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趨勢快訊
建置虛擬圍欄,幫助牧場管理並友善環境
2025/02/10
在畜牧養殖上,傳統圍欄雖然是管理動物的有效方法,但這種明確界線可能對原生草原植被及當地的授粉昆蟲與鳥類造成突兀的改變。美國奧克拉荷馬州立大學(Oklahoma State University)最新研究顯示,使用以GPS為基礎的虛擬圍欄可能是未來更環保的放牧解決方法。這種虛擬圍欄技術與家用寵物電子圍欄不同,它不需要埋設任何實體圍欄,且邊界可透過電腦輕易更改。當牛隻靠近設定的界線時,配戴的項圈會發出聲音警告,若繼續前進,則會收到類似電子圍欄的電流刺激。研究團隊設立了6個1,000平方公尺的研究點,其中三處使用傳統實體圍欄,另外三處使用虛擬圍欄,利用無人機影像調查這些研究點,並建立植被高度模型。研究結果顯示,虛擬圍欄建立了一個從原生草原逐漸過渡到完全放牧區域,為一條超過15公尺的漸進過度帶。且虛擬圍欄區域的植被高度變化比傳統圍欄區域更為多樣,這種過度帶有助於增加昆蟲和鳥類的原生棲息地。    研究人員認為,虛擬圍欄的建置不僅有助於建立更健全的生態系統,還可為牧場主人帶來實際效益,因傳統圍欄的安裝和維護需要大量時間、金錢和人力,一旦設置就難以移動,而虛擬圍欄則可以遠端管理動物,並節省時間及人力。牧場管理人員甚至可以利用虛擬圍欄進行輪牧管理,逐步調整放牧區域,無需實體圍欄或放牧人員。這項研究不僅突顯虛擬圍欄在保護生態環境方面的潛力,也展示了在現代畜牧業的實際應用價值,為未來的永續放牧管理提供了新的因應策略。【延伸閱讀】-虛擬圍欄技術應用於畜牧業
非洲本土耐旱作物可作為因應氣候變遷發展方向,但須增強種原保存
2025/02/08
非洲的糧食安全在全球氣候變遷下挑戰變得更為嚴峻,預計到2050年,非洲可能會因氣候變遷使得小麥產量減少15%,玉米也受到乾旱、洪水和病蟲害的影響。然而在這樣的情形下,非洲豐富的本土作物,如:芋頭、anchote及象腿蕉(ensete)等耐旱根莖類作物則顯示出重要的發展潛力。這些已適應當地環境的作物不僅具有較強的氣候韌性,還富含營養價值。將這些根莖類作物整合至傳統以玉米為主的耕作系統中,可有效提升未來糧食供應穩定性和保障糧食安全。不過如要充分發揮這些作物的潛力,仍須面臨病蟲害與氣候適應等挑戰,需藉由育種進行更多改良,並保護珍貴的多元遺傳資源。   為了保護這些珍貴的遺傳資源,建立種原資料庫是當務之急。然而,根莖類作物的種原保存較為困難,傳統的試管保存方法需要一至兩年進行種原更新,田間保存則有更多複雜挑戰。超低溫保存技術為這些無性繁殖作物的長期保存提供新的因應對策,並已在國際馬鈴薯中心(CIP)的種原庫成功應用。目前在拉丁美洲已建立14個國家的合作網路,提升了種原資源的超低溫保存能力,這種區域性和國際性的合作模式,為非洲提供相當寶貴的借鑑。儘管多數非洲國家都設有國家級種原資料庫,但普遍面臨人員、基礎設施和預算不足的問題,導致作物遺傳資源收集有限,故目前非洲的種原資料庫大多尚未配備超低溫保存的設施。 為了可以確保未來農業能夠應對日益增加的氣候變遷及病蟲害等壓力,為後代子孫保存非洲豐富的生物多樣性,投資作物遺傳資源的收集與保護就顯得相當重要。與此同時,非洲也需要加強機構基礎建設,以提供政府制定農業政策時的專業學術科學基礎。建立一個資源充足的種原網路,將是未來保護非洲農業生物多樣性的關鍵之一。【延伸閱讀】-全球最大蔬菜種原庫就在臺灣 亞蔬世界蔬菜中心50週年
了解大麥葉斑病的起因,發現意外增加葉斑病感染風險原因
2025/02/07
