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趨勢快訊
水田自動除草機器人「Aigamo Robo」的除草效果驗證
2024/04/05
在不使用化學農藥的有機水稻種植中,除草所需的勞動力極大,花費的時間也較多,而雜草危害是減少水稻產量的主要因素,因此需要發展省時、省力的水稻種植技術,以及雜草控制技術。   本研究是發想自鴨稻共生農法,期望開發機器人可用於取代除草效果較不穩定的鴨,由有機稻米設計株式會社在2023年開發,並由井關農業機械株式會社推出水田自動除草機器人「Aigamo robo」。為了在未來快速普及使用,還需要累積氣候和田間條件下的示範場域實例,如具是否明確除草效果、對水稻產量的影響、行駛過程中出現的問題以及引進機器人的要求(如:田地面積、目標面積、目標雜草種類等)。   研究發現經針對2021年(18個都道府縣,使用75台Aigamo機器人)和2022年(34個都道府縣,使用210台Aigamo機器人)進行的部分示範場域獲得的高準度數據進行了整理和分析,試驗年水稻產量為424公斤/10年,而對照年(主要是試驗前一年)平均產量為386公斤/10年,隨著Aigamo Robo 的引進,排除天氣因素導致的年度波動(根據每個地區的作物表現指數進行修正),年產量平均增加了10%。   這項研究成果在2024年發表在《日本作物學會雜誌》上,透過在稻田中穩定運行Aigamo Robo並發揮較高的除草效果,將大大降低有機水稻種植中的除草工作量,對未來農業水田工作及作物產量做出貢獻。【延伸閱讀】- 【增匯】以生態管理取代除草劑,雜草也可幫農民固碳賺錢!
省34%灌溉水!農改場再生紙膜插秧技術 還可抑制雜草
2024/04/04
為因應氣候變遷、節水減碳的農業生產趨勢,台南區農業改良場(簡稱台南農改場)發展稻田乾濕灌溉栽培模式,以降低稻田的溫室氣體排放量,並結合水稻紙膜插秧技術,不但可減緩水稻田因為長期湛水導致甲烷增加排放的情形,也達到節省灌溉水量及抑制雜草的效果。【延伸閱讀】- 旱災求生!乾濕交替的灌溉模式種稻 可省水三成  有機水稻導致土壤缺氧並增加甲烷排放   台南農改場表示,由於有機水稻栽培禁止使用除草劑,必須採行湛水管理搭配人工除草,雖然能夠控制雜草生長,卻也因為湛水導致土壤缺氧而增加甲烷排放。依據國際溫室氣體碳排模型(DNDC)盤點稻田碳排量,水稻田若採取乾濕灌溉栽培生產,每公頃可以減少21%(約2500公噸)的灌溉水量,還能降低水稻田32.5%的溫室氣體排放,相當於每公頃減少1111度電力排碳量。 紙膜插秧技術結合乾濕灌溉栽培 節水減碳還省人力   台南農改場指出,利用水稻紙膜插秧技術結合乾濕灌溉栽培模式,在插秧時同步覆蓋可分解的再生紙膜,不但能夠有效抑制雜草種子萌發及生長,還能大幅減少水稻有機栽培雜草防治人力的負擔,而且插秧後30天內能夠減少34%的灌溉水量,節省更多的水資源。此外,抑草紙膜用於田間大約40~50日可完全分解,不會對下期作的田區生產造成影響,國內使用的紙膜也已通過有機資材驗證,有機或友善稻農可放心使用。【延伸閱讀】- 影響日本有機農業推行的結構性因素   台南農改場強調,面對氣候變遷和環境的挑戰,該場將持續致力於創新技術的應用和生態環境的保護,期望能為農業生產帶來更多的效益。
徹底改變植物健康診斷:微流體裝置用於快速miRNA檢測
2024/04/03
在自然環境中,植物會遇到許多生物和非生物威脅,這些威脅會嚴重影響植物的生產與健康。因此中國南京農業大學的研究人員開發了各種感測器和設備來檢測植物激素、重金屬反應和病原體入侵,而目前研究的重點是microRNA399(miR399)。【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   miR399是一種微型核糖核酸(miRNA),對植物磷酸鹽的恆定至關重要,可做為檢測缺磷時的生物標記。   能夠檢測miRNA的方式有很多,包括北方墨點法、微陣列、即時聚合酶連鎖反應,但這些方法往往耗時且複雜。不過,其中一種用於定點照護(POC)的微流體技術能夠快速、簡單和靈敏的檢測miRNA。然而,要將這個技術廣泛用於農業仍面臨挑戰,這凸顯了進一步研究的必要性,以使這些診斷工具在精準農業中更容易且有效的對植物進行管理。【延伸閱讀】- 微流體晶片技術可快速診斷多種植物病毒所引起的疾病   研究人員開發了一種新型的微流體裝置系統,該裝置利用微流量通道將DNA固定在玻璃表面上,透過夾心雜交建立DNA探針區域以檢測miRNA。該方法成功檢測到了人工合成的 miR399c,證明了該裝置在識別miRNA存在具高度專一性。   隨後的研究擴大了該裝置的應用範圍,以檢測番茄內源的miRNA,結果顯示在缺磷的條件下sly-miR399增加。這些實驗結果顯示,該裝置能有效辨識缺磷現象,進而及時調整養分供給。   微流體裝置系統在植物領域的開發與應用是一大進步,它將為早期養分缺乏提供一個診斷的工具,該裝置的簡單性、準確度也凸顯它在永續農業和精準農業方面的價值。
極端氣候常態化!稻米、蔬果大受影響,日本農業如何因應?
