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趨勢快訊
生態農業的優勢
2021/05/10
工業化農業仍為現今的主流種植方法,利用農業機械化、化學肥料及化學農藥等,部分也使用基因編輯的方法優化植物特性 ( Genetic Modified Organisms )。然而工業化農業衍伸出相當多的問題,如汙染土壤及地下水、危害有益昆蟲及動物、抗藥性產生、藥劑殘留等,因此專家提倡更為環保的農業經營模式-生態農業,期望降低人為活動對環境的負擔。   中國環球電視網非洲分台 ( CGTN-AFRICA ) Halligan Agade於肯亞東北部梅魯市與專家合作建立生態農業實際應用,教導當地農民如何運行生態農業。農民從單一作物種植 ( mono-cropping ) 轉變至多作物間作 ( inter-cropping ),可在不同期間收穫,若彼此作物配合適當,其天敵害蟲病害間會達成平衡,不易造成蟲害或病害大發生,相較於工業化農業仰賴於化學農藥控制病蟲害,生態農業可大幅降低甚至不用化學農藥,降低對於食安的疑慮。除此之外,也可利用綠肥作物來取代化學肥料的使用、利用菊科作物、蘆薈、辣椒等天然資材製作殺蟲劑、驅避劑、結合作物種植與畜牧養殖、種植象草 ( Napier grass ) 保護土壤結構,當作防風林保護作物,也可作為牧草提供飼料。   生態農業能為農民創造經濟價值,同時保護環境、降低食品安全疑慮,相較於工業化農業較符合永續經營的理念。 【延伸閱讀】打造地方生態與農業共享的田園地景
連喵星人也愛!茶渣加菌醱酵變墊料 可抑菌除臭
2021/05/06
國人愛喝手搖飲,年銷3萬多公噸茶葉,其所產生的茶渣量十分可觀,特別是罐裝飲料廠商,面對逐年上漲的清運費覺得困擾,也增加處理成本。農委會茶改場與食品工業發展研究研發茶渣微生物醱酵技術,將茶渣接種菌種醱酵培養,醱酵過的茶渣可製作禽舍墊料及貓砂添加物,具有除臭與抑菌等功能,可讓茶渣循環再利用。   茶改場場長蘇宗振表示,茶葉沖泡萃取後僅剩茶渣,但因茶渣含水量高達90%,運輸不便、焚燒困難,幾天不處理即會產生腐敗臭味;茶改場與食品所跨領域合作,利用特定菌種搭配加工技術,可讓茶渣變成帶有宜人香氣的墊料添加物。經農科院動科所試驗研究證實,茶渣墊料具有除臭效果,添加於飼料可使畜禽糞便的臭氣分子顯著降低。   茶改場表示,台灣每年產生約30萬噸茶渣,處理茶渣必須花費額外成本,以清運1公噸茶渣需要1000元計算,需花費3億元以上清運費用,若能加以再利用,除可節省清運成本外,也可創造額外附加價值。   茶改場說,傳統禽舍墊料使用稻穀粗糠、麩皮等材料,但家禽排泄糞尿會產生臭味,且墊料用久也會滋生病原菌。但茶渣微生物醱酵技術可讓茶渣成為更好的墊料材料,現階段已經篩選出特定菌種可促使茶渣快速醱酵;加上菌種為優勢菌種,除可抑制腐敗微生物滋長,同時降解氨氣等臭氣分子,醱酵後的茶渣具有香味,乾燥處理後可以做為墊料添加物。   茶改場說,茶渣微生物醱酵技術為非專屬授權,目前已技術移轉給「博堯生物科技股份有限公司」,開發「茶渣貓砂」產品,該產品於茶渣中建立複合穩定菌相,可作為家貓墊料,減少糞尿產生的氨氣等環境異味,此外,茶渣作為禽畜動物墊料,因有抗菌、除臭效果,使用期限可比傳統墊料多3倍,相關產品亦於2020「亞太區農業技術展覽暨會議-臺灣農業技術形象館」中展出,獲得良好回響。 【延伸閱讀】開發綠色廢棄物再利用成為生產人造土壤的永續原料
滴灌施肥可妥善運用水與營養資源,提高農業生產率
2021/05/05
2020年《世界飢餓地圖》(World Hunger Map)指出,在2030年飢餓人口數將達到8.4億,為了因應糧食需求,希望以現有資源提高農作物生產率,而現今可利用的水資源減少,及化學肥料的農業生產成本高昂,因此需要為充分利用每一滴養分獲取最大的產量,提供最適當的肥料量以符合植物的代謝需求。         滴灌系統(Drip irrigation system)是精準控制灌溉與施肥普遍採用的技術,此技術適合應用於缺水地區、丘陵地區和沙質土壤中規則排列栽種的植物,在保持土壤健康的同時,可有效利用水資源,降低用水量多達70%,並將產量提高90%。將灌溉系統與平衡營養液施用結合,針對特定作物進行滴灌,提供標準化營養劑量,稱為滴灌施肥(Drip fertigation),此法亦支持印度提高農業生產率之計畫─〈Pradhan Mantri Krishi Sinchai Yojana〉, 期望每滴灌溉使作物產量提高。此法可克服地表灌溉的問題,其優點如用水量少,可直接在有效根區施用水和養分,減少水與肥料流失,避免土壤鹽鹼化、變質與雜草叢生,並可根據作物類型與其生長階段,提供適量的肥料,降低肥料成本並可提高產量與品質。 一、 滴灌施肥系統組成         容量90-160升的肥料槽易於市場購得,液態肥料裝於肥料槽中,以低壓將水送到槽中將肥料稀釋,利用文氏管(Venturi)幫浦產生壓力差,將肥料從槽中引入滴灌系統,簡易的隔膜泵(Diaphragm pump)以與水流量成比例的方式吸取肥料,系統可吸取30-120升/小時的液態肥料。 二、 影響滴灌施肥效果的因素 (一)、肥料種類:應選擇易水溶肥料,並根據作物種類及其生長階段提供特定用量。 (二)、肥料的相容性:肥料成分應易於混合,避免出現不溶性鹽類導致沉澱。 (三)、水的pH值:灌溉水的pH值應在5.5-7.0之間,較高的pH值可能會阻礙養分供應,而較低的pH值會增加土壤中微量元素的濃度。 (四)、灌溉頻率:需考量土壤和氣候條件,以及作物類型和其生長階段。 