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一、定義及內容
設施生產作物，是利用設備，控制作物之生長環境，將作物科學配合適當的工程技術與經營方法，建立高生產力及高品質的企業。一般的糧食作物如米、小麥、玉米等，油料作物如大豆、油菜、向日葵及特用作物甘蔗、茶、咖啡等農藝作物，仍需使用傳統的露地耕作方法。而以集約栽培的園藝作物如花卉、蔬菜和果樹，不少是在設施下栽培生產；其發展程度與該地區之經濟、人文發展有密切相關，可說是一文明的尺度。
所謂的「設施」主要指的就是溫室 (greenhouse)， 在設施生產發展過程中，日本稱之為「施設」，台灣的學者將它譯成「設施」。因生產對象主要是園藝作物，「設施園藝」一辭普遍被農政單位及生產者所採用，其英文譯成 Horticultural production under structure，表示凡作物在具有保護（ protection) 植物功能的結構物 (structure) 下生產者均屬之。 本省中南部早春生產瓜類採用的中、低隧道型網室， 在高度 1.4 ∼ 1.8 公尺之拱型骨架上覆以 PE布及遮光網，具有防風、防寒、防雨、防蟲及遮陰效果，但人不易在其內工作，更不易控制其環境，不屬本課程討論範圍。
在自動化生產的結構物中，需有效控制環境；其目標不僅在生產出高效益的作物，還須給工作者提供安全、舒適的工作環境。此種創造人工環境，以利作物生長的溫室系統 (Greenhouse Systems) 稱之為設施環控作物生產系統（ Controlled Environment Plant Production System，CEPPS ）。此系統需要作物科學家對作物的通盤了解，如應具備作物栽培生理、技術、市場及管理策略及農業工程人員的溫室硬體及軟體工程；硬體是指溫室結構建築、環境控制裝置與機械設備，軟體則包含空間使用配置、物料流程操作和環境控制策略的理論與方法。 溫室工程師也必須負責產品收穫後的處理 (handling)、選別、包裝、儲藏及運銷等設備操作方法的設計，使產品能銷售至市場而獲利，方是完整的設施生產系統。
二、設施生產之簡介
(一)、荷蘭及歐洲國家
在 17 世紀初期，荷蘭海權稱霸，世界半數海運掌握於荷蘭商船，使阿姆斯特丹港成為世界貿易城市，生活水準為當時之冠。於是荷蘭農民，將葡萄種於石牆下，上面覆以玻璃，利用冬天的太陽能加溫，使葡萄提前採收。 於秋天將丁香 (lilac) 樹叢挖起置於戶外，冬天依需要時間移到戶外，就可打破休眠期而開花，以供冬季宮廷裝飾之用。使當時歐洲宮庭以寒冬能看到春花，非時令時節能飽嚐珍果為耀人時尚，這便是荷蘭溫室產業的起源，使他今天成為世界最大的溫室產業國。
荷蘭之溫室園藝， 1970 年蔬菜 5,374 公頃，佔溫室面積之 74﹪，主要生產番茄和小黃瓜；花卉 1,639 公頃，佔 23 ﹪。到 1980年，溫室蔬菜面積減為 4,657 公頃，花卉面積增至 3,971 公頃，二者之比為 54：46。1989 年的資料，蔬菜 4500 公頃，花卉 5000 公頃，已超越蔬菜面積。溫室蔬菜主要以番茄、甜椒、小黃瓜、茄、萵苣、櫻桃蘿蔔等為主，以冬至春季為生產旺季，主要輸出到西歐國家。溫室花卉以切花為主，次為盆栽植物，主要切花有玫瑰、香石竹、百合類、菊花、鬱金香、非洲菊、觀葉植物等。
其他歐洲國家，如英、義、法等國，雖國土都比荷蘭廣闊，但溫室面積均不如荷蘭，且均以溫室蔬菜為大宗，法國和丹麥與荷蘭相似，溫室花卉面積大於蔬菜面積（表 1-1)，其他東歐共產國家溫室花卉資料更無可尋。
