2020年動物農業科技創新高峰會(Animal AgTech Innovation Summit)即將於3月16日在舊金山舉辦，為了增進動物福利和產業永續性，許多創新技術正不斷發展，使農民能夠即時監控動物健康、防止疾病爆發並強化各階段所需營養。此次有13家新創公司以突破性技術支持畜牧業永續和高效生產，提出技術涵蓋牛乳腺炎的非抗生素治療、噬菌體基因工程技術、人工智慧、機器視覺、禽舍機器人技術和自動畜牧監控系統，以下為簡要介紹。 1. Armenta（以色列） 　　Armenta使用聲波脈治療技術（Acoustic Pulse Therapy，APT）開發一種用於牛乳腺炎的非抗生素治療方法。在美國和歐洲，乳腺炎每年造成超過60億美元的損失。經APT處理的母牛顯現出70％的治癒率，牛奶產量增加10％，能有效提高農民的盈利能力，改善牛群健康和福利。 2. BinSentry（加拿大） 　　BinSentry是一家農業物聯網公司，透過IoT與感測器技術追蹤飼料庫存，感測器由太陽能供電，可將數據不間斷地上傳到雲端，幫助客戶(包含飼料加工商、垂直整合供應商與生產者)以軟體隨時掌控營運效率，節省大量成本。 3. CattleEye （愛爾蘭） 　　CattleEye提出了應用深度學習的自動化牛隻監控系統，此系統通過錄影鏡頭分析牛隻的視覺影像，藉由這些視覺數據可得出對動物行為變化的見解，幫助農民管理動物與改善動物福利。 4. Faromatics（西班牙） 　　Faromatics利用機器人技術、人工智慧和大數據在集約化生產中同時提高動物福利和農場生產力。產品ChickenBoy是世界上第一台可懸掛天花板的機器人，透過多種感測器可監控肉雞的環境條件、健康以及設備運行狀況，並配有警報器通知管理者或獸醫。 5. FarrPro（美國） 　　FarrPro的Haven平台通過為仔豬創造舒適的微氣候環境來維持仔豬健康，進而達成降低仔豬受到擠壓致死的死亡率、節約能源並改善母豬福利的效果。 6. General Probiotics（美國） 　　General Probiotics使用先進的生物工程技術，利用合成生物學和人工智慧對益生菌進行精確的設計，可消除對動物的有害病原，減少對抗生素用藥的依賴與生產安全食品。 7. H2Oalert（荷蘭） 　　H2Oalert是針對乳牛和肉牛的即時水質控制管理系統，可以即時監測動物飲用水品質，並將水質數據藉由無線連接裝置傳輸與儲存，並提供反饋給管理者，幫助檢查供水系統是否發生污染或故障。 8. Hencol（瑞典） 　　Hencol憑藉其大數據和人工智慧，將畜牧業精準化推向新的高度，藉由RFID標籤掌握每隻牛的特殊資訊，配合自動秤重系統，每天都能幫管理者追蹤牛隻體重變化，管理者也會在動物生長產生偏差時收到警報，幫助優化農場管理決策，提早發現動物疾病、受傷或遺傳缺陷。 9. Jaguza Tech（烏干達） 　　Jaguza Tech使用IoT、感測器、數據科學和機器學習改善農場營運效率、生產力與永續性，可以用以檢測進食、飲水、休息、生育能力、溫度等數據，管理者無論到何處都能透過移動式裝置裡的應用程式追蹤飼養動物的狀況。 10. Moonsyst（匈牙利） 　　Moonsyst是針對乳牛智慧監控系統，藉由收集動物飲水、採食量、溫度、瘤胃pH值等參數，並透過雲端技術與機器學習運算幫助農民獲得掌握即時數據，以提高動物生產力並即時檢測疾病、壓力和體溫變化。 11. Nextbiotics（美國） 　　Nextbiotics正在開發一個生物技術平臺，目標是利用頂尖的合成生物學工具和噬菌體技術開發出只消滅病原細菌的方法，以應對抗生素耐藥性危機。公司的第一個產品是用於動物的飼料添加劑，可促進動物健康並顯著減少抗生素使用。 12. Roper（美國） 　　Roper通過太陽能耳標和GPS追蹤牛隻，能夠對牛隻的健康狀況與定位進行遠程監控，使生產者減少30％的管理時間，並提高動物的生產力和繁殖力，增進放牧的永續性，進行疾病預警和生育管理。【延伸閱讀】2019年後影響超市的六大趨勢 13. Simple Ag Solutions（美國） 　　Simple Ag Solutions是一家B2B的軟體服務公司，它的平台是專為畜禽生產商設計的，用於管理動物抗生素的使用，以優化動物福利並促進合乎法規的生產方式。

