魚菜共生栽培系統研發之先導計畫發佈日期：2015/12/30
實施期間起迄
104年12月30日執行單位
李聲謙 教師執行成果
近年來台灣掀起了魚菜共生(Aquaponics) 的風潮，即是結合了水產養殖(Aquaculture) 與水耕栽培(Hydroponics) 的共生生態系統，此模式在國外已行之有年，在台灣大多是學校教學使用或是家庭自行種植食用，實際以養殖的水產以及栽培的蔬菜為商業產品的佔少數。主要原因為產出的數量不多，且複合式養殖相較於單一的水耕或水產養殖需要控制的更為複雜，沒有確切可遵行之控制策略可供使用。目前台灣的魚菜共生系統之控制方式，大多是以馬達搭配虹吸管來進行系統中水的循環，水質檢測部分以每日或多日一次的方式進行量測，以經驗法則觀看作物生長情形，來判斷水質是否合乎要求。此種控制方式對少量生產家庭式系統可行，但對大型商業運轉之系統則過於簡單。
因此，本計畫以商業運轉為目標，規劃一魚菜共生系統及控制模式，包含浮筏式栽培區、緩衝區、養殖區、介質式栽培區( 同時過濾、硝化區) 以及水質調節區等五個區域( 圖1)，並在各區加裝浮球開關控制水位高低，緩衝區與硝化區之低水位以連通管方式設立，在各區開口裝設節流閥與電磁閥作水流on/off 控制，有別於傳統虹吸式系統裝設後即固定，更換的話需換掉整個虹吸管。在緩衝區及水質調節區放置水質檢測儀器，作長期水質紀錄。
為了搜集相關運轉參數，以作為未來商業運轉魚菜共生栽培系統控制策略擬定之參考。先在室內建立設置一個三層架立體式小型魚菜共生的測試系統，上層為浮筏式栽培區，中層為緩衝區，下層為養殖區，地面部分為水質調節區，層架側邊為介質式栽培區，其高度介於養殖區以及水質調節區之間，沉水馬達放置在最底層的調節區，為整個系統循環的主要動力來源，以Arduino 晶片搭配水位感測器、水質感測器、電磁閥作設計控制系統。各區皆有設置最低水位標準，並設有高位水位感測以防水位溢出。
本計畫先設立三種水流控制循環模式：全循環式、半循環式以及類傳統虹吸式。全循環式：開啟所有電磁閥，各區的水流不間斷流動。半循環式：浮筏式栽培區與緩衝區為ㄧ組，養殖區與介質式栽培區為一組，調節區為一組，水流在三組間依序流動。類虹吸式：浮筏式栽培區高水位時開啟電磁閥，循環水流出，低水位時關閉，其餘各區水流皆不間斷流動。分別以不同模式進行實驗，蒐集參數，找尋較佳的控制策略，以期作為未來商業運轉魚菜共生栽培系統控制策略擬定之參考。
