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趨勢快訊
強大的碳匯:南大洋吸收的二氧化碳比之前想像的多 25%
2024/12/01
南大洋在吸收人類活動排放的二氧化碳方面發揮重要的作用,這對於控制地球氣候至關重要。然而,這一過程的通量大小和變化存在很大的不確定性。目前,估算主要依賴船上的測量數據,包括研究船和航海無人機收集的海洋表面CO2數據(SOCAT)、部署在海洋中的剖面浮標數據,以及全球海洋生物地球化學模型。這些不同方法導致了估算結果的顯著差異。        英格蘭東安格利亞大學和普利茅斯海洋實驗室的最新研究利用渦流協方差技術,通過船舶前桅上的通量系統直接測量了南大洋的空氣-海洋CO2通量。這些數據涵蓋 2019 年和 2020 年南極夏季(11月至4月)約3300小時測量,集中在一個高度動態的鋒區。每小時進行一次測量,相較之下,浮標的測量頻率約為每 10 天一次。結果顯示,夏季南大洋可能是強大的CO2碳匯,研究發現南極洲周圍的海洋吸收的CO2比先前基於船上統計的數據多出25%。這些船上數據主要基於浮標數據和模型估計,可能大幅低估了實際的二氧化碳吸收。這些差異可通過上層海洋的溫度變化和有限的數據解析度來解釋,目前的模型和浮標數據未能捕捉到小型、強烈的CO2吸收事件。        未來擴大CO2通量觀測面臨的挑戰為冬季數據缺乏,因為船舶難以進入該地區困難。浮標可以部分解決此問題。研究指出,目前巡航數據僅涵蓋夏季南大洋的部分地區,持續高品質觀測對改善海氣CO2通量估計至關重要。這可能包括擴大測量範圍至更多船隻及部署浮標和風帆無人機,特別是在冬季。近期,通量系統已轉移到破冰船 RRS Sir David Attenborough上,並在威德爾海進行觀測,以便更好地監測氣候變化。近年來,因新冠疫情和資金減少,船上海洋表面CO2數據數量急遽下降,SOCAT年度資料從2017年到2021年減少了35%,南大洋減少了40%。研究人員強調,持續和擴大對表層海洋CO2測量及其 SOCAT 合成的資助至關重要,這將支持全球溫室氣體觀察監測倡議並為氣候政策提供重要資訊。【延伸閱讀】- 農業經營海洋藍碳應用前景與展望:台灣契機
控制母體small RNA可以提高雜交種子的存活率,有助於克服種間雜交困境
2024/11/30
育種家育成具抗逆境、高品質性狀的作物,需要透過物種間雜交將目標性狀轉移至目標物種,過程中經常會遇到生殖障礙,例如形成合子(zygote)後,無法發育成具活性的種子,此類生殖障礙主要由胚乳(endosperm)造成,胚乳類似於哺乳類胎盤,其功能為提供胚發育的養分。瑞典農業科學大學和林奈植物生物學中心、德國馬克斯普朗克分子植物生理學研究所(Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology)以及荷蘭瓦赫寧恩大學的最新研究指出,small RNA在其中扮演種要角色,期望能成為提升雜交成功率的契機。   研究人員發現十字花科(Brassicaceae)作物如芥菜、青花菜、油菜等雜交種子不稔性,是由於母體sirenRNAs(small interfering RNAs)減少與AGL基因 (AGAMOUS-like MADS-box transcription factor genes)過度表達,導致胚乳內基因調控異常,若能調控此類RNA表達,應能提升雜交種子存活力、克服種間雜交障礙。有趣的是,果蠅也發現類似現象,若兩親的遺傳背景差異太大,母體的small RNA對於雜交成功與否扮演關鍵性的角色。然而,研究人員表示,small RNAs如何在母體中生成、如何轉移至胚乳仍需要更多的研究。   這項研究為加強物種間目標性狀 的轉移提供了一個具潛力的方法,藉由了解雜交種子失敗背後的分子機制,育種者有機會開發出更具環境耐受性的作物、提高作物產量並維持生物多樣性。【延伸閱讀】- 改善植物分子育種的新工具-Khufu
蜜蜂如何協助加拿大更全面的監測環境汙染
2024/11/29