大麥作為全球重要糧食作物之一,每年產量高達1.55億噸,主要用於動物飼料,然而一種由壞死性真菌引起的葉斑病(leaf blotch disease),正威脅大麥的栽培生產。這種疾病的特徵是在葉片上形成褐色的斑塊,最終則會導致葉片乾枯。近期美國北達科塔大學(North Dakota State University)與德國的研究人員發現一種特殊的胜肽,使得美國主要的大麥種植區對葉斑病更加敏感。根據研究顯示,該種致病的菌透過這種胜肽刺激植物的免疫蛋白,導致受感染的細胞死亡。   這項研究起因追溯至1990年代,當時美國的主要大麥種植區北達科他州出現了一種新型葉斑病毒株感染,造成農民嚴重損失。但奇怪的是,其中有些大麥品種卻對於這種新型病毒株特別敏感,而有些則較具抗病性。經過研究人員深入探討後,確定了一個Scs6的基因,這個基因屬於MLA家族免疫受體,專門抵抗活體營養型病原菌。但在抵抗的同時,反而增加植物對葉斑病的敏感。探究原因後發現,葉斑病病原體會產生一種非核醣體胜肽,這種分子可活化Scs6免疫蛋白,引發細胞死亡。這個發現揭發一種警示:隨著抗病品種的培育,育種人員需要格外謹慎,確保在增強作物對某種疾病的抵抗能力時,不會意外增加植物對其他病原體的敏感性。 這項研究解開了困擾學界三十年的謎題,也為未來育種工作提供重要指引,提醒著我們在植物免系系統研究中,看似保護機制的特性可能會被其他病原體巧妙利用,反而成為感染其他疾病的原因。【延伸閱讀】-新型可攜式DNA定序裝置可廣泛偵測早期小麥相關疾病
養牛飼料新口味 鳳梨檸檬果皮渣上菜
2025/02/06
響應循環農業,畜試所投入5年研究,將果皮渣摻入飼料,不僅鳳梨皮受到牛隻喜愛,檸檬皮也克服風味問題入飼料,使用的牧場擴展中,未來將挑戰採用水分高的水果製作飼料。農業部畜產試驗所組長林正斌告訴中央社記者,畜試所團隊投入使用農業副產物(農業廢棄物)製作飼料,約有5年時間,其中使用果皮渣部分,目前有鳳梨皮柳丁皮、檸檬皮渣已被牧場添入飼料飼餵使用,比例都不超過30%。   良牧股份有限公司董事長陳建良分享,他是自行前往牧場周邊的鮮果加工業者處載運果皮,絞碎成渣,青貯後製作成飼料添加物飼餵,可節省飼料成本近2成,有利於因應國際飼料漲價。林正斌透露,鳳梨皮甜甜的,牛隻原本就喜愛,甚至不用青貯,就願意直接食用;而果皮中最難用於製作飼料的是檸檬,因為又酸又苦澀,人都不愛,動物也一樣,幾乎都不吃、比較麻煩。   陳建良說,牛隻直接食用果皮時,他會控制食用量,因為水分比較高,藉此避免下痢;而他所使用的農業副產物還有柳丁皮、毛豆莢、玉米穗軸等。至於最難處理的檸檬皮,如何讓動物願意食用?林正斌說,先厭氧發酵1個月,苦味、酸澀味就會分解消失,現在嘉義縣養牛牧場業者楊鎵燡已在運用,由檸檬加工業者將果皮渣運到牧場,再製作使用。林正斌說,目前全國檸檬年產量約2萬多公噸,鳳梨約30幾萬到40萬公噸,果皮約占4到5成,鮮果直接銷售部分,果皮無法取得,必須跟進行去皮、榨汁處理的加工業者合作,才有果皮可使用。除了以上兩家牧場已有供應果皮來源,林正斌說,現在新增在台南麻豆找到1家食品加工業者,一年也約可穩定提供1000多公噸檸檬果皮,將提供台南柳營八翁酪農專業區的乳公牛、即將淘汰的母牛食用,目前要盡量將產業鏈串連起來,這樣才能落實循環農業。研發持續進行,林正斌說,正在挑戰採用水分高的蔬果,例如火龍果皮、高麗菜,需添加牧草或是穀物的麩皮,但成本會增加,持續找對策中。【延伸閱讀】-中興大學攜手台灣先進酒精 投入循環農業研究
開發新型生質柴油,創造額外經濟價值,提供永續農業新方向發展
2025/02/05
美國堪薩斯州立大學(Kansas State University)的生物化學家最近在生質柴油領域研究取得重大突破。目前,美國主要的油料作物包括油菜、大豆和向日葵,而這項新研究顯示覆蓋作物如遏藍菜(penny cress)與亞麻薺(camelina)也可成為改良版生質柴油的新來源。   研究團隊運用合成生物學技術,成功將源自荊棘灌木的一種特殊油脂-乙醯三酸甘油酯(acetyl-triacylglycerols, acetyl-TAGs)在遏藍菜及亞麻薺中的純度提升至近乎百分之百,特別適合作為柴油的替代品。傳統上,生質柴油的製造是將普通植物油透過化學作用轉化為生質柴油,但這種新型的乙醯三酸甘油酯可以直接作為生質柴油使用,無須額外的化學處理。這項技術代表農民可以自行掌握生質柴油的化學生產過程,並從中獲得經濟效益,同時也提供新的一種提高能源獨立性的方法。   然而,油料作物的基因工程一直是業界一個具有挑戰性的領域,雖然科學家在植物界已成功發現和識別許多不常見但有用的油脂及相關酵素,但最大的挑戰在於如何調整這些酵素,使能在其他植物中產生相似且純度夠高的油脂。這項研究不僅展示了覆蓋作物在生質能源中應用上的潛力,也為農業永續發展提供新的發展方向。透過這種將覆蓋作物轉化為生質柴油原料的方式,既可保護土壤,又可創造額外的經濟價值,兼顧農業生產和能源安全的雙重效益。而這種生產新型生質柴油的方式更為直接,可能會大幅降低生產成本,為往後未來再生能源的製造開闢更多新思路。 【延伸閱讀】-【循環】以水熱液化技術將廢棄物變成生質柴油
