臺灣博碩士論文加值系統

中文摘要

人為過度開發的破壞，加上未來常態性的天候異常肆虐，廣大農民的生計和國家安全存糧都會遭遇巨大的考驗。如2011年的長江下游多省，數月的乾旱導致洞庭湖、鄱陽湖等原本水鄉澤國之地變成可以放牧與行車；不料經三日大雨，卻又變成澇災氾濫，人民苦不堪言。

中國得天獨厚的可以大規模建置植物工廠，最大的利基在於土地的國有化，也就是可以節省土地的使用成本，這也是本研究選定大陸為背景對象的首要考量。植物工廠的建置區域，是以大陸的第二與三線城市為規劃，目前並不適宜在偏遠區域，主要是考量交通、運輸、物流、水資源、電力供應等基礎建設之完備性與優先順序等問題。

大架構的國家級規劃與商業運轉，描繪出未來植物工廠可在政策的扶育下成長，相關的利益關聯者也可以在此一骨幹裡得以獲利繁衍。由上而下的政策引導，會較由廠商參差不齊的各自發展來的有效又不會浪費資源。規格化，是植物工廠成為國際碳交易商品的必要途徑，也藉此在綠色的金融國際市場開闢財源。

植物工廠裡生生不息的環境良性循環與快速潔淨的農作收成，提供了二十一世紀環境與糧食的完整解決方案，中國，勢必將因此再度成為全球人類期待的目光焦點。



關鍵字 ： 天候異常、植物工廠、土地國有化、國家級規劃、商業運轉 。

ABSTRACT

NAME: I-YU CHIANG MONTH/YEAR: JUNE, 2011

ADVISOR : Chun-Chung Chen, PhD. AND Chung-Hsing Huang, PhD

TITLE: The Feasibility Of Vertical Farming Located In Mainland China

The destruction of human over-exploitation, coupled with the unfavorable extreme weather conditions, the livelihood of farmers and national security stocks of foods will face a huge challenge overall. Such as the downstream of Yangtze River in 2011, many provinces, months of drought led to the Dongting Lake, Poyang Lake and other lands which were water realm in the past, can be grazing and traffic; unexpectedly three days after heavy rain, but turned into floods spread, how miserable the people are.
China has the ability and capacity to build up Vertical Farming to large-scale factories, the biggest niche is the nationalization of land, that is, land users can save the cost of renting or buying, for which is the top priority background of this study, to select China to be the candidate of Vertical Farming. The buildings area of Vertical Farming, based on the mainland for the secondary and the third-class cities, and currently is not suitable for remote areas, the main consideration such as traffic, transportation, logistics, water, electricity supply and other infrastructures are the issues.

Framework for national planning and a large commercial operation, describing the future policy of Vertical Farming can help and to grow, and the relevant stakeholders can also be profitable in this backbone structure. Top-down policy guidance, would be more effective and cost-saving than all the manufacturers to develop their own styles. Standardization , is the necessary strategy of Vertical Farming to become an international commodities of carbon right trading, but also to create an source of income from the international green energy markets.

In Vertical Farming, we have clean environment with virtuous cycle of fast crop farming, and provides a total solution of environment protection and food strategy in twenty-first century ,and China, soon, will catch the expectant focus of the humankind all over the world.

