斑衣蠟蟬 (Spotted lanternfly)原產於中國及越南，是一種植物害蟲，會造成蘋果、葡萄和啤酒花等許多農作物及觀賞植物的損害，目前已入侵美、日、韓等多個國家，並被視為破壞重要經濟作物的有害昆蟲。 　　在美國，斑衣蠟蟬目前主要集中在東部地區，由於其會造成巨大的農林業損失，需要研發能有效防治該蟲傳播的方法以阻止危害範圍擴大到全國各地。 　　美國卡內基美隆大學(Carnegie Mellon University)機器人研究所的一個團隊開發了一種自動化機器人名為TartanPest，可用來控制斑衣蠟蟬的傳播。TartanPest是該團隊參加農機公司Farm-ng的 2023 年農場機器人挑戰賽的參賽作品，它結合了全電動的拖拉機、機械手臂和電腦視覺技術在田野和森林中行走，利用700 張斑衣蠟蟬卵塊照片以及深度學習模型，機器人能識別卵塊並將它們從表面刮掉清除。每個卵塊中約包含 30-50 個卵，通常會出現在樹木、岩石、戶外家具和生鏽的金屬表面上，在每年秋天產下並於春天孵化，孕育出新一代的害蟲。 　　TartanPest 團隊研究人員表示，目前斑衣蠟蟬主要在美國東部出沒，但預計它們會繼續蔓延到全國，透過現在投入這項研究，在未來將能節省更高的病蟲害防治成本。【延伸閱讀】- 開發具抑制斑衣蠟蟬潛力的兩種真菌防治方法

丹麥的哥本哈根大學(University of Copenhagen)、奧胡斯大學(Aarhus University) 將和企業一起開發結合養殖魚、蝦和海藻的永續聯合生產，該計畫稱為 SeaFree，由丹麥創新基金資助1440萬丹麥克朗（約190萬歐元）。計畫旨在利用海藻生產吸收陸地水產養殖的排放物並將其轉化為高價值產品。他們將進一步開發一個封閉且永續的陸地循環，利用養蝦和養魚的殘留養分和二氧化碳，為食品和醫療保健產業種植高價值的海藻。 　　這項技術利用一個40英尺長的貨櫃裝置，配置了八個1000公升的水箱，透過將鹽水、二氧化碳和營養物質與LED燈結合，該裝置可以在一星期內生產出一整批海藻。除了收穫期極短外，這樣的隨插即用技術(Plug’n’Play)亦具有發展出口市場的潛力。另外，該系統還將工廠的餘熱再循環，利用餘熱烘乾海藻，有助於實現更永續、更高效率的生產過程。最終生產的產品包含了氣候友善型的魚、蝦和石蓴(sea lettuce)，石蓴是一種健康且富含纖維和蛋白質的海藻，除了用於製作各種保健品外，亦可以搭配海鮮作為食用佐料。該計畫還進行了食譜開發，以提高人們對海藻作為美味家常菜食材的認識。 　　研究人員表示，按照 SeaFree 的模式養殖水產和海藻具有巨大的減碳潛力，如果世界上所有的陸上魚蝦養殖場都採用這種方法，將可以顯著減少全球糧食系統的二氧化碳足跡。【延伸閱讀】- 【增匯】新的水產養殖技術可以通過大量海藻幫助緩解全球糧食危機

彰化縣養豬頭數約73萬6千頭，為全國第3大養豬大縣，縣府3年來，爭取到中央養豬產業百億基金7.6億元經費，改善廢水處理、畜牧廢料等問題，農業處今天發表成果時，農業處長邱奕志說，相信彰化縣養豬產業絕對可以蛻變，成為全國養豬產業的指標及模範縣市。 　　彰化縣內養豬戶有576戶，養豬頭數約73萬6千頭，佔全國總產量14%左右，因此常造成生產、居住、生態三方的矛盾及衝突。為提升彰化養豬產業水平，輔導豬農改善畜舍環境，縣府從2021年、2022年開始，分別向中央爭取到2.1億、1.8億元，金額均是全國第一，今年也已爭取到3.7億元，改善設備，提升飼養條件及環境。 　　農業處長邱奕表示，縣府輔導養豬產業導入新式密閉水簾及高床設備、提升廢水處理設備及購置自動化省工設備，以及自動化管理，總計輔導165場，經行政院農業委員會評定為全國第一名。 　　邱奕志說，縣府3年前成立智慧農業推廣中心，導入畜牧產業智慧化，讓民眾可以透過雲端、手機APP都可以即時了解豬隻的狀況，此外，縣府也積極輔導中小型養豬場，改善廢水處理、畜牧廢料等問題，相信3年後，彰化縣養豬產業絕對可以蛻變，成為全國養豬產業的指標及模範縣市。 　　彰化縣養豬協會理事長陳筆輝表示，中央從2021年開始挹注養豬產業百億基金，從源頭的減廢，到技術、設備提升，讓養豬業擺脫髒臭的刻板印象，生產讓消費者更安心及放心的豬肉。彰化縣在百億基金計畫裡，近3年的申請及執行可以說是全國第一，提升整體技術及設備，更加符合氣候環境需求，希望可以生產出更符合國人的優質豬肉。【延伸閱讀】- 提前掌握母豬健康狀況 AI養豬系統應用商機8億

近年來，日本國內農民數量急劇減少和人口老齡化，導致農作技術的傳承成為問題，所以NARO、NTT東日本和NTT Agritechnology於2020年2月簽署了合作夥伴協議，以實現數據使生產力提高、節省勞動力和降低風險等目的，並進行了合作，為區域發展做出了貢獻農業傳承和糧食穩定供應。 　　NARO擁有農物品種開發、栽培技術等知識的專家，正在推動WAGRI等數據輔助農業技術的發展。而NTT東日本和NTT AgriTechnology合作，以ICT技術使偏遠地區的專家利用影像和感測器蒐集到的數據，了解該地區現場環境，給予指導，在第二階段，AI技術根據天氣資訊和農物生長預測，自動向生產者呈現種植工作計劃、災情預測制定病蟲害防治計劃、市場動態預測制定運輸計劃等，預計這將減輕提供指導專家之負擔。 　　研究結果發現此技術透過結合使用AI數據分析，對於新手農民對於蟲害應對措施，透過使用害蟲診斷服務API，可以在診斷出何種害蟲後，獲得其特徵和適當之農藥的資訊。此外，農物生長預測API可以利用從天氣API獲得的種植日期和天氣預報數據來模擬何時收成以及收成數量，這可應用在耕作計劃中 　　這項研究成果自2023年已運用於WAGRI * 1系統下，未來預計將擴大遠程農業適用範圍和對象項目，近年來在全國推動，此研究將為開發新生產地區缺乏經驗的新農民進行技術繼承，並穩定農作物生產。【延伸閱讀】- 日本利用ICT技術栽培溫泉草莓

