2015年9月3日 星期四

新的省水栽培系統,讓草莓不再畏寒

新的省水栽培系統,讓草莓不再畏寒

編譯 朵瑞絲柚柚編輯 柴幗馨

極端氣候讓美國草莓農民傷透腦筋,特別是冬季時的凍害。草莓是美國佛羅里達州重要的農作物,每年可為農民創造超過百萬美元的收入,具有非常高的經濟價值。但是草莓一旦遭遇凍害,往往讓農民的收益大打折扣;因此,預防草莓的凍害是當地重要的課題。傳統操作上,農民會在草莓園中不斷灑水,以提高土壤和空氣中的溫度,避免凍害發生;不過如此一來,也會增加灌溉的需求,故科學家希望找到能夠減少用水量,同時也能維持草莓產量的栽培方法。

圖:草莓的栽培


佛羅里達的草莓年產量僅次於加州,據美國農業部統計資料顯示,2013年佛州的草莓獲益高達2.67億美元。但是在其西南部地區,由於氣候寒冷導致草莓生產期變短,又面臨凍害的威脅,因此當地的水資源管理處,希望在幫助這些草莓生產者改善凍害之餘,還能減少地下水的使用,並達到友善環境的目標。


傳統操作上,當氣溫低於攝氏1.1度(約華氏34度)時,農民會打開灑水系統,直到太陽將冰融化才會將系統關閉。根據過去的氣象資料,攝氏1.1度的低溫環境通常為50多個小時,但是近兩年的調查結果發現,凍結的時期明顯比過去長,達150-200個小時。如此一來,農民的灌溉水用量必定大幅增加。

研究團隊結合了灑水系統與即時露點(real-time dew point) (註1)測量控制系統,這個系統能偵測環境中的露點,當空氣達到露點溫度時,利用灑水提升環境溫度,並透過間距調整以降低水壓,精準又即時的給予灑水處理。

科學家改善了控制系統之後,第一年為農民省的水量高達2萬多公升(91,000加侖)(1加侖≒3.78542公升),在第二年則省下將近18萬公升的水量(700,000加崙),效果奇佳,完全符合農們的期待。

團隊領導人,佛羅里達大學教授表示:「減少用水量,可以減少土壤中肥料的淋溶作用(註2),以及避免真菌相關的病害,也能減少農藥的使用」。另一方面,農藥使用量降低也能減少含水層(aquifer) (註3)的汙染。



根據研究結果,建議農民可以使用以下兩種灌溉方式:間隔灑水系統(sprinkler spacing)和低壓或即時性增強灌溉控制(pressure or enhanced real-time irrigation control),來達到節約用水的目的。在輕微或中度結冰時的低溫環境下,不但能降低灌溉水用量,也能維持草莓的產量。不過,自動化控制的灑水系統應該透過即時露點作為測量的準則,而非以溫度作為調節的開關。


另一方面,在三個草莓生長季的實驗中,並沒有歷經極度寒冷的低溫狀態。因此,研究的下一階段將會努力找尋是否有更好的灌溉系統能夠減少水的施用,同時也能在極度寒冷的情況下,維持相同的草莓產量。



註1:露點(Dew point)或露點溫度(Dew point temperature)是在固定氣壓下,空氣中所含的氣態水達到飽和而凝結成液態水所需要降至的溫度。於此溫度,凝結的水飄浮在空中稱為霧,而沾在固體表面上時則稱為露,因而得名露點。透過露點可知空氣中的水汽含量,是一項絕對濕度的指標。

註2:淋溶作用又稱為「淋洗作用」,是指下滲的水流將土壤中的可溶性物質溶解帶走,多發生於多雨區,如熱帶雨林、寒帶針葉林。因可溶性的礦物質和鹽類被帶走(尤其是鈉、鉀、鎂等鹼性離子),會使淋溶作用盛行的地區土壤呈現酸性。

註3:所謂含水層是指儲存有地下水,並在自然條件或人為條件下,能流出水來的土層或岩層,如砂層、砂礫層等,是地下水貯存和流動的地方

資料來源:每日科學 Research finds ways to save water, strawberries and money during cold temperatures