聯合國糧食及農業組織（FAO）在年初時曾警告，非洲之角的沙漠蝗蟲爆發可能會引發危機，因為成群的害蟲會在遷徙過程中殘害農作物。據統計，每年大約有1,800萬公頃的土地被蝗蟲和蚱蜢破壞，對農民生產力產生巨大影響。為了解決問題，英國林肯大學的研究團隊設計並建構了名為”MAESTRO”的應用程式，該應用程式可以透過智慧型手機的攝影鏡頭辨識蝗蟲和蚱蜢等害蟲，並記錄其GPS位置。【延伸閱讀】美國開發農業模型預測氣候變化對作物產量的影響 　　為建立新軟體，團隊蒐集了3500多張蝗蟲的圖像，以訓練程式背後的系統，同時還可以辨識各種地形和生長植物種類。目的是讓農民使用該應用程式來記錄蝗蟲的位置和數量，針對性的使用殺蟲劑，阻止蝗蟲群在其移動路徑中擴散和破壞農作物。 　　目前的監測技術只能依賴人工挖掘蟲卵進行實地調查，這些訊息僅有助於農民對蟲害做出中長期的決策，並可能延遲應對措施的實行。研究員表示下一步是開發雲端伺服器，並將應用程式數據上傳到伺服器上，以便可以即時辨識有害生物的位置。最終目標是幫助農民在蝗蟲飛上天遷徙之前查明並記錄在土地上的擴散情形，並預測昆蟲的數量和傳播路徑，迅速而準確地採取行動以保護農作物。 　　透過先進的電腦視覺技術(Computer Vision Technology)，開發人員期望該應用程式框架將來能夠被廣泛運用於其他領域，像是記錄關鍵的農作物病害，辨識植物病害的同時獲得防治專家的建議，或者用於國內和國際的生物調查，以數位的方式採集特定地區鳥類和野生動植物的數量和類型。

植物工廠Farminova是由從事食品儲存、加工和冷藏技術業務的Cantek集團營運，集團公司董事長Can Hakan Karaca在接受Demirören News Agency（DHA）採訪時表示，由於世界人口正迅速增加，且農業用地正逐漸縮小，使得如何提供健康、永續種植和穩定價格的食物來源變得至關重要，故而他們發起一項創新計劃，將預計投入250萬歐元進行研究與開發，以建立歐洲最大植物工廠。 　　Farminova可在沒有土壤和陽光的密閉區域種植作物，且可相較於一般耕種方式減少95％的灌溉用水量，並能於一年四季不間斷地進行生產，若種植作物需要使用農藥時亦不會造成自然環境與周邊生態之危害。而該植物工廠也將藉由人工智慧（AI）進行栽培管理，目前第一階段將開始進行生菜、芝麻菜、水芹、菠菜、百里香和羅勒等綠葉植物的生產，第二階段則以生產草莓和蘑菇為主，未來則將進行番茄、椒類和茄子等蔬菜作物生產。【延伸閱讀】微生物工廠於都市農業之相關應用 　　藉由此計畫項目的推動，未來將可能防止天然土地被轉化為農業用地，並能幫助作物於種植過程中不受天氣與陽光等外在環境因素影響，以及提供健康和穩定食物價格的保證。Farminova不僅是可用於生產無害且無添加化學物質的健康農產品，在植物種苗的生產與促進種子開裂方面更具良好效果。於藥妝品原料的供應方面，也能在短時間內生產出高品質且健康的產品。目前他們正努力於數個國家積極推廣，同時期望5年內可在世界各地設置100家植物工廠，以協助這些地區能夠利用最少的能源與勞動力即可進行高效率的作物生產。

CES是邁向世界的創新舞臺，屬於全球最大的資訊技術和家用電器展覽會，而在CES 2020當中，出現了許多花園，其中最大的花園便是由韓國的智慧農場公司n.thing推出。n.thing的執行長Kim Hye-yeon表示，若是客戶提出土地和銷售計畫，公司就能根據其需求提供針對作物和生長環境的解決方案。目前主要客戶都是需要種植大量植物的公司，使用了Plant Cube種植的蔬菜。 　　Planty Cube是一個模組化的垂直農場，形狀長得像貨櫃箱，能夠像樂高積木一樣進行拼接，減少安裝成本，客戶也能隨市場需求輕鬆擴大規模，在封閉且精確控制的環境中種植高品質蔬菜，並確保單位面積的產量比普通農田高出數十倍。而內部是由一排排架子組成的水耕系統，植栽架的寬度、長度和深度大約為2英寸，在播種後，電腦能監測植物健康並適當調整不同波長的LED光源、溫度和濕度來控制環境。 　　另外，使用感測器收集植物數據的Planty cube系統也可以通過智慧型手機進行控制，內部由 CUBE OS根據耕種數據自動運行，所有伺服器均通過網路連接進行管理，感測器也能通過物聯網可快速測量環境並回報環境變化。【延伸閱讀】捷運站裡有「地下農場」，效率比傳農快40倍！ 　　這樣的生長系統可以在許多不同的環境中使用，不受外在氣候條件影響，可幫助農民生產當地無法種植的植物，且因自動化程度高，可減少持續監控植物狀況的人力，有效降低垂直農業的進入門檻與人工經驗的偏差性。另外，顧客可掃描產品上的QR code檢視作物的生產過程，所生產的作物也因免除外在條件的汙染，可以不經洗滌直接食用，相較於傳統農業而言，這類準確控制資源投入的方式或許更加具有永續性。