由於氣候變化以及極端天氣事件的頻繁發生，對天氣訊息需求不斷增加，特別是農田，需要更精細空間分辨率的氣象資訊，因此NARO正在推動「網格農業氣象數據」的開發。 　　該數據為每1公里距離網格提供氣象數據，為了提供溫度資訊，同時考慮到冷氣流的影響，每隔幾米到幾十米安裝帶有通風裝置和遮陽罩的溫度計，以準確測量溫度，透過建立累計流量和冷輻射強度兩個指標與現場觀測最低氣溫的關係，對網格農業氣象數據中任意一天的最低氣溫進行了5米空間分辨率的修正。 　　研究結果發現測試地區實際最低溫低於「網格農業氣象資料」估算的最低氣溫，特別是丘陵山區等狹窄低高差大等地形複雜的農田，溫度差異接近10°C，歸究於夜間地面因冷輻射而變冷，靠近地面的冷空氣流入地形的山谷中，冷空氣在凹陷處積聚，增大了與周圍的溫差，最後利用累積流量和冷輻射強度可以準確地估算農業氣象數據。 　　這項研究成果於2023年發表在《農業和森林氣象》論文，此類系統不僅可以用於自產農作和農業實驗室、規劃工作日程，還能用於氣象公司發布氣溫預報、企業進行環境評估等領域，未來將對於農業天氣預估，降低農田作物之天氣損壞率等作出貢獻。【延伸閱讀】- 氣象數據支持水稻、小麥、大豆栽培管理支援系統

什麼是生物炭？ 　　當生物質（如樹枝、農作物殘渣）在低氧或無氧的情況下加熱到200-400°C時，就會產生生物炭，這一過程稱為熱裂解。將碳以穩定的固體形式儲存起來可以防止其分解。它可以在土壤中封存數百或數千年。 　　當農民只是將作物殘渣留在田地上分解時，只有約10%至20%的殘渣碳被回收到土壤中。若過將其轉化為生物炭並施用於田地，約50%的碳以穩定形式儲存。這個過程可以減少有機廢物燃燒或分解產生的溫室氣體排放。 　　生物炭還可以透過植物吸收從大氣中直接移除溫室氣體。此外，它還可以用作土壤添加劑，改善排水、通氣、植物健康、作物產量以及水分和養分保持能力。 生物炭在減少農業排放上的效果？ 　　氧化亞氮、甲烷與二氧化碳是導致全球暖化的溫室氣體。研究發現，透過從源頭減少排放量，同時增加碳匯，農民可以實現淨零碳排或負碳排。生物炭的應用有多種好處。首先，它能夠降低農業中的氧化亞氮與甲烷的排放量，研究顯示，使用生物炭可將氧化亞氮的排放量降低約18%，將甲烷的排放量降低約3%。 　　其次，生物炭可以改善土壤的品質，促進排水和通氣，增強植物健康，提高作物產量，並增加水分和營養的保持能力。此外，生物炭還能夠從大氣中直接吸收溫室氣體，進一步減少碳排放。 　　雖然生物炭本身並不能有效減少二氧化碳的排放量，但當與商業氮肥或有機材料（如糞肥或堆肥）結合使用時，它可以起到幫助作用。另外，研究指出，生物炭還具有減少土壤溫室氣體排放的潛力，但需要進行長期研究來驗證。 生物炭應用所面臨的障礙？ 　　生物炭的應用仍然面臨一些障礙。目前，生物炭的成本相對較高，每公噸的價格從930到3,065歐元不等。 　　而且由於缺乏大規模長期研究的證據，其益處和穩定性尚未得到充分確認。因此，生物炭尚未被廣泛認可作為碳抵換的方法。然而，研究人員主張應該重新評估生物炭作為應對氣候變化的工具，並希望進一步推動其在農業和林業領域的商業應用和普及。【延伸閱讀】- 【減量】淨零碳排!日本栃木縣研究稻穀生物炭技術

