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要進行溫室氣體減量,首先需瞭解排放情形,包含排放源、排放係數,透過精準掌握農產業碳排資訊,針對熱點投入資源進行滅量工作,建立低碳的耕作與養殖模式,推動農機電動化與設施設設能效提升,建構低碳農業。
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【循環】利用榛果殼製造再生能源的發展潛力
2022/03/01
中國黑龍江省農業機械科學院的研究人員在8 月 24 日出版的《可再生和永續能源雜誌》上,分享該研究團隊如何使用熱轉化之方式,將榛果殼加熱至400 至 1000 ℃後,並從榛果殼中提取木醋液和焦油,以作為潛在的可再生能源。   木醋液是一種利用農業廢棄資材-榛果殼中提取出之液體物質,可作為驅蟲劑、肥料、植物生長促進劑或抑制劑,亦能作為木材防腐劑除臭劑和牲畜飼料添加劑。   該研究團隊發現,從榛果殼中萃取出的木醋液和焦油含有大量的酚類物質,為後續抗氧化研究奠定基礎。該研究團隊將20 克榛果殼裝載到管式爐熱解反應器的石英管等候區,當管式爐熱解反應加熱至目標溫度後,將榛果殼送至反應區並無氧的情況下加熱20分鐘。這個過程被稱為熱解。   生物炭是經該熱裂解過程之後的產物。其主要的成份是碳分子,另一方面,研究人員將副產物木醋液與焦油藉由密度的不同,以離心機將兩者分離。水性部分是木醋液,而固狀物質則是加工後的焦油。之後,研究人員將木醋液和焦油分別儲冷藏,並進行下一階段的分析。研究發現熱解溫度對萃取出的木醋液和焦油的產量和物理性質有顯著影響,而這些資訊將有助未來更進一步的了解廢棄榛果殼生物燃料及其抗氧化活性方面的應用。【延伸閱讀】麥桿廢棄物未來將可作為新的生物性化學物(品)原料來源之一
【增匯】森林碳匯 淨零目標的關鍵
2022/02/25
國發會即將在三月發布台灣的淨零路徑,在淨零目標下,除了致力於減排的各種方案外,不容忽視的是「森林碳匯」。   淨零目標可謂是人類共同的「集體型計畫」,以經濟的術語,就是典型的「計畫型經濟」,為了世紀末不增溫二度或甚至不超過一點五度,為了人類的永續發展,人類必須捨棄以化石燃料為主的發展模式,朝向低碳並中和的道路。   淨零排放在一定程度上就是「歸零」的最後通牒,但是,淨零不是、也不能消除所有碳排放。淨零只是要確保所有人為產生的二氧化碳或會造成地球增溫的氣體,在無法完全避免以及封鎖的情況下,可以被有效移除一定的數量。淨零目標是以碳排放與碳移除達到中和的程度為依歸,意味著世上仍有碳排,仍允許抵銷,而不是完全處在「零碳排」的境界。   以森林碳匯而言,論者常以碳匯是否「新增」為考量,殊不知,新增造林固有助於有效移除碳排,但既有的碳匯除固碳此一視野外,亦有其歷史、文化、政治、生態的多重意義,也因此,在考量碳排放與碳移除之森林碳匯角色時,不能拘泥於能否新增固碳一隅,還應依照「碳主權」思維,兼及環境效益,藉以調和碳匯及其外溢之氣候時代價值。   企業自主選擇抵銷以及購買碳額度權益,在國家碳意識的框架下,必須有一定的限制,亦即,必有一部分的抵銷或碳額度交易應有助於國家自然碳移除的永續建制,藉以確保國家的永續物質條件以及世代所需的物質環境。南美的蘇利南、亞洲的不丹與中美洲的巴拿馬,都是以其固有之森林碳匯以及後續的再生能源而提前達成淨零目標。可見,就國家而言,淨零中的森林碳匯,其意義與價值都包括既有森林碳匯(權)之歷史累積以及未來碳匯(權)之衍生意義,都是國家的重要碳資產,應納入淨零之策略考量。   企業若僅在意碳排放的「費」與「稅」,而不思考其企業營運與發展跟社會、國家的關係,是落伍的企業自私思想。在碳主權的法律設計上,應該納入企業的碳責任,根據共同但有差別及永續發展原則,以排放者付費的精神,將新增取得之「費」或「稅」用於改善碳排,增益碳匯,更應該用以維繫社會公正轉型,確保國家之永續不墜。以燃煤電廠為例,即使徵收的碳費或碳稅,而認定「碳排放與碳移除達到平衡」,但其他緊隨碳排而來的硫化物、汞和致命空氣汙染物,都仍是危害因子,不可在制度上偏廢。   森林碳匯的科學量測及驗證與工業部門的碳排查驗不對等,反映在抵銷或碳匯(權)與碳排放額度兌換的制度設計上,就要有差別性作法。換句話來說,碳匯與碳額度之抵換或兌換並不是一比一的關係,才可反映其多重意義。這樣的合理且必要的差別換算,有愈來愈多的人已意識到並願意支持,這是碳主權所需的民意基礎以及正當性,值得執政者重視。【延伸閱讀】生物多樣性高的森林更能長期穩定固碳
運用人類肥胖相關基因(FTO)增加糧食作物產量
2022/02/25
面對日益不穩定的氣候和不斷增長的全球人口,科學家們一直致力於提高作物產量以應對全球糧食需求。近日,芝加哥大學、北京大學和貴州大學研究人員將人類肥胖相關基因(FTO)插入至作物中,以協助提高作物之品質及產量。且該研究於日前被發表在《自然》期刊上,據內容表示, RNA上的甲基化修飾,對基因表達具有重要的調控功能,能有效地調節作物生長及生產量。   眾所周知,RNA 會讀取 DNA,並調節蛋白質的生成。在2011 年,研究團隊發現RNA 上的甲基化修飾對基因表達具有重要的調控功能,可有效地調節作物生長及生產量,進而開啟RNA表現遺傳學之新方向。   由於植物沒有FTO(一種影響人類和動物細胞生長的蛋白質)同源蛋白,因此研究團隊將FTO插入至植物中來觀察植物對外來蛋白質的反應,而觀察發現FTO可促進植物生長。隨後,該團隊將FTO插入至糧食作物上,研究結果顯示,FTO可促進水稻和馬鈴薯的生產量增加至約50%。且作物之生長力提升、具耐旱性且提升光合作用之速率,這意味著該技術可應用於糧食作物育種以面對未來糧食危機。並提供了潛在改善生態系統之可能性及增加獲取植物性材料(木材、花、油、食物和藥物)的方法。【延伸閱讀】專家們表示:新興植物育種技術將能解決未來糧食安全問題
【減量】生活淨零 法國規範食衣住行
2022/02/24