三、  肥料選擇與應用         適合用於該系統的肥料有尿素、硝酸銨、硫酸銨、磷酸、磷酸銨和磷酸二銨,氮肥與該系統相容,有助於維持植物所需的氮;鉀肥與其他肥料混合時,會產生鹽類沉澱問題,維持擴散速率可使鉀利用率最大化;由於磷在土壤中的遷移率低,為了提升磷的吸收率,建議提高灌溉頻率以使根部維持高水分含量。 四、  適合利用滴灌施肥系統的作物 表1. 作物類型 作物名稱 蔬菜 辣椒、洋蔥、甜菜、番茄、甜椒、茄子、瓠瓜、蒲瓜、苦瓜、甘藍菜、豌豆、黃瓜、南瓜。 經濟作物 棉花、甘蔗、草莓、茶、咖啡、橡膠樹。 水果 西瓜、石榴、柳橙、檸檬、柑橘、牛心梨、木瓜、餘甘子(Amla)、荔枝、無花果、芒果、人心果(Sapota)、蘋果、香瓜、鳳梨、香蕉。 園藝作物 非洲菊、康乃馨、玫瑰、百合、茉莉、金盞花、鬱金香、大理菊。 香料作物 薄荷、丁香、薑黃。 油料作物 油棕、落花生、向日葵。         滴灌施肥系統可將所需肥料劑量減少50%,同時提高作物對肥料的利用率,印度農民已成功將此系統用於種植彩色甜椒與香蕉,然而設備安裝與維護成本高是該系統的缺點,建議政府提供補助,或選擇應用於具高商業價值的經濟作物以應對高成本開銷。 【延伸閱讀】引水從事滴灌農業生產恐將產生大量溫室氣體
空氣增濕系統應用於茶葉加工可提高紅茶品質
2021/05/04
茶葉加工時為避免水分過度流失,大多數連續發酵機(Continuous Fermenting Machines, CFM)內置增濕器,增濕的空氣從下到上穿過茶葉,然而濕氣沒辦法完整傳送到最頂層暴露於空氣的茶葉,此系統無法防止茶葉變乾,水分仍可能有高達10%的損失,而水分流失會抑制發酵過程,導致產品品質降低、價值受創,並使更多的茶葉在生產過程中從顆粒狀碎裂為粉塵,增加茶殘渣的體積。         Condair集團是增濕和蒸發冷卻領域的專家,為商業、工業和傳統應用提供節能、衛生和創新技術,其開發的JetSpray增濕器可協助茶葉生產設施保持較高的環境濕度,大幅減少茶葉在切碎過程的水分流失,在發酵階段,茶葉保有較高水分含量可增強氧化過程的化學反應,使紅茶茶湯色澤更深沉、風味更佳、更濃厚,市場價值提升。         JetSpray增濕器包含控制面板和一系列噴嘴,噴嘴可以安裝在欲增濕的區域,以及進氣歧管內,以替代CFM原有效率低落的進氣增濕器。精密的噴嘴可壓縮空氣和水,在釋放時會形成細緻、高度定向的氣態膠體,經壓縮的空氣可確保水分迅速蒸發,避免室內環境與機器過於潮濕;此外,噴嘴具有自潔機制以防止堵塞,而增濕器系統之用水可使用飲用水等級,無需高度過濾及去除所有礦物質。另,無風扇設計使JetSpray可以在工業化、多塵的環境中正常運行。         孟加拉Sabuj Agro Industries茶廠應用JetSpray增濕系統,在碾壓、切碎與揉捲(Crush, Tear, Curl, CTC)加工區安裝32個噴嘴,將空氣濕度提高至75-80%RH,在發酵區設置60個噴嘴,將空氣濕度保持在90-95%RH;總體而言,整套系統可為工廠內部空氣提供高達678升/小時的水氣,以維持生產設施的最佳濕度,確保紅茶的品質。 【延伸閱讀】球型茶省工整形技術之研發與改良—全自動束包機
食用膠於3D列印食品之應用
2021/05/03
隨著人口老化使吞嚥困難的患者越來越普遍,相關食品也隨之發展,其中泥狀食品為了使食品更具視覺吸引力,護理人員通常使用矽模具塑形食品,然而卻相當費時耗力且需額外存放空間,因此,3D列印食品的開發技術也根據該問題有進一步的發展。         一般的3D列印食品雖然可以在短時間內獲得想要的形狀與質地,但是作為食品油墨的乾燥食品及凍乾粉末中含有許多的食品添加物,如食用膠體(HCs),HCs可穩定原料性質並使列印過程更為順暢,然而,HCs通常易改變食品的味道、質地與香氣,導致適口性不佳,進而讓吞嚥困難患者攝取量降低,以致營養不良。         為了克服這項問題,新加坡南洋理工大學(NTU Singapore)、新加坡科技設計大學(SUTD)和新加坡邱德拔醫院(KTPH)嘗試開發以液態或半固態之新鮮與冷凍蔬菜泥製造而成的食品油墨,研究團隊根據蔬菜原料在列印時所需搭配的食用膠數量將其分為三類,如豌豆、胡蘿蔔和白菜為這三種分類的代表,其分別是不需搭配HCs、加入一種HCs及2種HCs,透過檢視油墨的流變、組織等微觀結構與脫水收縮性能,進行國際吞嚥障礙飲食標準測試,以評估新開發之食品油墨用於吞嚥困難飲食的潛力。試驗結果顯示優化的食品油墨具有良好的3D可印刷性、食品的滲水量和最少HC含量比例,其不僅更能保存食物的營養,還可提升食物的適口性,藉以幫助患者提升食量,為患者帶來健康。         SUTD工程產品開發負責人表示積層製造的領域中,以3D列印食品為角逐開發的新對象,隨著3D列印食品領域不斷發展,研究人員持續突破各種限制,為年老體弱及吞嚥困難的患者帶來愉悅的用餐體驗,同時為糧食安全和糧食永續性等全球議題尋找創新解決的方案。 【延伸閱讀】可使用於3D列印的纖維素材料
高粱做為能源植物新選擇
2021/04/30