NTT東日本日前發表了新型農業技術，主要是面對當前農業現場所面臨的缺工及技術斷層問題。技術團隊利用即時分享，將現場環境提供給遠端的相關農業技術專家，並授予現場作業者專業指導來解決上述狀況。 區域型Local 5GＸ智慧眼鏡ＸAR的遠端即時支援技術 　　相信農業從業人員絕對都曾經想過一件事：「希望現在自己身邊就有經驗豐富的人，能夠看到生產現場現況，並協助自己！」。由於農事現場一旦發生問題，請推廣人員和技術指導員來到現場協助往往需要耗費很長的時間，若透過電話解釋可能產生溝通落差，拍照傳送程序也較繁瑣。若遠端能有專家和現場人員一起共享即時畫面，即時取得專業建議問題將能解決農民長期所面對這項問題。而這樣的技術即將在東京得以實現。 　　東京調布市的NTT中央研修中心內的「NTT e-City Labo」，是由NTT東日本、東京都公益財團法人農林水產振興財團，以及NTT農業技術會社（NTT AgriTech）三方合作共同建置溫室、影像設備等模擬環境，並為期三年的計畫，該項目的最新成果已於2022年12月對外發布。 　　這項成果最引人注目則是整合了區域型Local 5G、智慧眼鏡、AR三方技術，將其有效應用在遠端農業支援作業上。其中「區域型Local 5G」為關鍵技術之一。除了能夠零延遲傳輸容量更大的高畫質影像，現場作業員即可在毫無壓力的情況底下接受遠端指導。智慧眼鏡的裝置導入也成為有效地取得生長數據的一項新功能。此外，藉由自動化方式取得溫室內部的環境數據、並將資料視覺化，再透過相關的分析之後，調整溫室環境，得以讓作物能在最佳條件下生長。 　　另外，作物本身的生長數據方面，目前仍需要作業人員手動記錄類比數據，再手動輸入到Excel，為了提高效率並將其應用於數據分析，本計畫使用的工具「HoloLens 2」，由微軟開發的頭戴顯示裝置，搭載AR技術，應用各種自動測量、自動收集AP，輕鬆取得各式的生長數據，進而提升效率，實現農業數位化。 　　其使用方式相當簡單，只要將兩指對準需測量位置的兩端，即自動執行測量作業，偵測到數據會自動儲存到雲端系統，專業人員就可以使用相關數據進行指導。根據實驗結果顯示，導入系統之後的調查時間縮短了28%。另外，經由AI分析累積的數據資料，還能將結果反應到指導內容，近一步提升遠端作業的品質。 農民與技術指導者雙向互惠與地方資源循環之應用  　　本計畫於東京都調布市進行NTTe-City Labo相關實證研究。示範試驗場種植350株番茄，面積達450平方米的溫室。考量實驗對通道的寬度限制，作物株數佔據溫室的面積較小，為一般番茄種植株數的三分之一左右。換算每株的數據之後，結果顯示即使是缺乏經驗的人來擔任主要作業員，若以週休二日，每10公畝為單位計算的話，可獲取31噸左右的產量，作物的甜度可到5-6度。 　　從種植者的角度來看，這項技術可讓沒有經驗，也能輕鬆從事農業工作，另一方面從指導者的角度則可以大幅減少訪視頻率及作業時間，並能提高品質，同時實現效率化等雙向互惠模式。 　　然而，現實情況來說難以無農事經驗的人，即刻投入在東京都展開新的農業職涯，並自主建立溫室並引進5G技術。因此，本技術的目標使用者和使用場域又是什麼呢？ 　　本計畫的目標，主要是將先進的農業設施，科技溫室等技術，導入到各地達到建置「鏈結地方的區域型資源循環模式」為主。例如，本計畫的科技溫室所生產的番茄，已在調布市的JA農協、小學和兒童餐廳等不同場所提供販售食用，並獲得消費者「既鮮甜又美味」的高度評價。同時間，也積極規劃各種食農教育活動，提供學生們種植作業過程的影片，甚至直接拉到現場進行戶外教學。 　　由於NTT東日本在溫室旁引進超小型生物燃氣廠，以回收農場的廢棄物和公司餐廳產生的廚餘。這個生物燃氣廠不僅能生產能源，還能夠製造液體肥料，將液體肥料提供給小學農場教學使用。 　　目前具體呈現仍聚焦在資源循環模型，讓先進農業設施為核心的循環再生願景得以呈現。針對缺工和技術傳承等迫在眉梢的問題，在地方政府主導之下，計畫成果也可望成為解決方案的一個參考模式。 　　核心的遠端技術指導，亦可由地方政府先行導入，並提供給新進農民使用。由於設置區域型Local 5G的成本非常高，初期就必須投入數百萬日元的設備建置費用，外加每個月的通訊費，對於剛進入農業工作的個體戶而言，是一項個非常高的門檻。因此目前本技術的主要客戶多為地方政府。 　　對此，NTT農業技術公司總裁酒井大雅先生表示：「我們無法透露詳細資訊，但預計將在2023年將技術導入到農業現場，開始提供遠程農業支援服務」。然而這過程中現場的導入依然會面臨實際挑戰。計畫的未來也持續嘗試在區域型Local 5G之外，是否有導入Wi-Fi的使用可能性，同時，要如何將計畫成果有效轉化成有效的商業模式，也將會是一個漫長試錯的過程。 【延伸閱讀】- 日本發展區域型Local 5G新農業技術-以東京智慧農業為例

農業是世界上最重要的產業之一，研究顯示，全球約27%的溫室氣體排放來自農業，並消耗了70%的世界淡水供應。許多農民所使用的生產技術會產生大量的碳足跡，這是因為許多傳統的耕作方式依賴化石燃料、化肥和殺蟲劑。然而，透過農業技術的精進可以使農業部門減少溫室氣體排放並提高生產效率，使農場能夠最大限度的減少化肥和殺蟲劑的使用以及對化石燃料的依賴，並提高用水效率，協助達到農業的淨零排放(Net Zero)。以下將介紹3種以淨零為目標的農業技術，包含：水耕栽培、生物炭及蜜蜂引導技術。 　　水耕栽培也被稱為垂直或室內農業，不像傳統農業需要大量土壤與土地，而是在倉庫等室內空間種植農產品，使作物生產既可以保持效率又不浪費空間。傳統農業中，噴灑於農作物的水大部分會蒸發或被土壤吸收，而水耕栽培則會回收未被農作物吸收的水分，可顯著減少流失的水量。此外，透過水耕栽培可將營養溶液直接注入於農作物的根部，比起傳統農業的農作物生長更為強壯；另一個優勢為室內的空間利用，它可以在任何地方建立，大幅度減少對土地和化石燃料的需求，並使食物來源更接近人們。 　　生物炭是透過熱解(pyrolysis)植物或動物來源的材料如作物廢料、廚餘、林業廢棄物、動物糞便等製成的一種炭，。它可以用來增加土壤的肥沃力、降低土壤密度、改善水分平衡與養分含量等，使農作物生長得更強壯，進而減少傳統農業對化肥的依賴，也可以成為在農場使用化石燃料的潛在替代品。 　　蜜蜂引導技術是利用蜜蜂向花卉或其他農作物傳送生物防治劑，農民將蜜蜂暴露於天然的藥劑，並透過蜜蜂將此藥劑轉移到植物中，可保護植物免受常見疾病與病蟲的侵害，透過此方法可以顯著減少化學藥劑的使用。 　　綜上所述，這些農業的新技術不僅可以提高工作效率、減少化學藥劑與土地面積使用、提高水的利用率，還能減少溫室氣體排放，為實踐淨零目標產生重要貢獻。【延伸閱讀】- 【減量】日本靜岡茶園利用生物炭降低CO2排放量與提升茶葉品質