2024/04/02
由於全球氣候變遷的影響,世界各地不僅頻繁出現熱浪、寒流、暴雨、乾旱。氣象專家指出,極端氣候現象未來將會頻繁出現,形成一種常態。 以日本為例,日本去年2023年11月中旬,從烈日高照,瞬間轉變迎來本季最低溫,各地被寒意籠罩,彷彿在四季之中,只剩下夏冬兩季。除此,去年七月到九月的月均溫連續三個月創下有史以來最高溫,面臨有史以來最炎熱的夏天。   隨著極端氣候的常態化,加劇農作物受損。不僅炎熱夏季高溫對稻米、蔬菜和水果的品質和產量皆造成嚴峻影響。日本政府於2018年通過了《氣候變遷適應法》,並制定「氣候變遷適應計畫」,由中央、地方、企業共同制定、施行並持續修正相關措施。然而,農業領域仍未真正應對頻繁發生的氣候異常現象。因此,為了保護日本國內農產品,迫切需要極端高低溫氣候的應對方式。  一等米比率創下歷史新低,極端氣候重創蔬菜果物   根據日本農林水產省去年10月公布的資料,截至9月底的2023年生產一等米全國平均比率為59.6%,創下歷史新低。自2004年開始在相同條件下調查以來的最低值。對此,農林水產省表示,主要原因是今年的夏季高溫導致水稻受到嚴重損害。調查中,被歸類為二等以下的原因是,粒子變白或混濁等特徵佔65.5%。如果高附加價值的一等米供給減少,對於水稻農戶是一大打擊。   不僅稻米,包括番茄、蘿蔔、蔥等蔬菜也在許多地區產量不佳,導致價格上漲。到了10月下旬,部分地區的價格甚至漲到兩倍以上。根據農林水產省對主要產地調查,10月份的蘿蔔、胡蘿蔔、蔥的價格比逐年同月份平均還高。月初的番茄、月末的萵苣甚至超過了廿年平均價格。   水果方面,青森縣也發生了蘋果成色不良,以及柑橘浮皮現象(果肉和果皮分離)、葡萄變軟腐爛等因為高溫導致的問題。   此外,被稱為「十年一遇」的最強寒流導致了蔬菜和水果的寒害,同時也帶來了因大雪導致溫室倒塌等損害。極端天氣對農產品損害使得價格上漲,不僅直接影響了農業收益、批發業者的收入,也重擊了消費者的權益。 稻米的白未熟粒(左)和正常粒(右)的橫切圖(出處:農林水産省/環境省) 因應氣候變遷措施現況   日本最新修訂的「氣候變遷適應計畫」內容明確揭示水稻、蔬菜和水果在氣候變遷和極端氣候下的現狀影響和未來預測。例如水稻方面,內容指出稻米品質已經下降,部分地區甚至在高溫年份會出現產量減少。蔬菜方面, 40個以上的都道府縣都受到影響,例如:因氣溫上升而導致高麗菜生長加速,番茄則是會影響到果實的大小和產量。水果方面,柑橘類出現浮皮及掉果現象,蘋果出現成色不良和日燒,梨子出現發芽不良,葡萄出現成色不良,柿子果實變軟等因應極端氣候產生現象。 柑橘類在溫濕度較高的情況下,容易發生浮皮現象。(出處:農林水産省/農林水產技術會議)   「氣候變遷適應計畫」主要提倡開發推廣耐高溫品種,提供適應高溫、乾旱的施肥及水資源管理,以及栽培調整等措施。其他包括因應豪大雨的「流域治水」與土石流的「砂防堰堤」皆為計畫範疇因應措施內。   然而,部分少數地區雖然已施行這類措施,依然有許多地區進度落後。尤其對於面對高齡化日益嚴重的小規模種植農戶來說,果樹作為長期作物,品種轉換通常需要耗費時間、精力和成本,採用耐高溫品種相對不容易。另一方面,受夏季高溫影響的農作物損失,農林水產省特別納入引進耐高溫品種的補助預算。氣候異常威脅農業生產成為一種常態,為農民提供持續且細緻的支援工作是當前迫切的重要課題,政府也從過往的緊急因應方式,提升為中長期計畫對策。【延伸閱讀】- 植物的乾旱威脅反應機制新發現 以適應環境變化的品種為核心   目前日本政府所推行相關因應計畫以耐高溫的農作物品種為核心目標,育種工作和研究也正在持續進行中。從2016年到2020年,農研機構的農業環境變動研究中心持續執行「因應氣候變遷等環境變動及生物多樣性保護」之研究計畫。該研究重點著眼於發展耐高溫品種及防止高溫影響的技術,並集中在小麥和水稻方面,計畫項目內容主要有氣候變遷的影響評估、環境適應技術、減緩影響技術以及農業環境基礎資訊的整合、分析和通訊技術之開發。   相較於在日本栽培最廣泛的「越光米」,當出穗後20天的日均溫度超過27度時,白未熟粒會增加的情況。目前透過農研機構的持續努力,已經成功培育出了對高溫具有較強抵抗力的水稻品種「虹煌米」。在新潟、群馬、岐阜三縣調查顯示,即使在日均溫度為28度的高溫環境下,「虹煌米」仍能保持大約70%的一等米整粒比例。【延伸閱讀】- 日本農林水產省公布最新全球暖化策略報告書 探索植物抗壓性研究   國際農林水產研究中心(國際農研)與農研機構、京都大學、名古屋大學等共同研究小組成功闡明植物在乾旱初期階段時應對環境壓力相關反應機制,這對在高溫乾旱環境下確保產量的栽培技術研發有一定的鏈結。   此外,理化學研究所成功闡明當植物暴露在高溫等嚴苛環境中,細胞如何維持原有功能的「細胞胞器的內質網」的壓力反應機制,對於培育出對環境變化具有抵抗力的作物,提供了非常重要的參考基礎。   另一方面,全球第 28 屆聯合國氣候大會(COP28)、巴黎協定等積極討論議題,並對各國溫室氣體減排措施、強化措施、具體計劃以及對發展中國家的資金支援等進行全面檢討。因此,減緩全球暖化和氣候變遷帶來的影響,積極制定相關因應策略,並落實具體化的行動及推廣工作,也將是全球各國當前重要的課題。【延伸閱讀】- 蘑菇生態效益:減少能源消耗和碳排放研究
