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趨勢快訊
柳葉相思萃取液可提升香菜生長和植物化學成分含量
2024/05/07
過度使用化學氮肥是阻礙農業發展的限制因素之一,亟需減少使用量,以減輕化學肥料對環境造成的負面影響。生物刺激劑是實現永續農業的重要工具,可作為生長促進劑和礦物肥料的補充劑,有助於提高植物生長速率、產量和作物品質。天然植物萃取物是一種潛在的生物刺激劑來源,可透過提高營養素利用率和增強植物的初級和次級代謝,增加蔬菜植物的產量和化學成分含量。【延伸閱讀】- 到2025年化肥減量化行動方案   埃及亞斯文大學(Aswan University)研究團隊進行柳葉相思(Acacia saligna)萃取液施用香菜葉面影響研究,進行包括植物生長、化學成分和產量方面的評估。該研究持續了兩個季節,對照組使用100%的氮肥,而處理組則使用不同濃度(2%、4%、6%)的柳葉相思萃取液,施用量為氮肥建議劑量的50%,並隨機挑選12個實驗田區進行三次重複試驗。後續使用氣相層析質譜儀(GC-MS)分析香菜葉中萃取的精油成分與使用高效液相層析儀分析酚類和黃酮類成分。   研究結果顯示,以4%柳葉相思萃取液與50%的氮肥劑量混合施用於香菜葉,可顯著增加植物中總固形物、碳水化合物、蛋白質、酚類、葉綠素和抗氧化活性成分含量,同時提高總產量,然而,研究人員指出,6%柳葉相思萃取液與50%的氮肥劑量混合處理並未能顯著增加香菜植物的生長參數,可能是因為潛在的相剋作用(allelopathic effects)所致,因此,未來還需進一步探討不同濃度的柳葉相思萃取液在各種作物的應用效果,以利於開發潛在的天然生物刺激劑,促進永續農業的發展。【延伸閱讀】- 日本研究應用嗜熱菌的無化學肥料和無化學農法 - 以永續農業為導向的「堆肥-土壤-植物互動系統」
薄荷栽培與袋茶製造技術
2024/05/06
臺中區農業改良場唐愷良   薄荷為唇形花科之多年生草本雙子葉植物,品種眾多,植株高度從10-100公分不等,使用歷史已逾2千年,於現代仍廣泛使用於食品添加劑、沖泡飲、菸酒產品、芳療、化妝品等產品。因其所帶來之清涼感與芳香氣味,許多家庭日常用品如牙膏、護手霜、沐浴乳、清潔劑、鼻吸劑等也會添加作為調味劑使用。   薄荷中主要的機能性成分豐富,包括萜類、多酚類、有機酸、胺基酸等。《本草綱目》中記載:「薄荷辛能發散、涼能清利,專於消風散熱」。薄荷於傳統醫學與民俗療法上常用於治療風熱感冒引起的發熱、咳嗽症狀,並具有天然鎮靜作用,可減輕焦慮並舒緩緊張與頭痛。現代研究則透過多項試驗證實,薄荷具有抗發炎、抑制細菌、抗真菌、抗病毒、抗過敏、防止血栓之功效,並可促進腸胃道蠕動,從而緩解消化不良和腹部脹痛等問題。   近年來新冠病毒於全球大感染,薄荷為中藥清冠一號的配方之一,同時中央研究院於2021年之研究發表亦證實薄荷水萃物可有效減少老鼠肺部病毒數量,具有治療COVID-19之潛力,薄荷因此躍升成為近年來特別受矚目的特作作物。   本場引進薄荷試作已十多載,篩選出較具潛力的薄荷品種,針對其產量、風味、成分進行評估,並陸續建立了薄荷栽培、採收後處理以及加工技術。有助於提高薄荷的產量和品質,同時保持其天然的風味和成分。   本技術亦以薄荷為基底,加入不同國產原料,開發出兩款具有薄荷香氣,冷熱皆宜之複方茶包。結合了薄荷的清涼和其他材料的豐富口感,不僅適合冬季暖身飲用,也適合夏季清涼解渴。且薄荷複方茶包不含咖啡因,不易造成睡眠障礙,有望為茶飲市場帶來更多元的產品。【延伸閱讀】- 研究發現類薄荷醇化合物能活化植物的免疫機制減少農作物損失 薄荷生長情形
紅色防蟲網可有效防治害蟲,減少化學農藥的使用
2024/05/03
雖然合成殺蟲劑可用於控制花園和農作物的害蟲,但許多合成殺蟲劑會滲入土壤和水源,毒害植物、野生動物和無害昆蟲,對自然環境造成損害。一些害蟲也對這些化學物質產生了抗藥性,造成農民需要更頻繁地使用農藥。農用防蟲網是保護農作物和減少殺蟲劑使用的另一種方法,在果園或菜園經常可見到典型的白色、黑色或藍色網狀溫室。它們可以從物理上防止昆蟲接觸農作物,就像蚊帳一樣。【延伸閱讀】- 不用殺蟲!日本研發新型驅蟲劑-提高植物防禦能力,有效驅除害蟲   日本京都府農林水產中心和東京大學的研究人員測試了紅色、白色、黑色和混合顏色的防蟲網對阻止蔥薊馬(onion thrip)危害九條蔥(Kujo leeks)的效果,發現網的顏色可能扮演更重要的嚇阻作用。薊馬對殺蟲劑具有很強的抗藥性,透過食用農作物和傳播有害病毒,對許多重要農作物造成損害。   研究人員測試了三種網徑尺寸(2mm、1 mm和 0.8mm)及三種紅色防蟲網組合(紅白、紅黑和紅紅),並在實驗室和田間測試了相同尺寸的典型黑色、白色和黑白組合網。在實驗室和田間試驗中,紅色防蟲網在阻擋昆蟲方面明顯優於其他顏色。此外,在田間試驗中,部分或完全被紅網覆蓋的作物所需的殺蟲劑比完全未被覆蓋的田地少 25-50%。研究人員表示,在紅色防蟲網的網眼尺寸大於昆蟲身體的情況下,仍比其他網眼尺寸較小的傳統黑色或白色網更有效。   未來,研究人員希望可以製造出看起來不是紅色的紅色網子,至少在人眼看來不是紅色的,但對害蟲有同樣的效果。以及希望能夠降低製造成本,並且找到提高耐用性的方法。除了減少薊馬的侵擾外,紅色防蟲網的另一個優點是,因為它們的效用是依賴顏色而非網眼尺寸,所以可以有更大的孔徑,因而能提高透氣性,減少真菌感染的機會,並增加了接觸陽光的機會。此外,由於通風性更好,溫室內的溫度不會變得那麼高,使農民在裡面工作可以更加舒適。