隨著二氧化碳在地球大氣層中不斷累積，為防止地球快速升溫，世界上各地的研究團隊花費多年時間尋找有效去除空氣中溫室氣體的方法。海洋為世界上儲存二氧化碳總量最多的天然碳匯源，近期，直接從海水中去除二氧化碳的想法成為減少二氧化碳排放的另一個新方式，有潛力使環境整體達到淨負排放（Net negative emissions），然而此方法還未得到廣泛應用。 　　美國麻省理工學院的研究員表示已找到一種價格低廉且可以有效去除二氧化碳的機制，該團隊提出一種由無膜電化學電池組成的可逆過程，反應電極用於將質子釋放到供給電池的海水中，驅動溶解在水中的二氧化碳釋放。此過程是循環進行的，首先將水酸化，將溶解的無機碳酸氫鹽轉化為二氧化碳分子，在真空下以氣體形式收集。接著，水被輸送到第二組具有反向電壓的電池，藉以回收質子並將酸性水變回鹼性，最後再將其釋放回大海。一組電極耗盡質子後，另一組會在鹼化過程中再生，使這兩個電池可以周期性的互換作用。 　　從海洋中去除的二氧化碳，仍然需要像其他碳去除過程一樣進行處理。例如：埋在海底深處的地質構造中、轉化為乙醇或其他特用化學品等。另外，初步的經濟技術分析顯示，海洋二氧化碳去除系統在經濟層面上是可行的，該系統也可以利用船舶實施，在航行過程中處理水，以減輕航運對總排放量的貢獻，並可以在海上鑽井平台或水產養殖場等地點實施。  　　此研究目前仍在持續進行中，目標是找到新方法替代需要用到真空才能從水中分離二氧化碳的步驟，並確立好整體操作策略，以防止礦物質沉澱污染鹼化池中的電極，導致整體效率降低，該系統預計可以在兩年內準備好進行實際的示範工作。【延伸閱讀】- 【增匯】Patch與EcoEngineers合作確保二氧化碳去除技術的完整性

二氧化碳是導致全球暖化的主要溫室氣體之一，為減少溫度持續上升，因此需要找尋減少碳排放的創新方法。科學家透過與學術界和企業界合作，利用藻類在發電廠、廢水處理廠和水泥廠所排放的溫室氣體進入大氣之前將其捕獲，透過在煙器管道中吸收的碳生產藻類，然後再從微藻中提煉出生質燃料、動物飼料、營養食品等產品進行銷售。 　　在過去的十年裡，美國馬里蘭大學環境科學中心和海洋與環境技術研究所的研究人員一直與美國馬里蘭州的新創公司HY-TEK Bio合作，利用微藻來減少發電廠二氧化碳排放，以應對氣候變化和二氧化碳排放，同時生產有價值的副產品，如生物燃料和營養保健品等，並長期觀測紀錄此研究。該技術已實施於馬里蘭州的後河汙水處理廠，以藻類捕獲發電廠煙氣管道中所釋放的二氧化碳，在工業規模上不僅能減少溫室氣體排放，且能夠將收集之藻類作為動物飼料、生物燃料和保健品進行銷售，帶來額外的經濟效益。【延伸閱讀】- 【增匯】微生物，氣候變遷的潛在解方

環保署今天舉辦資源循環論壇，產業界分享案例，包括台泥低碳水泥、福壽實業糧農循環、聯華電子減廢等。署長張子敬說，2050淨零排放12項戰略中，「資源循環零廢棄」是關鍵。 　　行政院環境保護署舉辦「資源轉型 邁向永續」資源循環論壇，由前環保署長、成功大學名譽教授張祖恩主持。 　　環保署廢棄物管理處處長暨資源循環辦公室主任賴瑩瑩簡報時表示，為推動「資源循環零廢棄」關鍵戰略願景與落實各項目標，且環境部資源循環署8月將成立，目前已啟動「資源循環促進法」訂定作業，透過修法翻轉廢棄物管理觀念，以提升資源再利用，並健全管理。 　　她說，依序由減少廢棄物產生、再使用（不改變型態）、再利用（改變型態）、能源回收（如固體再生燃料）、妥善處理等5個階段，搭配綠色設計源頭減量、能資源化再利用、暢通循環網絡、創新技術與制度、加值化處理廢棄物等5大推動策略進行。 　　會中，產業界陸續分享實作案例。台灣水泥分享「水泥業資源循環再利用」作為，以低碳水泥與新種建材、廢棄物處理、新能源永續發展3大核心業務。 　　福壽實業分享「糧農循環體系建立與運作」，從利用榨油後植物渣粕做畜產飼料起，擴展至有機肥料、寵物食品、食用油脂、禽畜肉品等4大循環。 　　永豐餘投控分享以農業、全紙、能源、水、碳循環，促使資源可有效循環的商業模式。 　　聯華電子則藉由製程技術改善、原物料減量等源頭管理措施，以及透過減少廢棄物產出、廢溶劑純化、污泥再生、廢溶劑熱裂解、創造再生產品等循環技術，朝零廢棄目標邁進。 　　豐譽聯合工程則以重視建築的節能與精準結構設計，臨時設施與系統模板的重複利用，減少廢棄物的產生，開發耐久型、可循環及再生料建材，來達到減廢、減量及減碳的營建轉型目標。 　　華碩電腦分享透過延長產品壽命、循環供應鏈、裝置即服務、回收再利用、共享平台，以循環經濟促進能源效率提升，並已成功推出碳中和電腦，且基於整新服務的經驗，進行電池與鍵盤模組化的設計。 　　張子敬表示，2050淨零排放12項戰略中，「資源循環零廢棄」是重要關鍵，就是要追求「資源極大化及廢棄物極小化」，讓所有可用資源都視為資源來循環利用。【延伸閱讀】- 生物基塑膠循環再利用成肥料