解決氣候衝突的五項關鍵行動
2024/03/29
氣候危機與地方衝突日益漸增,在兩者相互影響下,導致許多地方飢餓與貧困長期存在。聯合國糧農組織(FAO)副總幹事Beth Bechdol在聯合國安理會公開辯論會上呼籲採取行動與創新解決方案以解決全球糧食安全問題。【延伸閱讀】- 糧食安全   Beth Bechdol指出氣候變遷對農民影響尤為嚴重,氣溫升高、降雨模式改變及極端氣候變化影響頻率增加,威脅地區糧食安全與穩定性。其中農民不僅生活在農村地區,且本身就是從事農業工作者,所受到的影響相對其他人而言是最大的。根據《2023年全球糧食危機報告》的統計,全球58個國家中有2.58億人口面臨嚴重的糧食不安全狀態,其中超過三分之二更是由氣候與地區衝突所導致。【延伸閱讀】- 因應全球極端氣候 驅動創新農業技術到來   氣候變遷不僅阻礙緩解飢荒行動的進展,還成為誘發衝突的因子。為此Beth Bechdol 呼籲應為農民及社區提供工具以應對危機,從中迅速恢復。此外設立和平基金也相當重要,此基金一直致力於針對氣候變遷、地方衝突以及自然資源競爭所產生的影響提供幫助,糧農組織也一直強力支持此項基金,並加強與夥伴間的共同合作。由於氣候變遷及其所帶來的安全危機不分地域界線,各級單位需要共同合作以確保共享和平且永續的資源。 在會議中提出的五項解決氣候衝突的關鍵行動方案如下: 優先投資具有氣候適應性的農業糧食生產系統,透過建立以社區為基礎的氣候變遷調適方法,減低災害所帶來的危機。 有效的數據及資訊是提供制定干預措施的關鍵,要求聯合國應定期分析並報告與氣候變遷所帶來的風險與其他影響之間的關聯性。 以現有機制改善與協調各單位之間的策略。 針對易受氣候變遷影響的項目尋找更多專業的氣候、和平與安全顧問支援。 建立地區的氣候、和平與安全中心。   Beth Bechdol最後強調,農業是氣候變遷、衝突及糧食安全影響日益嚴重的關鍵解決方案,必須確保在這些背景下,能持續提供解決方案以恢復農業生產和農產品系統。
東華大學開發太陽能農用自走車 減輕老農負擔
2024/03/28
農務人力隨著人口老化下降,東華USR團隊與能源科技中心、智慧科技中心合作,開發農用自走車,第一階段可遠距遙控澆灌與搬運等工作,未來將加裝設鏡頭,設定追蹤自走AI模式。   東華大學資工系特聘教授顏士淨表示,農用自走車利用太陽能電池運作,續航力約1小時,可節能省碳。車上裝有100公升的儲水箱,自動化的功能可讓農民在定點遠端操控,減輕農作負擔。 【延伸閱讀】- 不會染疫的AI機械人已取代農夫?果園準確穿梭 秒計出成熟度   顏士淨說,農用自走車未來將新增智慧功能,農友只要帶它走過瓜田一遍,機器會紀錄路徑,之後就能自行穿梭工作,能降低農務人力的需求。   西瓜農楊火土今年74歲,在壽豐鄉米棧種植西瓜長達50年,每年西瓜採收期前,都會睡在田邊的工寮,避免有人偷瓜。東華大學USR團隊與能源科技中心,設計利用再生能源供電的紅外線電子圍籬防盜系統,只要有人入侵就會感應並通報,讓瓜農能透過手機掌握瓜田動態。 現在有了農用自走車,楊火土試用後笑稱「工作量減輕,人都變懶了」他說,過去澆灌、施肥要開搬運車到田裡,新的機器讓他只要坐在瓜寮動動手指就能完成農務工作,十分方便,也開玩笑地說,過去睡工寮是保護西瓜,現在則要看守機器。   另外,近日天氣溫差大,西瓜生長速度受影響,楊火土說,適合西瓜成長的溫度為25至28度間,最近天氣都在10幾度,導致今年西瓜生長速度較慢,不過整體產量應該比去年好,今年價格需待開採後才會出爐。
富含真菌的土壤可提升綠屋頂的永續性
2024/03/26
綠屋頂因有益於氣候調適、緩解及都市生物多樣性而備受歡迎,在建築物屋頂上的植栽表面可吸收多餘的雨水,可用於隔熱建築物而減少能源消耗、並降低鄰近社區的環境溫度、緩解城市熱島效應(urban heat islands),以及為植物、昆蟲和野生動物創建都市棲息地,但在美國的綠屋頂通常以無菌土壤種植外來植物,這使綠屋頂的有效性會隨著時間而下降。   美國達特茅斯大學(Dartmouth College)研究團隊首先提出在綠屋頂上接種土壤微生物菌群以促進土壤健康發展的方法,有益於城市的氣候適應能力。該團隊於芝加哥建立一實驗型的綠屋頂,試驗利用原生草原之微生物增強土壤品質,且隨時間的變化觀察其對其他土壤菌群所產生的影響,並重點研究有益的菌根真菌(mycorrhizal fungi),該微生物存在植物根部,與植物互為共生關係,可為植物提供營養和水以換取植物糖,並可幫助綠屋頂的植物承受高溫和烈日。研究人員於實驗綠屋頂的土壤中添加自恢復草原中取得富含菌根真菌的土壤,此方法稱作「接種 (inoculum)」,並於接種土壤與未接種土壤分別種植原生草原植物和屋頂型多肉植物。團隊追蹤土壤菌群組成變化長達兩年,並通過「DNA元條碼技術(DNA metabarcoding)」的分子技術分析於接種土壤與空氣之真菌菌種及菌種來源。   該研究結果顯示,大部分真菌來源於接種土壤,其他菌種則源於其他媒介,經由菌根真菌接種之土壤菌群更加多樣化,且土壤主動接種菌根真菌較自行建立的菌群更能夠促進土壤發育,進而提升綠屋頂之永續性。未來研究人員建議應將生態觀點納入綠屋頂的設計,以最大限度發揮綠屋頂在都市地區之氣候適應力之效益與作用。【延伸閱讀】- 【增匯】最新研究顯示真菌在淨零碳排中扮演關鍵角色