加拿大有 13,000 多名養蜂人,近100萬個蜂箱分佈在各個地區,當蜜蜂覓食時,會從附近的花朵中收集花蜜、花粉和水,藉此追溯花朵生長地土壤和水中微量化學物質的含量,同時,飛行過程會吸附上空氣及環境中的灰塵及微小顆粒,包括來自人類活動(如燃燒化石燃料或工業污染)的金屬微粒,並帶回巢穴中。蜂箱中的蜂蜜是蜜蜂在約3公里區域內收集的所有東西的混合物,藉由了解、分析蜂蜜的成分,能使我們更瞭解環境汙染物的即時資訊。        加拿大達爾豪斯大學(Dalhousie University)和英國曼徹斯特大學(University of Manchester)研究團隊,將英國曼徹斯特地區分為城市、工業、住宅和農業分區等,在同個季節內收集各地的蜂蜜樣品並測量金屬濃度含量,結果顯示,該地區平均砷和鎘濃度高於全球平均、鎘和鉛濃度也高於世界衛生組織和聯合國糧食及農業組織指標,這些超標的金屬濃度,反映了該地重工業歷史,也揭示了當前人類活動的污染模式。此外,以此做為基準值,有助於未來監測環境中金屬濃度的長期趨勢和變化。        加拿大目前的污染監測和報告成本高昂,且著重在空氣污染監測,工業設施排放的汙染物,則由該產業自行發表相關數據報告,但報告因低報污染物或缺乏與污染毒性相關的資訊受到詬病。研究顯示,蜂蜜可能正是有成本效益的監測工具。目前溫哥華的研究人員已開始著手研究,測量市中心周圍蜂蜜中的鉛和鎘等金屬含量,結果顯示遠低於鉛等重金屬的全球平均。儘管結果顯示蜂蜜可安全食用,仍然發現附近工業或人口稠密地區樣品中的金屬含量較高。        加拿大有近 300 個空氣污染監測點,但有近 100 萬個蜂箱提供更大的全國覆蓋範圍,是尚未開發的重要資源,對於衡量加拿大有害金屬和其他污染物的長期趨勢至關重要。【延伸閱讀】-土壤與植物用奈米砷光感知器
中小企業 ESG 永續轉型最大拼圖/優織隆減碳 鳳梨葉造衣
2024/11/28
「Walmart、Costco這些大企業都要它的供應鏈『綠化』。」優織隆執行副總謝煥麒說,「老實講,早期我們是應客戶需求,被迫往永續方向走;但在執行過程中,我們就在想,既然都要改變,何不真心思考怎麼做?」 受訪當下,謝煥麒穿著優織隆製作的T恤,上頭印著一個由右到左呈藍、紅漸層的條紋圖樣,「這是台灣1850年到2023年的氣溫變化。」顏色愈紅、氣溫愈高,而左邊接近2023年的區域紅得發黑,高溫問題一目了然。 把永續穿在身上   圖案構想引自英國雷丁大學(University of Reading)的「#ShowYourStripes」網站,網站供CC4.0開源使用。謝煥麒說,T恤目前不對外販賣,將只給台灣循環經濟的倡議者穿著,以呼應「循環台灣基金會」和環保署在COP26倡議、用循環經濟減緩氣候危機的「CC4CC(Accelerating Circular Collaboration For Climate Crisis)」理念。   衣服還有另一個巧思:含有10%的鳳梨葉纖維。「把永續穿在身上。」謝煥麒自豪地說,這正是優織隆和上下游夥伴近年開始應用的永續材料。   謝煥麒認為,永續轉型不能只是被動地被人推著走,優織隆2021年成立永續品牌「EVOPURE+」,應用回收牡蠣殼、回收寶特瓶或廢棄尼龍絲等再製纖維,他也持續地思考如何找出更有「台灣特色」的在地紡織原料。   因緣際會之下,謝煥麒透過合作廠商「弘揚織品」,發現位於高雄的「綠冠有機農場」早在2018年就和「同正興業」投入開發鳳梨葉纖維,只是產量和設計量能還不穩定,尚未受到外界關注。幾家廠商決定組成「鳳梨葉纖維產銷合作聯盟」,而優織隆主要負責鳳梨紗織品衣物的設計和行銷。   原來,在甜美多汁的鳳梨果肉下方,長著數十片長度約80公分的鳳梨葉。每生產一公噸鳳梨,平均會產生1.45公噸的鳳梨葉。這些葉子過去被當成廢棄物焚燒處理,如今可抽取纖維供紡織用;與棉花、亞麻等紡織經濟作物相比,鳳梨葉纖維是鳳梨作物的副產物,不會額外增加碳排。優織隆今年2月也完成ISO14067碳足跡查證、一公斤鳳梨葉碳足跡為0.784公斤二氧化碳當量(CO2e),約為亞麻的十分之一、棉花的四分之一。 堅持用本土材料   台灣鳳梨葉還有「獨門優勢」:農產品產銷履歷,可迅速確認葉子來源。為了避免永續材質魚目混珠,品牌客戶都會再三確認源頭,「溯源很重要!」謝煥麒說。   雖然持續研發鳳梨葉纖維織品,優織隆目前95%營收仍來自「代工」老本行。客戶考量成本是必然,但謝煥麒不希望「成本」占據工作全部,開發永續材料成為實踐理念的新動力。   要擴大應用規模,取纖比例及纖維細緻度是關鍵。每100公克鳳梨葉僅可取出1公克纖維;衣服添加鳳梨葉纖維比例逐年提升,但目前約為20%。   謝煥麒把挑戰視為機會。