近日，入駐海南大學三亞南繁研究院、海南省崖州灣種子實驗室的熱帶作物學院羅傑教授團隊利用椰子、油棕等棕櫚科植物的多維度組學數據，構建了棕櫚科多組學綜合數據庫，相關研究成果在線發表在植物學知名期刊Plant Biotechnology Journal上。 　　棕櫚科物種是熱帶地區最具特色的植物之一，包括號稱世界油王的油棕、號稱沙漠麵包-生命之樹的椰棗、含有生命之水-天然飲料的椰子、具有檳榔鹼的檳榔等，它們不僅是重要的油料作物，也是重要的景觀和藥用植物。 　　目前，油棕、椰棗、椰子等棕櫚科植物基因組被相繼破譯，並隨之產生了大量的組學數據，但該領域的研究還沒有整合的生物信息學數據庫。羅傑團隊聯合合作單位在2021年發布了兩個高質量椰子基因組，在此基礎上，團隊對油棕、椰棗、椰子、檳榔、省藤和黃藤六個物種的七個基因組數據、1,631個變異組數據，866個轉錄組數據及138個代謝組數據進行整合分析，並嵌入了12個常用的生物信息學分析工具，構建了棕櫚科首個多組學綜合分析平台ArecaceaeMDB （http://arecaceae-gdb.com）。 　　該平台提供了六個物種多個組織和時期的轉錄譜和代謝譜的查詢，並提供了六個物種基因的註釋功能、轉錄因子、基因家族、同源基因、以及對應水稻和擬南芥同源基因等多種信息的查詢，提供了針對特定基因或特定區域的變異信息查詢。同時提供了Blast、eFP（基因和代謝物）、Jbrowse、共線性分析、GWAS分析、GO和KEGG富集分析、進化樹構建、序列提取等多種常用工具。該平台在未來會持續更新，增加更多的數據及分析工具，致力於為棕櫚科基礎研究和遺傳育種研究提供有力的分析平台。【延伸閱讀】- 中國發布3000份水稻基因組研究計畫成果