印度農民將人工智慧用於農業,大幅改善收益及農產品質
2024/03/22
在印度約有1.25億小農,這些農民經常面臨高風險、低回報的農業環境,如不可預測的季風、頻繁的乾旱、害蟲問題以及產量下降等重重挑戰。由於無法進入銀行,只能向當地高利貸尋求融資,支付高昂的利率。收成後,在供應鏈如物流、倉儲和銷售產品部分,會造成額外40%的多餘浪費,而貿易商和加工商制定的嚴格品質要求更是難以滿足,農民也容易在面對價格下跌或需求下降等市場供應與價格中的波動遭受損失。這使得農民容易因低收入,而無法在下一個生產週期中妥善運用資金周轉。   目前市場上新技術如精準農業、數位市場和無人機對小農來說是遙不可及的,他們買不起相應的設備,且缺乏技術導入的機會。而為了解決這些問題,世界經濟論壇印度第四次工業革命中心、印度聯邦農業部和特倫甘納邦(Telangana)共同合作人工智慧推動農業創新倡議(AI4AI),並在印度泰蘭加納地區的Khammam地區啟動「Saagu Baagu」計畫。【延伸閱讀】- 精準農業結合人工智慧可降低農業化學足跡   透過產業界和新創企業的參與,及州政府的資料管理工具,歷時18個月和三季作物週期,利用機器人諮詢服務、土壤測試技術、人工智慧的品質測試及數位平台連接買家和賣家,使Khammam地區的辣椒種植業每英畝產量提高了 21%、農藥與肥料使用量分別下降 9%及5%,而品質的改善亦使農產品單價上漲 8%,顯著提升了農民的淨收入,使其大幅增加至每英畝800美元,為平均收入的兩倍。   這個計畫的顯著成果不僅為農民帶來了好處,還實現了永續發展和政府施政績效指標,當地州政府以此基礎於2023年10月擴大合作範圍,讓更多農民可因此受惠,藉此減輕氣候變遷所帶來的影響和保護農民生計。由此可見,政府、產業界、慈善家和農民之間的合作可以建立國家數位農業計畫的實施框架,加速創新,並與永續發展目標保持一致,以促進全球的糧食安全及永續性。
搶救三星蔥 健康種苗、移地育種雙管齊下初見成效
2024/03/21
三星蔥是宜蘭重要經濟作物,巔峰時期年產值5億元,近年受到極端氣候影響,產量下跌一半以上。中央政府、地方政府與三星地區農會通力合作,3年前展開健康種苗計畫,現已初見成效,健康種苗可提高3成到5成產量;去年推動移地育種,在夏天也保有健康的種苗。   三星農會指出,三星蔥以分株苗的方式種植,長久下來導致種苗弱化、抗病性降低,尤其遭遇極端氣候時,軟腐病和疫病菌大量發生,蔥苗嚴重缺乏,致使減產。農業試驗所、花蓮農改場、農業藥物試驗所、宜蘭縣政府與三星農會2021年開始合作,嘗試解決減產問題。   農試所助理研究員林枚珠指出,2021年健康種苗計畫開始後,分為3個階段進行,第一階段是病毒篩檢,先在農試所台中的種田中仔細篩選,留下沒有攜帶病毒的種苗,反覆篩選,最後得出一整片沒有病毒的種田;第二階段建立繁殖制度,按農試所、縣市級、鄉鎮級分為原原種、原種、採種3級。   林枚珠表示,第三階段就是移植農試所的健康種苗到三星,並提供全方位技術支持,包含土壤健康檢查、有益微生物使用、病蟲害防治等。以病蟲害防治為例,為了對抗產生強大抗藥性的甜菜夜蛾,農試所會選出尚未具備抗藥性的藥物,宣導農民精準用藥。【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   農試所目前在三星種植的健康種苗約占30多公頃,與原本的種苗田區相比,產量可提升3成到5成。為了確保夏季的健康種苗數量,三星農會去年得到農糧署支持,6月底移植平地的健康種苗到大同鄉四季、南山地區,避開夏季高溫與颱風,9月底再送回平地。   農試所表示,三星地區的搶救三星蔥計畫初步得到成果,未來會擴大到台中、彰化地區試驗,以因應西部地區夏季捲葉型炭疽病;由於東西部青蔥品種差異,需要時間調整,預計會先從10公頃的種田開始。
地表下消失的水域威脅地球的糧倉
2024/03/19