利用奈米農藥載體使苦楝油防蟲效果增加
2025/02/04
農藥在保護農作物、避免病蟲害上扮演著不可或缺的角色,若沒有農藥將造成高達 70-80% 的水果、40-50% 的蔬菜和 20-30% 的穀物農產損失,,然而,目前的農藥施用方法效率極低,超過 80-90% 噴施的農藥沒有效果,多餘的農藥最終可能進入環境中造成傷害,這樣的浪費不僅對地球有害,且經濟效益低。 美國德州 A&M 大學研究團隊開發了一種方法,將具活性的農藥成分包裹在載體中,並探討農藥與植物表面的交互作用,藉由改善農藥在植物表面的附著性以提高農藥的有效性及環保性。   研究團隊以印楝素(Azadirachtin)作為受試農藥,印楝素是由苦楝樹提煉而成的天然農藥,將7種性質類型的奈米農藥載體分別包裹在印楝素粒子上,藉由螢光顯微鏡定量農藥載體對農藥吸附於辣椒葉片的效果。結果顯示,農藥載體對植物表面吸附有顯著影響,其中以月桂醯精氨酸乙酯(ethyl lauroyl arginate, ELA)效果最佳,相關文獻發表於Surfaces and Interfaces Journal。 研究人員表示,這項研究藉由優化奈米農藥來提高施用效率、減少環境污染並減少對非目標生物和人類健康的影響,進而解決了永續農業中的關鍵挑戰,有助於全球糧食供應的穩定性。【延伸閱讀】-開發智能農藥奈米遞送系統實現多靶標害蟲高效防治
機器人透過「觸摸」植物的葉子來識別植物
2025/02/03
現有設備主要依賴視覺方法來捕捉有限的訊息,且容易受到光照條件、天氣變化或背景干擾的影響;為了克服這些限制,中國的研究團隊開發了這款機器人,模仿人類皮膚的機制,透過「觸摸」植物來收集訊息,並將研究發表於《Device》期刊上。當機器人的電極與植物的葉子接觸時,設備會測量多個屬性,如在一定電壓下能儲存的電荷量、電流通過葉片的難易程度,以及機器人抓住葉片的接觸力等,接下來這些數據會透過機器學習處理,進行植物分類。   研究指出,該機器人以97.7%的準確率辨識了10種不同的植物物種,能夠測量表面紋理及水分含量等無法透過視覺獲得的資訊,並且能對不同生長階段盛開的紫荊植物葉片做100%的準確辨識。未來,大型農場主人及農業研究人員可以利用這款機器人來監測作物的健康與生長情況,並根據需求定制灌溉、施肥和害蟲控制策略。   未來研究團隊計畫透過收集更多物種的數據,擴大機器人能辨識的植物種類,增強他們用來訓練演算法的植物物種數據庫,並且進一步整合設備的感應器,使其能夠在沒有外部電源的情況下即時顯示結果。 【延伸閱讀】-「茶園智慧除草機器人」 就是你的田間小幫手
藉由地理空間影像研究,了解以農業為主的阿肯色州三角洲乾旱趨勢
2025/01/24
美國阿肯色州由河流堆積的三角洲是該地的農業重心,然而隨著氣候變遷,乾旱有逐漸加劇的趨勢,因此阿肯色州農業實驗站(Arkansas Agricultural Experiment Station)的研究人員,分析衛星影像與乾旱及植被間的關聯性,觀察乾旱模式的變化及分布,並開發了Arkansas Vegetation Drought Explorer v.2.0,以評估過去數十年間該州受乾旱的影響。   研究人員首先建立植被健康指數(Vegetation Health Index, VHI),VHI由衛星影像觀測的植被狀況及溫度組成,健康的植被反射較多的陽光,而乾旱逆境下反之,再結合VHI與氣象資料建立乾旱指數以量化乾旱情形。研究結果顯示阿肯色州於3-8月的乾旱頻率較高,3月最為嚴重,近32%為重度至中度乾旱,10-11月則逐漸舒緩,且東部、南部最為頻繁,尤其是密西西比河沖積平原。