在農業生產上，病蟲害、土壤養分失衡、土壤狀態惡化等情況會威脅作物產量及農民後續收益，因此需要透過輪作(或稱輪耕)進行改善。早期農民就已有使用田間輪作維持作物健康的習慣，但隨著世界人口不斷增加，現在的農業更需要解決糧食供應和病蟲害的雙重問題，化肥、農藥能幫助農民獲得高收益，但卻不具永續性。而輪作是一種永續農業的方式，故本次德國Max Planck Institute for Evolutionary Biology就開發整合生物演化論的計算模型，希望可藉由這項研究，配合其他更符合永續的農作方式（例如減少農藥用量和實行生物防治）提高農業效率。 　　在收穫季節，病原可能會入侵田間並損害農作物，進而降低預期產量。為了更了解輪作如何預防病蟲害，研究人員建立了一個基本模型，包含了不同季節的土壤品質、產量與農家現金收益，並考量在生態時間尺度上的演化動力學，用來探討最適合控制病原的農作物輪作策略。研究結果顯示，長期輪作的結果取決於收穫季節維持土壤品質和減緩病原進化的能力，且經過模擬，推行合理化的輪作雖無法完全防止農作物被感染，但可以有效延緩更高毒性病原的進化速度。【延伸閱讀】模擬結果揭示全球氣候變遷對全球香蕉產業的影響 　　這樣的模型研究結果雖然簡化了決策過程，但也提供新的方式綜合評估作物田間特徵、流行病學和病原進化等狀況，並與經濟收益連結，未來也可能將這樣的模型用在於其他特定作物的輪作模式探討，或是評估新型病蟲害控制技術的成效等。相關研究發表於<PLOS Computational Biology>

現代農業講求資源利用的效率，施用過量的化學肥料，未被作物吸收的養分可能透過揮發、脫氮作用、淋溶作用和徑流等引發環境問題。對作物進行肥料管理能夠有效避免養分逆境(nutrient stress)，使作物發揮最大的生產潛力，並確保環境永續。 　　在氮肥管理上，施用時機和用量是兩大關鍵要素，美國玉米帶的農民普遍會在春季和/或秋季施用大量氮肥，可能導致大雨過後，氮肥隨著雨水流出，反而造成作物生長後期的氮缺乏，後期追肥的時機與用量拿捏便顯得十分重要。過去已開發出數種檢測氮的方法，包含植株外觀檢查、組織分析和使用葉綠素儀分析等，但這些方法較需要豐富的判斷經驗，且難以進行大面積且長期的追蹤，部分研究人員就將希望放在遙測技術。此次伊利諾大學(University of Illinois)就測試了無人機(unmanned aerial vehicle，UAV)與立方衛星(CubeSat)應用於玉米田的監測潛力。 　　現有的衛星技術難以同時實現高空間分辨率和高拍攝頻率。而無人機可以即時檢測營養狀況，但只能於當地拍攝，兩者各有使用限制。CubeSat則填補了現有衛星技術與無人機之間的鴻溝，這種小型衛星的拍攝分辨率可以縮小到3公尺，且每隔幾天就會重新拍攝同一位置，目前約有100顆這類的小型衛星正在運行，故即時監測範圍可以比無人機更為廣闊。【延伸閱讀】美國使用光學遙測技術監測大豆的光合作用 　　因玉米葉綠素含量是氮含量的替代性指標，研究人員針對玉米葉綠素含量進行監測不同的氮肥施用量與施肥時間所導致的變化。結果發現，無論是無人機或是CubeSat都可以用於追蹤玉米的氮肥需求變化，且結果與葉片實際採樣的測量值非常相近。透過這樣的新興技術開發，能夠提供更好的肥料管理工具，幫助農民及早訂定肥料的施用決策，以更有效率的管理方式降低成本、增加產量，並促進農業環境永續。相關研究發表於< IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing>。

許多作物在開花期需要依靠風力、雨水或動物幫助完成授粉，才能達到一定的產量，維持農民收益。然而，受到氣候變遷、農藥過度施用等影響，蜂群數量正在逐漸下降，也連帶影響蟲媒作物產量，威脅全球糧食安全。部分農民只好額外採用人工授粉的方式以確保後續產量的穩定，而針對大規模種植的商業化作物，則需要更有效率的人工授粉方式。 　　現在，以色列公司Edete則建立了一個點到點的授粉服務（APaS），系統模仿蜜蜂的授粉行為，具有收集和散布花粉兩大部分。首先在花粉收集方面，Edete用機械方法收集花朵，並分離出花粉，再使用專門技術將具有活性、可發芽的花粉保存一年以上，進而解決了作物開花期不同步的問題，以此確保開花期不同的商業品種都有辦法進行良好的授粉，保證提升農作物產量。 　　在散布花粉方面，於作物開花期間，將儲存好的花粉裝入Edete專用的高效人工授粉機中，機器會將乾燥花粉散布在樹木上。公司的第三代授粉機使用光學雷達(light detection and ranging，LIDAR)感測樹的輪廓，並使用演算法盡量接近目標樹木。Edete的授粉機無論在白天或夜晚的任何溫度下都可以進行操作，能夠快速、完整地散布花粉到範圍內的盛開花朵上，目前以於現場測試中提升了杏仁的產量。【延伸閱讀】2025年的日本政府是否能讓所有農戶數據化？ 　　根據估計，至2050年世界人口會增加到九十多億，因應逐漸增長的糧食需求十分重要。目前Edete 已在以色列和澳洲建立了花粉生產設施，並與杏仁市場的主要生產者建立了合作關係，未來也將試圖為落葉果樹授粉，幫助提高梨子、蘋果、櫻桃，杏子等其他作物的產量，防止糧食短缺的危機。