例如:俗稱金鑽鳳梨的「台農17號」在台種植面積最廣,也是優織隆向農會收購鳳梨葉纖維的主要來源。「台灣農業技術一直發展,現在改良到台農23號,果肉更甜、纖維更細。」謝煥麒說,這有利未來紡織應用,「要循環,就得從不同產業找生路」。 征戰紡織設計展   優織隆還積極帶著鳳梨葉纖維征戰國內外設計獎和紡織展,今年4月在有「設計界奧斯卡獎」之稱的德國IF設計獎中獲獎。謝煥麒說,包括戶外運動品牌Patagonia在內的國際廠商,都陸續來洽詢鳳梨葉纖維應用,優織隆正著手準備纖維強度、布料張力、環保認證等資料,以供品牌方參考。   外國鳳梨種植者也注意到優織隆。印度、菲律賓、越南、肯亞等七國業者陸續把自家纖維寄給優織隆參考。謝煥麒說,目前只打算使用台灣鳳梨葉,但他把外國纖維送往財團法人紡織產業綜合研究所檢驗,希望了解台灣與他國差異,也為纖維特性和收購規範建立標準。   致力推廣循環經濟的「循環台灣基金會」設有線上資料庫搜集國內循環案例,優織隆也名列其中。循環台灣基金會執行長陳惠琳說,循環紡織兩大原料為回收料和生質料,優織隆善用農業廢棄物,是很好的生質料來源。   陳惠琳提到,台灣一直是紡織品出口大國,更占有全球七成回收塑膠纖維市場,若台灣投入綠色設計、確立再生料應用規範等等,就有機會成為新標準的制定者。   「未來不只拚Made in Taiwan(台灣製造),還可以是Circular in Taiwan(台灣循環),或台灣公司在國外投入循環事業、打出名號的Circular by Taiwan(台灣循環)。」陳惠琳說。【延伸閱讀】- 什麽 !鳳梨葉也可以?日本沖繩鳳梨葉纖維的循環再利用
美國農業研究局發布2個抗冠銹病燕麥品系,提供品種開發
2024/11/27
冠銹病(Puccinia coronata f. sp. avenae, Crown rust) 為一真菌性病害,對於燕麥產業具嚴重影響,易感染下位葉形成橘色病斑,使得光合作用效率下降及阻礙醣類運輸,若未適當的用藥、管理會導致減產50%。目前市面上流通的抗冠銹病的商業品種大多僅有1-2個幼苗抗性(seedling resistance)的抗病基因,加上此病菌遺傳變異度大且演化迅速,容易產生不同生理小種,使得一個品種往往僅有3-5年的商品壽命,其抗病性即開始減弱。   美國農業研究局(Agricultural Research Service , ARS)與學界合作,經歷25年種原篩選、基因圖譜定位、找出3個抗病位點,進行雜交使抗病基因堆疊(gene stacking),最終經田間病害試驗,篩選出2個具成株抗性(Adult plant resistance)的抗冠銹病品系CDL-11、CDL-167,此種抗性意指植株對病害具耐受性而非完全抗性,植物仍會受病原菌感染但不嚴重影響其生長、產量,同時可使病原菌變異速度較緩慢。若將成株抗性品系與既有的幼苗抗性品系雜交,可使植株獲得更完善的抗性系統。   研究人員表示,除此2品系,同時提供3個分子標誌以利篩選抗病性,期待能夠技轉、提供育種者開發抗病性更佳的燕麥品種。相關論文發表於Journal of Plant Registration。【延伸閱讀】-科學家開發快速的基因篩選平台以增強農作物的抗病能力
利用基因編輯技術提升馬鈴薯抗逆性,以減少農藥使用並穩定供應
2024/11/26
由於氣候變遷的複合效應,加劇病蟲害的流行,全球糧食系統面臨越來越大的壓力,加之對永續農業實踐的追求,如何增強其對生物及非生物逆境的耐受性以維持穩定的供應尤為重要。馬鈴薯為全球第三大糧食作物,容易受到各種病蟲害如疫病、病毒病、線蟲的問題,其中抗晚疫病育種為目前重要的目標,但尚未找到有效的抗性基因。   瑞典農業科學大學的研究人員在農業生物技術方面取得了重大突破,藉由CRISPR/Cas9基因編輯技術,針對馬鈴薯DMR6感病基因進行修飾,使其對於病害及環境逆境有更強的防禦能力,相關文獻發表於《園藝研究》期刊上。   研究顯示,編輯後的馬鈴薯Stdmr6-1變異株,對於晚疫病、瘡痂病(common scab)及早疫病(early blight)的抗性顯著提升,且產量及品質不受到影響。此外,編輯後的植株對乾旱和鹽度等非生物逆境的耐受性也有所提高,對於環境廣泛的適應性對永續農業至關重要。   此項技術應用不僅限於馬鈴薯,亦為增強各作物的適應能力、抗病育種提供了新途徑,同時有望大量減少農業對殺菌劑的依賴,以達到永續農業的目的。【延伸閱讀】- 建立氣候適應農業糧食系統:CRISP工具幫助專案調適氣候變遷