在14-180天的時間尺度上,短期乾旱情況不斷加劇,農地受到作物需求及季節變化導致影響更為明顯,然而將時間拉長至2-5年跨度,許多地區反而逐漸變得潮濕,顯示生態系統能隨時間推移恢復達到平衡。   綜合乾旱指數與地圖,研究團隊開發了Arkansas Vegetation Drought Explorer v.2.0,提供用戶追蹤隨時間乾旱的變趨勢及對植被的影響,使政策決策者及農業管理者能夠制定更有效的策略、改善水資源管理、減少乾旱帶來的影響及防範氣候變遷帶來的不確定性,提升農業的永續性。 【延伸閱讀】-旱災求生!乾濕交替的灌溉模式種稻 可省水三成旱災求生!乾濕交替的灌溉模式種稻 可省水三成
動物也要安全過馬路!生態廊道降低路殺 新北市目標2026年增至10處
2025/01/23
為降低路殺,新北農業局現已設7處生態廊道,其中汐止區八連路經調查發現,6月為路殺高峰曾發生24次路殺,農業局設置一處階梯式生態廊道,引導動物進入地下廊道;今年將針對三芝、石碇、坪林區生態調查,進而打造動物客製化生態廊道,預計於2026年將生態廊道增設至10處。   農業局說,汐止區八連路鄰近國道,是重要聯外道路,2023年調查路殺統計,發現6月份是路殺高峰期,共計發生24次,被路殺的物種多為蛙、蜥蜴、蛇等兩棲類動物;由於該路段曾多次觀察到保育類動物穿山甲、麝香貓及鼬獾、白鼻心等動物出沒,尤其有穿山甲覓食、挖掘等足跡。   為降低道路對棲地影響,農業局在路殺熱點區規畫階梯式生態廊道,包含誘導式斜坡及地下廊道。誘導式斜坡以砌石堆疊緩坡,引導動物進入地下廊道,進而安全地穿越馬路。地下廊道則採梯形設計,一側種植植物模擬野外環境,增加動物使用意願,另一側架設繩索供兩棲動物攀爬使用,地下廊道也具有排水功能。   農業局也沿線巡視,發現數個較深的集水井及箱涵,為防止小動物受困,設置砌石坡道及土包,並設置斜坡道,鋪設網布供動物自由穿梭,設置完成後曾觀察到白鼻心使用。農業局長諶錫輝說,預計於2026年將生態廊道增設至10處,響應聯合國2030年永續發展目標中的陸地生態,希望透過農路改善工程結合生態廊道,讓野生動物與人都可以安全使用馬路、平安回家。【延伸閱讀】-南市學校百餘場食農體驗 友善環境愛護鄉土做比說多
跨國研究團隊開發H5N1檢測試劑以應對禽流感
2025/01/22
病原性 H5N1 禽流感病毒(Avian Influenza Virus, AIV)藉由直接接觸或染病禽鳥的糞便傳播,候鳥經長距離移動將病毒傳播給家禽,而家禽間的傳播速度極快,目前已造成全球家禽和野鳥的大規模死亡。近期,海豹、貓、牛甚至人類皆陸續傳出感染H5N1病例,儘管發生機率很低,但由於其高死亡率,未來可能造成嚴重的流行病而引發人們關注。此外,這些個案凸顯病毒快速變異的能力,如何建立有效監測系統及開發因應病毒變異速度的速效檢測方法是全球重要的課題。新加坡診斷開發中心(The Diagnostics Development Hub, DxD Hub)、A*STAR 生物資訊學研究所(A*STAR Bioinformatics Institute, A*STAR BII)及日本國家環境研究所(National Institute for Environmental Studies, NIES)組成的研究團隊成功開發了 Steadfast,一種用於檢測高病原性 H5N1 禽流感病毒的試劑組,這一突破強化了全球對禽流感的監測及流行病的防範。   Steadfast不僅能快速檢測高病原性 H5N1 禽流感病毒,還可以區分高病原性和低病原性禽流感病毒株,此外,試劑組可以在短短 3 小時內檢測出3種高病原型病毒株(H5N1、H5N5、H5N6),相較於耗時2 到 3 天的傳統檢測方式,更有助於協助決策者即時且精確的制定防疫措施。 此次合作中,DxD Hub作為試劑主要開發者、A*STAR BII提供病毒序列、結構等資訊,再經NIES驗證,完善了整個試劑組的功能及其臨床與實際的應用性,有助於即時監測與防範禽流感,以保障世界各地的糧食安全、公共衛生和經濟穩定。 【延伸閱讀】-病毒如何從動物傳播至人類?