阿里山山葵重出江湖 溫室種植突破海拔限制再現綠金
2024/05/02
林業署嘉義分署指出,阿里山地區山葵有其歷史背景,早期阿里山居民在住家旁栽植山葵自用,後來成為經濟作物,因種植面積增加濫墾國有林地,且研究顯示對生態環境造成一定程度影響,2010年核定逐年漸進收回濫墾林地,也協助葵農媒合私有土地,助轉換跑道。   議員何子凡說,阿里山山葵除了原民種植外,早期也是許多漢人維持生計的重要經濟作物,除了在原住民聚落推動復育外,也應該盡速推動納入林下經濟作物的開放品項,有效管理及總量管制,讓山區農民增加生計收入,在山葵經濟及環境保育之間取得平衡。【延伸閱讀】- 全國首個林下經濟地方創生計畫 屏東牡丹建立專屬品牌   農業處表示,山葵有「綠金」美名,過去鮮食根莖出口價格高昂,開始大量種植後,因需清除原有地面枯枝落葉,不利於水土保持,國有林地逐漸被收回後,輔導葵農採用溫室種植,其中就有葵農挺身而出,引進日本品種交叉配種,讓山葵在中低海拔成功復育。   農業處表示,去年發起阿里山部落山葵產業栽種聚落亮點發展計畫,將費時4年、斥資2000萬元復育阿里山山葵,興建2座山葵智能設施溫室、1座山葵簡易強固型溫室,也辦理教育訓練及生產履歷標章課程,成立有限責任嘉義縣阿里山原住民山葵生產合作社。【延伸閱讀】- 產業追蹤/善用科技 點亮原鄉經濟   合作社理事主席安淑美說,計畫起初先栽種1萬株山葵,慢慢試驗改良種植方法,從最深山的里佳部落、特富野部落開始發苗讓班員栽種,目前社員共種植4萬株山葵,面積約6分地,今年估計會增加到5.5萬株,面積約7分地,同時開發1千公尺左右山坡地高密度植種技術。   翁章梁說,山葵從種植到上餐桌至少得花2年時間,復育過程相當不簡單,中低海拔不具備山葵所需低溫條件,過程不斷實驗、克服問題相當考驗耐心,目前復育狀況良好,盼未來推廣到部落內不涉及危害水土保持的地方,讓山葵繼續成為阿里山的象徵。
【調適】如何使更少的除草劑=更少的雜草+更高的產量?獨特的土壤微生物可能是一個答案
2024/05/01
除草劑為全球農業系統中不可或缺的物質,能夠解決雜草問題,但同時會對土壤品質造成不利影響,進而影響作物的健康生長。現在研究人員找到了一種解決方案,不僅可以處理雜草並提高作物產量,同時減少農民施用化學除草劑的劑量。【延伸閱讀】- 以植物為原料的新型除草泡沫與化學除草劑一樣有效   這種解決方案建立於土壤微生物的基礎上:一種生存於植物根部生態系統中的根棲細菌(rhizobacteria)。多項研究已探討這些細菌的獨特益處,他們能夠在植物根部及其周圍建立健康的微生物群,有助於固氮及對抗病原體。【延伸閱讀】- 了解豆科植物如何為根瘤菌提供氧氣,為根瘤轉移至非豆科作物做準備   特別是一種被稱為假單胞菌屬(Pseudomonas)的細菌,其以抑制農業雜草生長能力而聞名,在一項合作研究中,研究人員於溫室實驗中使用假單胞菌屬的四種菌群與除草劑組合,皆成功地抑制了雜草-細鷸草(Phalaris minor)的生長。   進一步將實驗轉移到小麥田區測試假單胞菌屬菌群與不同劑量(25、50、75及100%)的除草劑組合,結果顯示,與單獨使用除草劑處理的對照組相比,菌群搭配50%或75%除草劑兩種組合比例,能夠更好地控制雜草生長,並提高22%小麥產量。   研究人員認為,這可能是因為根棲細菌的促進植物生長特性有助於彌補使用除草劑的可能潛在損失,透過菌群-除草劑組合,農民可減少除草劑的施用量,進而減輕土壤的化學負擔,促進作物生長,提供生態友好的雜草抑制策略,這將有助於應對除草劑耐藥性這一全球農業挑戰,並減輕除草劑對生物多樣性構成的威脅性。
運用人工智慧完成高效蟲害及土壤肥沃檢測 推薦精準農藥與肥料施用建議
2024/04/30
在現代,隨著人們健康意識增強,對於高品質的食品需求也隨之增加,為了獲得更高產量,農民往往會使用農藥及化學肥料,但過量的農藥及化學肥料使用,不僅對環境造成汙染,也會影響人體健康。為了解決這個問題,印度SRM大學 (SRM University)的一項研究提出透過人工智慧和機器學習演算技術,提供客製化且即時的肥料和農藥使用的精確建議。   該技術重點在開發一種深度學習模型(ICNN-APSO-LSTM)技術來識別害蟲,目前的害蟲辨識技術方法較為侷限,只能用於初級害蟲辨識。而改善後的APSO-LSTM CNN,透過數學模型結合機器影像辨識,收集超過5000張圖像資料,在多樣的圖像數據上進行學習訓練,可在短時間捕捉害蟲影像,並根據科學標準推薦農藥。目前該技術可針對蚜蟲、斑潛蠅等昆蟲進行辨識,準確率超過99%,並在10秒內提供施作農藥建議。   另外,此項研究亦提出透過近紅外光譜搭配土壤感測器,針對土壤中的氮、磷、鉀、鈉和鋅等土壤重要成分,透過土壤分析、資料預處理、資料分析及建議提供四個步驟,在50秒內分析後根據土壤肥沃程度提供智慧施肥建議。【延伸閱讀】- 智慧土壤傳感器可以減少肥料對環境的破壞   此項研究不僅簡化了傳統實驗室耗時的檢測流程,農民可即時利用人工智慧深度學習模型產生的建議方向,實施精確的害蟲防治措施及化學肥料施作,未來該技術也可再整合其他的感測器收集室內作物生長環境的pH、溫度及濕度等數據,或是加入更多植物現況之特徵,如葉子顏色及厚度,補充更多農業實際栽培中的種植數據,獲得更精確的結果,提高人工智慧技術性能,有效幫助農民減少資源浪費並確保農業未來永續發展。【延伸閱讀】- 美國提出透過機器學習演算法之作物預測模型
