能源與材料科技系

實務專題論文

專題名稱:魚菜共生 3.0

BB103028 曾偉菖

BB103030 吳柏德

BB103022 陳政彣

BB103031 賴佑丞

BB103036 詹仁寬

BB103037 余育豪

指導老師: 陳志義 教授

修平科技大學

中華民國 106 年 5 月 18 日

1

致謝

首先感謝我們的指導教授 陳志義老師，這一年專題課程之中，

一直給我們新的觀念及資源，學校除了念書以及培養人際關係以外，

還有重要的就是將所學變成自己以後能在社會上立足的技能，增加在

市場上的競爭力，並探索及創新出的商機。

這將盡快一年多來我們學習到了很多，運用了快一個學期搭建魚

菜共生的系統，我們學會如何去找資源，運用生活上周遭事物來達成

目的，互相幫忙，即使遇到了挫折，我們都會一起度過難關，一起走

過這最艱難的時刻，一開始只知道皮毛的的我們，而經過了陳志義老

師教導後，才知道我們只是一知半解以及欠缺觀念，魚跟菜共存必須

要控制好每一個小細節，只要有一點閃失我們可能要重新來過，這也

間接訓練我們對事情的細心度。每個組員的互相幫忙互相提醒，即使

有紛爭我們還是可以一起面對問題，解決問題，我們知道這個專題需

要極大的耐心，雖然非常的辛苦但我們做到了。

2

摘要

本次實驗將屬於在實驗室內有穩定的光源以及水源，且光源有不

同以及光照時間，搭配高效能直流無刷供水幫浦之節能技術，應用於

精緻農業之水耕土耕栽培系統中，建立植物、栽培與複合養殖環境之

魚菜共生試模組，並藉理論分析與實測，探討室內魚菜共生使用的上

之可行性，並利用土耕栽培與水耕一同方式栽種蔬菜，可以比較以及

共存時的成效。同時配合魚產養殖的模式，生態平衡及資源再利用的

境界，創造出在有效空間及資源而生產出食物之生活環境。

在實驗結果：魚菜共生的系統裡，土耕的土層阻擋魚池的糞便，

植物根部吸收養分亦同時也可達到過濾功能，再接著水耕將土耕水流

下棕色水質更加以的過濾沉澱，流至水耕的水呈現微黃色。蔬菜在兩

種不同光源照色下，紅光生長比白光還要佳，不管是生長速度還是色

澤。水耕與土耕，水耕的蔬菜可能因為土壤的養分有道水耕之中，生

長速度比土耕快，魚是健康且穩定地在成長當中，所以算是無憂無慮

的成長環境。

3

目錄

致 謝 ………………………………………………………………….... 1

摘 要 ……………………………………………………………….…... 2

目 錄 …………………………………………………………….. ……..3

圖目錄 ………………………………………………………………….. 4

表目錄 ……………………………………………………………...……5

1. 前言 ……………………………………………………….….. ……..7

1.1 研究動機與目的 ……………………………..…..…..………... 9

2. 文獻回顧 ….…………………………………………….....……… 10

2.1魚菜共生系統水質的主要參數 ………………………..…… 10

2.2養殖條件因素 …………………..………………………….... 20

2.3種植因素 …………………..………………………….. ……..22

3.實驗步驟及材料……………………………….……………………. 23

3.1實驗材料 .……………………………….…………………... 23

3.2裝置示意圖 ………………………..…….….. ………………25

3.3實驗步驟 ..…………………………………………….…..…..27

4.結果與討論 ..……………………………….......................................28

4.1蔬菜成長 ……………………....................................................28

4.2水耕淨化水質用 ........................................................................35

4

4.3水質 pH ......................................................................................36

4.3.1水耕生長過程 .......................................................................37

4.4魚成長紀錄 ................................................................................38

4.5費用算法 ...................................................................................39

5. 結論 ................................................................................................42

6.參考文獻 .............................................................................................43