非洲南部的沙漠化,引起馬達加斯加藻華發生
2025/01/21
隨著全球暖化加劇,沙漠化逐漸嚴重,當大量富含營養的沙塵進入海洋時,將導致海洋藻類迅速生長並影響水色,希臘雅典大學與來自義大利、美國、西班牙、英國等地的科學家藉由分析衛星影像,發現南部非洲的乾旱導致馬達加斯加東南部的印度洋發生近27年來最嚴重的藻華現象(phytoplankton bloom)。 浮游植物(phytoplankton)是生活在水體中數以百萬計的微生物,據估計,地球上50%氧氣皆由浮游植物產生,同時也是海洋食物鏈的基礎,在全球的碳循環及漁業扮演至關重要的角色。當光照、營養物質、溫度等符合浮游植物生長條件時會大量繁殖,此現象稱為藻華,且因其含葉綠素會導致海洋表層水色變綠,藉由衛星影像可偵測藻華發生。,研究人員於2019及2020年在南半球馬達加斯加東南部的印度洋發現一次異常的藻華現象,從2019年11月開始、逐漸擴散至莫三比克海峽及馬達加斯加海岸,面積約2,000平方公里。   研究團隊藉拉格朗日分析方法(Lagrangian trajectories)分析,結果顯示由非洲西南部乾旱地區納米比亞(Namibia)、波扎那(Botswana)周遭的沙塵,隨風飄移了很長一段距離,這些富含養分的沙塵隨著強降雨沉積在馬達加斯加東南部,最終進入海洋導致藻華發生。此規模的藻華十分罕見,但隨著非洲南部氣溫上升、乾燥加劇且沙塵排放量增加,未來類似事件可能會變得更加普遍。 研究結果展現全球暖化、乾旱、霧霾排放與藻華之間的關聯,而此次的藻華事件對馬達加斯加東南海域海洋食物鏈的影響仍需近一步的調查,推測豐富的藻類將會使該地的浮游動物及魚類數量增加,偕同旺盛的光合作用,使二氧化碳大量被吸收、形成碳匯,相關證據仍待研究。【延伸閱讀】-神奇黏土成為改善藻華之關鍵
利用現代科技建置水稻產量預測模型,幫助決策者制定適當的判斷
2025/01/20
美國北卡羅萊納州立大學(North Carolina State University)最近開發出一項研究,將衛星影像與機器學習技術相互結合,建立更快速且準確的水稻產量預測模型,這個模型可以幫助決策者更好評估水稻種植方式和選擇地點,對全球超過一半以稻米為主要營養來源的人口具有相當重要的意義。 研究團隊在孟加拉進行研究,選擇該地點具有重要意義,該國90%人口每日都食用稻米,農業生產主要以稻米種植為主,產值約占國民生產總值的六分之一。同時,它是世界第三大稻米生產國,也是全球第六名最容易受到氣候變遷影響的國家。傳統的農作物監測技術在現代已無法跟上極端氣候變遷的速度,需要消耗大量人力進行實地考察與農民訪談等工作,且由於採樣限制,難以準確反應全國產量情形。研究人員利用時間序列衛星影像技術,定期收集相同位置的衛星影像,測量植被的生長情形、土壤含水量和健康狀況。研究團隊將衛星數據與實地數據結合,訓練了一個機器學習模型,可更精確估算2002年至2021年期間的水稻產量。據估計該模型準確率可達90-92%,誤差範圍約2%,它能夠即時提供各地區作物生長狀況資訊,幫助決策者在儲藏設施、運輸工具等建設投資方面做出更明智的決定。研究團隊認為該項研究成果,可以為該國提供更準確產量預測,未來甚至可擴展應用到不同模型的作物和其他地理環境中,有助於支援農業政策的制定。   這項研究是多方合作成果,除了北卡羅萊納州立大學外,還包括美國農業部、國際玉米與小麥改良中心(CIMMYT)與孟加拉的水稻研究所等學研機構參與。研究團隊希望這種方法能夠在其他區域複製應用,無論是在美國、印度還是非洲國家,都能透過這項成果為當地的農業發展提供重要的決策支持。展現了如何運用現代科技改善傳統農業生產管理方式,為全球糧食安全提供新的解決方案。 【延伸閱讀】-改變衛星影像:精準農業創新融合方法
解密關於草莓果實品質的基因
2025/01/17