隨著現代化科技發展，市場中新的營銷渠道得以打開，資訊的可追溯性、傳輸效率和收集方式也得到改善。加利西亞2020年的數位化指導原則與國家和歐洲ICT戰略一致，確保以智慧化、永續化和一體化的方式進行所需的轉型，有助於解決加利西亞在社會面、經濟面和環境面的問題，其目標有三項： 通過智慧化解決方案改善管理和生產流程，提高第一級產業的競爭力。 使用創新技術協助產品控制，將糧食品質和安全性轉變為加利西亞第一級產業的主要元素。 通過資通訊技術促進對第一級產業活動的永續和負責任的管理。 　　而加利西亞是西班牙的漁業重鎮，由加里西亞文化創新與技術現代化中心(Amtega)與海洋部(Consellerias del Mar)合作的Primare計畫是一項通過創新技術解決方案實現加利西亞第一級產業活動促進農村地區和海洋發展的戰略。幫助當地畜牧、林業和漁業更具永續性並有助於提高其競爭力。其目標已包含在加利西亞2020年數位議程<現代化到第一級產業的數位化轉型(De la Modernización a la Transformación Digital del Sector Primario)>的挑戰13中。 　　目前Primare Lonjas 4.0計畫已完成Ferrol、Fisterra、Camariñas、Cariño、A Pobra do Caramiñal、Porto do Son、Mugardos、Barallobre、Aldán、A Guarda、Baiona、Vilaxoán、Vilaboa、Arcade等14個市場的技術平台，集合了管理、拍賣、市場營運、發布銷售紀錄等功能。自計畫啟動以來，平台上共管理了超過38,000批次，共計約1,330噸海鮮產品，銷售額超過330萬歐元。計畫在2020年將持續擴展，並致力於開發新功能以及改善基礎設施和技術設備。【延伸閱讀】久保田農機實現智慧農業，創造農業經濟價值 　　完成數位化的市場可以在平台上獲得有關以不同方式在市場進行販售的漁獲物的類別和重量等資訊，並發行與產品市場銷售相關的文件。新的系統也有助於與不同主管機關進行管理，方便進行會計、賬單、稅款的處理。計畫還提供如拍賣螢幕、伺服器、智慧型手機等便於通訊設備、秤和貼標機等。使用這樣的新系統，拍賣管理者可以通過智慧型手機指導流程，授權買方透過應用程式進行面對面或甚至可以同時在不同的市場中進行連線拍賣，對於某種特定類型的拍賣，甚至可以評估買家不必到市場，而是在拍賣師的監督下直接以最高價格授予該系統以出售產品。市場的數位化還包含通訊改善，例如拍賣室Wi-Fi，幫助買家在銷售過程中進行連接。 　　加利西亞政府將在2018年至2021年間投資超過470萬歐元，歐洲海事和漁業基金會（European Maritime and Fisheries Fund，EMFF）共同出資75％，以增進水產市場數位化、營運銷售管理改善、線上拍賣、設備更新、數位管理等，改善現有商業環境。

雜種優勢(heterosis)是指透過不同的親代進行雜交所產下的雜交種能夠繼承親代各自的優勢，常用於牛產業的育種改良上。         這次Neogen公司首次發表了Igenity + Envigor，這是一種雜交牛雜種優勢的基因檢測技術。Igenity是Neogen公司推出的基因檢測工具，能幫助畜牧業進行育種選擇，並管理不同性狀結合市場行銷的關聯變動。而Envigor為Neogen現有的Igenity Beef平台增加了一些新功能。除了Igenity既有的16個性狀外，Envigor則具有牛隻品種性狀的基因組數據，並將不同品種基因組成的雜種優勢列入計算公式中，提供了雜交牛雜種優勢的估計值，範圍從1到10，越高的分數代表雜種優勢越高。         Envigo Neogen產品經理Jamie Courter表示：藉由良好的雜交計畫可以證明雜種優勢能使得牛隻繁殖力提高、淘汰率降低、犢牛斷奶磅數增加以及飼料轉化效率提高等。這樣的工具源自於多年的性狀研究和計畫結果，其意義不是為了取代現有的雜交育種試驗，而是幫助管理者做出更好的決策，為其找出針對牛群成功懷孕、斷奶、生產力、適應能力和飼料轉化效率等最好的遺傳配對，提升農場效益。【延伸閱讀】族群遺傳研究結果顯示芬蘭大西洋鮭之尺寸正在逐年縮水中         Neogen研究與開發小組發現，Envigor評分每提高1分，則使母牛懷孕的機率增加4％，且在牛群中工作6年的可能性也提高4％，這兩者都是影響飼養母牛的底線成本(bottom-line impacting costs)的關鍵。藉由這樣的技術可以追蹤每一頭牛的品種組成，維持某些品牌或品種所主打的特殊性狀，或是優化後代的生產能力。

近年來，勞動力成本上漲所帶來的挑戰引導農業機械朝向高效率與高精確度發展，如何利用減少操作人手與降低人員所面臨的危險，是許多農機具公司的開發方向。然而，在果園當中，植物的本體或樹冠層常是機器作業的重大阻礙，也容易遮擋通訊設備的訊號，故開發在園中採精細動作的自動化機械系統較為困難。 　　現在，Dave Crinklaw開發了全球無人噴霧系統（Global Unmanned Spray System，GUSS），這是一款100%無人駕駛的自動噴霧機器，因外型較矮，可以從樹枝下方穿過，避免撞擊樹上的果實或枝葉導致損壞，能夠在杏仁、核桃、開心果和柑橘園中應用。除了利用GPS定位外，還使用雷達、陀螺儀、碰撞感應保險桿等促進田間移動時的順暢，而Tree-See技術則能確保機器發現縫隙時關閉32個噴嘴，配置的攝影機能將GUSS行走時的影像呈現給遠端的操作人員，除了避免現場操作的風險，操作人員還可在發生問題時停下機器，或是操縱機器越過障礙物。【延伸閱讀】研究指出以機器代替人工採收蘋果是符合經濟效益的做法 　　機器由康明斯6.7 L引擎提供173馬力的動力，為四輪驅動， 90加侖的大型油箱可確保機器運作達14個小時。另外，GUSS的操作由附近控制站處理，控制站中可以顯示所有GUSS的即時影像、儲液罐的液體高度、位置、噴灑速率、速度和方向等數據，1個操作人員可以同時監控8部GUSS，並設定移動邊界，一旦機器移動到預設邊界外就會自動關閉，以便於管理。 　　自2018年世界農業博覽會首次亮相以來，GUSS已經噴灑過20,000英畝的土地，更獲得CES 2020創新獎，顯現出行動數據對於農業精準化控制機器的貢獻與技術發展。