5

圖目錄

圖一、溶氧量對魚類影

響……………………………………………….11

圖二、pH值對各元素的影響…………………………………………..14

圖三、盆栽剖面圖………………………………………………………17

圖四、裝置圖……………………………………………………………25

圖五、萵苣土耕成長紀錄……………………………………………...28

圖六、空心菜土耕成長紀錄……………………………………………30

圖七、水質電導度圖……………………………………………………35

圖八、水質 pH圖…………………………………………….................36

圖九、魚成長紀錄圖……………………………………………………38

圖十、電費計算

表……………………………………………………….40

6

表目錄

表一、主要元素與微量元素……………………………………………12

表二、硝化作用效率與各項環境因子而受到的影響…………………15

表三、盆栽介質作用與特性…………………………………………...18

表四、實驗材料…………………………………………………………23

表五、萵苣重量記錄圖…………………………………………………29

表六、萵苣成長率………………………………………………………29

表七、空心菜重量………………………………………………………30

表八、空心菜成長

率…………………………………………………….32

表九、空心菜水耕重

量………………………………………………….32

表十、空心菜水耕生長

率………………………….................................32

表十一、種植過

程………….....................................................................34

7

表十二、水耕生長過

程….........................................................................37

表十三、水價及水費速

算 .......................................................................39

表十四、各口徑基本

費 ...........................................................................39

表十五、家庭一天攝取蔬菜

量.................................................................41

1. 前言

面對未來的極端氣候、糧食危機、土地擁擠、人口膨脹可能會出

現食物分配不平均的情況，要解決未來食物不足的問題，環保又自然

的魚菜共生系統就是一種解方，利用簡單水循環交換所需，使三種生

物（魚、細菌、植物）互惠互利共同生長的方式，稱為「魚菜共生」

。研究魚菜共生可以研究如何在有限空間並利用隨手可得材料及降低

成本及大眾化的創意。如：家裡倉庫閒置空間或屋頂陽台還是工廠集

中設置可以產生穩定食物，且盡量減少人工方式去工作與管理，最重

8

要的是相較於傳統的水產養殖與水耕農業，魚菜共生不僅節省大量肥

料成本，而且水資源可節省 90%以上，顯著降低有機廢棄物的排放，

又可節省廢棄物處理成本。進一步的好處，則是將水耕或溫室設施提

升為立體化的生產基地，創造經濟效益，提供植物、魚類等多樣化產

品，並且可間接調控設施內的溫、溼度。另外，因為這個半封閉式的

生態循環系統裡，是不允許使用農藥等化學藥劑，否則魚類將會中毒

死亡；同理也不允許使用動物用藥品，否則作物也可能會枯萎乃至死

亡。因此，任何可能的病蟲害問題，都必須以嚴格防疫與生物防治法

來處理。這對於食品安全之考量，則是最佳的保障。而動物與植物的

共存共榮，也是完整農業生產生態的一個最佳敲門磚典範，因此吸引

了非常多的投入者參與到這個領域，同時還能發揮教育下一代重視資

源可貴及生態循環重要性的功能。我們以簡單的水循環模式，模擬自

然環境生態，到實驗室開始魚菜共生系統。結合了魚糞便和水中的雜

質分解過濾，主要取氮、磷成份供應給土耕蔬菜，同時土耕蔬菜流出

的水給水耕蔬菜營養液，水耕蔬菜根把土耕水內水淨化供給水生動物

使用，結合水產養殖與土耕或水耕的互利共生生態系統。在一個魚菜

共生系統中，來自一個水產養殖系統的水被輸送到植栽系統，其中副

產物是由硝化細菌分解成硝酸鹽和亞硝酸鹽，它們由植物利用作為營

養物，水然後再循環回到水產養殖系統。

9

1.1 研究動機與目的

現今人們最令人注意的是蔬菜水果農藥是否殘留或是重金屬超標

等問題，再者就是否是有機栽培，但是沒有農藥又無法防止蟲害，沒

有肥料長得不好是目前農業面臨的一大議題。因此魚菜共生系統將是

符合這議題中的解決方案之一，如何防止蟲害又能種出安全的食材且

可以在有限空間與有限的資源種植出植物，而我們的實驗栽培技術希

望能夠以少量水及空間來設為條件。在自然氣候條件不良的環境或是

土地擁擠人口膨脹之條件下，生產出日常生活所需的農作物和藥草及

香料等或是高級藥材之外，當栽種技術到達一定程度時候可以量產生

產出所謂能源作物的栽培，也就是生質能源所使用的作物，將植物光

合作用所吸收的二氧化碳及養分，轉換為低分子的碳水化合物，並且

從中提煉出生質柴油及甲烷等燃料，可以同時解決食物及燃料的問

題。需要生產出日常生活所需的農作物以及魚蝦等食物，在土地寸土

寸金或是土地貧瘠又或者是外面環境極差時候，運用系統管理在有限

空間有限資源可以穩定的生長，這就是我們實驗的目的。

10

2. 文獻回顧

若追溯魚菜共生系統的起源，亞洲與中南美洲都不約而同發展出

類似的系統。中國南方、泰國以及印尼等地，亞洲人的祖先在水稻田

中放養魚隻，一面捕食各種害蟲，魚糞又可補充作物生長所需的營

養。珠江三角洲地區則是創造一種「桑基魚塘」系統，結合魚塘與田

埂，塘內養魚，田埂植桑養蠶，將養蠶的廢物作為魚糧，塘底混合魚

排泄物的腐植質泥巴作為桑樹及其他經濟樹的肥料，桑樹葉再養蠶，

既促進桑、蠶、魚事業的發展，又帶動蠶絲產業的發展。西元1000年

中南美洲阿茲特克印地安人發展出浮園耕作法，將運河水導入人造

島，在島上栽種水果及蔬菜。近代商業規模的魚菜共生農場是由James

Rakocy博士創立，面積有500平方公尺，生產羅非魚及紅魚，種植秋

葵及萵苣等葉菜類作物。綜觀魚菜共生的歷史演進到現代商業化經

營，可發現這種生態循環的理念靈活度很高，可配合氣候環境、糧食

需求、生物條件等不同的因素，加以調整。

11

2.1魚菜共生系統水質的主要參數

一、溶氧 (DO)