隨著經濟不斷發展,化石燃料的利用逐漸增多,造就環境汙染與氣候變遷等問題,同時石油資源也面臨耗竭。為解決相關問題,能源植物相關研究因應而生。   多年生芒屬植物 ( miscanthus ) 作為能源植物有永續採收的優點,但種植時間較長且不利於與其他作物進行輪作;一年生植物如玉米方便種植管理,但對環境需求則較高。   美國Center for Advanced Bioenergy and Bioproducts Innovation ( CABBI ) 相關研究發現高粱 ( Sorghum bicolor ) 兼具一年生的特性,易於輪作,但卻像芒屬植物一樣利用少許環境資源即可有效轉換成生物質 ( biomass )。研究建立規模種植觀察高粱、芒屬植物及玉米整體生長情況,包含碳固定、氮利用效率、水利用效率、能量轉換等,芒屬植物根系發達相較耐旱及碳固定能力佳,且所需營養也相對少,而高粱有類似的特性,但芒屬植物生物質轉換率較差;玉米種植光合作用效率高,但蒸發散量高需要比較多的水分及養分,且在碳固定方面相對較差。   簡而言之,高粱在這三種作物當中整體生長情況各方面評估並非最佳,但也非最差,而是在其中取得一個良好的平衡點,改善多年生植物與單年生植物各自的缺點,保留優點,且耐旱的特性,使其做為能源植物非常有潛力,能應用於乾旱地區,研究團隊認為持續的研究與觀察其對於不同極端氣候的反應,植物類型、氣候及管理三者交互關係的了解有助於能源植物發展更加順利。 【延伸閱讀】甜高粱作為生質燃料的利用潛力
氣候變遷 有機農業更重要
2021/04/29
一般人都認為農業可緩和氣候的變遷,因為從小便接受植物是吸收二氧化碳並排放氧的自然知識,而幾乎均忽略了農業是國際間排放溫室氣體主要產業之一的事實。據估計單就農業產業而言,就擔負起超過全球溫室氣體排放量之四分之一以上,主要是因為土地變更使用、砍伐森林、大規模機械化所致的能源消耗、畜牧養殖、農業化學產品(肥料及農藥)的生產及使用,以及水稻及耕作等方面的因素;若加上近海漁撈作業時所攪起之海底有機物質,所排放的溫室氣體數量,農業所肩負起的全球溫室氣體排放量,應已接近三分之一的地步。   根據最近美國國家海洋及大氣管理署(NOAA)設在夏威夷的莫拉羅亞天文台於本月上旬的報導,全球目前二氧化碳濃度為四二一點二一ppm,已遠超過二○一三年所量測到的四百ppm紀錄,意味全球氣溫已節節上升,所以目前氣溫較工業革命時期的溫度,已升高華氏兩度,伴隨而至的乃乾旱、洪水、颱或颶風等天然災害。   農產品均會因氣溫上升而減產,如氣溫比工業革命時上升攝氏一度就會導致全球小麥減產四千二百萬公噸。為顧及全球糧食安全,於是生產糧食及飼料作物時,便加速翻犁土壤、使用化學肥料及農藥,反而增加了二氧化碳的排放。此乃因為化學肥料會刺激土壤微生物的快速生長及繁殖,微生物生長所依賴的主要還是存在於土壤中的有機質,於是有機質中的碳就被分解成二氧化碳,而釋放於大氣中。存在於土壤中的碳,實則為陸上植物所存儲碳含量的兩倍以上,亦即吾等除須重視植樹造林之餘,尚應重視儲存土壤中之有機質含量。   所以聯合國所屬與氣候變遷有關之組織,均呼籲應重視有機農業。亦即唯有機農業的相關措施,係特別重視土壤有機質含量者,是改善土壤物理、化學及生物特性的農業模式。反觀現行的慣性農業已導致全球土壤淪喪了一三三○億公噸的碳,因此近年來全球溫室氣體濃度的上升,表土的破壞及流失等現象,也就不會令人訝異了。有機農業於初期實施時,或因病蟲害及地力的緣故,其產量可能不及慣行農業者,但其營養成分及食品安全,則會明顯優於慣性農產品。   再者,全球氣候變遷也已直接破壞了各種生物之棲息地環境及食物鏈,以致生物多樣性的種類及數量均大量減少。根據去年英國皇家植物園結合四十二國九十七所研究機構共同的研究發現,全球已有五分之二的植物呈現瀕臨絕種的危機;其他生物的存續狀態均類似。   如今全球重視氣候變遷議題,我政府除應鼓勵植樹造林及推行有機農業外,尚宜積極推動城市農業以因應,如此一方面可建設綠美化之城市,另方面可增加城市的綠色覆蓋面積、降低城市的熱島效應及二氧化碳之排放,並淨化空氣品質,再者也可陶冶市民的身心,增加市民自身所需之食材,可謂益處良多。中央及地方政府均應積極鼓勵推動此項己盛行全球各大城市之活動,初期最易實施並可顯現成效的場域,乃學校及政府單位所屬場域,若普及實施,定可更提升台灣及著名學府在國際間的聲譽。 【延伸閱讀】影響日本有機農業推行的結構性因素
光合作用過程中發出的SIF信號可應用於農作物快篩
2021/04/27
RIPE是一項國際研究項目,旨在改善光合作用,為世界各地的農民提供高產的農作物,以確保每個人都有足夠的食物過上健康的生活。為了實現這一目標,農作物須將陽光和二氧化碳進行更高效率的轉化,科學家正在分析數千種植物,以找出調整植物的結構或其細胞構造而可增加產量的方法。 【延伸閱讀】研究人員開發了能即時提供農作物生產力數據的估算方法   美國農業部植物生理學家Carl Bernacchi表示:光合作用是二氧化碳轉化為植物生長物質的重要切入點,但測量冠層光合作用非常困難。大多數方法都很耗時。Carl Bernacchi研究團隊同時使用兩種光譜儀器,快速測量植物光合作用時被能量激發而發出的特別訊號「太陽光激發葉綠素螢光」Solar Induced Fluorescence(SIF)。第一種儀器是用於掃描農作物的高光譜相機,第二種儀器是非常詳細記錄太陽光信息的光譜儀。   利用SIF信號,研究小組得知有關光合作用的關鍵因素,他們發現SIF信號的關鍵部分與提高光合作用能力有高相關性。在這項研究中,他們挑選出已知與SIF相關聯的特定光帶,以更好地了解實際上需要測量哪些高光譜數據。   伊利諾伊大學Matthew Siebers博士表示:「之前實驗利用昂貴的高光譜相機捕獲數千個光帶。這項研究表明,既然我們知道需要什麼樣的光帶,則可使用較便宜的照相機代替」。另一位Katherine Meacham-Hensold博士表示:「對研究光合作用的人來說,這些工具使研究進度大幅加快。有希望藉由提升光合作用,實現養活本世紀人類的糧食產量目標」。
創新技術對永續發展目標之影響路徑分析
2021/04/26