全球目前有超過一百卅個國家宣示或規畫二○五○年達到淨零排放,歐盟、英國、德國、加拿大、日本、南韓更直接入法,各國通往淨零道路各有特色,如法國將減碳貫徹在個人生活,推廣低碳租屋、低碳飲食,日本強調「零碳運輸」,從地下鐵、巴士到港灣、航空都要減碳。   英國是全球第一個明確將二○五○年淨零排放目標入法的國家,預計二○二五年排除燃煤發電,擴大天然氣及風力發電,擬以氫氣作為家戶供熱、車輛及工業主要燃料。   英國更積極推廣家庭及企業安裝「智慧電表」,鼓勵民眾了解自身用電狀況及習慣,進而規畫更具個人彈性的用電方法,例如在用電離峰時間為電動汽車充電,家戶或企業若設有再生能源發電設備,可在用電高峰期間饋電到電網。官方估計,到了二○五○年,裝設智慧電表的小型企業每年約可減少四千五百萬公噸的碳排。   法國去年通過「氣候與韌性法案」,重要精神之一,是將減碳工作落實在民眾的日常生活中,「食、衣、住、行」幾乎全包,例如十五萬人以上的城市,二○二五年將可禁止中高汙染車輛通行;根據房屋排碳及耗能程度分為七級,二○二五年起將陸續禁止出租等級較差的房屋,促使房東翻新建築、降低碳排。   另外,法國將要求餐飲業的餐點必須有五成以上來自「永續食材」,二○二三年起學校或公部門餐廳必須提供素食,希望振興本土農業發展。   日本在交通方面提出「零碳運輸」,規畫二○三○年廣設十五萬座公共充電站、二○三五年禁賣燃油車、壓低車用蓄電池價格,還要建置碳中和港、開發永續航空燃料等。   以東京為例,地下鐵近年改裝LED燈及效率較高的空調,降低用電;巴士則開始採用氫燃料電池,不會排放二氧化碳或懸浮微粒,到了二○三○年所有新購小客車及機車都是非燃油車,比國家目標提早五年。【延伸閱讀】因應全球極端氣候 驅動創新農業技術到來
淺談猶他州垂直農場是如何因應氣候變遷
2022/02/22
在氣候變遷、水資源缺乏、溫室氣體導致的暖化效應威脅下,農業轉型成為趨勢。一家位於美國猶他州的科技公司Grōv Technologies宣稱,該公司的科技能應對氣候變遷和全球糧食問題的雙重危機。該公司在猶他州建造一座類矩陣且全自動式內生長系統之雙塔式農場,用於生產牧場所需之飼料。該農場透過兩層樓高的圓柱體並自動化地進行小麥或大麥草的栽種。   首先,該農場的機器人有效率地將種子栽種至兩英尺大的方塊中,後續該方塊將沿著農場地軌道爬上第一座圓柱體,並將其浸泡在淺水中,以提供養分並發芽成飼料墊。之後,該飼料墊繼續沿著軌道旋轉至第二座圓柱體,並以LED燈照射以促進其生長。最後,當飼料墊到達第二座圓柱體之底部時,輸送帶將該飼料墊運送至貨車中,待裝滿貨車後,將會運送至牧場,以供乳牛食用。另外,該系統能高效地應用及回收水分,且只使用傳統農業用水量的5%。   Grōv Technologies表示,此技術可全年的提供乳牛最新鮮飼料,且飼料不含農藥、用水和施肥量極少且不會流入河流或湖泊。該公司也運用數據來監控及確保有提供充足的營養給牲畜們,並與全球訊息龍頭亞馬遜網絡服務 (AWS) 合作進行監控。目前Grōv正在使用 AWS 的機器學習和電腦視覺技術,並利用感測器之數據結果來提高其塔式農場的營運效率。   全世界每年消耗 3.4 億噸肉類,如僅計算運輸肉類動物飼料所產生的溫室氣體排放量,保守估計每年排放的溫室氣體相當於 52 億公噸—比歐洲特定年份的溫室氣體排放量多大約10 億噸。猶他州有 110 萬頭牲畜,而運輸這些飼料所產生之溫室氣體排放量預估與該州所有車輛總合相同。因此,Grōv Technologies 想在全球建立數百個室內垂直農場,以縮短飼料運輸距離以減少碳排放量,甚至是建立自給自足之食品供應鏈,以確保食品安全及糧食供需平衡。   Grōv Technologies的目標是在其下一代種植設備中大幅提高糧食產量,同時將用水量減少到官方所設的目標5%以下,希望往後能變得越來越經濟實惠和更廣泛地被使用。另外,其系統不含殺蟲劑、化肥,甲烷排放量亦極低,很容易被用於有機農業。該公司還希望能填補農場到餐桌間的鴻溝,讓所有人都能享用到當地食材,讓消費者更貼近食材產地,亦能確保食品安全及糧食供需平衡。【延伸閱讀】奧林帕斯高塔農場-運用環控農業垂直耕種模式生產高營養價值麥草來飼餵牛群
Nokia與AeroFarms將聯手開發新一代5G 人工智慧-植物視覺技術
2022/02/18
AeroFarms公司與Nokia實驗室宣布聯手開發新一代植物視覺技術,結合了雙方專業知識以擴大在尖端網路、自主系統以及機器視覺學習和技術方面的聯合能力,用以識別、追蹤植物之間的交互作用,並應用於栽培管理。   Nokia實驗室將貢獻其自主無人機控制編排系統、5G私人無線網絡、強大影像和數據傳導系統,以及以創新之人工智慧為基礎的移動感測器技術。AeroFarms是垂直農業領域的領導者。該公司將貢獻其商業專業知識、全方位環境控管及以農業為中心之數據平台和機器視覺技術。這種創新技術的結合使得該公司的影像觀察功能極為強大,並成為該行業中佼佼者。   雙方合作開發了下一代植物視覺技術系統,該系統透過高品質之影像處理,協助栽種者動態式監測植物,並允許栽種者依據其需求進行修正,確保全年種植高品質植物。 AeroFarms與Nokia實驗室從2020年開始合作,並將該技術測試於AeroFarms的商業作物中。如今,兩家公司將其系統擴大應用至AeroFarms的所有作物和未來的室內垂直農場,包括位於維吉尼亞州丹維爾和阿聯酋阿布達比的農場。【延伸閱讀】荷蘭瓦格寧罕大學發現「植物的眼睛」對光線的感測協調性,能促進植物快速成長   透過應用葉片大小分割、量化和基於像素的掃描來識別一致性和變異等方式使Nokia實驗室的機器視覺技術能夠精準地獲取數據,甚至能精準地獲取到單一植物之資訊。且這種最先進的影像技術能夠大量地收集植物資訊,包括其葉片大小、莖葉長度、顏色、曲率、斑點等等。   AeroFarms公司的垂直農業平台比傳統農業更具永續性,每年每平方英尺的生產力提高390倍,同時用水量減少95%,並可以達到零農藥使用。Nokia在一份新聞聲明中表示,其願景是應用技術使利益最大化。垂直農業能為社區提供本地食材之選擇性,減少物流運輸環境之影響,並且有助於減少食材之浪費。
半數鄉村恐消滅 日本政府推動地方創生
2022/02/11