(二)、日本及中國大陸
日本為塑膠溫室世界上最多的國家。依西真夫（ 1983 ）之統計，全設施面積
48,494 公頃中， 玻璃溫室僅佔 6 ﹪，其餘約 94 ﹪皆為塑膠布溫室。
以蔬菜生產為主，約佔 79 ﹪，花卉 9 ﹪，果樹12 ﹪。 蔬菜中以果菜類為主，草莓、小黃瓜、番茄、甜椒、溫室洋香瓜等設施栽培面積為
25,400 公頃，佔總栽培面積的 32.5 ﹪，而設施栽培之收穫量佔全收穫量的
47.4 ﹪。同時，該果菜類之生產皆以促成、半促成或抑制栽培（ 11 月∼次年
5、6 月收穫）為重點。簡易之防雨栽培有 4,674 公頃， 而防寒之隧道栽培有
62,110 公頃（表 1-2)。 1987 年的統計日本設施生產已增加到 43,000
公頃，其中玻璃溫室佔 4 ﹪，其他佔 96 ﹪。
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荷蘭 法國* 英國 愛爾蘭 德國 丹麥 |
4,500 1,700 2,221 200 1,300 121 |
2,500 720 364 35 50 60 |
10 80 49 3 - - |
5,000 1,000 681 45 3,500 384 |
500 25 10 30 40 10 |
200 3 5 - 700 310 |
9,500 2,700 2,902 245 4,800 505 |
32 28 13 27 2 14 |
2 3 2 1 15 61 |
瑞典 |
156 |
102 |
12 |
179 |
8 |
- |
335 |
33 |
4 |
資料來源：張耀乾 1993 研習荷蘭溫室作物生產技術
* 法國：另有 5,000 ha的塑膠布溫室栽培蔬菜, 其中的2% 為無土栽培,又有 300 ha為觀賞作物
** TIDAL：ebb and flow (淹灌法)：植床上或水泥地皆有.
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依內海修一（ 1984 ）資料，中國大陸之設施栽培面積為 6,000公頃，其中北京市 1,300 公頃， 太原市 600 公頃，長春市 300 公頃。近十年來開放改革，沿海經濟的成長快速增加，其設施生產必隨經濟成長快速增加。
(三)、台灣
台灣的設施栽培，最早是研究機關計畫的玻璃溫室，主要從事於研究，或是趣味養蘭業者所蓋的玻璃或玻璃纖維浪板的簡易溫室，栽培蝴蝶蘭者，冬天寒流來時也有加溫設備，只是規模均很小，多在住家屋頂或屋旁之空地。 1969 年國立台灣大學園藝系杜賡生教授，首先在台大分場以木架建造 PE 塑膠棚種植菊花， 1975 年台大梅峰山地農場，發展出以鉛管所蓋拱式屋頂之簡易塑膠布溫室，之後產業界跟進，而到 1985 年台大園藝系發展設施園藝，從荷蘭引入威諾型溫室 (venlo greenhouse)， 以抽風水牆降溫 (fan and pad cooling system)，使夏天可降溫到 26 ∼ 30 ℃， 而冬天亦有加溫設備，並採電腦控制系統，使台灣的設施由簡易之塑膠布溫室進入電腦化控制系統。 1988 年台糖公司也由荷蘭引入威諾型溫室種植蝴蝶蘭，而後仿威諾型溫室，跨距也是 3.2 公尺，覆蓋材料採用 PC 浪板，並採用外遮陰取代荷蘭內遮陰系統，並自行開發環控系統，使我國也進入溫室自動化控制系統領域。
依林和侯（ 1986 ）年的報告，台灣設施栽培面積連防寒之隧道棚約 250 公頃，葉菜類 130 公頃， 蘭花及切花為 600 公頃，種苗5 公頃。 近年花卉栽培面積由 1986 年的 3,521 公頃，到 1993 年之 9,08 公頃， 增加快 3 倍，其簡易防雨塑膠溫室，面積不斷擴大，主要栽植滿天星、香石竹、百合類切花；盆花、觀葉植物等，確實數據，有賴政府之有效統計。
三、溫室之類型
(一)、溫室之定義
溫室 (greenhouse) 一辭，在美國的定義，為一覆以透明材料的結構物，可讓自然日光透入供植物生長，這些結構物具相當的高度，讓人可以進入裡面工作，通常都有加溫設備。在歐洲加溫的溫室並不多，而加溫的都是覆鄘璃稱為玻璃溫室
( glasshouse)。溫室的透明覆蓋材料以前只有玻璃一種， 現在有各種透明塑膠布（
PE， PVC等）產品、 強化玻璃纖維浪板（ FRP ）、 壓克力及聚碳酸脂
(PC)板等。
(二)、溫室座落地點
溫室之座落地點，應選排水良好之沙壤土質，以利溫室之排水。且周圍具有大量優良水質供應作物生長之用。其地形應力求平坦，以降低建造成本及以後對於省工之機械操作。在北半球，冬季東北季風強，於北或東北方，最好有破風之防風林及小山坵。為因應未來發展，溫室、工作房及未來發展區域，應一起規劃，使之具有整體性。其配置有單棟分開者，有數棟以工作區或走道相連者，最節省土地及加溫能源者為多棟屋簷相連者。單棟分開者，採光較佳，通風及溫室控制較容易，但對土地利用較不經濟。其規劃可參考圖