實現聯合國17項永續發展目標(Sustainable Development Goals, SDGs)的緊迫性,必須藉由了解沒有可快速解決貧困、消除飢餓和保護生物多樣性的方法而減輕。糧食系統之所以處於混亂,是因為在不完全理解干預措施可能產生的所有間接影響的情況下,引進管理的技術和方法,糧食系統不良的症狀包括非永續的耕作方式、棲息地破壞、生物多樣性喪失以及約30%糧食被浪費及損失,約有20億人因飲食而不健康,而2019年約有800萬人死於飲食風險因素。從有機廢棄物中萃取的蛋白質用於飼養禽畜可減少對豆粕的需求,如此可減少種植大豆引發的森林砍伐,但用於生產食品油的大豆產量下降可能會增加對棕櫚油的需求,反而導致為了種植油棕砍伐更多的森林,這是創新技術修復糧食系統產生利弊的例子。   為了過渡至永續糧食系統,澳洲聯邦科學與工業研究組織 (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, CSIRO) Mario Herrero 博士領導的研究團隊在《The Lancet Planetary Health》發表,透過制定縝密的過渡路徑、審慎監控關鍵指標,以及在當地實施透明的科學目標,可以控制目標之間的權衡。除了利用有機廢棄物生產微生物蛋白作為循環飼料外,團隊另研究其他三種糧食系統補救技術的對永續發展目標的影響路徑: 1.利用穀物補充土壤中的氮(即固氮),可以減少使用化學肥料及其對環境的非永續影響,例如水污染。但這可能會降低已經過度消費的食品之價格,導致非傳染性疾病(non-communicable diseases, NDCs)(如糖尿病)進一步增加。 2.個人化的營養技術可以根據人的遺傳特徵和新陳代謝量身訂做飲食來大大減少NDCs,但可能導致對健康食品的需求增加,使非永續快速增長(例如墨西哥的酪梨產業),且個人化營養的花費超過許多人的經濟能力;此外,如果此技術變得普遍,將產生大量敏感的個人數據。 3.自動化和機器人技術可以擴大精準農業的範圍,使食品價格降低、穩定食品供應,並減少肥料和水的過度使用,將有利於環境。然而減少對非技術性勞力的需求,進一步威脅小農戶生計不穩定,可能致使更多人口遷移到無序發展的大城市。   研究人員計算不同技術對糧食系統的潛在直接影響(包括數位農業、基因技術和資源效率)及其對永續發展目標的間接影響。分析表明,大部分技術對大多數永續發展目標產生中性或不同程度的正面影響,但是就目標8(合宜勞動和經濟增長)、10(減少不平等)以及16(和平、正義與包容制度)而言,結果為正負參半。   2015年建立的某些永續發展目標是從2000年千禧年發展目標的基礎上擴展,但發展方向並不正確,在COVID-19疫情爆發使營養不良惡化前,飢餓已經增加,迅速行動是必須的,改變和創新伴隨著權衡,但現今已有方法、科學、目標和社會經濟機制來確保行動的權衡得以漸漸克服,未來須要進一步發展建模和分析技術,以期更好地量化與理解創新技術與目標之間的多重結果與權衡取捨。 【延伸閱讀】糧食和農業的未來—趨勢與挑戰
健康發酵飲品康普茶的消費市場持續增長
2021/04/23
康普茶是一種具有悠久歷史和傳統的飲料,起源於中國。人們相信亞洲文化從一開始就製備這種發酵茶,而這一直是長期健康生活的秘密。最近的統計數據所示,它是功能性飲料行業中最受歡迎的飲料之一,並且增長最快。根據市調機構ResearchAndMarkets.com的報告「2019-2028年全球康普茶市場」中顯示,2019-2028年全球康普茶市場的複合年增長率可能為22.21%。該市調公司表示,健康飲料的趨勢,加上對康普茶風味飲料的需求,推動全球康普茶市場的增長。   康普茶於1995年首次在美國推出,除了自製飲料外,還作為商業化飲料而流行。因康普茶是甜味的風味飲品,也是碳酸飲料,因此成功打入碳酸飲料市場。它只需要少量的原料,且製作過程容易,因此極具發展潛力。康普茶是一種神奇的飲料,其發酵產物具有抗氧化與抗菌功效,且其益生菌可調節身體增加免疫力。科學實驗分析出其代謝物有效成分,因而提升大眾對此飲品的興趣。   許多消費者使用濃康普茶代替啤酒,以獲取其益生菌和益菌生的益處,使其成為酒精飲料的更優選擇。濃康普茶的酒精含量只有4%-7%,使其成為低酒精飲料(例如啤酒)的理想替代品。此外,消費者開始將康普茶作為運動鍛鍊後的飲料,因為它有助於燃燒脂肪、控制血糖和調節膽固醇。許多運動員也已開始用康普茶作為能量補充飲品或快速復原的方法,以平衡腸道菌相並幫助排毒。 【延伸閱讀】研究發現經常喝茶與降低全因死亡風險和罹患心血管疾病比率有關連   因為越來越多的消費者發現康普茶的保健功效,它雖不是茶產業的新趨勢或新產業,但它的消費量仍在持續上升中,是繼傳統茶之後最受歡迎和最重要的飲料之一。由《全球康普茶產業研究報告》中得知,康普茶市場將從2018年的5545萬美元增長到2026年的11.2億美元。2019年康普茶在大眾市場的銷售額超過5億美元。GT's Living Foods的創始人GT Dave在洛杉磯260,000平方英尺的新工廠中,每年裝瓶一百萬加侖的康普茶販售。此外,百事可樂公司以2.6億美元的價格收購了競爭對手Kevita,投入康普茶健康飲品中。
Google Earth新增「縮時攝影」 讓使用者更容易了解各地氣候變遷影響
2021/04/22