草莓因風味及營養價值備受喜愛,使高品質果實的育種的尤為重要,但這些性狀由多個複雜的基因控制,且如何在高品質育種與維持遺傳多樣性間取得平衡,以傳統育種方式難以達到。在最新的研究報告中,法國波爾多大學(University of Bordeaux)藉由全基因組關聯性分析(Genome wide association studies, GWAS),成功找到關於品質性狀的候選基因及關鍵的分子標誌,使未來能制定更精準的育種策略,以培育更多汁、保鮮期更長的草莓。   研究人員使用的種原庫共有223個種原,大多來自於歐洲(尤其是法國)、部分為北美,發布的時間跨度由育種初期1950年代至今。利用GWAS確認與11個品質性狀如果種、硬度、光澤度等,相關的71個候選基因座,除驗證已知的基因(硬度與糖度)外,也發現新的數量性狀基因座(quantitative trait loci, QTL),大部分關於硬度、果實光澤度、表皮耐性、易撞傷相關QTL都位於第3D條染色體上。此外,有6個高品質相關基因座,在現代的品種中已沒有多型性(polymorphism),顯示在育種選拔的過程中,逐漸失去了遺傳多樣性,其中3個基因座與光澤度及表皮耐性有關,這兩個性狀對於提升果實外觀及儲價壽命相當重要,但目前缺乏相關研究。研究結果發表於Horticulture Research期刊上。   這項研究全方位的檢視草莓遺傳多樣性及其與水果品質的關聯性,對育種計劃具有重大意義,藉由新發現的分子標誌,育種者可以更有效提升水果品質,不僅能改善消費者體驗,也能減少採後的損失。 【延伸閱讀】-使用全基因組關聯分析大豆中的菌根菌定殖基因
點廢成金!畜試所把雞糞變3億產值 尿液「黃金變綠金」
2025/01/16
畜牧場被視為鄰避設施常遭遇抗爭,農業部畜產試驗所「農業廢棄物循環利用計畫」成果豐碩,將畜牧廢水變為沼液回灌農作物,「黃金變綠金」解決全台7分之1畜牧廢水;生雞糞變成造粒肥料,一年可增加3億產值;而鳳梨、檸檬果皮等農廢開發為替代性飼糧,一年可減少向國外購買乾草芻料2.3億元,提高國產芻料自給率達4%。 畜試所「點廢成金,讓鄰避變共融」專案團隊榮獲為民服務的最高獎章「第7屆政府服務獎」,透過有效處理農業廢棄物,將畜牧業廢棄物轉化為資源:,如雞、鴨、豬等動物的排泄物轉化為沼渣沼液和飼料,回歸農田作為肥料,形成循環,減少汙染。 「黃金變綠金」項目,畜牧糞尿廢水截至2023年,有3522場通過資源化利用審查,包含2080場沼液施用、215場再利用、1227場植物澆灌,全部核准灌量達1145萬公噸,佔全台畜牧廢水的7分之1。將畜牧業廢棄物轉化為沼渣沼液,回歸農田作為肥料,減少汙染並降低成本。 「化腐朽為神奇」,改進生雞糞處理模式,快速變成造粒肥料,減少臭味,全台100萬公噸生雞糞,可創造3億元產值;「剩餘變豐腴」,鳳梨、檸檬果皮、香蕉莖等原本要丟棄的農副產物,開發為畜牧替代飼糧混合成飼料,台灣每年需花20億向國外進口乾草,農副芻料可節省外匯支出 2.3 億元,並提升國產芻料自給率4%。 畜試所表示, 該計畫有效解決畜牧業帶來的環境問題,提升產業形象,過去,畜牧場常被視為鄰避設施,但該計畫的優質成果,成功將畜牧業轉變為共融、優質的產業,不再是令人嫌惡的鄰避設施。 飼料作物組長林正斌分享「點廢成金讓鄰避變共融」專案團隊榮獲「第7屆政府服務獎」,從農業部初審評比就以「特優」代表農業部參加國家發展委員會主辦的全國性評比,再從全國100餘組報名,只有28組入圍的激烈競爭中 脫穎而出,成為「社會創新共融組」17個獲獎團隊中的一員,也是全國唯一研究單位及農業部所屬唯一的獲獎單位。 另外北區分所主 凃柏安介紹以「畜牧氣候變遷調適行動」,在300多家參賽單位中脫穎而出,榮獲「2024亞太暨台灣永續行動獎-金級獎」。北區分所研究團隊針對氣候變遷影響,運用天氣預測模型與大數據分析,評估乳牛在未來氣候情境下的泌乳量損失,並結合GIS技術視覺化呈現,全方位提升畜牧調適能力。透過技術移轉與產業輔導,顯著提高畜牧生產效率,降低成本與損失。 畜試所長黃振芳表示,該所在團體及研究人員獲獎總共達12個獎項之多,有2項實驗動物場域通過國際認證續評,技術移轉授權41件,授權金為625萬元。新品種方面,與民間業者攜手參與式育種,通過源興牛及平埔黑豬新品種命名。畜牧青農輔導有3位畜牧農友榮獲十大神農、2位榮獲全國模範農民。2025年將再開創AI(人工智慧)在畜牧業的運用。【延伸閱讀】-畜牧廢棄物變綠金 推進農業循環經濟