智慧農業之目標為提升農作物生產值，並高度應用串聯各種資訊的IoT(物聯網)與無人機作為技術後盾。在這方面，提供草莓與番茄園藝設施栽培資材的誠和公司，不僅應用大數據提升產量，也建構可視化系統，以盡可能降低農業經營所產生的風險。 　　誠和公司研發部部長大出祐陸指著溫室內的一條藍色塑膠管線：「這裡流著高濃度(約8,000PPM)的二氧化碳」。其設計為直接穿過溫室種植的番茄葉陰影處，就近從植物旁釋放出二氧化碳，讓植物有效吸收。此外，溫室內二氧化碳濃度約有700至800PPM，約為空氣中的兩倍之多。 　　誠和公司為日本農林水產省全國69區「推動智慧農業示範驗證」中擔負其中一個要角，其主要目標應用數據，提升番茄溫室栽培10%產量，20%的銷售單價，同時降低農民10%勞動時間，與10%的生產成本。 　　將平常測量的溫室內的日照、溫度、二氧化碳濃度數據進行雲端管理，必要時再進行澆水與農藥噴灑。二氧化碳濃度高的環境下，番茄也會較快早熟。 　　擁有詳細的生長資訊可估算產量，以及預測出最佳收穫時間，再結合預測市場動向系統，可掌握市場價格動態，有利於高價時出貨。【延伸閱讀】氣象數據支持水稻、小麥、大豆栽培管理支援系統 　　此外，溫室作業員會配戴含特殊程式的手錶，詳實記錄每天作業所需花費的時間外，可以適當管理作業時間，有效掌握每個作業人員工作效率，並可提供高產值的人員配置。 　　大出部長表示：「對於年輕世代的農業經營者來說，重要並不只是每單位面積的產量多寡，能否穩定商品價格，掌握經營風險，持續農業經營才是根本要素。」 　　此項驗證計畫期限至2020年底，爾後由誠和公司自主經營。未來能否以二氧化碳供給裝置與感測器等相關農業設施硬體銷售，加上所蒐數據至雲端應用，提供農業穩定經營服務項目將拭目以待。 　　此外，2019年10月召開「期中審查會議」，集結69個地區的示範驗證計畫。國立研究開發法人農業暨食品產業技術綜合研究機構(農研機構)的師級研究員礒崎真英論述：「一般國家型計劃為獨立進行，具體內容通常須等整體計畫結案後的成果報告才能得知。而這次則是在研究階段讓彼此瞭解具體研究內容，有利於互相切磋、進步的機會。」 　　期盼藉由物聯網與自動化技術之應用，克服農業人力不足與生產力低下等困境，身兼農業技術開發之重責大任的農業機構更是責無旁貸。

細菌性植物病害每年危害許多作物，造成農民的經濟損失，而病原檢測能幫助進行地區性的病害管理，用以觀察當地病原的危害程度與防堵跨域感染，也能幫助農民觀察土壤或水是否已受到汙染，避免在帶有病原的土中耕作或使用帶有病原的水灌溉。最常使用的檢測技術包含酵素免疫分析法(Enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)與聚合酶連鎖反應(Polymerase chain reaction，PCR)，其中PCR因具有高敏感度、高特異性與試劑取得容易等優點，使得採用基因體比對的分析方式越來越普及，使用者也能透過各種方式設計相關的引子(primer)序列。由於病原的基因會透過遺傳不斷變化，引子設計後的專一性關乎其能否於田間實際利用。 　　現在美國科羅拉多州立大學 (Colorado State University)開發出Uniqprimer，這是一款協助設計引子的線上工具，可通過Galaxy網站取得。研究人員透過病原細菌Dickeya dianthicola的基因進行引子設計與工具測試，這種細菌的寄主種類相當廣泛，且會造成馬鈴薯的莖變黑、塊莖腐爛或植株枯萎等病徵，2015年的大爆發導致美國損失超過4,000萬美元。並進一步於加州、科羅拉多州、佛羅里達州、密西根州、密蘇里州、新墨西哥州、紐約州、北卡羅來納州、德州和威斯康星州取得52個馬鈴薯莖、14個塊莖、9個組織培養樣品和41個灌溉的樣品進行測試，總共在41個樣品中偵測出D. dianthicola，具有良好的檢測效果。經由互聯網連接，任何人都可以使用Uniqprimer，儘管作業速度可能會隨著數據資料輸入和RiceGalaxy上同時使用的用戶數量而有所不同。相關研究發表於<Plant disease>。【延伸閱讀】新型可攜式DNA定序裝置可廣泛偵測早期小麥相關疾病