Google Earth稍早宣布加入「縮時攝影」 (Timelapse)功能,讓使用者能透過調整時間軸觀察地球各地近40年的改變。   而這些資料源自Google合作取得累積超過37年 (1984年-2020年)、數量超過2400萬張開源衛星照片,並且藉由Google圖像縫合技術在Google Earth上呈現,並且與美國卡內基美隆大學CREATE實驗室合作開發出「縮時攝影」功能的基礎技術。   藉由時間軸的設定,使用者可透過「縮時攝影」方式觀察不同地區在過去數十年的改變,例如觀察亞馬遜雨林多年以來保育成果,以及在沙烏地阿拉伯焦夫省如何在沙漠地帶發展農業,另外也能看見美國內華達州的拉斯維加斯賭城擴張發展變化,或是看中東產油國家科威特城市規模發展。   同時,Google Earth也加入包含「森林變遷」、「都市成長」、「氣候暖化」、「能量來源」和「脆弱之美」五大主題,讓使用者可透過互動導覽探索地球過去以來的改變。   為了製作此項功能,Google透過Google Cloud數千台電腦,以超過200萬小時處理時間,將多達20PB容量的衛星影像轉換為4.4兆畫素影片動畫,幾乎等同53萬部4K解析度影片。不過,Google也強調旗下雲端資料中心均以碳中和形式運作,並且採用100%再生能源驅動,因此並未造成環境影響。   而Google也透露未來將會在每年內更新「縮時攝影」圖像,藉此讓更多人可以了解地球上的氣候變遷、人為因素所產生影響。 【延伸閱讀】荷蘭與聯合國環境規劃署、日本共同設立因應全球氣候變遷研究中心
ABS和ABARES合作開發新的澳洲農業數據整合資料庫
2021/04/20
澳洲農業資源經濟科學局(ABARES)與澳洲統計局(ABS)合作建立了一個新的澳大利亞農場安全資料庫。ABARES今天詳細報告這項創新的農業數據整合項目(AgDIP),該項目整合了多個現有的資料庫並開發新的預測模型,可能為澳洲農場帶來了新的應用。    AgDIP建立農場級縱向農業資料庫(FLAD),FLAD的建立提供了有關各種農產品(包括旱地、灌溉和園藝作物)生產的訊息,還提供包含有關用水、牲畜數量和農場土地面積、位置等訊息。ABS的商業縱向農業數據環境(BLADE)資訊提供所有有關澳洲農場業務的詳細訊息。利用匹配澳洲商業編號(ABN)方式,FLAD與BLADE進行資訊整合,所得的FLAD-BLADE資料庫可知澳洲每個農場的生產和財務收入等相關訊息。   該FLAD-BLADE資料庫再與氣候、商品價格等資訊結合,開發新的統計模型,該模型可在蒐集有關主要氣候條件(例如:降雨量和溫度),商品價格和農場特徵(位置、大小)等的資訊後,以農場規模預測農業產量。目前此模型主要應用於澳洲的種植農場和Murray-Darling盆地的灌溉農場,可分析預測作物更精確的生產趨勢,提供更高的空間解析度(spatial resolution),也可分析季節性氣候和乾旱對農業生產的影響,以及測量Murray-Darling盆地的水生產率(Water productivity:單位用水量的作物產量)趨勢。   AgDIP資料庫和相關模型具有許多潛在的應用。從中期來看,可以統計國內所有小面積種植的主要作物數據,進一步完善耕種模式。這些模型還可與氣象局BOM表的季節性前景數據串聯起來,以預測年度作物產量。從長遠來看,這些資料庫可用於幫助改善農業統計,且可提供政府政策評估分析。此資料庫為農業金融部門提供訊息,可用於乾旱保險市場的發展,提供農民更多保障。   ABARES高級經濟學家Neal Hughes博士表示,該資料庫可以幫助我們更準確的預測乾旱和氣候變化對不同類型農場的影響,並可以更清晰地反映農業領域的長期趨勢。未來可應用於農民乾旱風險管理,有利乾旱保險市場的發展,並可對政府計畫或農場管理實踐進行評估。   ABARES執行董事Steve Hatfield-Dodds博士表示,建構此資料庫是一項重大成就,從現有政府資料庫中獲取最大的價值,又開發一種新的現代農業統計方法,為政府提供一項長期資產,可用於報告關鍵重要問題,如:農業生產力因素、乾旱或氣候變遷的影響、了解水改革的政策影響等。【延伸閱讀】歐盟推動大數據技術整合幫助提升生物經濟價值
植物代謝物clovamide可抗可可樹黑莢果病
2021/04/16
黑莢果病(black pod rot)是由真菌Phytophthora所引起的病害,這種真菌病害嚴重影響世界各地種植的可可樹,每年導致可可莢果損失高達30%,並造成多達10%的可可樹死亡。   園藝學暨植物分子生物學教授Mark Guiltinan 表示:「首次發現化合物clovamide可影響可可樹對病原菌的抗性,測量葉片中化合物clovamide含量的方法對於研究育種高產且抗病的可可品種將產生重大影響」。   在研究中此抗病品系的可可葉片稱為「Scavina 6」,此種葉片可耐抗引起黑莢果病的真菌。與感病品系可可「Imperial College Selection 1」相比較,「Scavina 6」葉片中累積了高量的clovamide和其他幾種已知壓力反應相關的代謝物。而clovamide是「Scavina 6」葉片萃取物中含量最多的化合物,其濃度比感病品系可可「Imperial College Selection 1」高58倍。   研究員使用液相層析和串聯式質譜法(LC/MS)分析抗病品系與感病品系可可中數百種代謝物,發現在這兩個品系中clovamide含量有很大差異,這表示clovamide可能是可可抗病性的潛在因素。經由實驗證明clovamide抑制了Phytophthora屬中三種可以感染可可樹的病原菌生長。此外,由實驗得知clovamide抑制了病原菌中可分解植物細胞壁的蛋白酶和果膠酶活性,因此推測clovamide是藉由阻止病原菌破壞植物細胞壁而達抗病。   