2024 環控農業工程

什麼!沒有土壤!

計劃去火星旅行嗎？你需要帶什麼？由於外太空沒有雜貨店，食物和水應該是你首要考慮的物品。對於像去月球這樣的短途旅行，宇航員可以攜帶所有需要的食物和水。但是，如果是去火星的旅行，來回可能需要一年時間，該怎麼辦呢？

在太空中種植植物對於長途太空旅行來說非常重要。植物不僅能提供食物，還能幫助製造氧氣，並幫助過濾水。此外，當我們遠離家園時，植物還能提升我們的情緒。

土壤既沉重又笨重，這兩個特點在太空旅行中是不受歡迎的。而且，在低重力環境中，水不能直接倒在土壤上，因為水不會滲入土壤，而是會分散成小水滴並反彈。因此，如何在沒有土壤的情況下種植植物呢？科學家們正在使用一種名為水耕法的特殊技術在太空中種植植物。

什麼是水耕法？水耕法不使用土壤，植物從富含營養的水中獲取大部分所需的養分。

其實，人們已經用水來種植植物很久了。大約700年前生活在墨西哥的阿茲特克人，由於四周都是湖泊，他們使用編織的蘆葦和蘆草製作大型浮動木筏，來種植作物，因為這樣可以找到安全的地方來種植足夠多的食物。

水耕花園可以在特殊條件下種植植物，比如在太空飛船上，空間有限且沒有土壤。在沒有陽光的情況下，水耕花園也可以在人工燈光下室內種植。如果水資源有限，水耕系統還可以設計成節約用水。

在地球上有許多地方，水耕法也能派上用場。在城市或沙漠中，由於缺乏可供種植的土壤，水耕法可以派上用場。在寒冷的冬季或常年寒冷的地方，如南極洲，也可以使用這種方法種植植物。

因此，水耕法讓園藝愛好者可以自信地說：「沒有土壤，沒問題！」

The Basics of Nitrogen: What Kids Should Know
氮的基礎知識：孩子應該知道的事情

1. 氮是一種無色無味的氣體，佔據我們大氣層的約78%。氮不僅僅是在空中飄浮，它是生命的重要組成部分。它有助於製造DNA和蛋白質，這對我們的身體至關重要。孩子們需要了解這些基礎知識，才能理解氮循環。 

How to Explain Nitrogen Cycle to a Child
如何向孩子解釋氮循環

1. 氮有多種形式，例如氮氣、氨、硝酸鹽和銨，每種形式在自然界中都有其特殊作用。植物利用硝酸鹽來生長，這使氮對植物來說至關重要。

2. 氮循環是一個很酷的過程，展示了氮如何在空氣、土壤、植物和動物之間移動。它有三個主要階段

• 固氮作用：固氮是氮循環的第一步。藉助如固氮菌（Diazotrophs）的細菌，它將空氣中的氮氣轉化為氨（NH₃）。這非常重要，因為大氣中的大部分氮對生物無法使用。透過固氮作用，氮變成可被植物和動物利用的形式。

• 硝化作用：接下來是硝化作用，氨被轉化為硝酸鹽。這個過程是由如亞硝酸菌（Nitrosomonas）和硝化細菌（Nitrobacter）等細菌完成的。硝酸鹽是一種植物容易吸收的氮，沒有這一步，植物將難以獲得它們所需的氮。

• 反硝化作用：反硝化作用是最後一個階段，硝酸鹽被轉化回氮氣。這在缺氧的環境中進行，藉助如梭菌（Clostridium）和假單胞菌（Pseudomonas）等細菌完成。這一步將氮重新釋放到大氣中，保持氮循環的平衡。每個階段對生態系統和植物生長都至關重要，這使得孩子們學習氮循環變得非常重要。

LESSON 2 Plant Needs 植物的需求
植物真正需要什麼光

🌱💡 「植物燈越亮，植物長得越好？」——大錯特錯！
前陣子測試了一下粉色 LED 植物燈 vs. 白色 LED 植物燈，結果 粉燈照的甜羅勒，葉片面積平均大了 1.6 倍！
這讓我開始認真思考一個問題——植物到底需要什麼光？

☀️ 陽光其實不是白的！
陽光其實是由 紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫 七種顏色組成，但植物對於「黃綠光」完全沒興趣，直接「吐出來」——這就是為什麼葉子看起來是綠色的！
📢 所以，綠光對植物來說幫助不大！

那植物真正需要什麼光呢？
✅ 紅光：促進開花結果，長葉也變大
✅ 藍光：幫助葉片光合作用，讓植物變壯
❌ 黃綠光：對植物來說就像塑膠食物，看得到但吃不下去

💡 為什麼家裡的燈照不活植物？
有些人問：「我家的燈很亮，怎麼植物還是快枯死了？」
答案很簡單—— 家用燈大多是黃光、白光（綠光很多），對植物來說就像在餵老虎吃草，難怪它們長不好！所以，如果你看到有人家裡晚上透出淡淡的紫光，那十之八九是在種多肉植物，而不是在開夜店（笑）。

🌿 植物燈的迷思
🧐 「全光譜」一定最好？
現在有一種「全光譜植物燈」，號稱什麼光都有，像「植物界的綜合維他命」。但其實呢？如果你的植物主要需要紅光藍光，結果你買了一個內含高綠光的燈，那等於是「逼植物吃菜尾湯」，有效但不划算！

🧐 「燈越近越好？」
並不是！植物的光照有「飽和點」，低於這個值會苟活，高於這個值會「撐死」。這就像人吃飯，剛剛好最好，吃太多還是會撐壞。

🌟 實用小技巧
📱 想測試燈光夠不夠？有免費 App！
可以用手機下載「xxx App」（免費版），簡單測量燈的光照度！如果要進階數據（PPFD），也可以買付費版。
🛠 簡單 DIY 測光擴散器：拿一張白紙條遮住手機上鏡頭，就能測比較準確的數值！

LESSON 3 Exploring Hydroponic Systems 探索水耕系統
深水培養Deep Water Culture (DWC)
優點： 設置簡單，成本相對較低，適合初學者。為植物的根部提供出色的氧合作用。
弊：可能需要更頻繁的監測和維護，因為需要仔細維持營養液中的氧氣水準。

營養膜技術Nutrient Film Technique (NFT)
優勢：有效利用水分和養分，根系氧化良好，適用於中小型草莓植株。
弊：對於初學者來說可能不太寬容，因為營養膜需要保持在精確的水準。

Drip Systems: 滴灌系統：
優勢：用途廣泛，可精確控制營養物質輸送，適用於各種大小的植物。
弊：與其他一些系統相比，設置和維護可能更複雜。

Vertical Towers: 垂直塔
優勢：最大限度地利用垂直空間，使其成為小空間的理想選擇。可以在緊湊的佔地面積內容納大量植物。
弊：初始設置和成本可能更高，並且由於有多個堆疊層，維護可能涉及更多。

Wick Systems:
優勢：極其簡單且成本低的系統。適用於小規模或家庭水培設置。
弊：可能無法提供與更先進的系統相同水準的營養輸送和氧合。

Aeroponics:氣霧栽培：
優勢：以細霧的形式將養分直接輸送到根部，確保出色的氧合和養分吸收。
弊：比其他一些系統更複雜、更昂貴，可能需要專門的設備。