溶氧過低可能導致魚類在數小時之內死亡。在高密度養殖系統

中，水中的溶氧量通常是不足的，可藉由水幫浦產生流動的水流，或

利用空 氣幫浦將氣泡打入水中增加水中溶氧量。

圖一、溶氧量對魚類影響

12

二、pH

pH值影響作物吸收養分的能力，pH在 6.0~6.5所有的養分均能

快速的被吸收，但高於或低於這個範圍作物就難於去利用水中的養

份，導致微量元素如鐵、 磷及鎂的缺乏。

元素名稱 主要作用

主

要

元

素

碳（C） 為植物體內全部有機物之組成物之一。

氫（H） 與碳素共同組成植物體內之有機物，且在植物根系與

土壤粒子間進行陽離子交換時扮演重要角色。

氧（O） 為組成植物體內之有機物成份之一，且在植物根系與

土壤粒子間進行陰離子交換時扮演重要角色。植物體

進行有氧呼吸時，擔任氫離子之中間接受者。

氮（N） 為組成植物體內之有機化合物之構成物之一，此有機

化合物包括氨基酸、蛋白質、核酸和葉綠素。

磷（P） 為亦組成植物體內之有機化合物之構成物之一，此有

機化合物包括磷醣類、核酸、磷脂類。

鉀（K） 其主要作用為輔梅或促成酶素動作之啟動者，且蛋白

質合成過程中需要相當量的鉀。

鈣（Ca） 具有強化細胞壁之作用，鈣離子在細胞膜之離子通透

性具有載運作用，同時亦為構成酵素之組成分之一。

13

鎂（Mg） 是組成葉綠素之重要結構物，且鎂亦為酵素作鍵之啟

動者。

微

量

元

素

錳（Mn） 以酵素啟動者之地位存在於植物體合成脂肪酸之代

謝過程及植物體合成之過程中，且錳亦直接參與光合

作用中促成水之分解釋氧氣之步驟及參與葉綠素之

合成步驟。

銅（Cu） 它的任務之一為電子載送者，亦為部分酵素之組成分

子之一。

鋅（Zn） 參與植物體內生合成荷爾蒙之步驟，亦擔任一些去氫

酶之啟動者。

鉬（Mo） 在植物體內硝酸轉化成氨的過程中擔任墊子載送

者，而且鉬亦為豆科植物進行因氨作用時不可或缺之

元素。

硼（B） 參與植物體篩管之運輸碳水化合物之步驟。

氯（Cl） 以酵素啟動者之地位存在於植物進行光合作用之過

程中，使水(H2O)分解而釋放氧氣(O2)。

表一、主要元素與微量元素

14

硝化菌在 pH值低於 6的環境會降低活力而影響其將氨轉換成硝酸鹽

的效率，導致水中的氨含量增加對魚產生毒性。

魚菜共生系統水體 pH值在 6~7為最佳值， 如 pH值低於 5或高於 8

則會對整個系統產生立即性的為害。

圖二、pH值對各元素的影響

15

硝化細菌

抑制因子

1. 競爭性排除作用：水中有機廢物，會導致大量腐生細

菌族群增生，對硝化菌產生空間的競爭，競爭性排除作

常發生於過濾器內部。當過濾器運轉初期有機物在過濾

上層被攔截住，因此容易滋生腐生菌。但當過濾器運轉

一段長時間，堆積有機質越多，容易侵入並污染過濾器

下層。腐生細菌向下漫延時，相對地會與硝化細菌競爭，

進而排除硝化細菌。

2. 強光照射的危害：硝化細菌並無光合色素，所以不能

利用光能來作合成作用，並且反而會受到強光照射的傷

害。光線會對硝化細菌的生長及繁殖有或多或少的傷

害，生態上硝化細菌有避光現象。另外，紫外線會使硝

化細菌傷害或死外。

3. 抑制劑危害：抑制劑指會抑制硝化反應或降低硝化作

用的化學物質。

硝化細菌

與附著底

質

硝化細菌在適合環境下，可供附著的底質越多，硝化菌

的數量越多。一般水體中，僅有少數硝化菌懸浮。硝化