【增匯】添加碎玄武岩於田間可除碳並提高作物產量
2024/04/26
此計畫由英國謝菲爾德大學氣候變遷減暖中心的研究員主導,於美國進行為期四年的田間試驗,研究顯示透過風化作用的碎玄武岩添加於農田中,不僅可加速二氧化碳吸收與固定,還可提高玉米與大豆12至16%的產量。   風化作用(Enhanced Weathering, EW)目前已被政府間氣候變化專門委員會(IPCC)認為是減輕氣候變遷影響的重要工具,透過將細碎的矽酸鹽岩(通常是玄武岩)撒在土壤上,加速自然風化速度,以便在短時間內儲存更多的二氧化碳。在自界中,像玄武岩這類岩石會在被侵蝕的過程中吸收二氧化碳,而這種風化過程可透過粉碎岩石增加其反應的表面積,以增加二氧化碳的吸收量,而這些二氧化碳會儲存在土 壤或流入河流、海洋中數十萬年。   此研究發現增強風化作用對土壤健康與作物生產均有益處,隨著玄武岩礦物溶解與土壤pH值上升,可提高營養素的含量。另外,透過分析玄武岩種植作物根的基因結果顯示,土壤中的礦物元素增加改善其營養狀態,進而增加作物產量,這項技術若應用於美國數百萬公頃的農田,則具有巨大開發潛力。   綜上所述,此研究中使用的碳去除方法可減少大氣中的二氧化碳,並提高作物產量,為實踐淨零目標而產生重要貢獻。【延伸閱讀】- 【增匯】透過岩塵可以吸收45%的空氣中二氧化碳以實現淨零排放
產業追蹤/善用科技 點亮原鄉經濟
2024/04/25
產業技術司積極發展科技農工技術,有助原鄉提升特色經濟作物品質、農業剩餘資材循環再利用創造新價值、以及結合數位觀光體驗與訓練的運動科技,不只使部落經濟創新,也用科技助原鄉達到數位平權,並成為年輕人重返家鄉的驅動力。   在原鄉文化脈絡中,棒球運動發展是重要篇章,而農業是部落產業之根基,因此科技導入將成為當地經濟振興的有力輔助。通過先進的棒球訓練科技引入,如數據與動作分析技術,提升年輕棒球運動員的訓練效率與成效,另一方面也將農業作為重要經濟支持點,利用智慧農業解決方案,如科技農工和循環經濟概念,提升特色農產品的質量與經濟價值。同時以數位轉型概念推動部落運動扎根、文化觀光與高價值農業的原鄉經濟發展。   此外,結合棒球科技訓練與農業科技不僅提升了部落的經濟效益,更為原鄉打造出一個獨特的科技故事,吸引更多遊客和投資。通過這種創新的模式,不僅使部落經濟獲得創新與活力,也助力於實現數位平等,鼓勵年輕人返回家鄉,參與到棒球科技訓練和農業科技創新中,從而為原鄉注入新的生命力。經濟部產業技術司的這一策略,旨在通過科技的力量,使棒球訓練與農業發展相輔相成,共同推進部落的全面發展。   除原鄉經濟作物之外,產業技術司也逐步從科技農工技術擴展至運動科技。在部落共有的回憶上,藉由數位科技重拾部落的歷史記憶。譬如工研院就在曾經紅極一時的紅葉少棒發源地—台東紅葉村,整合運動科技與數位沉浸式體驗工具,以紅葉少棒為故事主軸,重拾地方的光榮記憶,也運用運動科技提升偏遠部落國小棒球隊訓練成效。   工研院在台東延平鄉紅葉村,引入「技術搭台、文化唱戲」理念,導入科技專案支持研發的棒球科技訓練工具,透過感測裝置將球員的訓練動作數據化,提供個人化訓練優化建議,並給予每位球員職棒等級指導,讓部落教練多一個專業級訓練助手,達成有感科技平權。   運用科技增強「棒球九宮格」與「打擊分析」等科技訓練技術,成功舉辦數場融合科技的棒球訓練營,並由資深職棒球員領銜執教,利用創新技術,為年輕棒球運動員提供先進的訓練課程,以幫助原鄉青少年棒球人才縮短訓練上的數位鴻溝,期望能培養出更多來自部落的傑出棒球選手。並藉由科技賦能,整合運動科技與數位沉浸式體驗工具,以紅葉少棒為故事主軸,重拾地方的光榮記憶,協助棒球文化及在歷史上的關鍵地位延續與再現。   透過數位科技採集歷史,成為歷史體驗旅遊的基礎。紅葉少棒的故事在台灣棒球發展上是重要的里程碑,如今這個歷史IP正化身數位新生命,為台東觀光注入新動能。【延伸閱讀】- 產業追蹤/科技助攻 農業發展再進化   科技對原鄉展現的協作,不需要花俏或非常先進。若能在技術搭台、文化唱戲的原則下,組合出在地適用、精準應用的有感農工科技與數位體驗技術,無論在農業、觀光或文化歷史上,相信有機會提供並造就出偏鄉部落的創新有感經濟力。(作者是經濟部產業技術司原鄉智慧科技應用計畫主持人)
【農業 × AI】日本智慧農業應用技術精選範例
2024/04/23