美國內布拉斯加大學林肯分校的研究發現,抽取地下水會使含水層減少,進而抑制農作物的產量,若含水層持續減少時,會使農作物損失加劇,例如,含水層厚度從100英尺減少至50英尺較200英尺減少至150英尺者對玉米和大豆產量影響更大,因此,未來在面臨更嚴重、更頻繁乾旱的情況,研究團隊表示應管控地下水之灌溉用量。         高原地區的含水層是美國最大的含水層,位於八個州的部分地區,其中涵蓋整個內布拉斯加州。研究團隊分析自1935年以來高原地區年估計含水層厚度、1985年至2016年縣級玉米和大豆產量及產區數據等,同時從氣象資料數據估算季節性缺水量,結果顯示德克薩斯州、堪薩斯州下方和內布拉斯加州之含水層在過去十年裡已大幅減少,並發現在極度缺水情況下,玉米和大豆種植於高原地區含水層飽和帶(厚度約220英尺至700英尺)區域之收成量高,相較於不飽和帶 (厚度約30英尺至100英尺),隨著缺水量至400毫米時,作物產量也會隨之下降,該情況常見於內布拉斯加州和其他中西部各州。         研究人員為更瞭解乾旱情境下減少灌溉如何影響農產損失,進行灌溉與非灌溉田區之作物產量分析,結果顯示,當缺水量至950毫米時,含水層厚度從330英尺減少至230英尺時,玉米產量每英畝平均損失約為2.5 蒲式耳(bushel),而含水層厚度從230英尺減少至130英尺時,則使產量每英畝估計損失約15蒲式耳,此結果說明當含水層的平均厚度降至特定閥值以下時會導致作物產量嚴重損失。         研究人員表示,隨著氣候變遷加劇,未來灌溉用水量也隨之增加,進而使含水層逐漸減少,因此需採取相關含水層保護措施,以因應未來氣候變遷下降雨量變化之適應力。【延伸閱讀】- 植物的乾旱威脅反應機制新發現
開發酸化處理GrAAS工法,連結低碳農業新技術
2024/03/15
隨著氣候變遷加劇,需要加快低碳、減碳等措施。作為解決此問題的對策之一,直接分離並回收空氣中二氧化碳捕捉(Direct Air Capture,DAC)技術受到關注,農業和林業可以被認為是DAC技術的一種,透過光合作用從大氣中捕獲碳並將其轉化為農產品和木材,但由於稻草等農作物的莖葉會在短時間內腐爛變質,與透過長期使用儲存碳的木材(如建築材料)相比,其對低碳排放和減碳的貢獻有限。【延伸閱讀】- 中國加快農業綠色低碳關鍵技術攻關   本研究是利用常溫酸化處理稻草等莖葉,更容易將其用作纖維或糖化,並將此技術命名為GrAAS(Grass Upcycling by Activated Acid into the Sugar Pool)。 製程使用高活性鹽酸在液態或氣態條件下先將樹葉研磨成粉末,在水中形成高度分散的懸濁液,當此懸濁液被酵素糖化時,可以以更高的回收率回收糖。   研究發現透過使用新開發的GrAAS製程能將迄今尚未充分利用的莖和葉轉化為纖維,可以更有效地生產紙張、紙板、木材等。此外,透過酵素法糖化這種纖維可以回收糖並將其轉化為生質燃料、生物塑膠原料等。此外,莖葉衍生的新材料具有長期使用後可糖分回收的特性,可以作為 「儲備糖」長期儲存,在需要時轉化為燃料、飼料或食物。【延伸閱讀】- 利用海藻生產生物塑膠的新方法   這項研究成果在2024年發表在《生物資源技術》報告上,未來將擴大GrAAS製程測試規模,期待日後此技術為農業的低碳與淨零碳排做出貢獻。
歐洲共同農業政策改革應理想與現實取得平衡
2024/03/14
「各地氣候、土壤等條件不同,歐洲的農業政策不可直接照搬到台灣!」針對近日歐洲農業改革引發討論,逢甲學者葉守禮受訪時指出,歐盟此次推動改革太急,當然會引發反彈。中興退休學者姜保真則說,減少生產量是希望兼顧環保,但如禁用殺蟲劑的目標太理想,讓農民感到不滿。   歐盟近日因推出新的「共同農業政策」,原本希望讓農業可以減更多碳與永續發展,因其中有許多政策,包括在水土流失、河流附近的緩衝地帶、濕地和泥炭沼澤的保護區,有義務保留4%非生產性的土地,並對自願採用有機耕作、碳儲存等作法的農民給予補貼等,反而引發法國、義大利、波蘭、西班牙等國農民紛紛上街抗議。 農改移台灣是災難   對此,逢甲大學創能學院助理教授葉守禮指出,歐洲雖然在一些政策上會有相對前瞻的引導性,但農業的特性就是各地差異很大,即使是歐洲各國,也會因為生態條件、制度與生產歷史不同,農業的發展也會有很大差異。他認為此次歐盟想推動一體適用的政策有點急就章,才引發各國農民不同的反彈。   他解釋,農業政策牽涉糧食安全、各種產品的檢驗標準也不同,以禁用殺蟲劑來說,該禁用哪些?會不會產生漏洞?這些問題相當複雜。葉守禮直言,如果將歐盟的農改方案照搬來台灣將會是災難,農業政策的精神應該是「具體」且「差異化」的輔導機制。【延伸閱讀】- 直擊日本推動綠色糧食戰略重要兩張王牌-食品安全與有機農業 部分政策太理想化   中興大學農資學院退休教授姜保真則介紹說,「歐盟共同農業政策(CAP)」在歐盟尚未成立,還在「歐洲共同體」階段的時候就有了,其目的是對會員國內的農產品進行補貼,對非歐盟國家產品進口到歐盟就要課徵關稅,希望藉此鼓勵農民生產,但這也讓農民會追求產量,到後來歐洲卻出現糧食過剩的狀況。   「逐步減少殺蟲劑是好事,但歐盟的政策似乎太嚴格!」姜保真指出,使用化肥傷害環境,但歐盟的規定嚴格到公園與私人庭院也不能用殺蟲劑,一般並非農業專業的人種些花草,很難再花時間使用「生態農法」,禁用殺蟲劑的規定就顯得不切實際。