改變衛星影像:精準農業創新融合方法
2024/11/25
遠端遙控在監測農業方面發揮著至關重要的作用,但目前的衛星感測器經常在空間分辨率和時間分辨率之間無法兼顧。高空間解析度影像雖然詳細,但經常受到雲干擾等限制,降低了在變化快速的環境中發揮實用性。反之,具有更好即時解析度的影像缺乏精確分析所需的空間細節。   研究團隊採用深度學習與傳統回歸結合,利用超解析生成對抗網絡(SRGAN)與偏最小二乘回歸(PLSR)模型進行融合,將Gaofen-1和Sentinel-2的數據進行有效整合,在多個農業地點進行廣泛測試,以評估StarFusion相較於現有技術的性能。   研究發現StarFusion成功融合高解析度和中解析度影像,保持了空間細節,在雲層覆蓋較多的地區仍能生成高品質影像,並能夠有效處理空間異質性和有限的雲影像可用性問題。   此項研究發表在2024年7月《Remote Sensing》,此項研究貢獻在於StarFusion方法提供高解析度影像,有助於詳細的作物監測、產量預測及災害評估,在氣候條件惡劣的地區,能夠克服雲層干擾問題,隨著技術的進步,未來StarFusion將在提升農業生產力和永續性方面發揮關鍵作用。【延伸閱讀】- 運用深度機器學習分析韓國飼料作物生產數據及氣候影響性研究
日本JA加速器計畫-光觸媒農產品保鮮技術
2024/11/24
日本Kaltec公司應用這項技術,投入各種空氣、水淨化、抗菌除臭與食品保鮮等產品研發。先前已與理化學研究所、日本大學醫學部共同研究光觸媒於抗新冠病毒的應用。今年度則加入日本JA(農業協同組合)第六期加速器計畫獲選優秀企業,持續致力於光觸媒農產品保鮮技術的應用。這項技術主要以降低蔬果表面微生物(包括黴菌)的生長,進而減少腐敗和變質的風險,提升農產品的品質和降低腐敗率,達到延長保存期限的目標。   由於過去日本Kaltec公司已有成功開發家庭用的食品保鮮產品的經驗,2022年則是與靜岡縣農家合作,一同實際驗證光觸媒應用農家的蔬果儲藏庫的保鮮成效。透過三個月驗證其結果發現可將腐敗率從過去的11.8%成功下降至0.75%,換算約提升了22萬日圓的經濟效益。2023年以橘子為主要品項,持續擴大與日本其他縣市的農家共同合作技術實證。   從驗證到商品化階段,Kaltec公司表示目前最大課題仍在機台最佳規格上,由於根據不同空間與環境在成效上有一定的差異,其次,機台規格亦會反映在成本上,期盼能進一步縮小機台規格,讓農家在未來可以普及化使用。目標是在2025年成功商品化。【延伸閱讀】- AI人工智慧在食品保鮮上之應用
開發AI人工智慧輔助番茄之監測系統
2024/11/23
番茄是全球產量和貿易量最大的農產品之一,年產量為18,913萬噸(2023)。然而,番茄在種植過程中容易受到疾病和各種環境壓力的影響。這些番茄葉部病害降低了植物生長和生長過程所需光合作用效率,進而影響糧食生產,對農民造成重大經濟損失。   研究團隊提出了DeepD381v4plus網路,用於多品種番茄葉病的分類。該網路在準確性、敏感性、特異性、精確度、F1分數及馬修斯相關係數等指標均線超過0.96。此外,使用DeepDet381v4—YOLOv4M檢測器進行果實的檢測與計數,該檢測器在實際模擬中能在40公分的距離內準確檢測和計數成熟的番茄。   研究發現DeepD381v4plus網絡在多品種番茄葉病的識別上表現出色,且DeepDet381v4—YOLOv4M檢測器達到了0.90的平均精確度(mAP)。這些系統不僅能有效識別疾病,還能監控花朵形狀、果實成熟情況及識別因表面裂縫或疾病造成的損壞果實。   此項研究發表在2024年8月《Computers and Electronics in Agriculture》期刊,此項研究貢獻在於提供有效的工具,幫助農民及時預防疾病爆發,優化果實的收成時機,並提高作物的整體管理效率,最終促進農業生產的永續發展。這些技術的應用將有助於降低勞動成本,並確保收穫的番茄達到最佳品質。【延伸閱讀】- 利用雲端管理番茄的生長數據
橫濱都市農業推動計畫方針2024-2028
2024/11/22