日本正面臨人口銳減、超高齡化與地方經濟衰退問題,北海道夕張市2006年宣告破產,京都市則傳出最快2028年可能破產。專家指出,政府若不盡快研擬活絡地方的政策,到2040年日本的地方自治體恐將減半。於是,日本政府在2014年提出推動「地方創生」的想法。 人口流失的限界集落 《 拿破崙之村》受關注   2014年,時任首相安倍晉三在臨時國會上表示必須重視地方創生,期盼藉由年輕人的力量,營造具有夢想及希望的地方,並指示相關單位成立「町.人.就業創生本部」,以因應少子高齡化,避免人口銳減,並矯正人口過度集中首都圈的情況。   2015年,國會及地方自治體在擬定人口願景及綜合戰略後,展開第一期「地方創生」工作;2020年12月提出「第二期町.人.就業創生綜合戰略」;2021年6月公布「町.人.就業創生的基本方針2021」。   「限界集落」(極限村落)的問題讓日本政府感到十分棘手。「限界集落」是社會學者大野晃1991年提出的概念,指因人口外流造成村落空洞化、邊緣化及高齡化的鄉鎮。   2015年改編自真人真事《獻米給教宗的男人》一書的日劇《拿破崙之村》與同年日劇《限界集落株式会社》都在探討此問題。前者主角是熱血輔導地方轉型的「超級公務員」高野誠鮮;後者則以當地農戶為主角。   原是和尚的高野誠鮮,以石川縣羽咋市公務員身分,引領以老農為主、人口僅約500人的「限界集落」神子原村發展,為當地開創觀光新局。他將這個村落生產的稻米獻給羅馬教宗,打響「神子原米」品牌,再成立產地直銷中心,將利潤回歸農戶及地方。 強化在地鼓勵鮭魚返鄉 吸引外籍客注觀光活水   地方創生的工作包括強化地方產業、鼓勵鄉村子弟「鮭魚返鄉」的U-TURN創業、招攬外籍觀光客、企業在地方設立衛星辦公室等。   產業衰退是地方人口外流到大城市的原因之一。地方產業面臨後繼無人的窘況,但若企業或工廠轉移他處,當地民眾就得面臨失業。中央與地方合作,加強既有產業,並在地方創立新產業。為鼓勵鄉村子弟返鄉創業,日本政府祭出補助金,2021年編列1,000億日圓的預算;另針對以在地方創業為目的遷居地方的人士,給予最多300萬日圓的補助金。   2008年日本政府成立觀光廳後,官民合力積極招攬外籍觀光客。例如,日本四國香川縣開闢來往台灣、中國、韓國等地的直飛班機,2019年外籍觀光客在香川縣的消費額高達146億日圓。COVID-19疫情發生後,地方則透過加強跨境電子商務販售管道、影片和社群網站等宣傳魅力。   2016年日本總務省實施鼓勵「鄉里遠距上班」措施,對於在地方設立衛星辦公室的企業(總社在東京、大阪等大城)給予補助金。這對企業而言,可在地方延攬優秀人才,員工上班地點選項增多。在疫情發生後,政府呼籲企業推動遠距上班,讓員工離開大城市上班的企業增多。 縮小城鄉差距政府出招 繳故鄉稅奉還地方特產   在日本,民眾除繳納所得稅外,還須繳住民稅給居住的都市,都市人口愈多,稅收就愈高。為縮小城鄉差距,日本實施「故鄉稅」措施,民眾可對自己所選的地方自治體捐款,助其發展。捐款後,扣除部分負擔金額,捐出的故鄉稅可抵扣該年度所得稅與下年度的住民稅,還可獲贈地方自治體的農特產品。   宮城縣氣仙沼市2021年4月至12月26日,獲民眾捐贈「故鄉稅」達約10.3億日圓,刷新2020年度約4.5億日圓的最高紀錄。   氣仙沼市回饋給捐款者的贈禮是該市的牡蠣、魚翅等海產。市長菅原茂表示,將把故鄉稅的捐款用於推動地方創生,振興產業、充實教育等。   日本藉2021年舉辦東京奧運為契機,創設了以體育力量協助地方創生的表揚自治體的制度,期待以此活絡地方。首屆表揚大會2021年12月14日在東京都舉辦,共30個自治體得獎,包括東京奧運台灣隊接待城的茨城縣笠間市、千葉縣銚子市等。   此外,還有企業版故鄉稅,企業可透過此制度活絡地方產業,獲得減稅優惠。2016年在福島縣磐城市四倉町開設的Wonder Farm綜合型農業主題樂園,就獲得JR東日本公司的支援,堪稱地方創生佳例。   Wonder Farm內設有販售蔬果、加工品的「森林市場」、烹煮當地農產品料理的「森林廚房」、製造番茄汁及番茄醬的「森林AGRI工坊」、栽培花卉蔬果的「花園與農園」等。   此外,由TOMATOLANDIWAKI與JR東日本合資成立的JR TOMATOLAND IWAKIFARM在此設置溫室栽培番茄,面積1.76公頃,種類約11種,年產量約600噸,被暱稱為「JR番茄」。除了提供遊客現摘、送至一旁的Wonder Farm製作加工品外,也出貨至當地市場、JR集團旗下的車站店鋪,有一部分則以JR鐵路運送到首都圈販售。【延伸閱讀】讓日本高知縣數位化轉型帶你看地方創生與農業
提高牛與人的福利 合作生產好喝的牛奶
2022/02/10
濃郁、香甜、順口,來到禾香牧場就了解牛奶為什麼能這麼好喝──環境清爽乾淨,從犢牛、女牛到泌乳牛,每個階段的飲食都有獨家祕方絕不馬虎,舒服地吃飯、睡覺,讓牛得以健康泌乳;不只是牛,牧場積極朝自動化邁進,在顧好牛的同時也顧好人的工作環境,才能做好每個環節,持續生產優良乳源。鮮奶、優格、饅頭,看見堅持天然的禾香,自然就想帶回家。   凌晨4點,是酪農一天的開始。來到牧場,每個人都有自己的任務:場長巡視牧場,觀察牛隻;小牛班長準備小牛的早餐;負責拌草的夥伴先將昨天牛隻吃剩的草料收集成堆肥,才能放新的;搾乳室則開始前置作業。5點,除了拌草的夥伴之外,酪農和泌乳牛一起聚集到搾乳室,展開最重要的搾乳工作。6點一百頭乳牛解放完脹奶,神清氣爽要吃飯了,大家又各自回到工作崗位,小牛醒了要餵奶、發情的乳牛要配種、搾乳室要清潔消毒、牛棚要清洗乾淨,一路忙到9點才休息。下午3點牛餓了、脹奶了,早上的工作再來一遍,到下午7點,養牛的一天才結束。但也不能真的休息,牛隻有突發狀況還是得處理,全年無休。「所以我們家都不能出遠門。不過現在人手比較多,員工可以輪流休假,也陪陪家人。」第三代接手的石少崴便是牧場提升員工福利的推手。 融合三代智慧的牧場管理術   1983年石少崴的爺爺石水南,從四隻小牛開始經營牧場,當時連牧草都要自己種,「很累很累,老人家講到過去如何養牛會一把眼淚一把鼻涕。」太苦了就不想讓孩子也苦,石水南想把牧場收掉,但從廈門大學讀完中醫的兒子石宇斌卻不想讓老爸的心血白費,接手牧場帶入中醫觀點,每天對牛「望聞問切」,石少崴說:「我爸很強!