1-1。
 圖 1-1 溫室之配置，依作物及土地而異，有單棟者，有數棟以工作房或走道相連者，最省土地者為連棟屋簷相聯者。單棟分開者，較費土地，但採光較佳，通風及溫度較易控制。 |
溫室之座落方向， 應為南北或東西走向，依緯度而異。 在北緯40 度以上之溫室，
東西走向者在冬至溫室透入日光較南北走向為佳。在美國北卡羅來納州北緯
35 處，南北走向之溫室，週年光線透入溫室比東北走向者為多。
光線透入溫室之多少，主受溫室結構中之支柱、橫樑、放置玻璃之枝條粗細及多寡等之影響，故溫室之優良設計較座落方向更為重要。台灣緯度低於
40 度，溫室之座落方向，不必依以前的說法非東西走向不可，實則南北走向採光較多，從實務上看主要應依地形及風向決定。另外，有一點值得考量的為東西走向溫室，在地面上受到結構上樑柱支架等遮蔽而產生之陰影將整日維持在固定位置，不像南北走向溫室中的陰影可隨時間而改變位置。
(三)、溫室之類型
溫室按結構形狀可有多種分類（圖 1-2)。在荷蘭傳統花卉栽培採用寬跨距溫室，寬 9 ∼ 15 公不等，屋頂高 6.4 公尺，屋簷高 3.5 公尺成連棟式， 採光好、省能源並利大規模機械化生產 (圖1-3)。近年發展出低屋背連棟式威諾型溫室 (Venlo greenhouse)( 圖 1-4)，其屋頂天溝與天溝間的跨距為 3.2 公尺頂邊溝至地面高 3.5 公尺，其它在設計上之改良包括由屋簷到屋脊只用一片玻璃（寬 1 公尺，長1.65 公尺，厚 4 厘米）及增大玻璃面積以減少放置玻璃之金屬條。天溝由原來 22 公分減少成 16 公分寬，並將椼距由 3 公尺增大到 4 公尺，如此可減少溫室本身結構所造成的遮陰度，使光線之透過率達到 72 ﹪。
(四)、溫室之覆蓋材料
玻璃：溫室以往覆蓋材料只有玻璃一種，其厚度 3 厘米。最早所用的玻璃小，現在材料及建造技術越來越進步，故玻璃的大小野有越來越大的趨勢。如美國由原來
16 吋× 18 吋，放大到 20 吋×24 吋或 20 吋× 36 吋。 荷蘭之威諾型溫室，因屋頂不高，則採用大片玻璃，及
1 公尺× 1.65 公尺，厚 4 厘米。又為節省能源，歐洲國家多採用雙層玻璃覆蓋，並有中間填充二氧化碳者。
塑膠製品：軟質的塑膠布有 PE 布 (polyethylene film) 和PVC 布（polyvinyl
film) 兩大類。這類覆蓋透明材料質輕，對溫室結構需求較寬,溫室建造費用較低，但透光度隨時間而變劣，又不耐用，適合一般利潤較薄又生育時間較短的作物，如花壇植物、觀葉植物等。英國於
1930 年代發展出 PE 布，於1950 年應用於溫室之覆蓋以取代以往慣用之玻璃，現已廣被採用。缺點是易破脆而壽命短。品質好
6 mil(6/1000 吋）厚之 PE 布，最多祇能歷兩個冬天和一個夏天。秋天天冷覆蓋，到夏天受紫外線之破壞變黑變脆，此時天熱應除去，故一般祇用一年。這種特性，適合台灣氣候：冬天寒流來襲時覆蓋，春天氣溫上升時，將周圍
PE 布除去，以利通風，單留屋頂覆蓋 PE 布防雨，以保護植物。待颱風季節過後至秋涼時，重新更換
PE 布。在溫帶地方，天寒常覆雙層 PE 布，夾層中填入空氣厚 1 ∼ 2
吋，以防熱之對流。 若夾層空氣厚度超出 8 吋，空氣發生對流，將減少絕緣作用。雙層
PE 布覆蓋，可省 40 ﹪之加熱能源，缺點為透光率減少，對喜強光植物如玫瑰、香石竹，於冬天日照強度不足，生長受抑制。PVC
布壽命較 PE 布為長，與 PE 布一樣亦遭紫外線作用， 變脆易破。 經改良後可耐紫外線之
PVC 布，其厚 8 和12mil 者，壽命相對地有 4 和 5 年之久。 PVC 價格為
PE 布 ( 厚6mil) 之 3 ∼ 4 倍，但壽命長較為經濟；因靜電吸塵減少透光，在美國未被普遍採用。在日本經改良結果，有
95 ﹪設施內生產之果蔬是在 PVC 布下生長，只有 5 ﹪生長在玻璃溫室下；較高價之花卉與觀賞植物，則
36 ﹪生長在玻璃溫室，只有 6 ﹪面積採用 PVC 塑膠布。台灣現在使用之設施，除研究機構採用玻璃覆蓋較多外，大多數的生產者大多以鍍鋅鐵管為結構體，
再覆以 PE 或 PVC 布之溫室（圖 1-5 ），從事蔬菜苗、花苗培育及香石竹、滿天星、非洲菊等切花、盆花和盆栽觀葉植物之生產。