菌可附著於任何固體表面，但有腐生菌大量生長的有機

沉積物、長滿矽藻的表面及光度太強的物體表面，均會

抑制硝化菌附著。硝化細菌在水族缸的棲所，最主要為

16

底砂床及過濾系統。過濾系統提供了附著的表面積以及

水流帶動了營養、D.O.、氨源、CO2等維生物質可利用。

想要增加硝化細菌棲所：1.增加底硝 2.慎選濾材，選用

適當過濾器。

硝化細菌

與氨化作

用

硝化細菌是一大群具有分解有機物能力的有機營養菌，

尤其指腐生細菌，能分泌體外酵素，消化外界有機物質。

消化細菌分泌胞外酵素，限解體外大分子有機質，再利

用滲透作用，將小分子吸收至體內充作營養物質。

適合硝化

細菌與氨

化作用的

環境

消化菌能將有機質分解礦化，並因此得到養份。適合消

化細菌生長範圍，T=25~30℃，pH值7.5~8.0、依據不同

種類硝化菌決定。分裂速度快，25℃時，好氧型約20~30

分鐘分裂一次。 氨化作用：含氮有機物在微生物作用

下，釋放出氨的過程稱為氨化作用。溫度到45℃前，溫

度越快、氨化作用越強；

氨對魚類

的毒害

氨會干擾魚類的滲透壓調節系統，破壞魚鰓黏膜，降低

紅血球攜帶氧氣功能。氨為親脂性分子，分子易穿透細

胞膜、滲透至魚體細胞內，因此外界NH3濃度高，魚體容

易累積NH3在體內。

NH3 與pH 氨在水中呈現兩種不同形式，分子態NH3與離子態NH4+。

17

值

其濃度總和稱總氨量。其中NH4+ 為親水性，不會由水體

滲進魚體中，較安全。會影響水體中兩者的比例，正常

狀況下，pH值越高，NH3比例越高。

表二、硝化作用效率與各項環境因子而受到的影響

三、栽培介質之作用特性

18

圖三、盆栽剖面圖

介質種類 作用特性

無

機

質

③礫 (粒徑3mm以上) 孔洞較大，透水性佳，釋放石灰

質，使pH值提高。

④菜瓜布 孔洞較小，透水性好，防止土質

流失。

①水苔 富含纖維素，吸水力強，防止水

沖刷。

有

機

質

②培養土 培養土內含大量植物所需的鉀

肥及色素。

表三、盆栽介質作用與特性

四、水溫

水溫會影響整個系統的效能，水溫控制在 18~30℃對魚、硝化菌

及作物都是可接受的範圍。水溫過高會降低水中的溶氧，因此水溫升

高或夏季高溫時必須利用打氣提高溶氧量。水溫過低可能造成魚的死

亡，也會使硝化菌停止代謝。不同的魚種及作物會有不同適合生長的

溫度範圍，因此選擇適合當地氣候的魚種與作物。

19

五、總氮

養殖水中氨主要是從魚體直接排出，及由耗氣性微生物分解有

機氮化物所產生。氨對魚具有毒性，對某些魚種氨濃度達 1.0 mg/L

就會造成氨中毒，而傷害魚的神經系統及影響鰓的功能，導致魚窒息

或痙攣。高濃度的氨也會嚴重降低硝化菌的活性，當氨濃度高於 4

mg/L會大幅降低硝化菌的轉換效率。亞硝酸對魚的毒性與氨相似，對

魚類所造成的傷害主要有：使血液攜帶氧的能力逐漸喪失及影響代謝

功能。濃度 0.5~2.0 mg/L的 亞硝酸甚至會導致魚的快速死亡。硝酸

對魚的毒性較低，一般而言魚可忍受 300 mg/L的濃度。較佳 的硝酸

濃度為 5~150 mg/L，水中的硝酸濃度。

六、電導度

在農業耕種上，電導度重要的指標。電導度代表水中所含的離子濃

度，電導度愈高，離子濃度亦愈高。植物會吸收水中的離子作為養分，

因 此水體中電導度愈高就間接代表水中養分濃度愈高。但若濃度過