會跟牛溝通,一個眼神就可以知道牠的狀況,看身上的斑點就可以知道牠是幾號。」不過當時酪農戶還沒有引進相關設備,大量仰賴人工卻又找人不易,所以禾香這類擁有350頭牛的中型牧場只有三、四名員工,「我爸一個人要配種、又要搾乳、又要拌草還要巡視小牛。」過勞使得早期的酪農都做不了太久,四、五十歲就要退休交給下一代。從小在牧場看著父母過於忙碌的身影,石少崴接手後的第一件事,就是改善設備,朝自動化邁進,用SCR智慧頸圈連線App,觀察牛隻精準又不耗神;增聘人力劃分工作項目,讓員工不因過勞而發生意外,也能專注在負責的工作上,維持鮮乳的優良品質。【延伸閱讀】了解動物肢體語言將有助於提升動物福祉 做出讓消費者信任的乳製品   2014年頂新爆發假油風波,連帶影響民眾抵制旗下的林鳳營鮮乳,質疑臺灣的牛奶能不能喝,「我爸媽在酪農業的第一線,看了很痛心,早上4點起床這麼用心的養牛,結果臺灣消費者不信任臺灣的牛奶,跑去買進口牛奶。」   「想做一支讓消費者信任的乳品」這個想法在石宇斌與李丞桂夫妻的心底萌芽,加上當時大廠牌的收購價普遍不佳,以及李丞桂為了協助弱勢,用自家鮮乳研發出來的饅頭居然大受歡迎,為兩人增添信心,一舉脫離大廠收購,「禾香」牧場品牌就此誕生,在臺南佳里開設第一間直營店,從一週賣十幾瓶到一週賣六百瓶,甚至上架全聯等大通路,「我們沒有打廣告,品質好又穩定,客人就會慢慢打口碑。」除了饅頭、鮮乳,還有優格、保久乳,「都是原味無添加,吃出來的都是鮮奶本身的味道,我們只做自己也愛吃的產品。」   2021年底A2β、活性硒兩支機能性鮮乳即將上架,前者是乳糖不耐症者也能喝的鮮奶,後者則能吸收微量元素硒有助於健康,令人期待。
春節好去處/綠園道、熱博迪士尼稻田吸睛
2022/01/31
春節想賞花海不用大老遠,高屏都有好去處。高市公布鐵路地下化左營暨鼓山花海專區,水利局在園區種植近13萬株四季草花,供民眾走春賞花。屏東熱帶農業博覽會22日開幕,今年有迪士尼授權圖案,成最吸睛的巨型彩繪稻田,因應本土疫情升溫,熱博強化防疫措施人流管制、實聯制,園內設飲食專區不可邊走邊吃,全程戴口罩。   水利局在園區內種植近13萬株四季草花,包括一串紅、雞冠花、彩葉草、牽牛花、日日春、萬壽菊等,打造不同層次的花海景觀。王姓民眾每天傍晚都會到園道散步,他說,園道穿上花衣,看了心情愉快。   高雄鐵路地下化去年10月完工,闢建全長15.37公里綠園道,有左營、高雄、鳳山等三處園道,成為民眾休閒、騎車好去處。左營園道有「大地遊戲場」,可以讓孩童消耗精力,大人享受戶外體健組合、大轉輪和轉腰器等。   屏東熱帶農業博覽會是每年春節盛事,今年熱博推出九大農業主題,將農業精華多元呈現,最大賣點是巨型迪士尼彩繪稻田與夢幻繽紛花海。民眾可在1月22日開幕至2月28日(除夕休園),跟最喜歡的角色人物拍照打卡。   九大農業主題包括,屏東道之驛「農業物產館」啟動試營運,1樓販售地方農特產品,2樓設迪士尼快閃店及歷屆熱博回顧展,遊客可在館內2樓及3樓長廊觀賞迪士尼彩繪稻田。
種子「渴」望生存-新塗層幫助種子在乾旱環境中存活
2022/01/24
當你把蠶繭、柳橙果皮廢物、有益菌及一點兒創新結合在一起時,會得到什麼呢?一組研究團隊希望這可能會是乾旱地區,作物生長問題的解決辦法。來自麻省理工學院(MIT)和摩洛哥國王穆罕默德六世理工大學的科學家,已經開發出一種新的塗層,來幫助種子在半乾旱的條件下可以存活及發芽。他們的研究已經發表在《Nature Food》期刊。新型種子塗層由兩層材料組合而成,並直接用於撥種之前。外層為柳橙果皮廢物加工製成的果膠,目的在鎖住水分,防止種子在乾旱或缺水期間失去水分而乾枯。其靈感來自奇亞籽和羅勒籽的表層,它會創造一個濕潤的環境讓種子生存,直到適合發芽的環境條件出現。而內層直接塗佈於種子,它含有一種細菌,利用來自蠶繭的材料將其保持在原位。當接觸到水和土壤時,根棲細菌會將氮固定到土壤中,來提供種子發芽所需的一些營養物質,同時減少了對肥料的需求。   麻省理工學院土木暨環境工程學教授、致力這項新技術的科學家Benedetto Marelli在新聞稿中說明:「這是種子塗層真正的附加價值。因為這些微生物可以自我複製,並固定氮氣至土壤供植物使用,因此減少額外添加氮肥的同時還能肥沃土壤。」世界上大約15%的土地在半乾旱(即草原)地區。在那裡,水是農業的限制因子,影響超過10億人的糧食安全註1。在這些乾燥的土地上,大多數作物在生命的早期、發芽和幼苗階段就死亡了。   Marelli告訴我們:「前一段時間,氣候變遷開始影響我們的生活,但現在我們日復一日清楚地看到這些影響。因此,我們確實需要找到新的解決方案,使農糧體系更具彈性。」以種子塗層種植的普通豆類-四季豆生長狀況良好,且正在進行田間試驗。如果豆類試驗作物能大規模地提高收成,下一步就是將此塗層嘗試在不同作物上,接著與產業合作,讓每人都可負擔得起這項技術。未參與這項研究的國際乾旱地區農業研究中心(ICARDA)遺傳資源組榮譽組長Ahmed Amri告訴我們:「可能需要進行更多的研究,尤其是常見的乾旱地區,證明種子塗層在乾旱時期對植物的影響是有利的,且不僅只在發芽期間,在植物生命早期或後期皆是如此。」   種子塗層的使用將增加種子本身的花費,但可以節省肥料費用並提高產量,而抵消這些成本。塗層中使用的所有材料皆為生物可降解物質,並可由廢棄物製成,因此科學家希望這也能降低生產成本。挪威大學生命科學系副教授Ola Westengen對我們說:「像這樣的創新如果要實際幫助在前線的農民,就必須撥款給當地並進行調整適應。」麻省理工學院的博士生Augustine Zvinavashe在博士研究時開發了種子塗層,他說到:「種子塗層可以在當地完成,這是當初設計這個塗層時考慮到的事情之一,第一層你可以用浸泡的方式,接著第二層你可以用噴的。製作過程非常簡單,都是農民可以自己做的。然而,在中心位置塗上種子塗層的成本可能會更低,因為此處可以供應根棲細菌無菌的環境。」Westengen說:「總結來說,農民需要透過不太正式的種子供應系統才能得到新種子,像是在社交網路上交換,當地市場購買,或是從自己的收成中保留下來。   舉例來說,非洲撒哈拉以南的多數易旱國家,不到20%的作物種子來自正規的種子供應系統,此系統可讓農民購買經過認證及註冊品種的種子。」Marelli說:「我們最大的夢想是創造出一種技術,能實際影響這個世界。我們希望這些材料及技術可以促進作物種子在貧脊土地上發芽,並使作物更能適應氣候變化。」Westengen說:「使我們作物更具耐旱性的創新是相當關鍵的,而且氣候變遷已經不可避免的狀況下,這項創新將變得更為重要。」【延伸閱讀】UN氣候報告:暖化導致旱災飢餓 威脅人類健康 註1:「糧食安全」是指能夠穩定地讓所有人取得足夠食物的狀態。