【延伸閱讀】- 歐盟2020年後的CAP目標說明 需注意糧食過剩   另外,姜保真說,以波蘭為例,由於俄烏戰爭影響,烏克蘭想將穀物往西送,從德國、法國的港口出口,維持國內農業收益,但因為烏克蘭穀物太便宜,運到波蘭時,就容易被當地盤商中飽私囊,且減少採購波蘭較貴的穀物,又碰到歐盟推動農業改革,因此便引發抗議,但各國引發抗議的原因並不相同。   台灣產業關聯學會名譽理事長徐世勳受訪時也說,歐盟的做法不一定會成為各國標準,台灣本身是農產入超國,若取消農業補貼,反而會讓台灣的農產品價格上漲。 不過他也說,台灣是少數還有保價收購稻米的國家,但這反而讓國內稻米的存量遠超過戰備儲量,結果多的部分後來就爛掉變成堆肥,相當可惜。【延伸閱讀】- 歐盟提出最新《2019-2030歐盟地區農業市場及收入展望報告》
氣候變遷如何影響食品供應鏈,及對消費者所代表的意義
2024/03/12
在第28屆聯合國氣候變遷大會(COP28)上,糧食議題首次成為的關鍵議程,因為畜牧業排放量約佔全球溫室氣體排放量的 15%,如果依照目前的糧食及生產需求,僅糧食系統的排放就可能使全球暖化超過 1.5℃。   目前,氣候變遷主要以三種方向影響肉類供應鏈,使畜牧業產量降低且成本更高。   第一種,由於升溫使得牲畜生長速度變慢,且玉米等動物飼料原料產量正在下降;第二種,極端天氣降低牲畜生產力,並增加疾病感染風險,同時影響飼料轉換效率和牲畜生理健康;第三種,到2025年時,將有更多動物需要水來降溫,但三分之二的人口可能已生活在缺水的條件下。這些氣候變遷對肉類供應鏈的影響將導致肉類短缺、價格上漲,使得只有少數人能夠獲得高生體可用率的動物性蛋白質,如去年英國因日常生活成本上升和肉類價格飆漲,造成肉類消費創下歷史新低。   但儘管如此,全球對肉類的需求仍未減弱,目前僅有六個國家達到暫定的「肉類高峰」,美國的人均肉類消費量仍在增長,而中國、越南和巴西等地區的增長速度則更快。為了解決這個問題,採取蛋白質多樣化飲食方式是方案之一,儘管純素食飲食越來越受歡迎,但飲食習慣根深蒂固,改變飲食行為很難,純素食者在全球目前僅占1%左右,故僅靠消費者改變飲食習慣是不夠的。【延伸閱讀】- 應用微藻製造植物性乳製品-純素起士   為確保後代子孫仍然可品嚐美味的食物,現在有許多開發中的新技術可在糧食系統中抵禦氣候變遷對農業的影響。例如,開發具氣候適應性之糧食作物,又或是透過人造肉、細胞農業等,可再提供額外的解決方式。人造肉可以透過較少的資源和水製成,並同時擁有與肉類相同的味道和營養價值。【延伸閱讀】- 植物肉口感仿真肉 背後學問大   有鑑於糧食問題的嚴重性,首要是考慮採取多管齊下的方法,並透過加強對人造肉等新技術產業的投資來扶持該產業的創新研究,也同時要靠科學家、政策制定者和食品產業共同努力,支持並實踐推廣新技術。
新型黃條葉蚤誘捕裝置生產及使用技術
2024/03/11
農業藥物試驗所 陳富翔   黃條葉蚤 (Phyllotreta striolata) 是十字花科蔬菜重要的害蟲,不只會造成作物生長障礙,危害所產生的蟲孔也會嚴重地降低蔬菜的市場價值。黃條葉蚤的非化學農藥防治方法分為耕作防治及物理防治,其中物理防治常用黏蟲紙或氣味噴膠來誘捕黃條葉蚤。   農業部農業藥物試驗所 (以下稱農藥所) 研發的新型黃條葉蚤誘捕裝置,是由芥子油做為食物誘引劑,搭配農藥所新型專利-引導型誘蟲器 (新型M636005號) 而組成。在誘引劑方面,芥子油是良好的黃條葉蚤誘引劑,因非屬昆蟲費洛蒙,故毋須辦理農藥登記,配合特殊的緩釋技術,誘引劑在田間可使用1-1.5個月。而引導型誘蟲器則是針對黃條葉蚤的趨性而設計的,當黃條葉蚤受到視覺及味覺的誘引,飛到誘蟲器的引導板時,黃條葉蚤會順著引導板爬進誘蟲器,並飛到上段的集蟲室,不會再飛出。   本技術最大的特點是,不使用黏膠來捕捉昆蟲。黏膠型誘捕裝置因其特性,容易受到雨水或者風砂的影響而降低黏性,且常於田野之間黏附壁虎或小型鳥類,波及非目標生物。而黏蟲紙或者噴膠無法重複使用,可能在田間被丟棄,造成二次汙染。   引導型誘蟲器屬於乾式誘蟲器,可重複使用,於芥子油誘引劑到使用期限後,更換誘引劑即可繼續誘捕黃條葉蚤。誘蟲器的使用年限約2-3年,破損後也可進行有價資源回收,讓材料重新變成另一種產品,符合永續、循環之國家發展目標。【延伸閱讀】- 新型感測器可改善昆蟲監測和作物管理   使用新型黃條葉蚤誘捕裝置時,取一竹竿以鐵絲固定引導型誘蟲器,並於瓶身底端綁上食物誘引劑,將竹竿直立插在田區,裝置底部尖端應離地10公分以上,不建議超過公分或作物最高點。誘引距離與氣味噴膠相同,於田區每5-10公尺放置1個誘捕裝置,即可大量誘捕黃條葉蚤。每1-1.5個月更換誘餌,除非誘蟲器倒塌否則不必擔心雨水、露水或風砂造成失效。   目前本項技術已通過農業部第2次智審會,農藥所已刊登技轉公告,歡迎相關業者洽詢。 圖一、黃條葉蚤及其造成之蟲孔。   圖二、新型黃條葉蚤誘捕裝置中段黃條葉蚤入口。   圖三、新型黃條葉蚤誘捕裝置上段集蟲區   圖四、新型黃條葉蚤誘捕裝置於田間誘捕情形。
