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生物系統工程研究室  2004年工作項目內容

 

一.      園藝產業相關工程技術

1. 二十一世紀新溫室與環控系統

針對新世紀的農業生產要求,亞熱帶溫室的結構與環控系統需要全面更新。結構要求為零組件簡化,溫室高度增加,內部使用雙層網與節能塑膠布,周壁為雙層塑膠布。環控系統增加相對濕度與光質控制,訊號傳遞引進無線技術。控制策略則為作物生理感測結合模式前授控制。

2 .溫室微氣候量測工具箱

為建立國內溫室微氣候量測系統,以微氣候量測工具箱訓練溫室使用者定時量測溫室內部微氣候,工具箱內包括溫濕度計、光量計、風速計、pH計與EC計。並以訓練班方式訓練使用者有關維護與校正技術。

3.披覆材料光學與熱學物性特性

針對三種披覆材料:塑膠布,防蟲網與遮蔭網,分別測定光學物性與熱學物性。光學物性包括全日照量透過率,光合作用能量透過率,各分光光譜透過率,折射率等。熱學物性為熱傳中傳導,對流係數與長波熱輻射透過率。此測定結果用以提供栽培者選用披覆材料的參考。

4.蘭花葉片角度與光線需求

蝴蝶蘭因品系不同,葉片分佈角度也各不相同。在不同緯度地區,為使各葉片充份照射陽光,其擺置方向與當地當季陽光角度的關係應加以量化並建立模式,以做為建立海外基地的參考依據。

5.菇舍結構、通風設計與溫濕度控制系統  

針對藥用菇類的生理需求,更新國內傳統菇舍的結構,增加通風設備與噴霧降溫設備,以進行溫濕度調節作業。並研製高相對濕度量測器以配合此環控系統。

6.防蟲網風阻特性與美方檢疫制度

為合乎美方對我國蝴蝶蘭附水草輸美檢疫需求,國內溫室除加裝防蟲網,並需配合其他設施。研究室對此提供技術協助以更新國內蘭花溫室。

7. 混合介質於蝴蝶蘭的栽培應用

為便於簡化蝴蝶蘭移植作業與降低生產成本,此研究以椰榖纖維配合混合水草以製作混合介質。並以小、中、大苗實地栽培,以觀察此種混合介質的適用性。

8. 室內空氣用清潔植物的物性量測

   針對二十一世紀密閉建築物的空氣清潔需求,研究各種盆栽植物的空氣清潔能力,以作物生理中氣孔開啟機制為清潔能力的根源,用以篩選適合室內栽培且具有清潔能力的植物

9. BSE網站的資訊建立  

 

二、作物生理感測

1.蝴蝶蘭生長模式 (CAM model)的建立

以蝴蝶蘭CAM代謝途徑建立生長模式,以二氧化碳吸收率為指標,量化各參數。定量分析各種環境因子(溫度、相對溼度、光量、光週期等)與品種特性對參數的定量影響,再依生長模式定量描述與預測葉片乾物量的累積生長量。

2. 蝴蝶蘭、文心蘭與拖鞋蘭品系生理資料的建立

此研究的目的在於利用植物生理研究的實驗平台,以組織培養苗於組培瓶內微氣候量測系統,量測組培苗的光合作用速率、呼吸作用速率以評估最佳栽培環境。另以同化箱量測全株(在不同生長階段如中苗、大苗)的光合作用率與最佳生長環境資料比對。用以建立國內蘭花主要品種特性資料。

3.蝴蝶蘭大苗運輸作業與活性維持         

以裸根與附水草兩種方式,試驗蝴蝶蘭大苗長期輸送時貯運環境與時間對於

大苗活性的影響,以建立裸根空運外銷與附水草大苗海運外銷等兩種作業技術。

4.蘭科作物管理作業生理係數的量測:氣孔阻力係數、反射光譜

在此研究項目量測蘭株葉片的氣孔阻力係數,並探討微氣候條件如溫度,日照量,相對濕度,與風速等條件對於氣孔阻力係數的影響。而量測點包括植株各不同葉片,或同一葉片不同位置。葉片反射光譜係以近紅外光譜分別探查葉片的葉綠素含量與病害發展情況。

5.蝴蝶蘭根系生長勢非破壞性測定

蝴蝶蘭栽培所用介質為水苔或樹皮,根系於介質中無法探查其生命活力。此研究製作完成高周波發射與接收裝置,用以區分生物性根系與無生命的介質兩者對高周波能量吸收的差異值,由此得以探查根系生命活力。