AI的發展與智慧農業的現況   AI人工智慧的急速發展不僅受到媒體日益關注,落實於社會各個層面成為人們日常生活中不可或缺的存在。農業也不例外,政府推動智慧農業的過程中,AI技術更是缺一不可,從大型農場到個體農戶,各地都有導入AI技術讓產業升級並獲得成功的案例。 雖說如此,仍需留意若將錯誤資訊與知識導入,直接輕易使用AI技術的話,不僅無法達到預期效益,可能會造成重大損失的風險。因此,為了讓AI有效運作並取得良好成果,在接下來本文中,分析AI技術的利弊,以正確地瞭解AI的本質以及它對農業可能產生改變。 人工智慧:智慧農業的下一個未來   日本農業長期以來面臨著人手短缺、高齡化等問題,因此如何導入自動化提高作業效率一直是生產現況重要須解決的議題之一。日本政府長期推動智慧農業,期望作為解決上述問題的重要途徑。   提及智慧農業,依據日本農林水產省的定義泛指「農業應用機器人、AI、IoT(物聯網)等先進技術」,其中,機器人泛指內建感應器、智慧控制元素的機械,IoT(物聯網)則是Internet of things的縮寫,在農業領域上,主要是指農業機械、設施、設備等實體物件經由網路進行通訊連接操作。   而上述的技術內容,目前在農事現場皆可見到自動行駛的曳引機、播種機、遠端自動遙控的農田排水管理系統。無論哪一種,人工智慧(AI:Artificial intelligence)皆為關鍵核心技術。當自動曳引機搭載了AI,能自動辨識道路寬度及障礙物,即時檢測危險狀態並執行緊急停止指令,以及記憶行駛路線後,安全自動作業。   人工智慧技術仍持續發展變化中,雖然尚未有明確定義,以廣泛來說,主要是指模擬人類大腦模式,依照類似的思維進行運算的電腦系統及資訊處理技術,且可透過儲存大量資訊之後,進行自我學習。例如,大量的胡蘿蔔和馬鈴薯圖片輸入人工智慧運算系統之後,最終可輕鬆自動識別出兩者的差異。   上述的內容,通常被稱為機器學習。近年來,比較受到矚目的是以多層神經網路為基礎,並從大量資料訓練的「深度學習」。【延伸閱讀】- 使用物聯網與回歸機器學習運算,打造自動化智慧溫室系統 AI技術應用於農業利與弊   AI技術的智慧農業,可以將原有的人力工作導向自動化,解決人手不足的問題,大幅提升作業效率。另外在施肥、防治病蟲害、除草方面,AI不僅能適時判斷,還能精準計算施肥量和農藥噴灑量,資材的使用量降到最低限度。除了在操作上方便,AI還可以經由機器學習獲取經驗老到的農民訣竅,並且還能夠在短時間內準確執行,對於技術傳承具有相當大的幫助。   另一方面,導入成本則是較令人卻步,因為系統設備的性能愈好,自然建置成本就高。因此在決定使用AI技術之前,需有明確的目標導向,專注於自身所需功能即可。然而,即便AI的能力再高,仍需人為經驗判斷。因此,過度依賴的話,可能導致意外的損失。 【2023最新】 日本農業九大AI應用案例 ● 【稻作・旱作】結合遙測衛星影像與插秧機的「自動調整施肥系統」 ● 【稻作・旱作】自動作業的無人曳引機 ● 【稻作・旱作】搭載AI的無人機用於農藥噴灑和施肥 ● 【露地蔬菜】應用無人機空拍進行影像解析,遠端了解作物生長狀況 ● 【露地蔬菜】使用全自動高麗菜採收機,大幅節省勞動力 ● 【溫室】應用AI學習農業專業技術,促進作物生長品質 ● 【溫室】應用AI預測收穫量及採收時機,對人員進行最佳化配置 ● 【溫室】應用AI預測蔬菜病蟲害,提高作物品質和產量 ● 【溫室】適用於中小型溫室的低成本環境控制裝置 1. 【稻作・旱作】土壤數據 X 人工智慧:實現自動調整施肥的可能性   由JA全農、久保田株式會社、BASF Digital farming、BASF Japan共同合作,正在進行種植管理支援系統「xarvio® FIELD MANAGER」和農業服務支援系統「KSAS(Kubota Smart Agri System)」的開發試驗。   Xarvio透過遙測衛星,將作物的生長狀況進行影像視覺化,並利用這些數據建立「自動調整施肥地圖」,經由KSAS傳輸到插秧機,施行自動化施肥作業。 計畫最終目標以應用人工智慧實現預測作物生長、預測病蟲害雜草,並提供相關解決方案,建置最佳化的栽培管理系統。 圖說:將「xarvio」的數據導入到KSAS 出處:BASF JAPAN株式會社 2. 【稻作・旱作】擴大作業規模的無人曳引機   YANMAR農機和北海道大學共同開發無人曳引機,可透過無人操作的耕種整地和人工操作的施肥播種的協同作業模式,並於2018年開始於市場販售。本技術不僅擴大個人工作面積,促進大規模農業經營的效率之外,還可以輕鬆使用平板電腦就完成遠端操作。【延伸閱讀】- 【減量】日本久保田農機將推出全球第一台氫氣燃料曳引機 3. 【稻作・旱作】無人機 × 人工智慧:實現農藥及肥料的精準噴灑   Optim株式會社的「農藥-施肥精準噴灑技術」已取得相關專利,該技術主要是使用無人航空載具對農地進行空中拍攝,經由AI針對影像進行分析,判斷病蟲害的發生位置之後,搭載農藥及肥料的無人航空載具會緊接著自動移動到該位置,進行精準噴灑作業。藉此,完成自動化病蟲害防治及施肥作業,大幅降低勞力成本。【延伸閱讀】-農用無人機安裝AI感應噴嘴與扇形噴嘴效果對比 4. 