2024-2028年五年期橫濱都市農業推動計畫計畫相關說明如下: 基本理念與十年展望目標 基本理念:創造活力的橫濱未來都市農業 十年展望目標: 目標1:充分應用橫濱市內不同地域的農業特性,積極導入新型技術,促進新農的加入,創造活力橫濱都市農業。 目標2:優良農地之整頓,有助於良好的農業景觀形成與生物多樣性的維護。 目標3:增進市民參與農業活動的機會,促進橫濱市農業的地產地消。 五年計畫主軸與措施   為實現橫濱市十年後都市農業展望目標,在接下來五年(2024-2028年),將以農業經營的「推動永續都市農業」、農業景觀維護與地產地消的「建構貼近市民的都市農業」為此計畫兩大支柱。【延伸閱讀】- 日本都市農業六大機能   支柱1:「推動永續都市農業」:為支援農業生產基礎設施與促進農事生產,提供農業從事人員多項支援與確保措施,以增進都市農業未來發展。   支柱2:「建構貼近市民的都市農業」:在環境面上,農地具有形成良好景觀與生物多樣性維護的功能,包括地產地消與農事體驗皆與市民參與息息相關。
科技漫遊/作物整合管理系統擺 脫看老天臉色
2024/11/21
沿著進入南投埔里地區的臺21線悠遊車行,一路綠意盎然,放眼盡是琳瑯的鮮花、水果以及蔬菜,沿路而上,來到海拔650至800公尺的合成里大坪頂,香甜的氣味開始與清新的空氣相融合,炎炎夏日到此,就可嗅聞到香濃的百香果氣味。   臺灣的氣候彷彿為百香果而生,自1900年初由日本人引進之後,每年一到收成季節,就見農地裡某個角落開起白中帶紫的花朵,待果實轉為紫色成熟,即可採下食用;在種苗與技術一戶傳一戶的大坪頂地區,百香果不只是一般作物,而是採取專業化大片種植,占全臺9成的產量,不僅國人喜愛採買,更外銷國際,如日本、南非等。   因此,當在外工作數年的白政益決定結束漂泊回鄉,祖父母的這一方百香果園就順理成章的成為他落地生根之處。 受慣行農法衝擊 為百香果找出路   「我的百香果種植知識都是叔叔教我的。」關係緊密的家人,讓栽種技術與知識的傳授沒有分毫藏私,但白政益的腦中卻時常問號不散,以農藥配置為例,當他問叔叔該怎麼配比時,叔叔理所當然回答:「交給農藥行就好,跟他說要做什麼用,他們就會配好。」   白政益曾試圖去問其他果農,結果每個人給他的答案都不同,甚至還有人告訴他,若要完全控制病蟲害,可以配3到4種藥,並每隔2天噴灑一次,「我嚇壞了,這抑制病蟲害沒錯,但是換來一顆有毒的百香果,沒意義啊!」   他期待能投身友善栽培,於是開始積極尋找農業相關課程,也在改良場的農民學院中恍然大悟,原來務農不只是勞力工作,同時還必須學習許多知識,例如了解氮、磷、鉀的作用等等。   進行合理化施肥的打擊只是第一步,緊接而來的是天氣的變幻莫測。「我回來這3年,見識到了極端氣候的可怕。」白政益回憶,第一年近乎無雨,第二年好不容易等來雨水,但雨量卻意外地集中,熬到第三年則是在颱風季之前就捲進颱風,「農夫就是看天吃飯,以前只能接受,但引進科技農業之後,一切都不同了。」 從IPM到ICM 成為全方位顧問   青創思維在白政益身上展露無疑,他深知要兼具商業、品質以及友善栽培的這條路勢必艱辛,但笑言自己是最怕安逸的人,白政益感謝自己身處科技發達的時代,因為各方面要契合所想,科技農業對他而言無疑是一大利器。   2024年初,白政益與工研院合作,引進「作物整合管理」(Integrated Crop Management;ICM)系統,他以變幻莫測的氣候為例,「像今年的天氣常常有午後雷陣雨,其他的農民幾乎都要在沒有下雨的間隙到園區灑藥,但我能根據ICM系統的提醒進行合理化施藥及栽培管理,大幅減少病害發生,以及提升百香果產量與品質。」   工研院中分院副執行長李士畦進一步解釋,ICM系統就是維護植物健康相關措施的整合管理。2011年起工研院就開始投入智慧農工與生態材料科技的研發。2018年開始整合各項技術,從精準使用藥肥的「病害整合管理」(Integrated Pest Management;IPM)系統,一路進展到含括作物生理、環境監控與病害管理的ICM系統,李士畦表示,一路走來目標明確,「在整個農業發展過程中,無論是生態肥料的供應或是因極端氣候引發田間病害的預警,大多仰賴經驗。整合管理系統對農民而言,就是利用科技將經驗數位化,提供給農民全方位的解方顧問服務。」 起跑第一人 身負重任   百香果擁有豐富的維他命C、高纖維等養分,然而在種植過程中卻時常得面臨環境的挑戰,雨水只是其一,最令果農頭疼的還有嚴重蟲害與透過空氣及雨水快速傳播的炭疽病。   