目錄
口試委員會審定書.........................................I
致 謝....................................................II
中文摘要................................................III
英文摘要.................................................IV
目錄......................................................i
第一章 緒論..............................................1
第一節 研究動機...........................................1
第二節 研究背景...........................................8
第三節 研究目的..........................................14
第四節 研究架構..........................................15
第二章 文獻探討.........................................17
第一節 溫室大棚耕作法....................................17
第二節 無土栽培耕作法....................................23
第三節 水耕栽培與養液栽培法..............................26
第四節 植物工廠..........................................33
第五節 四種耕作法的優缺點分析............................35
第三章 植物工廠的系統組成與運作.........................37
第一節 植物工廠具有的經濟與社會意義......................38
第二節 植物之生態原理....................................39
第三節 植物工廠的組成與系統..............................41
第四節 植物工廠的技術運作................................56
第五節 植物工廠自動化栽培及環境設計觀念..................67
第六節 植物工廠與綠能產業的關係..........................70
第七節 結論：智能化植物工廠的優勢........................71
第四章 植物工廠的可行性分析.............................73
第一節 經濟的可行性分析..................................73
第二節 技術的可行性分析..................................76
第三節 操作的可行性分析..................................78
第四節 國家政策的可行性分析..............................80
第五節 可行性分析總結....................................86
第五章 結論與建議.......................................88
第一節 研究發現..........................................88
第二節 後續研究建議......................................91

參考文獻.................................................97
附錄 一 日本2010年植物工廠大展.................................103
附錄 二 植物工廠產能與價格的敏感度分析表........................112










圖目錄

圖1-1 2002-2006年糧食產量及其增長速度...........................3
圖1-2 根據不同的重組所展示過去2000年的平均地表溫度..............4
圖1-3 一千年內北半球溫度變化趨勢.................................5
圖1-4 研究架構分析圖.............................................16
圖2-1 花卉溫室大棚...............................................18
圖2-2 立體無土栽培菜園...........................................24
圖2-3 移動管道水耕栽培技術.......................................26
圖2-4 多功能水耕栽培槽..........................................27
圖3-1 植物工廠示意圖.............................................37
圖3-2 植物生長時之環境因素.......................................39
圖3-3 紅藍光波段對比.............................................42
圖3-4 LED 紅藍光譜..............................................43
圖3-5 LED監控系統...............................................44
圖3-6 溫度監控系統...............................................46
圖3-7 濕度監控系統..............................................47
圖3-8 二氧化碳監控系統...........................................48
圖3-9 光合作用...................................................49
圖3-10 CO2製造器.................................................50
圖3-11 CO2 儲存罐和CO2 汽化罐...................................51
圖3-12 營養液供給設備............................................ 53
圖3-13 殺菌室與消毒殺菌後.........................................55
圖3-14 自動化蔬菜育苗場...........................................59
圖3-15 礫耕栽培法剖面結構圖.......................................63
圖3-16 礫耕設施養液流動示意圖.....................................63
圖3-17 動態浮根式水耕栽培系統之構造圖.............................64
圖3-18 排液器動作原理.............................................65
圖3-19 完整自動化水耕栽培之營養液控制流程.........................66
圖3-20 室內立體種植設計流程.......................................67
圖4-1, 4-2 植物工廠裡的水稻，一年可收穫三次以上...................83



















表目錄

表1-1 1990~2006年全球分地區糧食自給率變化情形...................2
表2-1 土耕與水耕的比較...........................................25
表2-2 四種耕作法優缺點分析.......................................36
表 3-1 三種光源在植物工廠中的優缺點...............................42
表3-2強酸性水的殺菌效果..........................................55
表 4-1 植物工廠成本粗估...........................................75
表4-2 十二五計畫目標..............................................85
表4-3 積極發展七大新興戰略產業....................................85
表4-4 可行性分析評估..............................................86
表5-1 植物工廠的商業運營模式......................................93
表5-2 植物工廠的核心戰略..........................................94
表 附2.1 產量與價格同時變化的回收年限............................112
表 附2.2 產量1.4公斤/平方米時，價格變化的回收年限...............112
表 附2.3 產量1.5公斤/平方米時，價格變化的回收年限...............113
表 附2.4 產量1.6公斤/平方米時，價格變化的回收年限...............113
表 附2.5 產量1.7公斤/平方米時，價格變化的回收年限...............114
表 附2.6 產量1.8公斤/平方米時，價格變化的回收年限...............114
表 附2.7 產量1.9公斤/平方米時，價格變化的回收年限...............115
表 附2.8 產量2.0公斤/平方米時，價格變化的回收年限...............115
表 附2-9 產量VS售價之回收年限表.................................116