土壤中的硝酸鹽含量顯示極端天氣加速了地下水污染
2025/01/15
年來人們越來越關注農業栽培管理對地下水質的影響,在美國,加州中西部和中央山谷等農業集約地區的地下水受到硝酸鹽污染,部分地區有三分之一受試的飲用水和灌溉井水一氧化氮含量超標,而飲用水中硝酸鹽含量高會增加健康風險,以及罹患結直腸癌的機率。另外,用於蔬菜栽培的氮肥僅40%被吸收、利用,其餘則殘留於土壤中,為因應硝酸鹽過量的問題,政府已制定相關管理計畫(Salt and Nitrate Management Plan, SNMP),然而氣候及栽培行為對於水質的影響仍需更多的研究。   美國加州大學(University of California, Davis)研究人員表示,過去認為硝酸鹽可能需要數週至數年才會從作物根區進入到地下水中,然而本研究結果顯示,極端氣候使得硝酸根移動速動加快。試驗於2021-2023進行,當時加州正經歷乾旱期,隨之而來的是大氣長河(atmospheric rivers,是大氣中一條狹長的水氣帶,當遇上山脈等屏障時會導致強降水),研究人員在生長季及雨季,利用3個方法測量加州埃斯帕托附近的黃瓜及番茄田區中有多少硝酸鹽滲入土壤,結果顯示乾旱後的暴雨導致硝酸鹽在短短 10 天內滲入農田地下 33 英尺,相關文獻發表於Water Resources Research。   此研究數據有助於增進中央山谷水務局(Central Valley Water Board's program)管理農地灌溉的SWAT模型,且提供了一個可負擔且即時的土壤硝酸鹽監測工具,協助農民採取保護措施以減少地下水中的硝酸鹽汙染。【延伸閱讀】-新型催化劑將有毒的硝酸鹽污染轉化為空氣和水
對二甲基磺醯丙酸酯生合成進一步的了解,有助於提升植物逆境耐受性
2025/01/14
二甲基磺醯丙酸酯(dimethylsulfoniopropionate, DMSP)是一種有機硫化合物,存在於海洋浮游植物、海藻及部分陸生和水生植物中,作用為滲透劑協助生物調節滲透壓。英國東英吉利大學(University of East Anglia)研究團隊藉由了解DMSP在植物的生合成機制,並應用至番茄以提升作物的耐鹽性。 研究人員由一種生長於英國沿海鹽沼中的耐鹽植物Cordgrass著手,雖然少部分作物也能夠生合成DMSP,但含量遠低於Cordgrass,了解其機制可使其他植物釋放更大的潛力。為了找到答案,研究人員將兩種Cordgrass及其他植物基因序列進行比對,追蹤與DMSP相關酵素活性並回溯找到其生合成相關基因,最終找到3個基因methionine S-methyltransferase (MMT)、S-methylmethionine decarboxylase (SDC) 及DMSP-amine oxidase (DOX)。   接著,選擇一種菸草近親植物benthi,表現3個生合成相關基因,結果顯示植物中DMSP含量明顯提升且耐鹽及耐乾旱能力提升。此外,研究人員將DMSP化合物直接施用於土壤中,結果顯示在高鹽逆境下,番茄可以藉由根部吸收DMSP,施用後含量較未施用高4-6倍,且生物量也較高,表示外施方式也能有效增進作物的耐鹽性。 研究人員表示,藉由了解植物如何承受逆境的機制,期望未來透過生物工程技術應用在大宗作物如小麥上,提高其耐鹽及耐旱性,達到糧食生產的永續性。【延伸閱讀】-可以在海洋表面種植的耐鹽水稻