花蓮推廣食農、食育 下月盛大舉辦食農博覽會
2022/01/21
花蓮縣政府推動食農教育,下月將舉辦食農博覽會,除了邀集全台推動食農、食育單位參展,更請來英國、日本相關協會分享,也讓花蓮食農教育得以與國際接軌。   由縣府農業處策畫的花蓮食農博覽會,預計2月18日至20日在花蓮縣立體育館登場。農業處長吳昆儒今天說,屆時將設置主映像、教育知識、展示攤位、生活推廣及互動體驗共5個展區,3天展期,除了課程講座,有會有香草手栽、有機輕食料理、揉茶、製作有機米銅鑼燒等手作體驗。   吳昆儒說,為了強化花蓮與國際食農、食育單位的交流與鏈結,縣府舉辦食農博覽會,預計有農委會、農改場等公部門,及台灣好基金會等全國相關組織單位,分享落實推動歷程,也會邀請在地小農及農會在現場舉辦課程及體驗農事,藉由多元活動展現成果。   此外,更重要的是邀請到在英國推行學校膳食計畫(School Food Plan)的Henry Dimbleby,及在日本長期推動兒童食育的Kids Kitchen協會,透過博覽會讓食農、食育變成花蓮的亮點,也將花蓮推上國際食農教育的舞台。   縣長徐榛蔚表示,花蓮縣前年成立有機農業促進辦公室,有機栽培面積光是去年就增加280公頃,到去底累計高達2827公頃,占全台近4分之一。她說,縣府致力推動食農教育,2015年起正式進入校園,中小學每周一天吃有機蔬菜,2017年許多學校加入食農教育課程,讓孩子們從「吃當地、食當季、親手做」的體驗,增進對食物、土地與花蓮農業的認識,希望達到保障食安、傳承食農教育與環境永續的願景。【延伸閱讀】食育不僅是教育!日本的終極目標是讓鄉村活化、地方獲利
無人機機群技術-研究團隊實驗以無人機來對抗作物害蟲
2022/01/19
在北美一些地區,田野和森林上頭嗡嗡作響的聲音,可能不再是預告麻煩,而是一個解決百年老問題的創新辦法。在農業部門,無人機作為控制害蟲的方法越來越受到歡迎。每年光是昆蟲對農作物的破壞,就使美國損失超過1000億美元。研究人員和無人機技術專家不是投遞殺蟲劑,而是利用這些機器來扔下新的東西-更多的蟲子。今年6月發表在《美國經濟昆蟲學》期刊上的特別收錄,強調了無人機在協助害蟲管理策略方面的潛力,此策略還可以減少農用化學品的使用。除了部署交配干擾劑或殺蟲劑等普遍處理方式外,研究人員還利用試驗的無人機投下害蟲的天敵。   天敵作為生物控制,是利用自然機制如捕食來清除作物害蟲。舉例來說,加拿大的研究小組做了測試,以無人機作為丟下赤眼寄生蜂卵的工具,來對付影響魁北克玉米田和雲杉混合林的害蟲。待黃蜂孵化並成熟後,產下自己的卵在那些害蟲體內。Véronique Martel花了很長的研究時間在農業環境中的黃蜂生物控制上。種植者通常透過昂貴的載人飛機或人工放置於地面上來散布黃蜂卵。Martel與加拿大自然資源部合作,想了解在森林環境中,黃蜂生物控制如何運作,因為森林與被管理作物田的運算邏輯截然不同。最初她的想法受到同事們消極的反饋,他們覺得這種策略是不切實際的。   然而,新技術的到來改變了演算法。Martel告訴我們:「當我聽說他們在農業中測試了無人機投遞時,我好嫉妒,因為我想在森林裡做同樣的測試。」Martel和她的團隊與加拿大Canopée公司合作,從特殊裝備的無人機上部署「傘兵」寄生蟲。他們的研究顯示在森林環境中,使用無人機與人工方式一樣有效,這說明此技術可用於處理比步行可達區域更加廣闊的範圍。無人機可以取代一些殺蟲劑的使用。生物控制在農業範疇中既非新的,也非罕見的。《經濟昆蟲學雜誌》聯合主編Michael Brewer說:DDT及其他殺蟲劑的使用,轉變為生物控制的方式,在二次世界大戰後越來越常見。   Brewer說:「殺蟲劑的好處是你可以把它們放進瓶子裡,對嗎?」雖然殺蟲劑的優點是容易使用,但卻會危害環境。然而,Brewer提到生物控制並非在所有情況下都有效,像是針對大規模且已建立族群的昆蟲。在這些情況下,目標性地使用殺蟲劑可能才是種植者的最佳選擇。Brewer說:「為了避免所有的時間都在噴灑,(操作無人機的)幾個人在那裡做害蟲防治需要更多的觀察力,而這就是顯像無人機的功用。」 根據飛機上的鏡頭,無人機可以捕捉到彩色圖像、熱影像,甚至高光譜的影像。顯像無人機現在被廣泛用於監控保育區野生動物和定位稀有植物,但還沒有在農業的害蟲管理中站穩陣腳。顯像無人機使種植者能夠及早發現害蟲侵擾,並且只對受影響地區使用殺蟲劑。例如發表在《經濟昆蟲學雜誌》上的一項研究使用無人機影像,來尋找東方飛蛾(黃刺蛾)的巢穴,而此蛾是一種影響城市綠化樹和果樹的外來入侵種。   Canopée公司最初為地主提供無人機影像,但很快將重點轉移到生物控制上。根據Canopée副總裁Frédéric Jean的說法,利用無人機提供生物控制的技術,應用在商業用途的時機尚未成熟-但這不會是一個漫長的等待。我們(的無人機)正處於巔峰,沒有「人」能像無人機那樣高效。M3農業技術公司總裁Nathan Moses-Gonzales也表達了類似的觀點。Moses-Gonzales說:「種植者渴望應用這項新技術。我認為有一種看法,農民並沒有仔細研究數據。所以沒有實際考慮使用無人機,但事實上恰恰相反。」Moses-Gonzales是一名受過訓練的技術專家,他與美國農業部(USDA)合作來協助對付墨西哥果蠅,此果蠅是一種具侵入性且有經濟破壞性的農業害蟲,在美國亞利桑那州、加利福尼亞州和得克薩斯州都有牠們的記錄。該團隊測試以自動化生產無人機機群,並同時飛行多部旋翼無人機。Moses-Gonzales和他的團隊用3-4個咖啡桌大小的無人機機群,來對他們的策劃進行測試,且一次飛行多達12架。機器從控制器啟動,同時或是以波動形式發送到預定的路線上。