參考文獻

1. 方煒 植物工廠彙編 http://www.ecaa.ntu.edu.tw/weifang/class-cea/pf/Innovative%20PF%20(C).htm 2009年5月10日
2. 方煒。1993， 發展本土化精密溫室與植物工廠之可行性分析，八十二年度國科會。國科會計畫編號：NSC 82-0409-B-002-028。
3. 方煒 植物工廠的類型與生產運用 發展本土化精密溫室與植物工廠之可行性分析. 行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告. 計畫編號：NSC 82-0409-B-002-028. 1993
4. 方煒. 1994. 「農業的第四選擇－植物工廠」. 台灣農業機械雜誌. 第９卷第１期: 1-6.
5. 方煒 植物工廠 種苗生產自動化 技術專輯第二期第98001號 1998
6. 方煒 植物工廠是新世紀的關鍵產業 中國時報 2010-01-06
7. 方煒、饒瑞佶。2000。超高亮度LED在植物栽培的應用。八十九年度農業機械論文發表會。8 月 22-25日，屏東。中華民國。
8. 方煒、何萬中、廖仁毅、張嘉孟。2000。室內養殖自動餵飼系統之改良。八十九年度農業機械論文發表會 台灣
9. 方煒，1998，組織培養苗生產系統環境控制（II），八十七年度國科會計畫報告。國科會計畫編號：NSC87-2313-B-002-070。
10. 方煒，1997，組織培養苗生產系統環境控制（I），八十六年度國科會計畫報告。國科會計畫編號：NSC86-2313-B-002-093。
11. 百度百科 溫室大棚，無土栽培 2010 http://baike.baidu.com/view/1250239.htm
12. 百度百科 中國是世界第一大糧食消耗國 2009/3/20
http://zhidao.baidu.com/question/88734028
13. 互動百科 全球12大生態災難 2010
14. 互動百科 温室大棚 2010 http://www.hudong.com/wiki/温室 大棚11. 宋鴻兵 貨幣戰爭 台北:遠流出版社 2008 年10月
15. 佐利克-世界銀行行長 食品價格上漲令窮國承壓 鉅亨網2010-10-05 .http://news.cnyes.com/Content/20101005/KCC6ZK0GO6XYJ.shtml?c=event_news
16. 李長久、劉麗 全球耕地減少：人類與地球共生的困惑 北京:
經濟參考報 2010年
17. 金泰坤研究員 OECD成員國糧食自給率 韓國農村經濟院2004
18. 周英峰、周婷玉 關注糧食安全報告 新華社 2010年08月26日
19. 拉吉‧帕特爾 糧食戰爭 台北:高寶出版社 葉家興等譯 2009年 4月
20. 季平 全球暖化 天災頻傳 糧食供給引憂慮 新聞引據：蘋果日報，台灣醒報，新華網，香港、法新社 2010/8/13
21. 柴田明夫 糧食爭奪戰 台北:商周出版社 孫玉珍譯 2009年 8月
22. 徐氏基金會 水耕栽培百科 台北:徐氏基金會出版 1983年
23. 孫英蘭 中國耕地質量之憂 （中國）《瞭望新聞周刊》 (2010-09-20)
24. 孫亞萍編輯 中國糧食自給率 北京: 國際線上 2010年8月
25. 陳加忠 水耕栽培(Water Culture)與養液栽培法 2010
http://amebse.nchu.edu.tw/new_page_55.htm
26. 陳家智、方煒。2000。植物生長箱電腦監控系統之建立。八十九年度農業機械論文發表會。
27. 陳家齊 必和必拓拚命搶化肥 凸顯缺糧危機 經濟日報2010/8/19
28. 陳信雄 水土保持學 南天書局 2007， 《科學發展》2003年6月， 366期，28～31頁