炭疽病是一種潛伏感染的病害,病菌會危害莖蔓、葉片與果實,白政益翻起手機相簿,直言這並不是一種罕見的病菌,隨著黑色斑點慢慢擴大,植株只能連根拔起,且因為是透過空氣跟雨水散播,時常只要一個園區受害,鄰近的園區也躲不了厄運,「受感染的百香果連做成果汁都沒辦法,這對一年一獲的果農來說,等於辛苦都白費了。」   為了解決炭疽病所帶來的危害,工研院透過機能型生物炭系統,從有機、生態、循環等層面進行改善。李士畦分析,「生物炭表面除了分布著大小不一的孔洞,原始材料的高鹼特性並不容易讓微生物進駐繁殖,透過表面官能基的改質,益生菌能住進孔洞中,有了這個生存的保護傘載體,就有機會營造出土壤中的好菌群來抑制壞菌的生存,進而達到降低植物發生炭疽病的效果。簡單講,把土壤顧健康了,植物自然就能頭好壯壯。」   白政益引進ICM系統至今約有半年時間,他的果園不僅躲過炭疽病的侵擾,也能在氣候變遷的衝擊中掌握耕作時機點,面對未來,他開心表示,希望可以跟工研院一起為這套系統打造標準作業模式,快速地複製分享給其他果農,讓大家都可吃到碩大美味又健康安全的百香果。【延伸閱讀】- 高度仰賴農藥的日本, 倡導 IPM病蟲害綜合管理達永續農業經營
進一步理解影響全球農業土壤氧化亞氮排放因素
2024/11/20
一氧化二氮 (N₂O) 是一種長期溫室氣體,主要來自農業土壤。近幾十年來,越來越多的研究探討了N₂O的來源、影響因素和有效的緩解措施。然而,影響全球範圍內農業土壤N₂O排放的因素層次仍不清楚。   來自中國和德國不同機構的研究團隊對全球 N₂O 排放數據集進行相關性和結構方程模型分析,探討氣候、土壤特性和農業實踐對非施肥和施肥旱地農業系統 N₂O 排放的影響。此外,還進行了方差分割分析,以確定不同氣候區的主要控制因素。   研究發現在不施肥處理中,亞熱帶季風區土壤N₂O排放的主要影響因素是土壤物理性質,而溫帶地區的主要影響因素是氣候條件。土壤N₂O排放的主要影響因素是土壤物理性質,而溫帶季風區的主要影響因素是農業。酵素抑制劑可減少60%以上的N₂O排放。   此項研究發表在2024年7月《Advances in Atmospheric Sciences》期刊,此項研究貢獻在於透過減少氮肥施用量並添加硝化抑制劑和脲酶抑制劑等適當的農業管理措施,可以在旱地農業系統中將 N₂O 潛在排放減少 60% 以上。【延伸閱讀】- 研發新型生物質肥料,減輕氮肥對環境的負面影響
發展出低成本快速的葉片光合速率估算方法
2024/11/19
近年來,利用各種數據提高農業生產水平的數據農業得到推廣,氣象數據、土壤數據已可用於作物育種和栽培管理。另一方面,直接影響作物健康狀況和生產力的是作物本身的生理生態反應(光合作用、蒸騰作用等),如果能有效利用這些數據,可以進一步提高生產力。   研究團隊將光合生化模型與多種感測技術、葉片溫度和環境因素測量結合,以消除氣體交換測量的需要。勞動力、高速估算葉片光合速率的方法。即使將所有儀器組合起來,這種方法的成本約為氣體交換測量裝置的1/5至1/10。   研究發現利用從多種感測技術獲得的資訊來估計電子傳遞速率和氣孔導度,這對葉片的光合作用速率有很大影響。然後可以將這兩個變數和其他參數輸入到光合生化模型中以估計光合速率。   此項研究發表在2024年7月《NARO農業與環境研究部》,此項研究貢獻在於提供植物培育數據基礎,未來可開發出相關設備,並期望簡化此技術,加快培育和栽培研究的速度。未來能更準確地預測作物生長和產量,這種方法不僅能應用於農業領域,還能應用於生態學和生物多樣性研究中。【延伸閱讀】- 在沒有陽光的狀況下仍可用人工光合作用生產食物
研究提出將邊緣運算融入農業實踐藍圖
2024/11/18
人工智慧(AI)等數位技術可以透過改善耕作方式來提高農業生產的效率、產量、品質和安全性,為農業帶來實質的好處,比利時列日大學提出將邊緣人工智慧(edge AI)整合進農業藍圖,使計算能夠在靠近數據收集的地方進行,而不是在集中式雲端運算設施或異地數據中心進行,設備可以更快地做出更明智的決策,而無需連接到雲端或異地資料中心。   邊緣人工智慧的採用面臨著一些挑戰,包括需要創新和高效的邊緣人工智慧解決方案以及對基礎設施和培訓的更大投資,所有這些都因各種環境、社會和經濟限製而變得更加複雜。   研究團隊利用即時數據改善作物管理,改良水和肥料等資源的使用,減少收成後損失並提高食品安全,或增強對不斷變化的天氣條件的監測和響應能力。   研究發現將先進技術融入農業之解決方案,採用邊緣人工智慧可以提高資源效率、改善作物品質和減少環境影響來改變農業操作。   此項研究發表在2024年《自然永續發展》期刊,該研究貢獻了人工智慧和永續農業領域的尖端資源和專業知識。【延伸閱讀】- 【農業 × AI】日本智慧農業應用技術精選範例