抗性品系可可「Scavina 6」已在之前可可育種計畫中被用作親本,但不清楚其抗性原因,這使抗性育種非常困難,例如:育種者將「Scavina 6」與高產品系雜交而得到一堆後代,評估這些後代的抗病性需要多年的生長和實地試驗,這需要耗費許多土地、勞動力和金錢。   如果育種者能在可可樹還是溫室幼苗時以葉片中clovamide的含量進行篩選,那麼就可以大幅簡化濃縮育種過程,並減少資源耗費。例如:他們原本種植1,000棵可可樹來評估其抗性,如今藉由測量葉子中clovamide含量,而只需種植100棵clovamide含量最高的可可。這將大幅加快育種速度,提高育種效率,使育種者能夠更快地開發抗性品系。研究員表示:因為許多可可樹育種計畫是在資金不足的國家中進行,因此使用代謝物clovamide作為抗性標記將成為可可育種計畫中的有效方法,將會特別受到歡迎。【延伸閱讀】藉由基因標記與分子育種技術,可加速耐鹽釀酒葡萄品系之開發時程
日本5G專網落地引領智造新里程碑
2021/04/15
5G專網擁有多項優勢,一方面可獨立運作,不受公共網路壅塞的影響;另一方面亦可確保感測設備聯網的通訊品質,確保物聯網(Internet of Things, IoT)應用的可靠性;另一項重點是,5G專網與公共網路實體隔離,可避免企業機密敏感資料外流。台灣推動5G「專網專頻」政策,規劃4.8至4.9GHz頻段的專網,將提供給人工智慧(Artificial Intelligence, AI)與IoT等相關企業的應用整合平台使用。   日本在2018年思考5G落地應用之際,就已經著手開始規劃企業專網,並於總務省(主管日本電信政策與產業)的「情報通信審議會」中設置專責小組,推動5G專網的相關政策作為。2019年12月,日本總務省開始接受5G專網執照的申請;2020年4月開始,包括東京大學、東京都立大學等高等教育機構,以及富士通(Fujitsu)、NEC等企業組織,鼎力合作取得5G專網執照,進行5G場域的落地實證。 6大產業 申請21張專網執照   從總務省情報通信審議會專責小組企業委員的歷次會議報告內容來看,可以看出日本企業對於5G通訊技術的市場期待。舉例來說,NEC期待5G專網在智慧工廠建置、危險場域的遠距機械操作,以及在延展實境(Extended Reality, XR)上的應用;日立(Hitachi)則是強調鐵路、機場等基礎設施,以及無人卡車的物流應用。   從日本總務省的規劃、日本企業的期待,以及5G科技所具備的「高速率」(下載2小時影片只需3秒鐘,而LTE要花5分鐘)、「低延遲」(相當LTE的10倍能力)與「廣連結」(可同時連接100個以上的終端機,LTE只能同時連接數個)特性來看,初期企業對於5G的需求程度,被認為高於一般消費市場。因此,日本於2020年3月25日開啟5G的一般電信服務後,即同步啟動5G專網的服務。換言之,日本的5G落地應用,初期可說是以專網為重點。   到2020年底為止,日本共有21家業者取得專網執照。這21家業者在5G專網服務的運用上各有所側重,其中有線電視業者佔了7家居冠,分別是秋田有線電視、JCOM、栃木有線電視、富山有線電視、ZTV(三重縣)、愛媛有線電視與CNCi(名古屋)。這些有線電視業者正計畫以5G作為有線電視的最後一哩路,推出8K影像服務。   位居第二的是製造業者,共有6家,分別是富士通、NEC、精密機械(Hibiki)、日立製作所、日立國際電氣與Toshiba Infrastructure Systems。製造業導入專網的重點在於推動智慧工廠與IoT的應用。   第三則為通訊業者,分別是運用在智慧農業與職業運動場域的NTT、與九州工業大學進行產學合作的QTnet(福岡),以及建置智慧辦公環境的GMO Internet。   第四類為大學與地方政府領域,各有2家,包括東京大學、東京都立大學,以及東京都、德島縣。這2所大學申請5G專網執照的用途,主要是為了進行各種技術與服務測試,而地方政府則是用來測試中小企業的5G營運管理環境。至於在企業諮詢機構中,目前唯一取得專網執照的野村總合研究所(Nomura Research Institute, NRI)申請專網的目的,主要是研究與分析5G可能衍生出的創新業務。 落地實測 監控、畜牧、救援 時間再推進至2021年,日本的5G科技將更聚焦在下列6類業務服務的測試上。 1. 農漁業的生產與管理  農機用具的自動運轉與遠距操作、農業技術的圖像化、水下無人機的遠距操作等。 2. 醫療與健康管理  在偏鄉地區實施遠距診療、在城市醫院進行高精細醫療影像的即時分享。 3. 文化、觀光與運動  在旅遊景點測試多人擴增實境的眼鏡、旅遊景點的4K影像即時推播通知。 4. 智慧工廠  目視檢查的自動化、多輛自動搬運車(Automatic Guided Vehicle, AGV)的即時遠距操控。 5. 交通運輸  包括自駕車的即時遠距監控、車體與道路檢查的遠距操作。 6. 災害與犯罪預防  包括視覺化的即時河川水位變動監控、特定設施的人流即時監控。   至於5G已實際落地應用的具體事例,有3個案例值得分享。首先是由NTT、愛媛大學、住友重機搬送系統與淺川造船合作的造船廠吊車業務。淺川造船是擁有450名員工的中型企業,每年可製造總噸數8萬噸的新船。過去在淺川造船廠進行吊車搬運業務時,由於駕駛座的死角非常多,要依靠聲音指示進行吊車操作。現在藉由NTT的5G平台,以及愛媛大學提出的影像監視系統,可即時傳遞精細影像給駕駛員,消除作業上的死角,確保安全的作業環境。   其次是KDDI(au)、國際電氣通信技術基礎研究所、早稻田大學與北海道十勝村上牧場合作,進行提高酪農生產效率的5G服務。村上牧場飼養約300頭乳牛,員工數為15人。