主題1：病蟲害防治 《研發同等藥劑效果之稻種溫湯消毒》 　　由東京農工大學、富山縣、佐竹株式會社、秋田縣立大學與信州大學共同研發種子消毒技術。此項技術發現預先乾燥水稻種子，可強化水稻高抗耐溫性。透過比平常高5℃的條件下溫湯消毒，仍可維持發芽能力，甚至具有發揮抗水稻徒長病、稲熱病、幼苗立枯病、水稻白葉枯病之化學合成農藥之同等效果。 　　其研究成果顯示，此項技術有效於抗藥性之病菌，同時可減少農藥的使用，有助於友善環境。 主題2：智慧農業 《輕鬆可得！配水管理系統—ICT自動化管理大幅降低勞力與費用》 　　農研機構利用ICT技術，研發供水路到水田的最佳農業配水管理系統。此項配水管理系統可因應所需的水量，讓水泵出力最佳化，省去人員管理作業程序，達到節省勞力之效益，同時可降低電費等管理費用，以及降低水資源浪費問題。 主題3：病蟲害防治 《蝙蝠的超音波防止飛蛾侵入，達成草莓溫室九成防治效果》 　　由農研機構、東北學院大學和JRCS公司(Just Right Customer Solution)利用飛蛾討厭蝙蝠所發出的超音波的特質，研發出模擬蝙蝠人工超音波驅離飛蛾之裝置。 　　此裝置針對草莓溫室側窗所設計。超音波功能主要利用飛蛾日沒前到清晨這段出沒時間開啟，大幅降低溫室類飛蛾侵入，成功抑制九成以上的蛾類飛蛾產卵，並有效控制農藥使用量，達到有效病蟲害蟲管理。 主題4：智慧農業 《利用AI人工智慧技術可提前預測三週後果菜類生產量，強化栽培環境改善與穩定交易，有助於農民所得提升》 　　高知縣、富士通、Nextremer公司研發可由智慧手機資訊共享的「高知縣園藝品生產預測系統」。此系統將所累積的出貨數據上傳至雲端系統，並加上果菜類每日出貨量、品質與部會內產出成果，預測之後的出貨量。藉此提升農業經營現場生產指導，改善栽培環境，以及促進大量預先銷售模式之建立，進而提升農民所得。【延伸閱讀】2019日本農業十大研究成果排行 主題5：動物衛生 《牛隻白血病的新抗病方法，有效成功抗病毒，應用於牛的疑難雜症疾病》 　　北海道大學研究小組針對有效疫苗，以及目前尚無有效治療的牛隻白血病成功研發出新型抗病方法。此項研發可抑制免疫細胞的內分泌物質和抑制其誘導的蛋白質功能的各種藥物 (前列腺素E2抑制劑以及免疫檢查點抑制劑)，可減少牛隻白血病毒感染。除此，未來包含牛隻白血病在內，可應用於其他牛隻疾病。 主題6：病蟲害防治 《利用電力或超音波消滅福壽螺，無須使用任何藥劑驅除侵略水田外來物種》 　　國立佐世保工業高等專門學校發現侵略水田外來物種福壽螺對於電力會產生靜電反應。利用這種性質，在水田周邊設置電力裝置吸引大量福壽螺靠近捕捉，並在短時間內用超音波功能消滅捕捉的福壽螺。此項技術，無須使用任何藥劑可有效驅除福壽螺。 主題7：動物健康 《盡早發現牛乳房炎新型診斷方法。利用小型NMR早期檢測黃色葡萄球桿菌乳房炎》 　　國立研究開發法人理化學研究所與農研機構發現利用核磁共振(NMR)檢測牛的乳汁，可早期發現乳房炎新型診斷方法。其診斷方法發現留意乳汁所含有微粒子的表面積，感染黃色葡萄球桿菌的乳腺炎乳汁的比表面積數值較少。所呈現數值可即時反應此項症狀，能早期控制早期治療。 主題8：智慧農業 《輕巧低價專為中型養豬農家所設計的自動洗豬舍機器人，免除辛苦清潔作業亦能節省人力》 　　農研機構、中嶋製作所與香川大學等研究團隊，針對中型養豬農家所設計的自動化洗豬舍機器人。此機台輕巧可因應日本狹窄的豬舍通道，且無須太多花費即可清潔豬舍。由於豬舍環境嚴峻人工清潔向來辛苦且非常需要耗費時間。而自動化清潔機器人正好可幫忙負擔這部分工作，相較於人工清潔亦可降低30%勞動時間，同時徹底洗淨消毒，降低疾病風險。 主題9：新育種技術 《發現水稻高耐病性與促進植株花朵變大的BSR2，研發水稻紋枯病新防治法》 　　由農研機構、國立研究開發法人理化學研究所、岡山縣農林綜合研究中心生物科學研究所發現讓水稻重要病害之一的紋枯病，以及可讓促進植株花朵變大的遺傳因子BSR2。未來持續研究BSR2紋枯病的結構，研發新防治方法。此外，利用此項遺傳因子，進而研發出可高度抗病害的大型花朵。 主題10：智慧農業 《利用AI人工智慧，研發從人工到自動化茶葉採摘機》 　　由鹿兒島縣、松元機工公司、日本計器鹿兒島製作所研發可自動化採摘茶葉的「無人茶葉採摘機」。目前此機台已接受訂單開始販售。此機台利用AI人工智慧確認茶樹的位置，自動化且高精準度進行自動化採摘作業，亦可自動行駛至隔壁茶田。此項研發不僅大幅節省人力，在降雨等各種惡劣氣候下仍可作業，除了增加工作效能之外，同時可減輕事故風險，提升農作業安全。