淨零碳排!日本產學研共同研究生物炭應用於大麥實驗農場
2024/11/17
目前這項實驗計畫已於2024年10月正式展開,藉此進一步探索環境再生農業的可能性、提升啤酒大麥的生物多樣性,以及期盼為緩和氣候變遷與實現淨零碳排社會帶來貢獻。        本次共同研究,由栃木縣農業綜合研究中心負責解析啤酒大麥生長和產量的影響,以及土壤物理性與化學性之改善效益。早稻田大學負責對土壤微生物進行菌叢分析,以及測量生物炭對土壤微生物的影響和土壤改良成效。麒麟企業則是應用啤酒製造中的發酵和生物技術等優勢,訂定實驗計畫,並從數據的解析過程中觀測其機制反映,協調整體研究過程。        除了上述各自在計畫中負責的範疇外,三方共同針對生物炭成效加以驗證,以為未來申請日本全國自願性碳信用制度J-Credit時所需計算碳儲存量做準備。站在基礎研究的角度,同時亦可以藉由測量生物炭在田間的應用效果來累積技術的知識含量,期盼未來能進一步向啤酒大麥農民推廣生物炭之應用,以及達到減少溫室氣體排放量之效益。【延伸閱讀】- 自然的力量!日本產學研投入再生農業之動向
智慧農場系統可提高用水效率和高價值作物生產
2024/11/16
面對不斷升級的氣候變遷和環境污染,農業部門面臨越來越大的壓力,需要尋找永續的解決方案。智慧農業將資訊和通訊技術(ICT)融入農業,超越了時間和空間的限制已成為遠端或自動改善作物生長環境有效方法,特別是室內水耕系統的發展受到挑戰,由於成本高昂且無法與傳統種植作物的定價競爭。     研究團隊設計了一個包含空氣結構、營養混合器、水循環系統和排水管理器的整體系統,用於準確調配營養液,以滿足植物生長需求,採用雙流噴嘴和超聲波噴霧技術,以最小化水分損失,確保多餘水分能有效排出,防止根部積水。     研究發現新型營養混合器能夠提高營養液的利用率,噴霧系統在節水方面表現優異,與傳統土壤栽培相比,所需水量顯著降低,該系統能夠有效支持高價值作物(如生菜)的生長,並提高其產量和品質。     此項研究發表在2024年6月《MDPI》期刊,此項研究貢獻在於為智慧農業領域提供了新的解決方案,特別是在水資源管理和高效作物生產方面,提供了一種創新的農業系統設計,適用於多種環境條件,為未來永續農業技術的發展奠定了基礎,特別是在城市農業和室內栽培領域。【延伸閱讀】- 滴灌施肥可妥善運用水與營養資源,提高農業生產率
利用無人機和人工智慧來監測入侵性臭蟲
2024/11/15
茶翅蝽因其對北美和南歐果園作物的廣泛損害而臭名昭著。在義大利,這種入侵性害蟲 2019 年對水果生產造成了約 5.88 億歐元的損失。因此需要開發一種可靠且不會對入侵性害蟲造成負面影響的監測方法,以取代傳統需要大量人力且效率低下的監測技術。   研究團隊設計了一個自動飛行協議,透過行動應用程式(App)控制無人機,並在高達八公尺的高度拍攝梨樹園的高解析度圖像,這些無人機的使用減少了人類對害蟲的干擾,使得數據捕獲更加準確。此外,研究團隊還利用圖像數據訓練、驗證和測試AI模型,以識別褐斑臭蟲。   研究發現成蟲對無人機的出現表現出凍結行為,無人機能夠有效地捕捉到褐斑臭蟲的高解析度圖像,並且AI模型的識別準確率高達97%。這一新型監測系統展示了無人機和AI結合的潛力,能夠準確檢測和量化入侵性害蟲的存在。   此項研究發表在2024年《Pest Management Science》期刊,該研究對於害蟲綜合管理策略具有重要意義,包括開發適應氣象和環境條件的精確預報模型。【延伸閱讀】- 椰子油衍生物驅蟲效果比「敵避」更好
科技漫遊/科技助力農業 感受花東創新與文化
2024/11/14