雖然在規模上屬於小型牧場,但因員工數過少,使得員工的照顧與檢查業務極為繁重。目前村上牧場採用設置4K監視器,將高精細影像透過KDDI的5G平台即時傳給工作室的員工的作法,讓牧場員工可透過耳標號碼,一方面可快速識別出不同號碼的乳牛以及其所在位置,另一方面也可依需求來隨時監視特定乳牛(例如:健康狀況有異、情緒不穩等)。此一5G落地應用後,不只大幅減輕牧場員工的業務負擔,也提昇牧場的管理效率。   最後是KDDI、信州大學與中央阿爾卑斯株式會社合作的守護登山者系統。位於長野縣的木曾山脈,被稱之為中央阿爾卑斯,每年吸引約5萬名登山者,雖然該山脈的最高峰不及3,000公尺,但每年因積雪或融雪濕滑導致的山難事件層出不窮。因此信州大學推出以無人機搭載擴音器與4K數位相機的巡邏方式,再透過5G平台運作的即時影音傳遞,可協助搜救遭遇山難的登山者並掌握其所在地。   總的來說,於2021年正式開啟的日本5G落地應用有2個重要特色。第一,著重推廣以企業需求為主的5G專網;第二,與地方創生政策結合,利用5G解決地方課題。然而,目前日本5G專網能否普及的關鍵,主要在於中小企業是否能支付高額的設備建置費與電信費用。 【延伸閱讀】日本SoftBank應用5G通訊與高精準定位服務於智慧農業 專網市場規模 2025年增逾23倍   目前5G的2種組網類型中,獨立組網(Standalone, SA)的價格較高,但傳輸速率相對不受限制;4G和5G基地台並存的非獨立組網(Non-Standalone, NSA),成本較低但傳輸速率受到限制。即便如此,中小企業的NSA建置費用,也要花上數百萬日圓。在電信費用上,1台移動型通訊模組每年要繳370日圓的費用。中型規模的企業在工廠進行自動化生產管理時,保守估計必須設置數萬台移動型通訊模組。如此一來,企業每年的電信費支出接近千萬日圓。   由於設備建置與電信費用支出的成本高昂,再加上5G專網必須聘僱專業人才進行維護與管理,在在降低了日本中小企業導入5G專網的意願。有鑑於此,Panasonic、富士通等大企業,也開始為日本中小企業提供5G專網的專業服務,並將初期的建置費用壓低至100萬日圓,每年的電信費用為40萬日圓,以企業服務方案來協助推動5G專網普及,也可望帶動新的資通訊業務市場。矢野經濟研究所即預測,日本5G專網服務的市場規模,將從2021年的20億日圓,快速成長至2025年的470億日圓,飆增23.5倍。   反觀同樣積極發展5G專網的台灣,目前仍以電信業者結合製造業大廠的合作為主。例如:中華電信與日月光、遠傳電信與台達電的合作等。若以日本的發展脈絡來看,5G專網的普及與否,中小企業應扮演重要角色,若在此發展趨勢下,提供中小企業5G專網服務的業務,未來將更能創造出新的經濟價值。(本文作者為政治大學國際事務學院教授)
循環經濟小幫手-菇類
2021/04/14
因應資源逐漸耗竭,循環經濟越顯重要,循環經濟強調資源循環再利用,降低產品製造過程中所產生的污染及垃圾。其中,利用可回收性材料是一項具有潛力的措施,許多科學家、企業都在力尋相關可替代資材,改善產品製成。   菇類的菌絲體 ( Mycelium ) 可於多方面進行運用,為一極具潛力之可替代性分解資材,菇類生產容易,可大量繁殖,由菌絲體所構成的產品,可在大自然中完全分解,降低汙染,減少對環境的損害。以下列舉五個菇類菌絲體實際應用: 1. Ecovative Design 利用菇類菌絲體與玉米桿等農業廢棄物結合作為建築相關材料,紐約博物館現代藝術裝置Hy-Fi即為相關產品,100%天然材料,可降低石油衍伸建材之使用,Redhouse Architecture表示此天然複合材料可用於建造臨時避難所、醫護所等,使用完畢後,可分解作物堆肥再次利用。 2. MycoWorks利用菇類菌絲體製成Reishi,其視覺與質感皆像皮革,可望降低皮革或其他化學編織物的使用,減少成衣業所造成的汙染。 3. IKEA等國際企業開始使用菇類菌絲體所製成的包材進行產品包裝,可降低塑膠及聚苯乙烯的使用。 4. 利用菇類菌絲體來製造素肉,其優點在於可隨意改變其形狀,塑造任意產品,Meati表示相對於工業化肉品生產,菇類菌絲體可減少99%的碳足跡,同時降低99%耗水量及土地需求。 5. 醫療相關產品,Ecovative Design 利用菇類菌絲體製作MycoFlex foam,可取代化妝棉、一次性室內拖、口罩等產品,可100%分解用於堆肥。   隨著科技逐漸發展,執行長Eben Bayer表示外來菇類菌絲體有潛力用於製造醫療產品,甚至器官,可望將其應用更加擴大,降低環境的負擔。 【延伸閱讀】蔗渣回收變菇包 杏鮑菇產量增二、三成
如何邁向循環經濟
2021/04/12
現今各地主要的經濟型態為「線型經濟」,從原物料與能源的開採生產、製造組裝、消費使用、至丟棄成垃圾,資源與原物料單方面耗盡,沒有回補的過程,隨者環保意識和資源有限的觀念抬頭,線型經濟已被認為不符合現代之需求,取而代之的是「循環經濟」。   「循環經濟」以大自然為範本,強調所有資源應皆可被循環利用,由於經濟模式與產品設計不良,使得資源不能被充分利用和回收,才會產生廢棄物。產品的重新設計是重要的出發點,若只是在現有的經濟模式下,增加回收效能,整體的效益並不會高,產品的重新設計可從許多方面出發,如利用可回收資材製作產品、延長產品使用期限、產品翻新、維修、最大化產品及副產品價值、服務取代擁有等方式。蘋果利用Apple’s trade-in programme,藉由折抵鼓勵舊機回收,可進行翻新、零件再利用;U-Bike結合共享經濟概念,以租金、使用者付費的概念取代實際購買,減少耗費。PA Consulting在Ellen MacArthur Foundation Network collaborative project計畫之中,設計一指導手冊,協助企業思考自身產品型態、擁有資源及所需資源,逐步引導企業進行「循環經濟」的轉型。【延伸閱讀】研究團隊處理全球廢棄物時發展出循環經濟的連結   除了企業自身的改變,若有相關政府政策進行配合,轉型將會更加順利,如挪威政府為降低溫室氣體排放量,力推電動車,配合政府租稅減免、過路費免徵、特許行駛公車專用道等措施,電動車比例大幅提升。同時推動消費者消費觀念的改變,企業、政府及消費者三者合一,為邁入循環經濟的重要環節。