高，易造成植物 的葉片焦黑、甚至落葉

20

2.2養殖條件因素

一、水量與養殖密度

魚菜共生系統水量大小與栽培面積及養殖數量息息相關，較大的

水量須花較多的時間才能蓄積足夠的養份供植物使用水量小易對魚

造成壓力，影響魚的生長甚至死亡。以魚的重量計算，每一噸的水約

容納 20 kg的魚以水量計，每 10公升的水可養一尾魚，養殖密度高

務必在水中打氣維持足夠的溶氧。

二、硝化菌

硝化菌是一種好氣性(喜歡氧氣)細菌，在其生命活動過程中，不

斷進行著特有的生化反應，能將氨氧化成亞硝酸鹽，或將亞硝酸鹽氧

化成硝酸鹽。硝化菌最佳的生長條件是：溫度在 25~30℃、pH值在

7.5~8.0，溶氧保持在 2~5 mg/L。光線對硝化細菌的生長有抑制作用，

因此硝化細菌的生長狀況在黑暗中會比光照好得多。提高硝化細菌數

量最好的方法，就是在養殖桶中為硝化細菌塑造一個理想的生活及繁

殖場所，也就是在養殖系統中增設或安置大量表面積的固定物供其附

著，硝化細菌就會迅速的附著在這些固定物的表面並開始繁殖。硝化

菌非常微小不易進行觀察，但可透過間接的方法瞭解硝化菌的生長狀

態，藉由檢測水中氨、亞硝酸、硝酸的濃度就可得知其活動及繁延的

情形。一個平衡的魚菜共生系統中，氨及亞硝酸須經常保持在 0~1

21

mg/L，一旦測 出更高的濃度則表示硝化菌的活動出現問題。通常原

因為生化過濾器太小 或魚的數量太多、水質不佳及溫度太低導致硝

化菌活力下降。

三、水源

雨水最天然的水源地下水需檢測水質自來水最容易取得，但其中

的氯對魚有毒性，使用前必須進行處理，最簡單的方法就是先進行儲

水 至少 3-5天，使水中的氯逸去，進行打氣則可縮短儲水時間。使

用自來水可能導致部分微量元素缺乏而會影響作物生長。

四、養殖魚種

魚菜共生系統中魚的選擇非常多樣，包括吳郭魚、鯉、魚、鰱魚、草

魚、金目鱸、寶石鱸、鯰魚、鱒魚、鮭、魚、莫瑞鱈及大口鱸

在臺灣地區適合養殖的魚種:

食用魚有：吳郭魚、紅尼羅魚、七星鱸、曲腰魚、 鯰魚、鰻魚

觀賞魚：朱文錦、金魚、錦鯉、蓋斑鬥魚、 血鸚鵡、孔雀魚

22

2.3種植因素

一、作物選擇

如以需肥量的高低可分為：

低需肥量作物：葉菜類、草本植物、萵苣、羅勒、薄荷、歐芹、芫荽、

萵苣、蕹菜及豆科植物。

中需肥量作物：甘藍、花椰菜、青花菜、甜菜根、芋頭、青蔥、 紅

蘿蔔。

高需肥量作物：番茄、茄子、小黃瓜、夏南瓜、草莓、辣椒

在臺灣地區適合魚菜共生系統栽種的作物，如以季節可分為：

春：皇宮菜、秋葵、空心菜、甜羅勒、甜椒、小黃瓜、山苦瓜、紫蘇

夏：絲瓜、玉米、芹菜、碗豆、羅勒、茄子

秋：辣椒、草莓、西洋芹、高麗菜、花椰菜、青花菜

冬：茼蒿、韭菜、甜菜根、結球萵苣、萵苣

二、作物栽培作業要領

配合季節選擇適栽作物作物栽培避免一次性的採收，最好分批種植分

批採收，可維持水質穩定作物栽培盡量利用設施(溫室)可配合生物防

治法、黏蟲板、油劑、蘇力菌防治害蟲。

23

3.實驗步驟及材料

3.1實驗材料:

束帶 三層櫃

生化棉 羊毛毯

活性碳 陶瓷環

24

pH計 沉水馬達

水箱 八分管＆Ｌ管

鐵架 水閘開關

表四、實驗材料

25

3.2 裝置示意圖

圖

四、裝置圖

裝置圖說明

① 魚池

② 虹吸管

③ 沉澱池

④ 抽水馬達（澆水用）

⑤ 澆水系統

⑥ 盆栽

⑦ 排水系統

⑧ 水耕盆栽

⑨ 抽水馬達(水循環)