花東縱谷縱貫花蓮、臺東兩縣,由北到南長達158公里。這道被中央山脈與海岸山脈緊緊環抱、充滿上天恩賜的廊帶,俯拾皆是讓人心曠神怡的美景。不僅是遊人放鬆心靈的最佳去處,更有得天獨厚的氣候條件與自然景觀,等待著遊人尋幽攬勝。   花東縱谷擁有富饒田野與清澈水質,孕育出飽滿豐實的稻米,放眼望去宛如自然畫布的稻田,春夏間耀眼的翠綠,秋季閃耀的金黃,四季幻化出不同色彩的田野景緻,讓遊人陶醉嚮往,從光復鄉到富里鄉是花東縱谷的精華所在,沿途每個鄉鎮皆具當地獨有的人文風情及豐富多樣的農特產品,值得遊人細細品味。   光復太巴塱部落 科技讓紅糯米產業化   最靠近海岸山脈的光復鄉擁有大片肥沃的沖積扇平原,當地的太巴塱部落更是阿美族文化重要發源地。太巴塱部落崇拜太陽神Ina,根據部落傳說,太陽神Ina曾幫助祖先克服洪水肆虐,更送來一桶裝有紅糯米、芒草和箭竹的禮物。使夫妻得以生育下一代,因此這3種植物成為部落重要的傳統作物,其中以紅糯米最為珍貴,僅會在婚喪與祭典中食用,以表達族人對祖先和神靈的敬意與感謝,也被稱作為大地的寶石。   紅糯米香氣濃郁、色澤艷麗,但栽培困難且產量有限,近年來部落成功復耕祖先世代相傳下來的紅糯米後,成為當地耀眼的紅寶石。工研院中分院副執行長李士畦指出,為了協助部落提升作物價值,振興部落經濟,工研院與太巴塱部落紅糯米產銷班、基督長老教會太巴塱教會合作,運用先進的三階段發酵技術,不僅保留原汁原味的傳統製作方法,更研發出創新的米釀產品,讓部落風味獨特的紅糯米醋再現江湖,同時讓部落能夠利用米醋剩餘酒粕製作出酒粕餅乾,完美結合了傳統作物與創新科技,部落的小農擁有在地加工商品的能力,也讓這個部落特色作物有了成為太巴塱的代表性產業的機會。【延伸閱讀】-吃補不吃苦 「山苦瓜發酵飲加工技術」方便您攝取特殊機能   富里羅山村 快速節能炭化技術驅動循環經濟   沿著花東縱谷往南來到花蓮最南端的鄉鎮富里鄉,富里位於土地肥沃的花東縱谷平原樞紐位置,有著品質卓越的稻米與各種豐富的農特產,因而取名為「富里」。名氣響亮的花蓮「富麗米」,有米之珍品的美名,也來自富里,就連以生產高品質稻米聞名的日本也愛不釋「碗」,每年均有大筆外銷訂單。   擁有創新思維的富里鄉農會,不僅為促銷富麗米不遺餘力,也致力於農業與觀光休閒產業同步發展,更留意到農業廢棄物循環再利用的重要性。過去對於農業廢棄物多半用集中燃燒來處理,但也伴隨著空汙以及碳排問題,富里農會希望能以零廢棄循環利用方式,同時產生高附加價值的生質物及能源回收利用,與工研院攜手引進快速節能炭化技術,李士畦表示,經過缺氧熱裂解處理後的農業廢棄物,如羅山村的竹材、碾米後的稻殼等,成為了土壤優化、植物生長促進、病蟲害有機防治,還有空氣淨化、蔬果保鮮、綠建材和電磁波阻絕材料等多種用途的材料。   透過具備節能、環保思維、無需外添加燃料、數位化操作等工業化思維生產出來的品質保證生物炭與醋液材料,過程中還能進行熱能再利用來加熱溫泉水,提供露營區使用。社區回鄉青年更是成立新公司來營運。這個設置在原羅山國小廢校區、具有偏鄉里山經濟意念的循環案例,成了地方津津樂道的代表作。 圖一、經過缺氧熱裂解處理後的農業廢棄物,成為了土壤優化、植物生長促進、病蟲害有機防治,還有空氣淨化、蔬果保鮮等多種用途的材料。   羅山泥火山豆腐 人間美味新鮮配送   想遠離塵囂、尋幽訪勝,富里農會旁的羅山地區是最靜謐的秘境。羅山擁有當地人稱「鹽坪」的特殊泥火山地質,是花蓮唯一的泥火山,加上來自羅山瀑布的螺仔溪帶來純淨天然、空間獨立的灌溉水,造就出發展有機村的自然條件,在2000年成為全臺第一個有機示範村。由於泥火山岩漿富含鹽鹵成分,可取代石膏,當地農家種植的有機黃豆以傳統技法磨成豆漿,加入羅山天然泥火山鹵水,新鮮現做的豆腐口感軟嫩紮實,豆香滿溢令人陶醉,可謂人間美味。   然而受限於傳統技術,泥火山豆腐保鮮期僅有1至2天,不僅無法銷售至外縣市,就連遊客想帶回家也有困難,使羅山豆腐成為限時限地的當地名物,不易分享甚為可惜。李士畦回想,當時得知泥火山豆腐跨不出後山的困境後,團隊協助研製天然保鮮液配合保鮮封膜設備,利用隔氧保鮮技術和客製化密封盒設計,讓保存期限從原本的3至5天,延長到7至10天。封膜後的豆腐也比原先的塑膠袋包裝美觀、容易攜帶,低溫宅配讓全臺都能品嘗到來自羅山的傳統美味,更使產值增加30%以上,讓羅山有了專屬的地方名物,也成為富里鄉另一項大受歡迎的伴手禮。   走進花東縱谷,這趟旅程不僅充滿自然氣息,也有美食款待著味蕾,更讓人們重新看待自然生態與當地農業,原來硬邦邦的科技也能為偏鄉農業與觀光幫大忙,與大地達成自然和諧共生的理想。 加入羅山天然泥火山鹵水,新鮮現做的豆腐口感軟嫩紮實,豆香滿溢令人陶醉,是富里鄉受歡迎的伴手禮。

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