【露地蔬菜】應用無人機空拍並進行AI影像分析,遠端了解作物生長狀況   Skymatix提供的「葉色分析服務」,則是利用無人機拍攝高解析度影像,針對特定作物的葉色、生長狀況,包括雜草種類,經由AI進行影像分析來管理作物生長履歷。 其主要提供服務功能將拍攝影像、數據結果、分析報告直接上傳至雲端,農民不必前往農地現場,隨時隨地都可以用手上的裝置了解作物生長情形,以及病蟲害的發生狀況。如果檢查影像時發現問題,可根據客戶需求,提供客製化分析服務。 圖說Skymatix推出的「葉色分析服務」中的花椰菜生長診斷項目 出處:PR TIMES(Skymatix 2021年5月26日新聞稿) 5. 【露地蔬菜】省力化的高麗菜自動採收機,大幅改善工作效率。   自2019年起由立命館大學、Osada農機、YANMAR農機在滋賀縣、靜岡縣、北海道的農場進行高麗菜的自動採收及自動搬運技術開發計畫。 計畫內容主要是改造現有的高麗菜採收機,並在設備上安裝拍攝彩色影像,並同時測量距離的「RGB-D相機」,採收機便能在自動駕駛的同時,利用AI進行影像分析,檢測出應該採收的高麗菜區域,不僅能精確辨識高麗菜的成熟程度,還可以自動執行採收作業。隨著AI發展,採收機不僅能夠判斷最佳採收期,採收力道也能夠進行細微的調控。未來將有機會可延伸到番茄、洋蔥等其他作物的自動採收機應用。【延伸閱讀】- 大葉大學運用AI 攜手企業開發水果採摘機器人 國際發光 6. 【溫室】應用AI學習農業專業技術,促進作物生長品質   Clever Agri公司應用在日本和中國都擁有資料中心的雲端服務:「阿里雲」,支援溫室栽培作物的農業技術和知識傳承。具體來說,首先會在溫室內安裝各種感測器,用以感測並收集溫度、濕度等數據,透過物聯網基礎架構將數據儲存在雲端上。AI便經由雲端對數據進行機器學習,制定最佳的作物生長方案。根據方案,AI還能夠適時自動控制水份、日照量等作業,大幅提高生產效率及作物品質。 7. 【溫室】依據AI預測產量及出貨時間,規劃合適的人員配置。   Optim公司開發的溫室管理服務「Agri House Manager」可以透過溫室內的感測器收集環境數據,結合溫室內的影像數據,透過AI進行多角度分析,並根據分析結果執行病蟲害風險評估,進而預測作物的產量和出貨時間,規劃合適的人員配置,以應對採收時期的需求。【延伸閱讀】- 讓植物說話-科學家發明感測器即時監測植物體內變化 圖說:Optim的「Agri House Manager」在「AI・人工智慧博覽會」中受到關注。照片顯示,行走行機器人可以透過拍攝溫室內部影像,再經由AI來判斷番茄的成熟度。 出處:PR TIMES(RX Japan 2018年3月12日新聞稿) 8. 【溫室】應用AI預測病蟲害,提升溫室蔬菜的品質和產量   本項技術的原型為BOSCH公司的「Plantect TM」,是一款於2017年推出,專門為溫室種植而設計的病蟲害預測系統。本次技術內容「Plantect」,則是拜耳生技於2020年10月併購原有Plantect TM之後,結合AI監控功能之後重新推出的系統。該系統透過感測器,對溫室進行溫度、濕度、二氧化碳濃度、日照度、露天濕度、飽差等數據進行監測,並將數據儲存於雲端。AI再根據數據,預測病蟲害感染風險,並提供相關病蟲害的農藥資訊。截至2023年5月止,系統能夠檢測的項目包括番茄、小番茄、黃瓜和草莓的相關病蟲害,如灰霉病、葉霉病和白粉病等。【延伸閱讀】- 以模擬工具來預測病蟲害傳播 9. 【溫室】適用於中小型溫室的低成本環境控制裝置   東京都農林綜合研究中心和SYSTEM CRAFT,因應管理多個中小型溫室的農民需求,共同開發了低成本的溫室側窗開關系統和自動灌溉裝置,並於2023年3月開始接受訂單,開始生產「網風扇冷卻控制器」。這台設備是將排氣風扇和細霧冷卻結合,並透過在溫室內通風過程的同時,發送再度循環冷卻過的空氣,用以降低室內溫度的系統。經由自動控制系統,當室內溫度超過20℃時,不管是側窗開閉到細霧冷卻,整個過程系統都會自動執行,由於屬於小型裝置,可以直接簡單安裝在現有的溫室。【延伸閱讀】- 無人機在戶外農田和溫室之精準農業研究 圖說:SYSTEM CRAFT「網風扇冷卻控制器」原理 出處:SYSTEM CRAFT
植物根的生存之道-揭示番茄植物的乾旱防禦機制
2024/04/19
為了適應乾旱,植物根部會產生一種疏水性生物聚合物,稱作「木栓質」,可阻止水分流向葉子而減少水分蒸發,也能夠防止有害物進入植物體。一般植物的木栓質由植物根部導管內的內胚層細胞所產生,但其他植物如番茄,其木栓質由植物根部皮下的外胚層所產生,經美國加州大學戴維斯分校研究團隊最新研究指出番茄外胚層的木栓質與一般植物內胚層的木栓質具有相同的作用,這使番茄能夠應對乾旱危害。【延伸閱讀】- 植物的乾旱威脅反應機制新發現   該研究團隊首先分析番茄根部的外胚層細胞調控的基因,再利用基因編輯技術使番茄突變株缺乏參與木栓質產生的關鍵基因,分別是參與木栓質產生的SIASFT酵素與控制其他基因參與木栓質產生的SlMYB92轉錄因子,並進行缺水試驗,以測試該植株外胚層木栓質的耐旱作用。該結果顯示,當水分充足時,突變植株與正常型植株會呈一致性成長,但在缺水的情況下,突變植株會明顯萎縮,表示外胚層細胞調控之SIASFT和SlMYB92基因會影響番茄外胚層之木栓質調適植物的缺水反應。【延伸閱讀】- 研究人員未來可望開發培育對抗極端氣候的耐旱作物   該結果證明,番茄根部的木栓質在該植物缺水情況下發揮重要的作用,也被認為是應對氣候變遷的因應途徑之一。然而,該研究結果僅在溫室環境下進行,尚未在田間進行缺水反應試驗,未來該研究團隊計劃於田間試驗植物根部木栓質的抗旱潛力,以評估田間番茄植物在乾旱情況下的適應能力。