發現一抗蟲相關類固醇之生合成關鍵蛋白,有望增進蟲害防治
2025/01/13
番茄、馬鈴薯、茄子等茄科作物中富含茄鹼,具有毒性且是植物抵禦病蟲害的重要分子,由前驅物固醇類生合而成。以龍葵(Solanum nigrum)為例,其葉片中含量較多的固醇類代謝物為皂素(saponins,又稱皂苷) uttroside B、果實中則是富含類固醇醣基生物鹼(steroidal glycoalkaloids, SGA)如α-solasonine,而酵素GAME6、GAME8、GAME11在生合成中扮演重要的角色。儘管茄鹼生合成路徑及其相關的基因已被大致了解,然而目前尚無法在其他植物中合成相關產物。   起初,馬克斯普朗克研究所(Max Planck Institute)研究團隊發現溫室中一株剔除(knockout) GAME15基因的龍葵蟲害較為嚴重,因此研究人員將野生種(wild-type)及GAME15 knockout植株葉片餵食葉蟬及馬鈴薯甲蟲,結果顯示無法生成類固醇皂甘的變異株被啃食嚴重,而甲蟲即便飢餓也完全不啃食對照組。研究機制發現GAME15與酵素GAME6、GAME8、GAME11有交互作用,且負責膽固醇羥基化,為SGA和類固醇皂甘合成的第一步,最終確認其為生合成路徑之關鍵酵素,相關文獻發表於Science期刊。   研究人員表示,此關鍵酵素也可以應用在醫學上,固醇類的衍生物經常做為藥用,如皂苷對肝癌有療效、醣基生物鹼則對抗癌、抗菌及抗發炎皆有效果,了解生合成路徑及關鍵酵素將有助於高效且大規模的生產藥物。 此項研究結果不但為抗蟲相關的生物工程提供新思路,也為類固醇衍生化合物對抗癌及其他疾病開啟新的契機。 【延伸閱讀】-【減量】運用化學酶促法從農業廢物中提取生物燃料及生物塑料的前驅物-4-羥基戊酸(4HV)
將加工廢棄物轉化為天然肥料或土壤改良劑,減少環境汙染與食物浪費
2025/01/10
為了滿足民眾的消費與糧食需求,許多地方皆以商業化的方式大規模飼養家畜,但此種飼養方式常會造成土壤氮含量過剩,成為歐洲許多地區面臨的共同問題。為此歐盟的研究團隊近期開啟一項名為「Waste4Soil」的四年研究計畫,不再將原始糞便施用於田間,而是從當地產生的農工業廢棄物中提取氮,將其加工為硫酸銨,由此便可將食品加工廢棄物轉化為可用的土壤改良劑或天然肥料,此種更穩定、有效的肥料將可最大限度的減少水資源汙染,並解決歐盟目前面臨的兩大挑戰-食物浪費與土壤健康。 該研究於西班牙的加泰隆尼亞(Catalonia)地區進行,透過細菌的厭氧消化將廢棄物分解為沼氣與另一種營養豐富的消化物,有望減少高達80%的化肥使用量。而為了驗證不同產業上的應用效益,研究團隊於歐洲西班牙、芬蘭、希臘、匈牙利、義大利、波蘭與斯洛維尼亞等國家設立實驗基地。此外,根據研究統計,全球每年約10億噸的食物被丟棄,其中的38%來自於食品加工業,為此研究團隊也將研究範圍擴及至橄欖油及啤酒等會大量生產生物廢棄物的食品業別。      在斯洛維尼亞,研究人員將橄欖油製造時產生的果皮、果核與果肉等副產物回收製成土壤改良劑,發現藉由這種方式不僅可增加土壤中的碳含量,也可減少廢棄物對環境的衝擊。而在芬蘭,研究團隊則著重於當地漁業,將富含氮、磷的魚類殘渣轉化為營養豐富的肥料。 該項研究特色在於促進了研究人員、農民、公民社會、產業界與公部門等多方的合作,共同創造解決方案。由於2022年俄烏戰爭後肥料價格飆漲,此技術不僅降低了農民的栽培成本,更可減少農民對進口肥料的依賴,建立永續且環保的農業發展未來。【延伸閱讀】-【綠趨勢】從日本看與自然資源相連結的環境保全型農業

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