2012年CRISPR-Cas9基因編輯技術（genome editing）的出現，讓科學家可以更隨心所欲的編輯基因。基因編輯技術有多種應用可能性，對各種生物產業包含醫學、植物、畜牧、漁業的未來發展都有重大影響。有鑑於基因編輯技術的應用潛力，各國也紛紛制定相關法規。目前臺灣還沒有相關法規制定，因此本文將以植物作物為例，探討傳統育種到基因編輯的變化，討論各國法規的制定如何影響農業經濟發展，並探索未來臺灣法規制定的可能性與潛在影響。 從傳統育種到基因編輯，植物育種技術的演變 　　植物的各種性狀如顏色、產量等，主要由遺傳物質DNA所決定。細胞複製或產生後代的過程中，有一定機率會發生DNA的改變，稱之為突變（mutation）。絕大部分突變都不會有明顯的影響，只有極少部分的突變會造成明顯的性狀改變。傳統的育種方法是人們會選擇特定性狀的植物作為育種材料培育後代，最終可能會成為新的商業品種。舉例來說，如果想要培育出有藍色葉子的觀賞植物，傳統育種就是在自然界中找到因自然突變而有藍色葉片的植株，再反覆雜交培育出穩定且具有觀賞價值的藍葉植物。但是，要靠自然突變得到想要的藍色葉片植株機率實在太低，因此人們也會利用藥劑或放射線等方法增加DNA突變的量，一次處理可以在染色體上創造數百到數千個位置的突變，如果剛好有基因突變能讓葉片變成藍色就留下來育種，這種方法就稱為「誘變育種」。目前許多市面上的水果或觀賞花卉，都是利用誘變育種培育。 　　傳統育種和誘變育種都需要找到特定性狀的植株才有辦法育種，但如果植物本身不存在藍色葉片的突變株，那麼即使以誘變育種也沒有辦法得到藍葉植物。這時，就要借助「基因轉殖」（gene transformation）幫忙。基因轉殖是把外來的一段DNA轉殖到目標生物的染色體中，利用基因轉殖直接獲得目標性狀，而轉殖的成品就被稱為基因改造生物（genetically modified organism, GMO），但過去的技術沒辦法控制轉進去的基因該插在染色體的什麼位置。 　　而基因編輯技術則可以精準改變基因序列的特定位點，理論上不影響基因體的其他部分，且不含有外來DNA。 定點核酸酶技術（site-directed nuclease, SDN）類型的基因編輯，如鋅指核酸酶（zinc finger nucleases, ZFNs）、類轉錄活化因子核酸酶（transcription activator-like effector nucleases, TALENs）、CRISPR-Cas9技術，可以精準地在基因的特定部位做變動，創造出所需的特定突變基因，獲得SDN-1的植物〔註〕。基因編輯後育種所得到的SDN-1植物品系，與傳統育種的成果在遺傳物質上看起來是一樣的。也就是說，如果今天市面上有一顆新品系的藍葉植物，單從基因組成其實無法判斷它是由天然突變產生，還是透過基因編輯培育而成。 〔註〕定點核酸酶切割後依據 DNA 修復的方式，還可區分為SDN-1、SDN-2、SDN-3 等三類，SDN-1 的產物完全不含外源插入的 DNA；SDN-2、SDN-3 的基因編輯仍牽涉外來的遺傳物質模板。本文討論到被認定為非 GMO 的基因編輯植物，以 SDN-1 植物為主。 各國基因編輯相關法規與對農業的影響 　　目前各國對於基因編輯產品適用的法規細節都不太一樣，大部分國家如美國、英國、澳洲、巴西、阿根廷、 日本等國認定SDN-1植物不含外來DNA，基因體的突變情形與自然突變相似，因此不屬於GMO；其中部分國家規定只要在產品上市前提供一些必要的資訊即可；其他國家則要求基因編輯產品需要做個案評估。在前述提到的國家中，基因編輯植物皆不需要進行屬於GMO的評估審查。而歐盟（European Union, EU）與紐西蘭 則將SDN-1產品視為GMO，需要進行GMO相關的評估審查。不過，歐盟理事會（Council of the European Union）後來要求歐盟委員會提交新基因體技術的研究報告，特別是將基因編輯技術視為基因轉殖管理所造成的影響。2021年4月歐盟發布的研究報告指出，基因編輯作物的風險程度與傳統育種相似，使用不同的管理方法可能不合理，而且基因編輯產品對永續農業的發展具有相當的貢獻潛力。因此，歐盟委員會目前正在針對基因編輯植物擬定新的管理辦法。 圖一：植物育種方法與染色體 DNA 突變的關係。（作者提供） 　　法規的認定會如何影響基因編輯技術於植物育種的運用？由於基因編輯技術使用於植物育種的技術與成本門檻並不高，大部分中小型企業就有能力可以進行基因編輯作物的研發。但如果將基因編輯產品視為GMO，就代表產品上市前需要提供和GMO相同的安全性評估資料。過往GMO產品從研發到商業化，平均需400個月的時間以及1.15億美元的研究經費，其中有50％的時間跟38％的經費被用於評估資料的準備與審查。因此當基因編輯產品在法規上被認定屬於GMO時，即使產品研發 前期的技術與成本門檻較低，產品研發完成後仍需花上近200個月及5800萬美元的時間及成本進行GMO的資料跟審查，才能讓產品成功上市。這樣的審核對一般中小型企業而言是個沉重的負擔，這也是為何目前的GMO多半是跨國大企業的產品。 　　根據歐盟種子公司調查，在歐盟尚未決定基因編輯商品的規範時，有八成的歐盟傳統育種公司投入基因編輯技術的開發跟應用。但在2018年歐盟法院判定基因編輯植 物屬於GMO後，有三成公司放棄進行基因編輯育種研究。從阿根廷的案例更可以明顯看出，基因編輯作物是否被視為GMO，對於中小企業的研發意願影響很大。 　　在阿根廷國內的GMO申請案中，只有8％來自國內中小企業，跨國企業則占了90％。而阿根廷認定基因編輯植物不被視為GMO，因此有56％的基因編輯申請案由在地中小企業和公家單位提出，外國企業則僅占41％。顯示法規對基因編輯產品是否屬於GMO的認定，直接影響了國內企業開發產品的花費與時間，也會影響一個國家投入產業的研發能量，甚至可能影響未來農業產品的競爭力與外銷能力。 臺灣的農業優勢與對基因編輯作物的展望 　　臺灣地形高山與丘陵占比非常高，地小人稠且農地不集中，造成機械化困難、人工需求高，使生產成本比外國高，價格無法與國外大規模生產類型的農產品競爭。例 如臺灣有95％大豆來自進口，而全世界的大豆有74％是GMO。臺灣法規尚未開放大規模種植GMO作物，因而造成國內不能生產GMO大豆，卻又向國外進口GMO大 豆的現象。 　　雖然大規模生產農產品有許多限制，但在高價作物方 面，臺灣農業的育種與栽培技術都非常成熟，如需要精緻栽培的蝴蝶蘭、芒果、釋迦等作物皆世界知名，也是 臺灣重要的出口品項。基因編輯可以精準創造類似天然突變性狀的技術，能大幅度縮短育種時間、獲得目標性狀，有效率的改良高單價作物品質、提高競爭力。從世 界各國的專利布局也可以發現，過往GMO產品多半為糧食作物的專利，但目前世界各國的基因編輯專利已經開始大量應用在高單價作物。大部分國家規定SDN-1植 株不屬於GMO，因此可以進行大規模的研究、種植與商品化。如目前日本的GABA番茄或美國的抗褐化蘑菇等高機能性或耐儲運基因編輯產品皆已經上市，相信在 不久後的未來，國際高單價農產品的市場上將會出現很多強勢的基因編輯商品，有可能會對臺灣目前的出口品項造成衝擊。 　　臺灣因為特殊的原因無法加入各種國際關係貿易協定， 農產品外銷狀況受關稅談判結果影響。目前世界上大部分國家規定SDN-1植物不需進行GMO相關審查，臺灣 相關法規狀況也將成為與各國進行國際關係貿易談判的重要影響因子。 　　臺灣目前尚未正式制定基因編輯相關法規，在此建議除了站在科學的基礎上，更需考量國情需求，將國內產業 發展、未來國際競爭力，以及未來國際貿易規畫列入考 慮，才能制定適用而有前瞻性的法規（圖二）。 圖二：基因編輯法規對臺灣農業研發與產業的影響。（作者提供） 新聞來源 朱文深等（2019年7月5日）。國內外基因體工程相關法規掃描與探討。農業科技決策資訊平台。https://reurl.cc/KXv77g AgbioInvestor. (2022 April). Time and Cost to Develop a New GM Trait (A Study on Behalf of Crop Life International). AgbioInvestor. https:// reurl.cc/qZ37yp Buchholzer, M., & Frommer, W. B. (2022). An increasing number of countries regulate genome editing in crops. New Phytologist.