稻黑樁象危害 75萬隻黑卵蜂出任務 以蟲制蟲護水稻
2024/04/18
荔枝椿象2017年、2018年肆虐,造成台灣荔枝、龍眼嚴重減產,苗栗區農業改良場生物防治研究中心研發平腹小蜂防治後,近年來逐漸恢復正常,研究2019年獲得台灣第一屆國家農業科學獎「卓越紮根獎」肯定,生物防治研究中心今天首次辦理「與鄰有約」活動,開箱天敵昆蟲,黑卵蜂備受注目。   稻黑樁象是1940年以前台灣水稻五大害蟲之一,2021年捲土重來,危害台東關山100公頃有機稻米,農改場研究量產黑卵蜂技轉,搭配黑殭菌與燈光誘集等綜合防治,去年2個期作已經恢復正常,今年1期稻黑樁象在台東池上、高雄仁武現蹤,在關山等田間陸續施放逾75萬隻黑卵蜂,壓制稻黑樁象。   苗栗區農改場場長呂秀英說,生物防治以蟲制蟲,因效果並非立即顯現,且講究生態平衡,不是趕盡殺絕,慣行農業大不相同,但平腹小蜂一炮而紅,越來越能被農友接受,友善環境並減少噴藥風險,兼顧食安問題,有供不應求之勢。【延伸閱讀】- 生物防治技術至關重要的下一步:天敵昆蟲智慧化量產   目前農民購買赤眼卵寄生蜂、基徵草蛉、平腹小蜂、小黑花椿象、孟氏隱唇瓢蟲、六條瓢蟲、菸盲椿象、黃斑粗喙椿象,及巴氏小新綏蟎9種天敵昆蟲,農業部動植物防疫檢疫署補助一半,每公頃最高1萬元。   今天「與鄰有約」活動,也是生物防治研究中心首次對一般民眾開放,大湖鄉長黃惠琴等人大開眼界,她說,國內最高的生物防治研究就在大湖鄉,也是個「寶」,推廣扎根永續農業觀念。
用抗激勃林植物生長調節劑控制室內綠牆植物的莖生長
2024/04/17
近年來室內綠牆因其美觀性和環境效益在企業等工作場所大受歡迎。但室內環境中的植物往往會因光照不足而出現莖拉長的生長現象,導致植物展示效果不佳,需聘請專業的室內景觀設計公司來進行汰換以及維護這些綠植,導致增加許多相關成本。   鴨跖草(Spiderwort)屬作為常用的室內景觀植物,包括斑馬觀音蓮、紫錦草、紫背鴨跖草等,可忍受低至30到50 µmol-m-2-s-1的光照,需生長於溫度介於華氏65到85度之間的環境,且在兩次澆水之間需保持乾燥,為了保持美觀性,也需為其定期修剪。   美國堪薩斯州立大學(Kansas State University)最新一項研究重點關注了抗激勃林(antigibberellin)植物生長調節劑,將其運用在室內綠牆常見綠植斑馬觀音蓮(zebra plant)和紫背鴨跖草上,結果顯示能有效減緩這兩種植物莖的生長長度,使其更容易養護,而其對減緩斑馬觀音蓮莖的生長效果優於紫背鴨跖草。   使用抗激勃林植物生長調節劑可減緩鴨跖草在綠牆上種植後第一個月的莖生長長度,巴克素(Paclobutrazol)對莖的生長也有抑制的效果,可以在安裝上綠牆前透過葉面噴灑80 ppm或澆灌4 ppm試劑來達到控制鴨跖草莖的生長,這種方法有助於保持綠牆的視覺吸引力,同時促進植物的健康和耐久性,並有可能減少相關的維護成本。【延伸閱讀】- 把大自然搬到頂樓-你想「屋頂綠化」嗎?
「綠色威脅」,研究發現自都市農業生產之食品碳足跡較傳統農業高6倍
2024/04/16
都市農業,即在城市區域施行農作生產,此農業生產方式逐漸在全世界廣受歡迎,也被譽為使城市和都市食物系統更永續的方法。據估計,全球有20%至30%的都市人口從事各種形式的都市農業,從事業者可透過種植溫室作物或如蘆筍等需空運的農作物而減少對氣候的影響,同時提供社會、營養和環境效益,而目前都市農業碳足跡相關研究尚少,先前發表的研究著重於都市農業的高科技與能源密集形式,像是垂直農法和屋頂溫室。【延伸閱讀】- 日本都市農業六大機能   美國密西根大學最新研究比較了都市農業模式與傳統模式生產之食品碳足跡,收集來自法國、德國、波蘭、英國和美國之農民與園丁記錄2019年73個都市農場與花園種植作物與投入設備、肥料及用水之生產數據,並將其分類為專業管理之都市農場、單一園丁管理之個別花園、園丁小組管理之集中花園,進行農場生命週期活動和設備材料之碳排放量分析,結果顯示都市農業生產的食品平均二氧化碳排放當量為0.42公斤,較傳統模式生產者(0.07公斤)高出6倍,僅有少數水果蔬菜例外。   研究人員指出,傳統農業通常使用農藥與肥料種植單一作物,相較都市農業可收成更多的農作物並減少碳足跡,而為了使都市農業擁有較傳統農業更能夠減少碳足跡之競爭力,研究人員提出三種最佳的策略方案,分別為延長設備的使用年限、利用城市廢棄物投入作為種植材料及產生高度的社會效益,以永續都市農業發展。【延伸閱讀】- 打造符合高產、高效之永續都市菜園
玫瑰精油:有機農業的安全農藥
2024/04/12