⑩ 三層過濾櫃

⑪消化菌培養池

⑫曝氣池（補水用）

⑬抽水馬達（曝氣用）

26

水循環流程

澆灌用水：

① 魚池 作用：除了養殖魚之外，其糞便可產生磷肥 → 將水及

糞便經由 ② 虹吸管 帶到 → ③ 沉澱池 → 再透過④ 抽水

馬達（澆水用）→ 經由⑤ 澆水系統到達 ⑥ 盆栽吸收水分，

並將多餘水分排出至 → ⑦ 排水系統 集中多餘水分排入 →

⑧ 水耕盆栽 （因水耕的水質含鉀量，若導回 ①魚池 會導致

魚群死亡，故將水耕多餘水分排出，並測試水耕淨水狀況。）

魚池用水：

① 魚池 作用：除了養殖魚之外，其糞便可產生磷肥 → 將水及

糞便經由 ② 虹吸管 帶到 ③ 沉澱池 經由生化綿初步過濾

由 ⑨抽水馬達（水循環） → ⑩ 三層過濾櫃 經過三層（白

棉＋菜瓜布）過濾 將水導入 → ⑪ 消化菌培養池 （內有生

化綿、陶瓷環使消化菌附著生長）消化菌將水中的氨分解成

亞硝酸鹽 淨化過後的水再流入 ① 魚池

補充用水：

因 ⑧ 水耕盆栽 會將多餘水排出，需透過 ⑫ 曝氣池（補水用）

經由 ⑬ 抽水馬達（曝氣用）將水導入 ③ 沉澱池 維持整體水

27

3.3實驗步驟

種植日期為兩個月，其分為日工作、周工作跟月工作。首先日工

作是每周一至周五檢查水、空氣泵浦是否正常、檢查水流情形、檢查

水溫。用肉眼觀察植物是否有異狀檢查作物有無蟲害，觀察魚有無異

樣。魚飼料定量在 1.5 g的重量餵食，定時裝置在周一至周日每天會

定時早上五點定時 25秒將沉澱池的水抽至澆水裝置澆水，水量約 1.7

L的水。

週工作：每周星期一定期使用 pH檢測機檢測水耕、魚池、自來水的

酸鹼度以及電導度的測量，且測量菜的長度。每兩周測量魚

的重量。

月工作：當種下菜苗時量長度與重量，以及採收時一樣測量長度與重

量。

28

4.結果與討論

4.1蔬菜成長

利用上述實驗材料，我們裝置好後，開始進行實驗測試。種植:空心

菜、萵苣等蔬菜。結果在栽種完兩個月，發現水耕、土耕蔬菜的成長

有明顯的變化，不管是在葉片高度、寬度，加上葉片顏色的變化最明

顯，例如:空心菜，在種於水耕中生長速度很快，可能是我們運用土

耕澆水後留下的水流入水耕，所以養分充足的關係。再者白光跟紅光

比較起來，生長速度也有差異，紅光生長較快且生長較好的趨勢。

下圖為萵苣成長紀錄:

萵苣平均生長長度(cm)

圖五、萵苣土耕成長紀錄

29

萵苣重量紀錄

光(顏色) 初始重量 採收重量

紅光 5.1g 27.7g

白光 5.2g 25.2g

白光(第六週天加液肥) 5.2g 26.1g

表五、萵苣重量記錄圖

萵苣成長率紀錄

第一至第五週成長率 第六至第八周成長率 總成長率

68% 25% 77%

58% 20% 69%

58% 39% 75%

表六、萵苣成長率

30

空心菜平均生長長度(cm)

圖六、空心菜土耕成長紀錄

空心菜重量紀錄

光(顏色) 初始重量 採收重量

紅光 4.2g 29.6g

白光 4.4g 26.2g

白光(第六週開始添加液肥) 4.4g 29.1g

表七、空心菜重量

31

空心菜成長率紀錄

第一至五週成長率 第六至第八周成長率 總成長率

59% 14% 69%

55% 9% 67%

51% 29% 68%

表八、空心菜成長率

以第一周至第五周成長率以空心菜而言紅光在 59%白光以及未噴

液肥分別是 55%跟 51%，所以第六週時我們因白光盆栽數值平均成長

率低於紅光，所以我們增加了一項實驗變因就是在四盆白光其中的兩

盆在 51%第六周時加入液肥，數據上發現加入液肥第六週至第八周跟

沒加入的 9%跟加入液肥 29%相差很多甚至總生長率 68%快追上紅光總

生長率 69%由此可見紅光加入液肥可能是種植的最好的選擇。

水耕空心菜平均生長長度(cm)

32

空心菜重量(水耕)紀錄

光(顏色) 初始重量 採收重量

白光水耕 4.4g 30.4g

表九、空心菜水耕重量

光(顏色) 總生長率

白光水耕 73%

表十、空心菜水耕生長率

水耕在 73 %比起土耕平均 68 %好，可能是因為土耕流下的水有培

養土所帶鉀所以生長比紅光與白光土耕，紅光 69 %只跟水耕差一點，

但加入液肥土耕 68 %有明顯成長，紅光加入液肥可能追上或是超越水

耕的，但如果水耕加入紅光的話因該能夠生長更快也說不定，是值得

實驗的地方。

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種植過程

菜苗 第一天種植狀況

第一天水耕 裝設燈板(紅色)

萵苣生長(第七週) 空心菜生長(第七週)

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水耕生長(第七週) 空心菜生長(採收)