硬質的塑膠板類覆蓋材料有壓克力板 (acrylic sheets)、 PVC板、玻璃纖維浪板 (fiberglass reinforced plastic, FRP) 及聚碳酸酯板 (poly-carbonate panel, PC) 等。 FRP 於 1947 年美國最早製出，至 1960 年品質大為改善，主要成分為聚合樹酯、觸媒、填充物及玻璃纖維。 以前 FRP 較玻璃纖維為貴，現在單價相近，但溫室之結構較簡單便宜，且適用於圓頂溫室 (Quonset house)，故在美國採用的很多。台灣的蘭園，以前很多業者採用 FRP，因品質不佳，又由於灰塵的摩擦及化學劣變，常使表面之壓克力裂開或產生斑點，玻璃纖維暴露於外，吸附灰塵與寄生藻類，至變褐變黑，透光率大為減弱，尤其冬日多雨地區，效果更差，現在已不採用，而改用更便宜之PE 布，或改用較貴之 PC 板。 PVC 板在使用約 18 至 24 個月後會變黃變黑變脆，對植物生育不佳，故多不採用。而壓克力和聚碳酸脂板（ PC 板），不祇透光好，若製成雙層，中間有一空氣層，保溫效果極佳（表 1-3)，近年歐洲不少溫室採用此種覆蓋材料，缺點是較貴。近數年，台灣的蝴蝶蘭種苗生產已進入企業化經營，其溫室大多採用具抽風水牆降溫系統 (fan and pad cooling system) 之威諾型溫室，覆蓋材料採單層 PC 浪板，質硬且輕、抗風，易於維護，深受業者的歡迎。
四、網室
台灣地處亞熱帶於北緯 21。53'42" 到 25。17'48"
間，六大都市全年最高溫超出 30 ℃的日數，以基隆最少 98.3
天，台南最多189.0 天，而最低溫低於 10 ℃的日數， 高雄祇有
2.3 天，台中最多也不過 22.3 天而已（徐和吳, 1977 ）， 故不少蔬菜及花卉不需在保溫的溫室下生產，在網室下遮陰、防豪雨及防蟲下，可生產品質優良之夏季葉菜類如網室生產空心菜、小白菜、莧菜、芥藍等，以達經濟效益。若在陰雨連綿時期，也能自動有防雨設施，以減少腐爛，亦是未來設施生產自動化之一部分。在花卉生產上，火鶴花、文心蘭及菊花，在台灣氣候下遮陰即可經濟生產，其遮陰網若能依光度自動伸縮，則更為理想。
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資料取自 Grower Talks 50(2):66-71,1986.
參考文獻
Bunt, A. C. 1972. Effect of season on the carnation (Dianthus
caryophllus L.) II. Flower production. J. HortSci. 48:315-325.
Carlson, W. H., and R. Hein. 1990. Get the plant height you want
with graphical tracking. Grower Talks 53(9):62-63,65,67-68.
Hanan, J. J. 1965. Preliminary measurements of flower temperature.
Colo. Flower Grower's Assoc. Bull. 188:1-4.
Hanan, J. J., W. D. Holley and K. L. Goldsberry. 1978. Greenhoouse
management management p.34. Springer-Verlag Berlin Heidelberg
New York.
Heins, R., and J. Erwin. 1989. Tracking Easter lily height with
graphs:Easter lily response to temperature during forcing. Part
2. Grower Talks 53:64,66,68.
Janick, J. 1986. Horticultural Science. p.74-111, 248-265. Purdue
University.
Mastalerz, J. W. 1977. The Greenhouse Environment. John Willey
and Sons. New York, Santa Barbara, London, Sydney, Toronto.
Nelson, P. V. 1991. Greenhouse operation and management. Prentice
Hall, Englewood Cliffs, New Jersey.
Posk, k. and E. Howland. 1946. Influence of nitrate level and
light intensity on the growth and production of greenhouse roses.
Proc. Amer. Soc. Hort. Sci. 47:446-450.
Wolfe, J. S., and R. F. Cotton. 1975. Airflow and temperature distribution in greenhouses with fan ventilation. Acta Horticulturae. 46:71-89.