29. 許晃雄 氣候變遷 The 4th International Conference of Atmospheric Action Network East Asia, Taiepi, 19998/9/26-27 (環保聯盟主辦)
30. 郭曉澤，于連生 生態足跡方法及其應用探討http://www.paper.edu.cn/process/download.jsp?file=200506-159
31. 楊其長 植物工廠概論 中國農業科學技術出版社 2005-2-1
32. 蔡尚光 植物工廠. 淑馨出版社 1990
33. 蔡志昇 世界人口糧食生態與環境問題 2006
34. 鄭宇鈞、方煒。2000。不同光照方式與不同栽培介質對蝴蝶蘭組培苗栽培之影響。八十九年度農業機械論文發表會。
35. 歐文‧拉茲洛 拉茲洛談如何面對全球生態危機 http://www.lxxsd.com/Article.asp?id=391 2010/2/12
36 . 饒瑞佶、方煒。2000。超高亮度LED作為植物組培苗栽培之燈具設計與可行性探討。八十九年度農業機械論文發表會。
37. 中國評論通訊社 美國對中國發起沒有硝煙的糧食戰爭
http://www.chinareviewnews.com 2010-06-03

38. 中國日報 亞洲要存80萬噸「戰略米」20110/8/18 http://dailynews.sina.com/gb/news/int/int/chinesedaily/20100818/00021750056.html
39. 行政院環境保護署 2004世界水質監測日
40. 維奇百科 全球暖化，溫室效應http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%85%A8%E7%90%83%E6%9A%96%E5%8C%96 2010年12月
41. 能源與資源研究所編譯 聯合國氣候變化框架公約 工業技術研究院 http://www.tri.org.tw/unfccc/download/unfccc_c.pdf 1998年 8月
42. 中國發展門戶網 中國優勢農產品區域佈局規劃(2008—2015年) www.chinagate.com.cn 2008年09月25日
43. 中國發展門戶網 全球糧食危機與中國對策 2010
44. 北京市農業局信息中心 我國蔬菜出口的國際市場趨勢、潛力和對策分析 2006
45. 危朝安-農業部副部長 中國糧食自給率95%左右，中國人完全可以自己養活自己 農業穩定發展與農民持續增收”專題採訪 中國青年網 http://www.youth.cn 2009-03-12
46. 農業部 2006年農業發展狀況 2007-10-26
47. 設施園藝；植物工廠展 www.gpec.jp 社團法人 日本設施園藝協會 東京 Tokyo Big Sight East Hall 4 & Conference Tower， Jul.21.2010
48. 設施園藝網 http://www.agri-garden.com
49. 臺灣師範大學 全人教育百寶箱 詞條解釋:沙漠化 2009
50. A study conducted by: Anisa Buck, Daniel Dine, Stacy Goldberg, Vani Gulate, Vivek Iyer, Ben Jacob, Eugene Kang, Roger Kim, Jennifer Montes, Pearl Moy, Anita O''Connor, Katerina Paraskevas, Rebecca Tatum, Carrie Teicher, Janice Turner
Feeding 50,000 People
Course Director: Dr. Dickson Despommier; Columbia University, Spring 2004
51. Project Designers:Anisa Buck, Daniel Dine, Stacy Goldberg, Vani Gulate, Vivek Iyer, Ben Jacob,Eugene Kang, Roger Kim, Jennifer Montes, Pearl Moy, Anita O’Connor,
Katerina Paraskevas, Rebecca Tatum, Carrie Teicher, Janice Turner
Project Advisor: Dickson Despommier, Ph.D. Columbia University Department of Environmental Health Sciences P6325: Medical Ecology
THE VERTICAL FARM Spring 2004
52. Shinya Saeki, Nikkei Electronics Japanese Firm Discloses
''World''s Largest'' Plant Factory Sept 2, 20008 http://techon.nikkeibp.co.jp/english/NEWS_EN/20080902/157304/