萵苣(採收) 菜量

水耕採收 發現根的生長情況

表十一、種植過程

我們共有八盆土耕與一箱水耕，八盆土耕每盆有 5株蔬菜，其有

白光照萵苣一盆與白光照萵苣加液肥一盆，白光照空心菜一盆與白光

照空心菜加液肥一盆，紅光照萵苣兩盆與紅光照空心菜兩盆，其液肥

在第六周才加上，因白光照色生長比紅光差，所以個加入一盆做實

驗。水耕是種植空心菜。

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4.2水耕淨化水質作用

圖七、水質電導度圖

電導度的測定單位，最常用的有：S／cm及 mS／cm兩種，前者用

於測定土壤的鹽分總含量，後者是測灌溉水時用的。一般而言，自來

水之 EC為 0.1~0.4ms/cm，井水、泉水等為 0.4 ~ 0.8ms/cm，營養液

為 1.0~3.0ms/cm，若營養液 EC超過 4.0ms/cm時，植物會發生鹽類過

剩之障害。水耕初期電導度上升原因：水循環將培養土內的養分帶入

水耕盆栽所導致。

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4.3水質 pH

圖八、水質 pH圖

pH是關鍵，水產所需要的適當 pH在 6.5~9.0，偏鹼而蔬菜等植

物需要的 pH大部份落在 5.5~6.5之間，偏酸．而這酸鹼之間的落差

就成為了魚菜共生的技術門檻，我們可以看圖上為土耕、水耕，植物

所需要的巨量微量元素在水中的溶解度最好，能讓植物充分吸收，但

是這樣的 pH並不適合養殖，而一般魚菜共生都會建議維持在 7.0，讓

水產養殖可以比較順利安全，但是因為是屬於直接循環，所以在作物

部分 pH也是相當，在相對 pH下，磷鈣鐵鎂硼等吸收不易，遑論在魚

排泄物的硝化代謝主要以硝酸鹽的氮肥為主，其他均缺的情況，極容

易造成葉綠體葉綠素等的需求養分不足，無法進行光合作用。

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4.3.1水耕生長過程

水耕生長比土耕好 發現下方根生長很好

葉子太老開始黃掉枯萎 判斷下方根吸收甚好，水質從棕變

黃，生長快速，菜已經老了。

表十二、水耕生長過程

葉子太老開始黃掉枯萎，研判是電導度太好所導致，電導度代表

水中所含的離子濃度，電導度愈高，離子濃度亦愈高。植物會吸收水

中的離子作為養分，因此水體中電導度愈高就間接代表水中養分濃度

愈高。但若濃度過高，易造成植物的葉片焦黑、甚至落葉。

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4.4魚成長紀錄

圖九、魚成長紀錄圖

由上圖可以發現魚是健康且穩定地在成長當中，其小魚的成長每

個月 0.3克(生長率數據)的成長大魚平均 0.5克(生長率數據)的成

長，其探討成長雖穩定，但發現成效不足，研判可能是餵食的飼料

次數不夠，我們所養殖的魚類屬於觀賞魚的朱文錦，這種魚類除了

觀賞也會被拿來當作餵食肉食性魚類會水生生物的食物，這種魚類

每次食量小但是吃的次數多，雖成長不是很大，但是有在穩定性且

健康的成長，所以算是無憂無慮的成長環境。

（備註：所養殖的魚 53尾，其 3尾跳出魚池後，增加防跳網，避

免魚再度跳出，1尾發現有寄生蟲，隔離後死亡，扣除以上原因，其

存活率 100％。）

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4.5費用算法

水使用量:

(一)、水價及水費速算表

段別 第一段 第二段 第三段 第四段

每度單價 7.00 9.00 11.00 11.50

每月抄表

實用度數

(立方公尺) 1~10 度 11~30 度 31~50 度 51 度以上

累進差額(元) 0 -20 -80 -105

隔月抄表

實用度數

(立方公尺) 1~20 度 21~60 度 61~100 度 101 度以上

累進差額(元) 0 -40 -160 -210

表十三、水價及水費速算

(二)、各口徑基本費

水表口徑(毫米) 13 20 25 40 50 75 100 150 200 250 300

每月抄表 基本費

（元） 17 34 63 187 340 918 1819 5049 10030 17714 27795

隔月抄表 基本費

（元） 34 68 126 374 680 1836 3638 10098 20060 35428 55590

表十四、各口徑基本費

測量出每週使用固定在 23.7 L

一度水 ＝ 1000 L水 一度水是 7.35元

兩個月共是 23.7 L × 8(週)= 189.6 L

水表口徑費用 17 元

所以水的費用是 7.35 × 0.1896 ＋ 17＝18.39元(≒18元)

18元(水費)/51(株)=0.35元

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電使用量:

民國 97年 10月 1日起實施之電費表

圖十、電費計算表

LED燈四座 40W × 24H × 46天（約 1.5個月） ＋ 水循環馬達 48W ×

24H × 60天（2個月） ＋ 魚燈 40W × 10分鐘 × 40天 ＋ 澆水馬達

48W ×30秒 × 60天（2個月）

4.416瓩 ＋69.12瓩 ＋ 0.26瓩 ＋ 0.024瓩 = 73.9(≒74度)

用夏天電價算每度 3.85元

3.85(元) × 74(度) × ＝ 284.9(≒258元)

每株菜的電費成本

258/51(株) = 5.05元

魚飼料每次餵食 1.5g 2個月花費約 84g每 1g 0.34元，花費 28.56

元(≒29元) 29/51=0.56 (≒0.57元)

總花費 5.05(電費)+0.57(飼料)+ 0.35元(水費)=5.97元

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據財團法人台灣癌症基金會統計，蔬菜的攝取量，大人以4 ~ 5份(以

上)/天，12歲以下小孩以3份/天，每一份為100 g 來計算。

以一家四口(大人兩位、小孩兩位)為例：

兩位大人：（4份 × 2）× 100 g ＝ 800 g

兩位小孩：（3份 × 2）× 100 g ＝ 600 g

相加算出一家人總共攝取蔬菜

1400 g /天 實驗計算

自家栽種

以面積1.65㎡(包含魚箱等面積)

種植：

空心菜：30.4 g × 31株 ＝

942.4g

萵苣：27.7 g × 20株 ＝ 554g

以上總重 ＝ 1496.4g (一次收

成)

1400 g /天 × 7天 = 9800 g

算得需要1.65㎡ 在六倍大面積，

就可得一家人的一個禮拜蔬菜量。

如以漸層式栽種法，收成量會大於

批式種植。

一個架子(0.32㎡)可擴充30株土

耕目前系統水量可在容納2個架子

所以可以增加60株土耕，假設萵苣

空心菜個半所以是增加3239.4g只

需要5.59㎡面積。

表十五、家庭一天攝取蔬菜量

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5. 結論

本研究室內運用與土耕水耕結合魚菜共生系統，是一種符合環境

教育，以增進人類食用安全與健康的複合效益，而且還可以運用少量

水源生穩定種植與養殖，因此在實際之使用方面其可行性是相當高

的，魚菜共生系統所養殖之魚類存活度，遠高於一般水族缸養殖之魚

類存活度，可標榜健康與無毒，還可以方便做水足跡，未來在市場上

販賣蔬果也將會做水足跡以及碳足跡的商品較為熱門。

此實驗蔬菜種植利用兩種栽種法，水耕、土耕，一起搭配在栽種

後的土耕水會流入水耕中，然後水耕的植物將土耕水淨化外，其土耕

水形成營養液，讓水耕生長速度與成長比較好。這兩個月中發現了室

內架設光源紅色燈光比起白光在成長上效果較佳，就實驗結果而言，

不管是高度、重量、都比較好，在白燈加入液肥後，也能夠到達跟紅

光差不多的效果，可能更好，所以研判紅光跟液肥合再一起應該能達

到比實驗結果更好的成果，且實驗的水耕不需要像其他做市面上水耕

需要加入營養液等，營養成分可以透過吸收土耕排出的水當作營養

液，且土耕排出的水經過水耕後能夠沉澱過濾再可以流入魚池，這是

一個循環的概念。

探討魚成長雖緩慢，但持續成長，因為要控制水的質量避免過多

的飼料，造成水質汙染，故餵食的量不多。

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6. 參考文獻:

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【2】 蔡尚光，“水耕栽培的魅力”(增訂版)，淑馨出版社(1993)。

【3】 張祖亮，“養液栽培之應用技術”，種苗生產自動化技術通訊，

種苗生產自動化技術服務團，3 期，pp. 1-12(1998)。

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【5】 行政院農業委員會台中區農業改良場，農民專業訓練課程講義

(2007)。

【6】 周玉汶，“深層海水廠商最適水產養殖策略之研究”，屏東科

技大學工業管理系碩士論文(2005)。

【7】 方煒、黃孙宏，“水質監控-溶氧量測”，循環水養殖工程-生

物環境控制與系統分析實驗室(2008)

http://www.ecaa.ntu.edu.tw/weifang/lab551/aqua.htm

【8】 黃孙宏，“養殖廢水氨氮去除速率之探討”，國立臺灣大學生

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【9】 葉有仁，“養魚世界雜誌”，2003 年 3 月號。

【10】 黃奕熙，“循環水過濾式超集約養鰻自動化監控系統之建立”

，國立台灣大學農業機械工程學系碩士論文(1995)。

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