由於全球人口增加、氣候變遷與災害頻頻發生，加上為減緩因飲食生活的變化造成農業生產與自然環境的破壞。為維持自然生態環境平衡以及滿足人們當下飲食生活，建構永續生產技術成為相當重要一環。而此計畫以研究未來型食材-大豆為主，除了發揮土壤微生物最大機能性，並以發展新型態的土壤健康性指標評價。為此，此計畫應用最先進的技術分析植物和微生物之間的相互關係，取得有益微生物。除此，網羅微生物的數據庫（土壤微生物群落圖譜）、土壤生物、化學和土壤物理等相關資料將以圖譜化，並取得多層次大數據進行模組化和模擬情境，以建構「環控循環農業整合平台」。 　　此外，這項研究依照土壤微生物群落圖譜、作物、環境控制與測定、社會科學、栽培管理等五個子組建構研究系統，準確掌握土壤、植物、環境三大要素，理解相互作用，加以控制。藉由「環控循環農業整合平台」之建構基礎下，推動土壤健康管理栽培管理模式系統，以產業發展為導向，實現農業創新。 土壤環境-微生物組深度相互關係解析 　　微生物存在於土壤、根圈和植物組織之中，對於植物的生長與健康具有重大影響。 日本早稻田研究小組利用單細胞基因組分析技術、共焦顯微拉曼光譜等尖端技術，收集並分析棲息在不同土壤中的微生物的基因組訊息，並建立「土壤微生物圖譜資料庫」。 　　此外，全球知名分析與檢測儀器製造商之一的日本堀場製作所(HORIBA,Ltd.)，利用獨家自創的感測器瞭解土壤與植物的狀態，增進過程中能更加詳盡理解植物與微生物之間相互關係，並進一步實驗闡明土壤健康度與堅韌度(強壯度)的因素。 　　另外，由靜岡縣政府出資設立的財團法人海洋開放式創新機構(maoi)，則是從研究海洋副產品(廢棄物) 利用微生物自然發酵轉化為肥料的過程，有效利用海洋資源殘留物，並連接海洋與陸地的循環型農業模式加以試驗。 圖.日本早稻田和堀場製作所研究小組的土壤環境-微生物組深度相互關係解析過程 土壤-礦物質循環系統之研發 　　研發團隊主要研究有助於大豆生產中最重要的磷和氮兩大元素的循環系統為主。從有效回收生活圈中所排放的污水、海洋垃圾、農業廢棄物之中產生的磷和氮，並作為農業微生物資材，重新再運用於大豆種植，實現資源循環型食品生產。藉由強化微生物資材的機能性，除了為農田和植物穩定提供磷、氮等礦物質外，還可以增強植物抗病能力。另外，關於微生物資材的研發，由東京農工大學微生物菌種培養中心(Microbiological culture)、朝日農業株式會社所持有的微生物資材技術、太平洋水泥株式會社專回收磷資材共同負責。另一方面開發微生物資材原型、改良微生物資材與建構大豆栽培示範驗證、並針對不同特性的農田利用微生物資材所種植的大豆進行對照驗證，以提升大豆生產力，減少大豆生產中的化肥用量。 圖. 資源循環型食品生產系統 作物研發 　　作物研發主要以適應不斷變化環境的植物生長，土壤微生物和磷等有用礦物質進行相關研究，並將其研究成果與子項目相互鏈結合作。例如:早稻田大學應用微生物解析技術，辨識出磷的肥料吸收、土壤病蟲害防治，強化環境適應姓等影響大豆生長的重要關鍵因素的根圈微生物，並依據其能力開發最佳優化的栽培方 法與資材。 　　另一方面，利用大豆變異鑑定出根圈微生物相互作用的植物基因，並善用所獲取的變異體，可避免連作種植所出現的問題，研發出更高附加價值的大豆育種資材。此外，與理化學研究所(RIKEN)的三好研究室(Miyoshi)與和田研究室(Wada)共同合作，利用可控的人工氣象器在可調節的環境下進行大豆栽培實驗，以因應未來環境變化的作物育種奠定基礎。 圖. 可控的人工氣象器的大豆栽培實驗與大豆變異系統選拔 環境控制與檢測 　　環境從肉眼可見到微觀細小之處無不與農業息息相關。特別是近年來特別深受微觀影響與備受關注，所謂微觀意旨基因表現型發生過程，基因可塑性與光感受體等。 　　而關於上述研發成果則實質成為農業生產效率、氣候變遷與變異等重要訊息來源。環境控制與檢測恰巧正是獲取基因組學、遺傳基因發現和基因可塑性等相關環境因素重要識別渠道，藉此將此基礎技術的環境參數精密化且可促進大範圍控制小型植物栽培系統開發。 　　此外，充分應用光學技術，開發可檢測光合作用度、植物生長狀態與植物內部成分與土壤環境調查等檢測系統。藉由環境控制與檢測，作為全球暖化與異常氣候變遷所造成作物產量減少與飢餓災害，以及巨型漂浮物和宇宙空間之應用，亦或是完全循環型農業基礎的建構，成為農業未來大願景方向。 圖. 雷射環境系統與環境分析系統 社會科學之應用 　　為促進健康土壤相關技術、大豆製品的開發、以及農業生產平台的普及化，此計畫強化生產者、消費者與社會整體潛在需求分析與開拓其模式，並在反覆驗證下，以循序漸進戰略模式將其落實於社會應用。利用虛擬離散選擇實驗、視線分析、面部表情分析等，分析目前不存在的技術和農產品的潛在需求。 栽培管理 　　為了實現作物生產與全球環境保護兩全的完全資源循環型食品生產體系，必須以創新技術發揮最大限度地減少活性氮對環境的影響，並100%實現國內自給率。因此，此計畫研發團隊將農業環境生態相關數據其數位化，利用伺服空間工程，開發農業環境工程系統。藉由本系同穩定每個土地間的作物產量與品質形成客戶下單生產模式，實現高產值的完全資源循環應用。 圖.農業環境工程系統示意圖 【延伸閱讀】- 日本農家的有機農法意願調查-土壤的重要性

美國明尼蘇達大學雙城分校(University of Minnesota Twin Cities)宣布將在五年內從美國國家科學基金會 (NSF) 和美國農業部 (USDA) 的國家糧食與農業研究所 (NIFA) 獲得 2000 萬美元的資助，用於帶領一個新的國家人工智慧(AI)研究所「AI氣候與土地相互作用、減緩、適應、平衡和經濟研究所」 (AI-CLIMATE)，研究人員將利用人工智慧創造更多氣候智慧型措施，可吸收和儲存碳並同時促進農業和林業經濟。這個新研究所是由NSF和NIFA資助的七個新AI研究所之一，屬於一項近50億美元的聯邦計畫的一部分，該計畫旨在加強全國的人工智慧協作研究。 　　AI-CLIMATE的資源包含了明尼蘇達大學雙城科學與工程學院、明尼蘇達機器人研究所、數據科學研究所、食品、農業和自然資源科學學院、和主管研究的相關單位。另將匯集來自全國各地的科學家和工程師，包含來自康乃爾大學、科羅拉多州立大學、德拉瓦州立大學、普渡大學和北卡羅來那州立大學的人工智慧和氣候智慧型農業和林業專家。此外，研究人員還將與美國印第安高等教育聯盟 (AIHEC) 及其代表的部落民族合作。 　　美國的目標是到2050年實現淨零碳排，而最有希望實現的方法之一就是利用林業和農業等自然系統作為碳匯，而農民和森林擁有者可透過碳市場或系統獲得獎勵。在該系統中，財產所有者可以向欲抵消其碳排放的公司出售碳信用，也就是他們的農場或森林隔離的二氧化碳量。然而，以目前的技術要準確測量固存的碳量既困難又昂貴。 AI-CLIMATE的研究人員將使用深度學習和知識引導的機器學習等新的 AI 技術，可提高量測準確性並降低農場和森林中碳和溫室氣體計算的成本，並使更多人更容易獲得。【延伸閱讀】- 【增匯】森林碳匯 淨零目標的關鍵

