus onendurance capacity in mice. J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo), 2005.51(1): p. 40-4.
[39]黃欣釧、葉德銘,「灌溉方式與養液濃度對火鶴花生長及開花之影響」,臺灣園藝,期58,頁255-268,2012年。
[40]葉德銘,「底部灌溉系統對六種觀葉植物生長之影響」,中國園藝,期44,頁81-92,1998年。
[41]E. James. and M. v. Iersel, "Ebb and Flow Production of Petunias and Begonias as Affected by Fertilizers with Different Phosphorus Content," Hortscience, vol.36(2), pp.282-285, 2001.
[42]R.R.Goulet, J.D.Lalonde, C.Munger, S.Dupuis, G.Dumont-Frenette, S. Premont, P.G.Campbell, "Phytoremediation of Effluents from Aluminum Smelters: A Study of Al Retention in Mesocosms Containing Aquatic Plants," Water Res, vol.39, pp.2291-300, Jun 2005.
[43]P. Klomjek and S. Nitisoravut, "Constructed Treatment Wetland: A Study of Eight Plant Species under Saline Conditions," Chemosphere, vol.58, pp.585-93, Feb 2005.
[44]劉文御,「水產養殖環境學」,水產出版社,2001年。
[45]R.V.Tyson, E.H.Simonne, M.Davis, E.M.Lamb, J.M.White, and D.D. Treadwell, "Effect of Nutrient Solution, Nitrate-Nitrogen Concentration, and pH on Nitrification Rate in Perlite Medium," Journal of Plant Nutrition, vol. 30, pp. 901-913, 2007.
[46]蕭志欣,「太陽能電池應用於魚菜共生系統之建構與測試」,國立勤益科技大學冷凍空調與能源系,2010年。
[47]A. Enduta, A. Jusoh, N. Ali, and W. B. Wan Nik, "Nutrient Removal from Aquaculture Wastewater by Vegetable Production in Aquaponics Recirculation System," Desalination and Water Treatment, vol.32, pp.422-430, 2011.
[48]G. Andreas and J. Ranka, "Aquaponic Systems: Nutrient Recycling from Fish Wastewater by Vegetable Production," Desalination, vol. 246, pp. 147-156, 2009.
[49]O.I. Lekang and K. Helge, "Efficiency of Nitrification in Trickling Filters Using Different Filter Media," Aquacultural Engineering, vol.21, pp.181-199, 2000.
[50]J.Y.Liang and Y.H.Chien, "Effects of Feeding Frequency and Photoperiod on Water Quality and Crop Production in a Tilapia-Water Spinach Raft Aquaponics System," International Biodeterioration & Biodegradation, vol.85, pp.693-700, 2013.
[51]R.V.Tyson, E.H.Simonne, M.Davis, J.M.White, and E.M. Lamb, "Reconciling Water Quality Parameters Imaacting Nitrification in Aquaponics:The PH Leavels,Proc.," Fla.State Hort.Soc, vol.85, pp. 693-700, 2004.
[52]劉熙、廖本裕,「無土蔬菜栽培」,五周出版社,1988年。
[53]蔡尚光,「水耕栽培的魅力:從基礎知識到全盤性的瞭解」,淑馨出版社,2013年。
[54]東京都立農藝高等學校,譯者:蔣佳珈「第一次種菜就豐收」,瑞昇出版社,2009年。
[55]綠生活雜誌編輯部,「最新家庭水耕菜園2」,綠生活國際出版社,1995年。
[56]菊地建志,譯者:亞里,「樂活家庭菜園」,楓葉社文化出版社,2010年。
[57]吳宗明,「家庭菜園種植活用百科」,麥浩斯出版社,頁92-93,2009年。
[58]蔡尚光,「室內陽台的水耕綠化」,淑馨出版社,1988年。
[59]梁鶚,「專業栽培蔬菜30種」,豐年出版社,頁151-153,1993年。
[60]柯清水,「水產養殖的治病根源-亞硝酸鹽」,養魚世界258,頁24-26,1998年。
[61]黃春蘭,「水質學」,藝軒圖書出版社,頁162,2004年。
[62]J.Rakocy, "Ten Guidelines for Aquaponic Sysyems," Aquaponics Journal10th AnniversaryIssue 3rd Quarter, vol.46, pp.14-17, 2007.
[63]陳隆建,「發光二極體之原理與製程」,全華出版社,2010年。
[64]蘇永道、吉愛華、趙超,「LED構裝技術」,五南出版社,2011年。
[65]田民波、呂輝宗、溫坤禮,「白光LED照明技術」,五南出版社,2011年。
[66]Solar Oasis, LLC, "Plants and Light," PlantsLightand LEDs:Putting It All Together Part1-6, vol.2, pp.3-6, 2008.
[67]尤崇魁,「水耕栽培實務」,園藝世界出版社,1994年。
[68]王獻堂,「魚菜共生水培趣,打造可食的綠色風景」,尖端出版社,2015年。
[69]E.Martan, "Polyculture of Fishes in Aquaponics and Recirculating Aquaculture," Aquaponics Journal 1st Quarter, 2008.
[70]S.V.Gorder, "Small-Scale Aquaculture and Aquaculture and Aquaponics," Aquaponics Journal 3rd Quarter,vol. VII, No.3, pp.14-17, 2003.
[71]J.Rakocy, D.S.Bailey, K.A.Shultz and, W.M.Cole, "Development of an aquaponic system for the intensive production of tilapia and hydroponic vegetables," Aquaponics Journal, pp.12-13, 1997.
論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2021-02-19起公開。
  • 同意授權校外瀏覽/列印電子全文服務,於2021-02-19起公開。


  • 如您有疑問,請聯絡圖書館
    聯絡電話:(06)2757575#65773
    聯絡E-mail:etds@email.ncku.edu.tw