Moses-Gonzales說:「在我眼中,整件事看起來非常瘋狂。它們聽起來有點像一群蜜蜂。」這些無人機將不孕果蠅投遞到里約格蘭德河沿岸的柑橘園,牠們在那裡與野生種雜交,但不會產生後代而讓族群數量顯著降低。通常類似的策略是用ATV註1或人工駕駛的飛機來執行。   根據Moses-Gonzales的說法,隨著大眾對有機農產品的關注增加,像這樣的無人機技術可以幫助種植者。人們真的開始深思他們放了什麼東西在身體裡。雖然無人機正處於巔峰,但仍然存在限制。雖然種植者可能會看到,受無人機生物控制技術的保護下,因降低害蟲損害和有機產品價格上漲的關係,使得利潤增加,但無人機成本仍是一個限制因素。購買或租用無人機相關的前期投資,對某些人來說可能昂貴到讓人望之卻步。即便如此,使用無人機已經比載人飛機便宜,勞動密集程度也比在地面上來得低。除此之外,還有一些關鍵限制因素可能會減緩農業科技產業中,相對專業領域的崛起。還需要研究如何最有效地使用無人機:地面上證實有效的方法,放在空中部署時可能需要調整。   無人機本身也有改善的空間,被提出的問題通常是有限的承重力和電池續航力。雖然現今無人機在空中運作效率很高,但它們只能攜帶一定的重量,在返回發射站前也只能走一定的距離。Canopée公司的Jean說:「我們需要把錢投資在一架夠大的無人機上,以便你能覆蓋夠大的領域,但那種情況下你需要先獲得操作許可。」美國和加拿大對商用無人機技術應用的嚴格規範持續造成挑戰。根據受訪專家說法,特別受到限制的是很難獲得許可,將無人機飛越至視線以外,這阻礙了發展能飛更遠和負載更重的大型無人機。不過,M3農業技術公司和Canopée公司都表示,隨著技術進步和監管部門繁瑣手續的消失,他們預計無人機在農業應用將會擴展。「無人機的發展沒有極限!」Moses-Gonzales說道。 【延伸閱讀】無人機進行大面積橄欖病害監控 註1:「ATV」全名為All Terrain Vehicle,為適合所有地形之交通載具,一般習慣稱它為沙灘車
農委會徵食農教育推廣計畫 最高可補助50萬
2022/01/14
農委會舉辦「111年食農教育推廣計畫」徵案活動,鼓勵申請單位或其合作單位運用國產農漁畜產品教材、食農教育教學知能手冊,進行食農教育推廣。計畫補助金額最高為台幣50萬元,有意舉辦食農教育各級學校、農民團體及社區、農業相關企業111年2月21日前提案。   農委會表示,110年9至10月針對全台22個縣市18歲以上的民眾,以市話及手機進行進行「全國民眾飲食與農產消費」專題調查,發現在疫情下,近四成的民眾增加在家煮飯的次數,超過三成五的民眾會在網路上購買農產品,有超過兩成五的民眾比疫情前更關注飲食相關資訊,超過九成的民眾認同推展食農教育的必要性,且有興趣參與農業相關體驗。   農委會表示,為落實食農教育,曾委託台師大規劃食農教育教學知能手冊,以12年國教課程綱要精神,將食農教育定位為「議題」,依據國小、國中、高中(職)不同學習階段特性發展食農教育學習內涵及教學示例,提供各級學校作為課程設計與教學實施參考。   農委會說,為傳遞豐富且正確的農業資訊,農委會各試驗改良場所發展科普化的國產農漁畜產品的主題教材,提供生活中常見的國產農漁畜產品及相關蔬果知識等主題教材,已上線55篇,透過「食農教育教學資源平臺」(首頁/宣導專區/文宣與出版品),擴大教材的運用。   農委會表示,111年計畫補助金額最高50萬元,且新增樂農城市組,鼓勵申請單位或其合作單位運用該會國產農漁畜產品教材、食農教育教學知能手冊,將農業科技技術導入學校場域,實踐食農教育,提升學生對於飲食及農業理解。   有意推動食農教育單位,至農委會「食農教育教學資源平臺」(首頁/計畫申請/111年)下載該會111年食農教育推廣計畫徵案簡章,如有疑問可洽財團法人中國生產力中心農業經管組劉專員、紀專員(電話:02-2698-2989分機03185、80221,e-mail:03185@cpc.tw、80221@cpc.tw)詢問。   樂農城市組研提原則如有疑問可洽洪專員(電話:02-89791822,e-mail:1102143@mail.atri.org.tw)詢問。
海大智慧化養殖試驗成功 產官學合推智慧養殖示範區
2022/01/13
國立台灣海洋大學AIoT智慧化養殖團隊,在屏東、新北貢寮進行智慧化養殖試驗成功。海大舉辦「AIoT智慧化水產養殖座談會」,出席的嘉義縣長翁章梁說,嘉義縣海域有全國最大的牡蠣生產基地,未來可結合海大導入智慧養殖技術,使智慧農業的發展更加完善。   海大今天表示,「AIoT智慧化水產養殖座談會」昨天在校內登場,邀請翁章梁和台灣商業聯合總會理事長暨財團法人海峽兩岸商務發展基金會董事長張平沼、海洋大學副校長李明安和領道AIoT智慧化養殖團隊的教授張忠誠,共同討論推動智慧水產養殖示範區。   李明安說,海大AIoT團隊在外海箱網養殖系統模組化實證技術,未來可為嘉義縣發展AIoT智慧養殖示範區提供助力。   翁章梁表示,嘉義縣有全國最大的牡蠣生產基地,沿海陸域也有近6000公頃魚塭,未來可以結合海大導入成熟的智慧養殖技術。規劃中的科學園區定位為智慧農業、精準醫療、智慧載具研發基地,也歡迎智慧農業產業進駐。   翁章梁說,嘉義縣沿海的東石、布袋及義竹等鄉鎮已有具規模的養殖漁業優勢,在科技農業的政策支持下,逐步邁向西南沿海智慧養殖的推廣基地。在馬稠後產業園區與未來科學園區業者相繼進駐,形成農業科技聚落,可以加速農業轉型升級,把嘉義縣打造成為台灣科技農業大城。   政府近年推動海上箱網養殖,追求漁業能永續發展,並提升國際競爭力。海大教授張忠誠帶領的AIoT智慧化養殖團隊,運用AI、物聯網、大數據分析和自動化養殖專家技術,能減少花費、降低漁民進入門檻,大幅提升飼養效率和獲利。   海大表示,智慧化是全球產業的趨勢,除了是台灣產業新活力的泉源,也是傳統產業轉型的良機,可以同時創造傳統產業的知識經濟價值,提升產品品質,並增加業者獲利率。AIoT智慧化養殖團隊透過模組化的方式降低成本,且便於商業應用推廣,團隊並架設好雲端系統平台,中控中心及App技術可用於外海及內陸魚塭養殖。【延伸閱讀】水產養殖業的人工智慧使用指南