6.蝴蝶蘭葉片電導度量測

蝴蝶蘭葉片內蘋果酸濃度變化為其光合作用速率的重要指標。為建立即時線上的量測技術,此研究開發葉片電導度量測系統,以間接量測蘋果酸濃度。

7.蘭花栽培時期介質水分與EC值量測器的研製

開發介質水分與EC值線上量測系統,以TDR原理建立蝴蝶蘭栽培用水草及混合介質的水分含量與EC值的校正曲線,並結合商業化TDR儀器以完成此量測系統。

8.蝴蝶蘭單莖澱粉含量測定

蝴蝶蘭單莖的澱粉含量代表其成熟程度。足夠成熟的植株進行催花作業才能確保開花品質。此研究以電磁波透過率量測原理開發線上量測系統。

 

三、感測系統

1.實驗室測試與校正負責人的認証訓練 (Routine)

此工作項目針對研究室人員進行實驗室人員品質管理訓練,測試負責人與校正負責人的認証訓練,並且參加經濟部標準檢驗局的測試以考取證照。

2. 穀物水分計的檢測作業            

此工作為經濟部標準檢驗局的委託代施檢測事務。國內使用的稻穀水分計新品自9011月,舊品自921月均需通過此檢驗方能使用。此施檢工作的"稻穀水分施檢規範"由本研究室制定,並已推行成為國際規範。93年度辦理技術移轉,預定94年度由其他單位執行此作業。

3. 時間區域反射法於生物物性量測   

利用時間區域反射法(Time-Domain Reflectometry)用以探查生物反應器內培養基成分的變化。

4.植物病毒生物電學伏安法檢測

利用伏安法以偵測植物病毒的抗原與抗體兩者結合的氧化還原電位,因此得以偵測病毒是否存在,並且探討濃度偵測的可行性。

5.生物體電學物性量測系統       

此研究用以開發生物體電學物性量測系統,以開發各種生物體的電阻、介電等物性資料。

 

四、生物工程

1.生物製程環境的氣流分佈特性              

國內組培場的規劃設計都是沿用電子業無塵室的設計規範,但是組培苗栽培室內栽培架與組培瓶的堆放影響了氣流分布,因此容易造成局部的氣流停滯區。為使用組培場內部維持均勻的溫度,進出風口位置、風管配置、與HEPA的使用都必須加以規劃設計。

2.組培瓶內作物生長模式

組培瓶內作物的生長模式與一般作物的生長模式並不相同。乾物質的累積量與糖分消耗量相關性極大。因此此研究在於依據組培苗的糖份吸收率與光合作用固碳率,量化此碳源轉換機制,以此量化組培苗的生長量。

3.組培瓶生產流程規劃與成本模式               

以蝴蝶蘭實生苗,分生苗與文心蘭分生苗等三種生產方式,將各種生產條件如繁殖倍率,變異率、污染損失率,栽培需求周期等條件加以量化,用以規劃組培苗生產時每一階段所需要的資材、人力需求、總成本、與栽培室需求空間。

4.組培瓶內培養基物性線上即時監測系統

此研究在於以電學原理開發線上即時量測方式,探討組培苗於生長期間半固體培養基內養分變化情形。研究重點為糖分與氮源濃度變化。

5.組培瓶物性的資料建立

針對國內外開發的各式組培瓶,測定其換氣率、透光率、分光透光率、抗壓強度等物性。並進行高壓殺菌作業探討長期作業對此相關物性的性能影響。

6.微生物的生物反應器生物特性間接量測系統

利用反應器進氣與排氣的流量、二氧化碳濃度、與氧氣濃度量測值,配合生理模式,以間接量測反應器內基質與細胞濃度的變化率。

7.近紅外線人體溫度計量測不確定度    

以耳溫計與額溫計為研究對象,建立校正程序與校正曲線,並以實測方式探討兩種體溫計量測人體體溫的量測不確定度。

8.人體排汗特性的量測系統      

開發人體排汗量量測系統,建立正常排汗量指標,用以做為人體健康程度的感測設備。技術開發關鍵為濕度計校正與感測系統獨立作業裝置。

9.牛樟菇、巴西蘑菇子實體栽培生理研究

探討兩種藥用菇類營養生長與生殖生長的生理條件,以做為菇舍環境調節依據。

10.電磁波強度向量與植物細胞活性

以大哥大的電磁波強度,量測其方向與強度對植物細胞的活力影響。