農廢物變黃金 暨大竟用咖啡果皮研發蔗香果茶
2021/04/08
台灣人愛喝咖啡,但烘焙產製前去除的咖啡鮮果果皮卻成影響環境衛生的農業廢棄物,國立暨南國際大學觀光休閒與餐旅管理學系研究團隊竟將果皮當原料,並研發出不帶苦味,甚至風味甜美且略帶白甘蔗香的咖啡果茶,讓「果皮變黃金」。   暨大指出,台灣咖啡市場大,帶動咖啡種植,目前全台咖啡栽種面積約1,200公頃,其中南投國姓鄉重達181公頃,是國內最大咖啡產地,也是國內唯一有認證機制的咖啡產地,為協助地方,產業該校近年也因此投入咖啡產製銷理論與實務。   其中,透過暨大管理學院大學社會責任USR計畫「水沙連產學攜手共學—地方產業與鄉村旅遊鏈結發展計畫」,深入咖啡品種、田間管理、後製加工、咖啡烘焙、品質鑑定等領域,更以廢棄果皮開發商品,解決農廢問題,並盼帶動地方經濟。   觀光休閒與餐旅管理學系特聘教授鄭健雄說,咖啡鮮果收成後,無論後續工法是水洗、蜜處理或日曬豆均要先去除果皮及果肉,再進行後製發酵、烘焙等程序製成是市面上販售的咖啡豆,但期間去除的生果皮卻成了影響環境衛生的農廢物。   而咖啡生果結構中果皮(含果肉)佔4成,多成為農產廢棄物,少部分農民會用於堆肥,但絕大部分果皮卻變成影響環境衛生的汙染源,他為此率團隊著手研究,以沒有施用農藥、化學肥料的咖啡果皮為原料,併提煉萃取製成咖啡果茶。 【延伸閱讀】研究證實咖啡加工的副產物萃取物富含許多機能性成分   他表示,其團隊研製而成的咖啡果茶咖啡因含量僅為普通咖啡的12%至25%,更富含抗氧化成分,還沒有咖啡苦味,口感接近略帶甜感的茶葉,散發淡淡白甘蔗果香,成享受咖啡風味的下午茶飲品,成功讓「果皮變黃金」。
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
2021/04/08
2020年新冠肺炎肆虐全球的疫情,可說是徹頭徹尾的改變了全體人類生活,除了到哪裡都擔心會受到感染之外,群聚感染的疑慮也導致農業層面上,面臨了人力短缺的狀況,而如今,機器人與AI智能工具的導入,成為一線曙光,看似能解決這樣的窘境,且目前已經有成功的案例誕生。 機械人不染病 成最佳人力替代選擇   自動化機械人能夠幫助解決人力短缺窘境最大的原因,就是機器不會感染生物病毒,而這樣科技運用到農業的趨勢,從美國到英國都看得到。其實起初在疫情爆發的時候,並沒有人會料到事態會變得如此嚴重,在進入夏季,也就是農作物採收的旺季時就面臨了人力短缺的問題,當時英國政府甚至對失業國民發出通知,希望提供就業機會,進而解決人力短缺。   但實際上的情況是,連失業的人都因為害怕染病而不願意接下這份工作。也因為這樣的情勢,讓農業相關單位意識到了自動化設備的重要性與發展趨勢,目前英國農業的勞動力相較美國勞動力總數少了2%,這是由於英國機器數量使用在農產業上已有一定程度的增長。 部分蔬果易損傷 仍難全面自動化   事實上,農業在現階段的發展之下,已經可以說是自動化與使用機器輔助相當高比例的產業,但即使技術概念成熟,在全面自動化的實行仍舊有相當大困難,是因為不同種類的蔬果有不同的特性,而某些蔬果很容易在自動化採摘的過程中受傷。目前能夠順利實行自動化採收的蔬果農作物有馬鈴薯、小麥與玉米等,這類作物的質地特性較不怕碰撞,使得自動化機器採摘過程中不容易傷害到蔬果本身,採收率也不會因而降低。   但是,若是僅有部分的農作物能夠應用自動化採收技術,就不能為這個產業帶來全面性的實質幫助,而也因為如此,各方科學家與工程師等都在不斷努力去克服技術困難,以期能盡快將自動化採收技術用在各種蔬果上。 AI技術加入自動化機器運作,可望改寫農業歷史   2018年,農業機械人新創公司Root AI創辦人Josh Lessing一直在努力克服機器人無法普及使用在脆弱農產品的問題,如今似乎也看見了一絲轉機。   Root AI開發了一個名為Virgo的機械人,可以精準的摘取那些高價值、精緻的水果。以番茄為例,長期以來,透過機械方式收穫的番茄大多數是用來製作外觀不需保持美觀的番茄糊濃縮物,或者是調味用的番茄醬,而販售到零售市場、重視外觀的新鮮番茄,通常都是手工採摘的。而目前最新以機械人結合AI技術,已經可以成功自動化採摘,而又能維持果實的鮮度與外觀。   自動化採收能夠跨出成功的一步,與AI智能導入有著絕對的關係,這項新開發的採摘機器人,會透過機器上的攝影鏡頭,準確地在番茄園中移動,在移動的同時,攝像鏡頭同時能夠利用影像回傳系統,且還能利用AI智能技術即時計算處理出每顆番茄的質量與成熟度,將番茄的採摘品質掌控得更精準。 疫情推進自動化進程,讓供應鏈能更加安全穩定   一場新冠肺炎疫情的肆虐,全人類的所有生活型態都面臨的巨大的轉變,但也因此迫使許多數位工具能有機會更快地跟上腳步,推進自動化的進程、解決生產困境,讓全球供應體系有機會更加穩妥且安全地循環下去。 【延伸閱讀】在人工智慧發展下的農業變革

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