地球資源有限，而人口仍在持續增加，在短短二十年內，人口將由目前的77億上升至97億，屆時土地的使用競爭將更加劇烈，其他用途會不斷壓縮現有的農地空間，故必須盡快改變現有的農業生產模式，才有可能避免未來營養不良的問題。同時，氣候變遷也正在影響著現在的環境，而美國有8.4%的溫室氣體排放來自於農業活動，基於環境永續之考量，農業經營需要採取降低溫室氣體排放的方式。 　　過去十年中，垂直農業(vertical farming)發展蓬勃，因可充分利用垂直空間，比起一般單層的耕作方式更能提升土地利用效率，水資源的和化學藥劑的使用也減少許多，透過這些方式可減輕農業對環境的影響。另外，在城市地區附近建立垂直農業，產品運輸的距離就能縮短許多，間接減少運輸過程中二氧化碳的排放。然而，部分觀點認為維持垂直農業所提供的人工環境需消耗大量能源，並不屬於生態友善農業的一部分，這也是許多相關公司致力突破的技術障礙，以更高效率的資源利用提升實行垂直農業的優勢。【推薦閱讀】類似樂高積木般可組裝的垂直耕作系統 　　AeroFarms具有專利氣耕種植系統(aeroponics)，在可完全控制作物生長環境的人工系統中進行耕作，依照目標作物所需空間訂製結構高度，並提供霧化的水和養分供植物吸收，其用水量比田間耕種少95％，比水培少40％。而且，此系統還採用LED燈為不同目標植物提供精確的光照強度和波長，促使能源利用效率最大化。另通過遠端監控，科學家在每次收穫時可以掌握超過130,000個數據，用以精進預測分析的正確性，盡量縮小耕作風險。這樣的智慧化系統使作物種植時間比傳統田間縮短一半，且每平方英尺的生產力比起一般田間商業農場更高。 　　結合機器學習、機器視覺以及物聯網協助收集傳感器數據等多種技術，AeroFarms至今已成功種植超過5億株植物，300多個品種。目前正與有影響力的市場領導者（例如Dell Technologies）合作，以提升自動化和數據分析方面的能力，希望能更進一步促進植物的健康狀況與產量。

草食性的反芻動物，例如牛，主要通過瘤胃中的微生物幫助分解纖維素以提供其生長所需能量，許多生物性和非生物性因素會影響纖維素分解的效率，進而影響動物生產力和健康。利用總體基因體學(Metagenomics)可以了解瘤胃中參與纖維素(cellulose)和半纖維素(hemicellulose)分解的相關基因，但僅能確定微生物群的分解潛力，無法了解分解酵素的基因表現狀況。而瘤胃中微生物群組成複雜，為了更加了解反芻動物消化道中的微生物分解纖維素的活性，加拿大Lallemand Animal Nutrition已與法國Dendris建立了研發合作關係，將開發一種新的監測工具，以評估不同營養條件下（包括補充益生菌）對消化菌群關鍵功能的影響。【延伸閱讀】巴布紐幾內亞的豬農已成功運用區塊鏈技術進行溯源管理 　　在由法國國家農業研究院(Institut National de la Recherche Agronomique，INRA)和克萊蒙奧弗涅大學(Université Clermont Auvergne)的團隊進行的原型開發期間，選擇了約400個涉及纖維素消化的關鍵基因，並鎖定了60個重要基因作為探討分解纖維素和半纖維素的生物標誌(biomarker)。此工具將有助於促進反芻動物的精確餵養，並有助於開發飼料配方或新型飼料添加劑，以提高纖維分解效率。 　　由於益生菌可以提升瘤胃分解纖維素的效率，因此使用這樣的功能性生物晶片(functional biochip)有助於了解牛隻瘤胃中的狀況，並訂定相對的營養改善方式以改善瘤胃功能，現階段公司僅用於內部研發或客製化需求使用，尚無商業化計畫。相關研究發表於<frontiers in Microbiology>。

樹薯(cassava, Manihot esculenta，又稱木薯)原產於熱帶地區，屬大戟科(Euphorbiaceae)根莖作物，其根部可食用，常被製成樹薯粉，可提供大量的碳水化合物及熱量，是許多地區的主要農糧作物。傳統研究樹薯根部的做法，多刨除其根部周邊覆土，將組織取出後加以研究，然而此種做法將會造成組織壞死，甚至是植株個體死亡，增加品種選育及品系保存方面的難度。 　　為了在不干擾樹薯生長的前提下，方便持續觀察其個體生活史與組織發育情況，並應用在品種選育方面，哥倫比亞國際熱帶農業中心(原文：Centro Internacional de Agricultura Tropical，英譯：International Center for Tropical Agriculture，簡稱CIAT)與英國諾丁漢大學(University of Nottingham)所組成的研究團隊便致力發展以氣耕(aeroponics)為主的栽培技術，試圖透過低設施成本且不傷害作物生長設施研發，觀察樹薯根部的發育情況，揭開樹薯根部在土壤底下不為人知的祕密。【延伸閱讀】採用智慧化氣耕栽培的垂直農業技術 　　研究團隊在研究中一共發展出3套以低成本建置的氣耕系統，分別是半氣耕系統(semi-aeroponic system)、噴霧型氣耕系統(aeroponic mist system)及滴灌型氣耕系統(dripponics System)。透過上述低成本建置的氣耕系統，可方便樹薯育種者以在不傷害植物組織的前提下，觀察樹薯貯藏根(storage root)的組織發育情況，便於育種者選育出喜愛的栽培特徵。在研究團隊的實際研究測試下，認為噴霧型氣耕系統可即時觀察樹薯根部錯縱複雜的發育情況，該氣耕系統同樣也提供根部組織足量的氧氣促進其生長。除此之外，研究團隊也透過氣耕系統，研究將植物生長素(auxin)在根部發育初期所扮演的角色及影響，可藉由表徵性狀的變化，找出可能參與樹薯根部發育生長的調控基因，為遺傳改良(genetic improvement)、永續集約農業(sustainable intensification)、加速作物生長等多方研究帶來重要的參考依據。 　　研究團隊避免以刨根鏟除覆土(shovelomics)，在不傷害樹薯的前提下，觀察作物以氣耕環控(controlled environment)栽培的生長狀況，並以此做為加速育種的栽培手段。 　　該研究由英國生物技術暨生物科學研究委員會(Biotechnology and Biological Sciences Research Council，簡稱BBSRC)、國際熱帶農業中心、諾丁漢大學等單位資助。詳細研發成果已發表在<Plant Methods>