盆花節水省工新利器 「底部灌溉栽培端盤」報你知
2022/01/12
什麼!不用「灑」水就能澆花?   由桃園區農業改良場研發推出的底部灌溉栽培端盤,專為國內小品盆栽(9cm盆徑)量身訂做,在盆栽端盤底部串接管線,並供給盆栽水份,穩定控制出水量,讓盆栽底部土壤能直接吸收水份,同時避免花朵葉片潮濕。除此之外,使用底部灌溉栽培端盤相較於人工澆水,可節省68%澆水工時並可節省75%灌溉水量。   底部灌溉栽培系統一個端盤有24格,分為6區灌溉單元管理,還能依照栽培空間彈性配置,可避免病害大規模傳染。藉由集水槽高度控制定量給水,減少溢流,與自動滴管系統相較可減省75%人力安裝,適合國內盆花少量多樣化的市場需求,可廣泛使用於開花類盆栽、觀葉植物以及多肉植物的栽培生產,具有操作簡便、節省成本優點又能栽培出高品質盆花。
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
2022/01/07
由超級電腦驅動的根系3D成像,幫助育種者開發能適應氣候變遷的植物給農民。多數人看到植物的第一眼,會被其枝條上生長的果實、花朵及其他可見的構造所吸引。然而位於土壤下方的部分-根分支上的根毛能夠吸收土壤裡的水分和養分,卻引起了美國Georgia大學植物學副教授,同時也是資訊學家的Alexander Bucksch的興趣。根系的健康和生長對我們的未來有深遠的影響。儘管氣候不斷變化,我們仍能種植足夠的糧食來養活自己,並利用植物固定大氣中的碳到土壤中,這對我們和其他物種的生存至關重要。   Bucksch認為一切來自於根的品質。他提出疑問:「當世界有狀況發生時,人類可以移動來躲避,但植物能做什麼反應?」事實上,植物透過改變他們的基因組來存活下去,他們在進化!直到最近,農民和植物育種者還沒有很好的方法來收集有關植物根系的資訊,或者決定拿來種植深根系作物的最理想的種子。本月發表在《Plant Physiology》上的一篇論文中,Bucksch及其同事介紹DIRT/3D(根特徵影像數位化),這是一個以圖像建構的3D根系表型分析平台,可以測量以鏟子組學技術挖掘在田間生長的成熟玉米根冠,其18種的結構特徵。在他們的實驗中,該系統確實地計算了12個截然不同的玉米基因型所表現的性狀,包括輪生葉序的間距及節根的數量、彎曲角度和直徑,結果系統與手動測量的一致性達到84%。   該研究得到了美國能源高等研究計劃署(ARPA-E)的ROOTS項目和國家科學基金會(NSF)CAREER獎的支持。植物科學榮譽教授,同時也是論文的合著者Jonathan Lynch,其研究著重在了解植物對於乾旱和低土壤肥沃度的適應。他說到:「這項技術將讓大家變得更加方便分析和理解,根實際在田間環境中的作用,也因此將更容易育種出滿足人類需求的未來作物。」DIRT/3D安裝了自動相機,替每個根從各個角度分別拍攝2,000張影像。它使用由10台Raspberry Pi微型電腦組成的模組,同步10個相機所拍得的影像後將資料傳輸到CyVerse數據庫(在美國給學術研究人員使用的國家網絡基礎設施)進行3D重建。該系統生成的每個3D點雲註,代表著每個支根的節點和葉序,即根系的數位分身註。這些數據可以被研究、儲存和做資料比對。(註:「點雲」是三維空間中的一組數據點,一顆點雲相對應一個x,y,z坐標;「數位分身」是藉由真實物體的即時數據所做出的3D模型,讓3D模型的視覺表現與真實物體保持一致。)收集這些數據只需花上幾分鐘,和使用MRI或X光機速度一樣快。但裝置的成本並不需要花費昂貴的50萬美元,只需幾千美元就可建造,因此這項技術可以擴展到對數千個樣本進行高通量測量,而這就是農民發展新作物所需要的。   3D掃描器也使基礎科學理論成真,並解決了在植物生物學中,因為有限的樣本數而導致的預選偏差問題。Bucksch解釋:「生物學家主要在研究最常見的一種根結構-我們稱之為顯性根表徵。卻忽略了其他種根的表徵,它們可能有其功能性和所扮演的角色,但我們只是稱它們為噪音。該系統將研究3D結果中的這些噪音,看看其他種根可能具有什麼功能。」「每個人使用DIRT/3D對根進行成像後,便很快地能夠將他們的數據上傳到名為PlantIT的服務程式,該程式可以執行論文中所描述的分析,並提供對於早期節點根長和根系偏心率之廣泛特徵的相關資料。這些數據讓研究人員和育種者可以比較來自相同或相異種子的植物根系。」透過後台的大數據處理能力使這樣的架構想像能夠實現,而這些都是由Texas高級計算中心(TACC)從CyVerse數據庫接收大量資料所做的數據計算。   儘管對根冠拍照只需花五分鐘,但做出點雲和量化特徵的數據卻需耗時好幾個小時,並且需要很多台電腦處理器來同步進行。Bucksch經由XSEDE的補助,在TACC使用NSF(美國國家衛生基金會)贊助的Stampede 2超級電腦,讓他的研究可以繼續進行,並為公共的DIRT/2D和DIRT/3D服務提供支援。DIRT/3D是先前2D版本的進階軟體,使用手機鏡頭就可以獲得有關根的訊息。自2016年推出以來,DIRT/2D已經被證明是該領域的有力工具。全世界有數百名植物學家,包括頂尖農業公司的研究人員都在使用它。這個計畫是ARPA-E(美國能源高等研究計畫署) ROOTS項目的一部分,並致力於開發新技術,以增加土壤和植物根系間儲存的碳含量。ARPA-E ROOTS項目David Babson博士說:「DIRT/3D平台讓研究人員能夠識別作物中新的根系特徵,並育種出具更深更廣根系的植物。這類技術的開發將有助於促進氣候變遷趨緩及環境恢復,也為農民提供降低成本同時提高作物生產力的工具。我們很高興看到團隊在PSU(美國賓夕法尼亞州立大學)和UGA(美國喬治亞大學)的進步改變了原先的發展。」DIRT/3D讓使用者發現了一些表現根性狀的基因。   Bucksch引用了近期一份關於「高粱對Striga的抗性」研究,作為他希望用戶使用DIRT/3D的成果範例。Striga是一種寄生性的雜草,在非洲經常破壞大範圍的高粱收成。加州大學Davis分校資深的博士後研究員Dorota Kawa發現:某些品種的高粱具有能抵抗Striga的根系。