將煤炭轉化為蛋白質的新技術
2024/03/08
根據統計,全球每年消耗約 12.5 億噸肉類和乳製品,牧場和動物飼料生產合計佔用了約4000萬平方公里的土地,遠遠超過全球旱地面積的四分之一,並且其中有近40%的土地被定義為「宜居」。而這就是以肉類為主的飲食被批評為環境不永續的原因之一,動物養殖須另外種植植物來餵養動物,導致土地利用效率極低,而這些土地原本可以作為森林或用於其他目的。   一種解決方案是轉向實驗室培育的肉類,或是開始使用其他方法生產用於動物飼料的蛋白質,例如利用酵母及藻類生產單細胞蛋白質(single-cell proteins)即是一種可工業規模量產的替代蛋白生產方式。這對中國來說尤其有利。中國科學院 (CAS) 的研究人員表示,中國目前約有 80% 的蛋白質原料以大豆等形式進口,這對國家來說是一個嚴重的糧食安全問題。   中國科學院天津工業生物技術研究所的研究人員開發出一種經濟且高效率的方法,可將煤炭轉化為蛋白質,研究人員表示,這種方法可以比植物更有效提供牲畜飼養需求,同時只佔用一小部分土地。團隊以早在1960年代就推出的石油轉蛋白質生物技術為基礎。首先透過氣化將煤炭轉化為甲醇,接著利用畢赤酵母菌(Pichia pastoris)發酵甲醇,產生含有一系列氨基酸、維生素、無機鹽、脂肪和碳水化合物的單細胞蛋白質。所得生物體的蛋白質含量比植物豐富得多,可用於部分替代動物飼料中的魚、大豆、肉類和脫脂牛乳。   技術的關鍵在於選擇基因工程酵母菌株,使其比以前的菌株更能耐受甲醇的毒性作用,提高轉化效率並減少在此過程中的碳損失量。試驗結果顯示酵母將甲醇轉化為蛋白質的轉化率高達最大理論產量的 92%。該團隊表示,這使其成為蛋白質商業化生產中相當具有成本效益的選擇。據《南華早報》報導,目前研究人員已經與企業夥伴合作,開始進行工業規模的示範生產。【延伸閱讀】- 世界之永續發展(4/4)–對蛋白質永續提供的需求
擴大日本國內大豆用途的食品科技企業支援應用:日本鏈結「研究開發 與 Society 5.0」之BRIDGE創新研發計畫專題(8)
2024/03/01
BRIDGE計畫由日本內閣政府綜合科學技術創新會議(CSTI)統籌執行,作為研究開發與society5.0中間橋樑,主要積極推動擴大投資項目,期望增進公私部門合作的研究開發,並結合戰略性創新計畫(SIP),加速各政府部門推動執行。本計畫是以綜合創新戰略為基礎,發揮CSTI的指揮中心功能,設定「優先議題」後,應用創新技術解決相關的社會問題,並促進新創產業的發展。 議題8:擴大日本國內大豆用途的食品科技企業支援應用 研發議題之相關內容如下: 1.背景、現狀、課題   在全球人口增長與環境議題挑戰下,加上因新冠疫情蔓延,人們逐漸對健康意識抬頭。近年來歐美諸國對於大豆肉的植物性蛋白質食品(Plant Base Food)需求逐年增加,包括日本製的味增、醬油等大豆發酵食品的出口也穩健成長當中。【延伸閱讀】-應用微藻製造植物性乳製品-純素起士   日本農林水產省分別提出農產品暨食品出口額至2025年達2兆日圓,以及2030年達5兆日圓等目標後,當前日本政府與民間企業紛紛致力於達成此項目標,截至2021年實際已達到1兆4,148億日圓外銷成績。同時,經由SIP第三期計畫「建構豐富且永續的食物價值鏈」中研發創新成果之一-開發多收的大豆,大幅支援民間企業開創海外市場,為日本奠定強勢的發酵食品技術基礎。接下來將持續邁向2030年出口目標5兆日圓邁進,並為綜合創新戰略與綠色糧食戰略作出貢獻。 2.措施內容   為支援應用日本「強勢」發酵技術生產新型大豆加工食品(例如大豆乳酪和乳酸菌飲料)的食品企業,日本農研機構(NARO)已在全國各地所收集到的乳酸菌(約3000株),建立發酵特性和代謝物資料庫。   再者,利用已取得基因組資訊(約1,000株),開發人工智慧分析方法,以識別具有有用加工特性的乳酸菌。 藉此,有效地探索適合大豆加工食品發酵的乳酸菌等,以利於加速SIP3「建構豐富且永續的食物價值鏈」計畫之實現。最後,利用人工智慧分析方法探索乳酸菌和米麴菌,建構大豆加工食品的新製造技術。 3.研究開發目標   ①、2024年度前完成日本農研機構所保有的乳酸菌(約3000株)的代謝物資料庫與解析資訊資料庫,並開始對外公開提供使用。   ②、鏈結食品相關企業合作,開發兩種以上新型大豆加工食品製造技術。 4.出口戰略目標   關於乳酸菌的資訊公開與提供外部使用方面,持續由農研機構提供本項服務,以開放/閉鎖的智慧財產權管理原則下,並考慮為使用戶(企業)提供獎勵措施。對於新型大豆加工食品經濟模式,以開發海外市場為優先目標,增進新事業化與商品化。
桃園區農改場改良土壤鹽害 設施蔬菜產量增4成5
2024/02/29