為了確保家禽的健康狀況和生產力達到最佳，應定期監測禽舍的濕度、溫度和通風狀況，濕度過高可能會為家禽的健康與福利帶來威脅，需要密切監控禽舍內部濕度。美國喬治亞大學(University of Georgia，UGA)教授Brian Fairchild認為，目前的生產者在溫度控制方面做得很好，但是濕度控制就有待加強，理想情況下，禽舍的相對濕度需要控制在40％至60％之間。 　　為了幫助生產者計算理想的通風率，喬治亞大學開發了Chkminvent，可以從網頁下載excel表格或透過智慧手機下載應用程式。只要輸入外部溫度、欲達到的相對濕度目標以及內部風扇的數量和大小，程式就能計算風扇需要運行多久才能達到目標濕度。例如，在典型的冬季條件下，若要除去1加侖的水，需要每分鐘交換20,000立方英尺（Cubic feet per minute，CFM）的空氣，表示透過48英寸的風扇需要運行約1分鐘以去除1加侖的水，並進一步推測，若雞隻能消耗1,000加侖的水，並可保留其中的20％，那麼就需要清除另外800加侖的水，在這樣的前提下需要交換5,500 CFM空氣來維持濕度平衡。【延伸閱讀】電子商務拓展農園藝產業之銷路 　　禽舍中的高濕度與高氨和二氧化碳含量之間存在密切關係，代表做好濕度控制也會間接影響其他空氣品質的變因，如果相對濕度高於70％，則空氣品質也會下降。要使墊料保持乾燥，就必須降低相對濕度。因此，在典型的冬季條件下，若雞隻消耗500加侖的水，欲保持50％的濕度，需要交換3,000 CFM的空氣量；若想達到40％的溼度，則必須將通風率提高300％，達到9,000 CFM。 　　然而，若要保持乾燥則需要提高通風效率，這也代表需要消耗更多的熱能和成本。因此，必須在考量保持安全濕度的情況下盡可能維持雞舍中的密閉性，避免雞隻著涼。為檢查雞舍中的密閉性，生產者應針對每平方英尺的地面空間進行常規的風扇測試，以功率為1 CFM靜態壓力的風扇進行測試。理想狀態是每1,000平方公尺的氣體洩漏量最多0.4平方公尺，而可接受的最小範圍是每1,000平方公尺的氣體洩漏量為0.65至1.2平方公尺。除此之外，也應該從飲水設施、墊料品質、蒸發冷卻裝置著手，幫助提升禽舍濕度管理。

河流提供了孕育人類文明的資源，但經過長期開發和現代化的進展，許多汙染物也經由河流匯集到海洋中，大部分的海洋汙染來自於河流排放的結果。其中，不易分解的塑膠類廢棄物一旦落入海洋中，就可能造成海洋生物誤食的危機，甚至隨著食物鏈累積。【延伸閱讀】科學家利用綠藻去除污水中有害的環境賀爾蒙 　　為了減緩海洋汙染，既需要清理既有的海洋垃圾，更需要防範更多的垃圾持續流入海洋當中。荷蘭發明家Boyan Slat於2013年設立了非營利組織The Ocean Cleanup，並於今年10月26日於鹿特丹展示了一種攔截塑膠垃圾的系統-Interceptor™。河道中的漂浮的塑膠垃圾會順流而下，透過浮動式柵欄引導至Interceptor™中，輸送帶則會不斷將垃圾與河水分離，並透過感測器將垃圾平均分配至六個大垃圾箱中，在垃圾箱盛滿後會向地方當局發送訊息，並停泊在河岸，方便人員將塑膠垃圾帶上岸進行後續的回收利用行為。 　　此外，系統所採用電子設備完全由太陽能供電，並搭載鋰離子電池，可日夜不間斷工作，免除噪音或廢氣問題，而且還可透過網路監控系統的性能、能耗和零組件運行狀況，最多可以儲存50立方公尺的塑膠垃圾，且不會干擾船隻或野生生物的活動。 　　目前此系統正分別在印尼雅加達和馬來西亞巴生河進行測試，計劃第三套與第四套系統將分別裝設在越南媚公河三角洲與多明尼加共和國的聖多明各。The Ocean Cleanup希望後續可達到2025年解決全球1000條最嚴重的河流汙染問題，最終目標是2040年減少90%的海洋漂浮塑膠。