植物萃取精油的應用包括清潔劑、化妝品、藥理學和食品添加劑等,其具有極高的安全性,除了對人類的健康有益處外,因植物萃取精油中含有豐富的萜類化合物,使它們可以透過控制植物的防禦基因來調節防禦反應,以產生驅蟲效果。例如,當大豆和小松菜生長在薄荷附近時,因薄荷植物釋放出揮發性化合物,使大豆和小松菜防禦能力提高,進而對草食動物產生抵抗力。【延伸閱讀】-科學家發現新的植物病毒防禦機制及對應之關鍵基因   如今為保護作物大多使用化學農藥,但化學農藥容易對環境和生態系統造成破壞,因此迫切需要研究植物防禦增效劑,使其成為化學農藥的替代方案,精油在這方面的可用性讓它成為植物防禦增效劑的候選。   日本東京理科大學(Tokyo University of Science)的研究小組探討了11種精油在活化番茄防禦反應的功效,他們將不同精油的乙醇稀釋溶液施加到種植番茄的盆栽中,進行分子分析以研究葉片組織內的基因,結果發現玫瑰精油提高了番茄防禦基因PIR1和PIN2的轉錄量,此外,經玫瑰精油處理的番茄植株減少了斜紋夜盜蛾幼蟲和二點葉蟎對葉片的傷害。為探索更廣泛應用的可能性,研究人員還進行了田間試驗,與對照組相比,番茄蟲害減少了 45.5%,他們認為在蟲害不嚴重的春、冬季節,玫瑰精油可以作為殺蟲劑的替代品。   玫瑰精油不但能減少飛蛾幼蟲和蟎蟲造成的損害,低濃度的玫瑰精油還可以吸引二點葉蟎的天敵智利小植綏蟎,顯示出玫瑰精油的雙重功能。經研究證明玫瑰精油是一種有效的生物刺激素,可增強植物對害蟲的防禦能力,並且不會對植物遺留下有毒物質,可做為環保天然的安全農藥。【延伸閱讀】- 菸草的天然成分可提高抗番茄病蟲害,預防多種病蟲害的發生
推廣中部眉原山品系台灣山茶 4農業單位分工合作
2024/04/11
南投林業分署、林試所、茶改場、國姓鄉農會簽署合作意向書,未來各自發揮採種及扦茶苗繁殖、種源鑑定、品系篩選、育成、行銷等專業,推廣中部地區眉原山品系台灣山茶。   為推廣台灣山茶,農業部林業及自然保育署南投分署、林業試驗所蓮華池研究中心、茶及飲料作物改良場中部分場、國姓鄉農會共同簽署合作意向書,透過4單位各自專業技能與知識,加強推廣中部地區眉原山品系台灣山茶,以生態保育為前提,發展台灣山茶產業。   林業及自然保育署南投分署發布新聞稿表示,台灣山茶是台灣原生植物,因地域環境差異而有不同品系,中部地區主要為眉原山品系、南部為六龜品系、東部是永康品系,中部地區的眉原山品系台灣山茶製茶後具特殊香氣及口感,獲不少品茶民眾喜愛。   南投林業分署表示,簽署合作意向書後,將各自發揮專業領域,由南投分署進行眉原山品系台灣山茶分布現況調查、山茶採種及扦茶苗繁殖;林試所協助種源鑑定;茶改場中部分場進行優良山茶品系篩選,協助育成優良台灣原生山茶,並提供製茶技術及多元化產品輔導;國姓鄉農會協助台灣山茶行銷及推廣。   南投分署表示,台灣山茶是農業部公告林下經濟品項,南投分署積極進行眉原山品系台灣山茶苗木培育,並由所轄台中工作站調查分布現況、採種及扦茶苗繁殖等工作,未來透過與其他單位合作,共同推廣眉原山品系台灣山茶,確保品系純正、避免種原混雜。【延伸閱讀】- 台灣山茶新增為林下經濟品項 林農種3年後可採摘收成
揭示土壤微生物的秘密,以提升氣候預測之準確性
2024/04/10
在全球碳循環中,土壤微生物對土壤碳固存的影響發揮關鍵的作用,該微生物群不僅可幫助植物吸收土壤養分、抵抗乾旱、疾病和病蟲害,影響土壤中碳的儲存和分解,以及影響碳儲存於土壤的時間和數量。然而,僅需一克的土壤就可鑑定出超過十億的微生物與數千個物種,大部分微生物尚未被研究過,過去開發的氣候模型僅涵蓋了極少數在實驗室研究中被鑑定確認的微生物種,因此該菌群無法在氣候模型中代表整體的微生物群而導致該模型預測氣候變化之準確率低。   美國能源部的勞倫斯柏克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Lab)研究團隊利用微生物基因體資訊建立新型的氣候模型,透過該模型可使研究人員深入瞭解土壤微生物的功能,以及能夠更好地瞭解土壤微生物如何有效地儲存植物根際部提供的碳源,進而減緩氣候變化的影響。【延伸閱讀】-【增匯】微生物,氣候變遷的潛在解方   該研究團隊應用模型研究加州草原植物和微生物之間的交互作用,並重點分析根際部的微生物群,雖然該部位僅占土壤面積1-2%,但據估計該部位可儲存約30-40%的儲碳量,其他部分的碳則由根部釋放。另該團隊也開發了預測微生物功能的方法,並發現這些關鍵功能會影響微生物利用植物根際部提供碳源和營養素的速度。【延伸閱讀】- 植物如何區分有益微生物和有害微生物   模擬結果顯示,隨著植物生長和碳釋放,根際部的化學成分和微生物功能間之交互作用會對微生物生長產生不同的影響,亦顯示生長速率較慢的微生物於植物生長後期所釋放的碳之利用率高,而使該菌群能夠在土壤中儲存更多的碳。此外,該模型不僅改善了根際部和微生物間之交互作用模擬方式,並優化微生物影響全球碳循環變化之預測能力,提高氣候預測之準確性。【延伸閱讀】- 【減量】微生物蛋白可幫助全球森林砍伐率減半
氣候變遷-真菌病害危及小麥生產
2024/04/09