英國政府於今（2023）年3月30日公布了《碳預算交付計劃（Carbon Budget Delivery Plan）》。這計劃列出了國務大臣為實現碳預算（Carbon Budget, CB）4、5與6的提案與政策細節。目前為止，已經制定了6項「碳預算（Carbon Budget, CB）」，涵蓋2008年至2037年。所謂的「碳預算」是指須編制溫室氣體排放的上限，但並未規定達成此目標的方法。 　　然而，該項計劃受到環保組織的批評，因為英國政府承認其量化的建議與政策將無法達到實現碳預算6所需的97%節約量，並且只能滿足2030年國際承諾的92%。 飼料部門措施 　　針對飼料部門提出的相關措施，旨在支持與加快動物養殖的精準飼養（Precision feeding）。精準飼養涉及對動物飼料的評估，以確保飼料的成分與數量能夠滿足但不超過動物的需求。這可以透過提高飼料利用率、穩定動物胃中的發酵、改善動物健康以及減少糞便中的營養物來減少溫室氣體的排放量與排放強度。 　　報告表示，由於以市場為導向的精準飼養模式已經出現，業界對採用精準飼養的意願也將會增加。農業工業聯合會（Agricultural Industries Confederation, AIC）保留了一份經認可的飼料營養師名冊，以便對最佳餵食方法提供技術諮詢意見。此外，精密混合機械也可用於配製飼料。政府將在農業創新計劃下提供資金，支持精準飼養相關技術的發展。 抑制甲烷的飼料產品 　　使用抑制甲烷排放的飼料產品將幫助英國農民減少牲畜的甲烷排放。像是含有3-硝基氧丙醇（3-Nitrooxypropanol, 3-NOP）、硝酸鹽添加劑可以減少反芻動物甲烷的產生量。然而，到目前為止，抑制甲烷排放的飼料添加劑在英國尚未獲得批准。 　　英國政府表示，將繼續與食品標準局（Food Standard Agency, FSA）、蘇格蘭食品標準局（Food Standards Scotland, FSS）以及業界合作，探索適合的政策選項，以鼓勵、推動採用安全與有效的抑制甲烷的飼料產品。【延伸閱讀】- 【減量】減少乳牛排放碳和甲烷的8個方法

近日，中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所智慧氣象與農業氣候資源利用團隊作為牽頭單位之一，聯合多家單位研究人員分析了過去50年小麥育種對適應氣候變化的貢獻，揭示出當前小麥育種策略帶來的小麥產量遺傳增益將無法抵消未來氣候持續變暖帶來的衝擊。相關研究成果發表在《自然-通訊（Nature Communications）》上。 　　據賀勇研究員介紹，糧食生產是受氣候變化影響最為明顯的領域之一，而未來30年間氣候變化對農業的巨大衝擊將嚴重影響全球的糧食安全。目前國內外學者就小麥產量形成過程應對氣候變化方面開展了大量的研究，並認識到品種改良對適應氣候變化的作用，但對適應性育種缺乏全面的了解。 　　該研究利用育種家於1960-2018年期間在北美開展的區域試驗大數據，全面評估了當前和未來氣候條件下的育種進展對該地區小麥產量提升的貢獻。研究表明，相較於舊的對照品種，新育成的小麥品種（系）雖然在潛在產量上具有明顯優勢，但對升溫更為敏感。此外，預測結果表明，當前的小麥育種策略帶來的遺傳增益將無法完全抵消升溫對小麥產量的負面影響。該研究進一步指出，在面向未來的小麥育種策略中，需要充分釋放品種性能，加快品種對氣候變化的適應性。【延伸閱讀】- 找出能夠適應「更熱地球」的根將有助於緩解糧食供應的壓力

近年來，由於極端天氣和氣候變化的影響，人們擔心水稻的產量和品質會變得不穩定。例如，在2019至2020年的九州地區，由於農民逐漸高齡化，農作物營養生長期光照不足、灌溉期高溫等影響，農作物生產率顯著下降。 　　無人機使用先普及於水稻農藥施肥，接著用於生長診斷，使用無人機從空中進行生長診斷會測量植物群體反射光，並會受到太陽角度和日照量影響。因此，即使是同植物群體，用於生長診斷的標準化植被指數(NDVI)亦會因拍攝日期和時間不同有所差異。而在測量地面植物群體反射光時，NDVI等較不受太陽光線因素影響。 　　研究結果發現地面NDVI與產量相關性高於空中NDVI，此外，當使用地面NDVI校正空中NDVI時，與產量的相關性更高。因此，透過無人機使用多位點地面NDVI校正空中NDVI，比獲取大範圍地面NDVI及僅使用空中NDVI更容易。此項研究成果，新系統將在農業數據協作平台中以Microsoft Excel程式供大型生產商和民營公司使用，未來在農藥噴灑和作物管理將提高便利性。 　　這項研究成果於4月27日發表在農業研究中心《作物與環境》上，面對逐年天氣變化，作物產量下降，對於農作物品質與穩定產量做出貢獻。【延伸閱讀】- 空中巴士和 Agrimetrics 聯手運用衛星來收集、儲存作物之數據