台灣北部是設施蔬菜栽培主產區,針對出現土壤鹽類累積問題,桃園區農改場今天表示,已研發浸水、深耕等土壤改良技術,輔導農民執行後,土壤電導度降低,產量增加45%。         農業部桃園區農業改良場發布新聞指出,北部是設施栽培主產區,桃園市栽種面積約占305公頃、占79%,新竹縣42公頃、占11%;由於土壤長期缺乏雨水淋洗,複作指數高,以及施肥過量,導致鹽類累積、養分不平衡或重金屬累積,進而影響蔬菜生長,為此已研發多項技術改善,可增進產量。         除了輔導農民進行合理化施肥,桃園區農改場說明,土壤鹽類累積改良技術綜合幾項方式進行,包含以大量的灌溉水進行多次反覆浸泡及排水,沖去鹽類離子,而淋洗浸泡的時間,視鹽分累積程度而異,反覆幾次就能見效。         再來是深耕,桃園區農改場說,採用深層耕犁混合表土與底土的方法,可稀釋土壤中鹽類離子的濃度。         另外,桃園區農改場也說,土壤鹽類累積不嚴重時,可種植玉米、田菁等耐鹽作物或綠肥作物,藉由耐鹽作物吸收土壤中累積的鹽類離子,之後將植株移運他處,或是種植莧菜或空心菜等須肥性較高的短期葉菜作物,也能降低土壤鹽類累積。         桃園區農改場並說,111年在桃園市蘆竹區實例試驗顯示,利用耐鹽作物及浸水方式進行鹽害土壤改良,並調整有機質肥料,將植物渣粕類肥料改為長纖維蔗渣堆肥,土壤電導度降低82%,蔬菜產量從每公頃8.1公噸增至11.7公噸,增加45%。         桃園區農改場補充,歷年土壤肥力分析資料顯示,設施蔬菜栽培土壤鹽分偏高者占總體樣本25%,磷、鉀、鈣及鎂等土壤養分過量約占總體樣本60%,且土壤鹽類累積比例逐年增加中。【延伸閱讀】-植物生長促進細菌能增加植株耐鹽性
農業基礎設施的自動數據轉換和統整技術與數位化平台:日本鏈結「研究開發 與 Society 5.0」之BRIDGE創新研發計畫專題(7)
2024/02/27
BRIDGE計畫由日本內閣政府綜合科學技術創新會議(CSTI)統籌執行,作為研究開發與society5.0中間橋樑,主要積極推動擴大投資項目,期望增進公私部門合作的研究開發,並結合戰略性創新計畫(SIP),加速各政府部門推動執行。本計畫是以綜合創新戰略為基礎,發揮CSTI的指揮中心功能,設定「優先議題」後,應用創新技術解決相關的社會問題,並促進新創產業的發展。         議題7:農業基礎設施的自動數據轉換和統整技術與數位化平台 農業基礎設施數位化,包括農地、農業水利設施等各種測量或設計數據在內雖持續進展當中,然而隨著不同國家、地方、鄉鎮等主導單位,每每負責的調查、計畫、設計、施工、維護管理等業務或設施的不同,資訊的儲存格式不盡相同。加上,分散在不同領域與不同業務的農業基礎設施,例如①設施的統整、重組與合併、②流域治水的防洪設施、③農機的自動行駛、廣域ICT水管理等智慧農業措施項目,透過人工取得數據收集與事前處理等通常需要耗費大量的勞力時間。         因此,為提升行政機關與民間企業技術者的業務達到節省勞力與效率化,以及相關使用者之間可數據共享、傳遞、應用的自動數據轉化的整合技術是不可或缺。【延伸閱讀】-農業智慧化之後的挑戰-數據分析 研發議題之相關內容如下: 1.研究開發具體內容:         為提升行政機關與民間企業技術者在農業基礎設施的業務轉換過程,所花費勞力與提升效率,推動下列3項課題:         ①、農業基礎設施的自動數據轉換和統整技術開發 分散在不同領域與不同業務的包括調查、計畫、設計、施工、維護管理等各種項目在內的轉換和統整的自動化技術。         ②、農業基礎設施數位化平台之開發(農業基礎設施DP) 開發可提供相關使用者之間可數據共享、傳遞、應用的自動數據轉化的數位化平台。         ③、原有數據共享系統與數位化平台等鏈結技術之開發 將農業基礎設施DP與原有數據共享系統和數位化平台等相互鏈結與應用技術。 2.預計在2025年前達到的目標:         ①、國營農業農村應用的相關調查、計畫、設計、施工、維護管理等達到業務節省勞力與提升效率化。         ②、加速智慧化農業項目的導入,例如ICT水資源管理(SIP第一期成果)與農機自動化行駛技術。         ③、SIP第二期「智慧農業設施管理體系」的數位對映(Digital twin)連結,以創造Society 5.0的未來城市為目標之進一步研討。 3.社會應用目標:        ①、選定國營農業計畫實施地區,並以該地為示範區域進行相關實地驗證,其結果作為農業基礎設施業務數位化立案用途,同時橫向展開推廣。        ②、針對行政機關、土地改良區、民間企業、研究機關等農業基礎設施相關團體為實施對象,提供農業基礎設施數位化實地研修,以及人才培育實務養成。 4.研究執行期間(預定):2023年度~2025年度(3年間) 5.研究經費:2023年的委託研究經費限額149,800千日圓

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