小麥是重要的糧食作物,全球種植面積達2.22億公噸,其產量約有7.79億噸。自1985年首次在巴西爆發麥熱病(wheat blast),該病害由稻熱病菌 (Magnaporthe oryzae) 真菌病原所導致,且於溫暖潮濕地區發生,並逐漸蔓延中,2016年的孟加拉與2018年尚比亞也因為此病害而直接影響小麥產量,造成嚴重的糧食危機。   德國慕尼黑工業大學研究團隊結合小麥作物模擬模型與新開發的麥熱病模型,並納入環境條件與小麥生產數據進行估算,以重點研究麥熱病對小麥產量之影響,經模擬顯示,南美洲、南非洲與亞洲是未來此病害傳播影響最嚴重的地區,其中非洲與南美洲有高達75%的小麥種植面積會受到影響,其他國家如阿根廷、尚比亞和孟加拉也受到輕微的影響。   未來麥熱病會蔓延至烏拉圭、中美洲、美國東南部、東非、印度和澳洲東部等地區,亦可能在義大利、法國南部、西班牙和中國東南部等溫暖潮濕地區發生此危害,而歐洲和東亞引發風險較低,並預測於2040-2070年氣候變遷加劇下,隨著溫度和濕度的增加,預估麥熱病會在主要的熱帶地區和南半球蔓延,而導致全球小麥年產量損失達13%,而以南美洲為最嚴重影響的地區。   巨大產量的損失需要有因應策略,由於受該病害影響的地區亦是氣候變遷直接影響最嚴重的地區,因此許多農民開始改種較不受病害影響的作物,例如在巴西中西部的許多小麥產區已改種玉米。研究人員表示,可利用植物育種和抗病基因體以培育抗麥熱病的小麥品種,或調整小麥種植日期,因開花時期的雨水與炎熱的天氣容易引起病害產生;其他研究也證實在抽穗期及時播種可有利於減輕麥熱病產生。另外,增加種植之植物多樣性與作物輪作方式可減少真菌病害的影響,例如水稻和小麥輪作就可減少麥熱病產生等。可透過多項因應策略來減輕麥熱病之危害,以緩解小麥減產引起的糧食危機。【延伸閱讀】-廣幅抗稻熱病的新品種  臺大高雄1號【延伸閱讀】-廣幅抗稻熱病的新品種  臺大高雄1號
吃補不吃苦 「山苦瓜發酵飲加工技術」方便您攝取特殊機能
2024/04/08
花蓮區農業改良場 吳岱融   山苦瓜也是原民特色作物之一,原始的野生狀態有著小小的果實,大概像乒乓球一樣的大小,每個重量大約20-30公克。因果實小,隨機分佈在苦瓜藤蔓之中,採收費工,難以產業化利用。同時,基於異交作物的特性,山苦瓜於自然狀態下不易維持優良特性,這也牽涉到其機能性的表現。而串聯山苦瓜機能與產業應用間的關鍵步驟,則在於穩定的品種。【延伸閱讀】- 花蓮農改場與慈濟大學合作 研發山苦瓜發酵飲   花蓮區農業改良場在山苦瓜的品種育成上,已深耕數十年。藉由蒐集不同地方的山苦瓜種原,純化親本、人工雜交F1種子的方式,育成兼顧早熟、多雌花、特殊食味等特性,果實大小與產量又符合產業生產慣性的山苦瓜品種。在近期花蓮6號、花蓮7號、花蓮8號的苦瓜品種開發,基於調節血糖的基礎上,更強調特殊機能的發掘。【延伸閱讀】- 以植物生產的口服胰島素可以用更佳的方式調節血糖   特殊機能的研究,需偕同醫學領域來共同完成。在苦瓜花蓮6、7、8號的育種程序中,花蓮場與慈濟大學徐雪瑩教授團隊合作,育成具有特殊機能,又能產業化生產的山苦瓜新品種。經由萃取物的細胞試驗結果顯示,花蓮6號對於腎細胞之過氧化逆境有保護作用;花蓮7號對腎細胞之尿毒逆境有保護甚至增殖的機能作用;花蓮8號則對三陰性乳癌細胞MDA-MB-231具抑制作用。   而這些特殊機能的山苦瓜品種,要如何走入一般消費者的生活中呢? 現在生產端的山苦瓜加工製品多以苦瓜乾的形式販售。山苦瓜茶的製作方式有很多種。最常見的方式為山苦瓜洗淨切片後,曬乾或烘乾,有的會再經過粉碎裝入茶袋等初級的包裝製成。所以山苦瓜茶是苦瓜果實的乾燥切片,而不是字面上所認知的含有茶葉成分,除非產品另有複方添加。所謂的山苦瓜茶,在於它的飲用方式就如同泡茶一般,將山苦瓜的烘乾切片,直接泡在熱水中,等到水色呈色後飲用。也有將山苦瓜茶用火煮開的,感覺更入味,或是將苦瓜乾片加到雞湯內一起煮的,讓湯品增添特殊的苦甘味。不過,苦瓜茶飲用流程、特殊的苦甘味同時也使消費群受限。   另一方面,經濟部統計處指出,由於消費者重視自身健康,與營養補充概念的普及,及社會高齡人口逐漸增加,保健食品的需求趨勢增加。保健營養食品以內需市場為大宗,廠商生產之保健營養食品約有8成以上為供應國內需求。近幾年國內保健營養食品產值穩定成長。110年首度超越200億元,達215億元,並連續4年創歷史新高。111年因電商通路,及防疫需求等,產值更達超越226億元。台灣養生市場潛力無限,我們又該如何讓農業生產端得以參與其中呢?   為使山苦瓜品種的機能優勢能夠讓生產者加值,並便利消費者日常攝取,花蓮區農業改良場藉由苦瓜發酵飲加工技術,以機能疊加,一瓶多樣為概念,以改良場選育之機能山苦瓜品種優勢穩定品質,濃縮苦瓜精華推出苦瓜酵素飲,開瓶即可飲用,方便現代人的忙碌生活。適口性部分則以配方調和,強化飲用風味,同時也兼顧養生市場。結合機能品種與調和風味的「山苦瓜發酵飲加工技術」,目前已通過農委會智審會196次審查後公告,未來將非專屬授權技轉予有興趣的相關單位,以因應廣大的養生市場需求,造福消費者健康。【延伸閱讀】- 健康發酵飲品康普茶的消費市場持續增長

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