她使用DIRT/2D取得這些高粱根的性狀,並找出表現這些性狀所對應的基因,這些基因能調控根內化學物質的釋放,進而觸發植物中Striga的萌發。相較於DIRT/2D,使用DIRT/3D不僅提高品質,還多了只有透過3D掃描才能捕捉到的特徵。農民在未來幾年會面臨越來越多挑戰,包括更多的乾旱、更高的溫度、低土壤肥沃度及需要以產生較少溫室氣體的方式來種植糧食。能夠適應「未來條件」的根將有助於緩解糧食供應的壓力。Bucksch說:「DIRT/3D的潛力正幫助我們生活在一個更熱的星球上並仍能獲得足夠的食物。雖然我們都知道未來將面對這些棘手的問題,卻沒有人願意多談。而地球可能會在未來某個時刻不再生產出足夠的食物供應給人類,因此我希望科學界,可以開發更適應乾旱及碳封存註的植物來避免這個時間點到來。」(註:「碳封存」為捕集產生的二氧化碳並封存於地質構造中,進而減少二氧化碳釋放到大氣中,因此減緩二氧化碳造成的全球暖化。)【延伸閱讀】加速植物育種新技術
城市樹木透過土壤的微生物群落(SMC)來維持生態系統服務的能力
2022/01/04
如果你是一棵樹,鄉村生活比城市生活容易得多。農村裡的樹木可能很長壽甚至能活到100多歲,依靠的是鄰近樹木群組成的廣大森林資源網。相對地,在城市地區相鄰樹木可能很少而且相距甚遠。都市熱島效應和養分的變化使城市的樹木更容易受到自然環境的影響,導致生長緩慢和早逝。在樹木下方坐落著它的盟友-土壤,土壤是樹根很棒的靠山,提供了生長所需的養分和大量的土壤微生物。作為回報,樹木能改變土壤的微生物群落(SMC),為土壤中的關鍵生物-細菌和真菌建立環境和提供營養。   在《Scientific Reports》上發表的一篇研究文章中,Delaware大學的研究團隊探討了在城市化壓力的影響下,特定樹種和SMC之間的關聯性。研究團隊包括了大學教師Tara Trammell 和前博士後研究員Carl Rosier。因為美國山毛櫸和黃楊樹的樹冠和樹皮不同,加上它們在城市及鄉村的森林中皆居於主導地位,所以研究團隊選擇山毛櫸和黃楊樹作為研究對象,比較它們在城市、郊區和農村地區間的差異。為了描繪特定樹種下土壤微生物的特徵,Trammell和Rosier 使用了次世代高通量定序。這項技術使研究人員能夠同時對數百萬個DNA分子進行定序,進而對數百種細菌進行專一性鑑定。同時,研究團隊也調查了所有採樣樹種下,土壤內的碳濃度、氮濃度、金屬濃度和pH值。   該團隊的研究結果顯示,城市化壓力改變了土壤的特徵,取代了樹木維持特定SMC的能力。而在農村森林中,研究團隊發現各樹種間的SMC皆不同,說明了每個樹種的微生物都是獨一無二的。相對地,城市地區意味著更大的城市化壓力,無論是山毛櫸還是黃楊樹在城市生活下,其SMC都是相似的。Rosier 說明:「這樣的相似性不是因為失去了生物多樣性,而是由於重疊的共同生物越來越多。我們以為會在城市環境中失去一些敏感度高的微生物物種,但我們沒有看到。城市環境改變SMC的程度高到讓山毛櫸和黃楊樹具有相似的SMC組成。」隨著人口重心的擴大,此研究提供土地管理者和保護工作相關的信息,讓城市創建更具彈性的森林網絡。   此林業研究還闡明了對城市森林的作戰計畫,需要多大規模的森林才能對生態系統服務產生正面影響。樹木是土壤最好的朋友,樹木從空氣中獲取碳源並利用根和落葉傳遞,為土壤提供了豐富的有機養分來源。這些無私的行為有助於創造健康的SMC,進而提供有機物質分解、土壤結構形成和養分循環等重要的生態系統服務。Rosier做為Material Matters 的首席資深研究科學家和Agroecology Solutions的聯合創始人,他說:「在我們思考氣候變化和土壤固碳能力的過程中,微生物是不容忽視的。如果沒有樹木提供必要的資源,土壤成分就會發生變化,進而對生態系統產生負面影響,導致樹木在根部周圍只會發展特定的微生物群落。有時候,樹木可以活上數百年,終其一生都在調控土壤中的水、養分和pH值。在特定樹種的根部,會有其獨特的土壤化學環境;但一公尺外的土壤化學環境卻可能會有很大的變化。」您可能認為農村和城市的土壤化學環境會大相逕庭。畢竟,城市森林面臨著很多人為的環境壓力。與之所想不同的是,這兩地的土壤化學環境都是非常堅韌的。在土壤與城市的對決中,隨便一個人來看都會覺得土壤沒佔什麼優勢。   儘管土壤負荷超過人造的環境條件,他們還是堅持著洛基精神(意即即使實力相差懸殊,仍然拼命戰鬥的精神)奮戰到底。Rosier說:「土壤向您展示了它的堅韌性,在流失過多有機物質和失去植物體生命前土壤會產生巨大的變化來保持其化學環境。但只要土壤流失有機物等重要成分過多,超越其臨界值,要使土壤恢復健康就會變得非常困難。因此作為土地管理者,我們必須注意臨界值的關鍵時刻。因為人類在地球上的生存中,土壤展現生態系統服務的能力是必不可缺的。」【延伸閱讀】超級細菌能幫助植物抵抗環境壓力
電腦不只會選土豆還會種茶米 AI種出冬季烏龍茶冠軍
2021/12/30
新竹縣敏實科大運用AI人工智慧技術,輔導茶農改良茶葉生長環境及生產烘焙製作過程,沒想到效果出奇不意,竟意外勇奪今年南投鹿谷農會烏龍茶評鑑頭等獎,讓人看到電腦不只「會揀土豆,擱會種茶米」,未來計畫將技術進一步推廣。   AI種茶葉的計畫,是由敏實科大人工智慧學院院長林文燦在台中科大任職時就開始進行,他帶領一群碩士班研究生,到南投縣的鹿谷鄉,與當地茶農長期合作,運用AI技術來監測冬茶的生長環境及生長時期的茶樹水分、養分,用以創造最適合的生長環境。   林文燦說明,天候是影響茶樹生長的關鍵因素之一,因此他們會利用儀器自動收集茶園天氣條件,再根據AI來進行後端的大數據分析,控制茶葉生長過程中的條件,自然培養出的茶葉當然是香醇可口,更獲得茶農一致性的讚賞。   校長曾信超表示,AI人工智慧技術不止能運用在目前最熱門的未來工昶或電動車開發,製造,甚至是餐飲都能導入AI技術,而從AI種出頭等獎烏龍茶來看,同樣也能運用於傳統農業或是生技產業,未來將進一步推廣,甚至輔導新竹在地東方美人茶,同樣也能種出AI人工智慧冠軍茶。【延伸閱讀】何時可採茶?台灣茶葉生產管理資訊平台幫忙預測

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