隨著全球人口持續增加，糧食需求日漸增大，科學家致力於研究新技術以提高農業效率，美國加州大學與卡內基美隆大學的研究人員在《自然》雜誌發表了一篇論文，提出利用奈米技術改善農業的幾種主要策略，並探討後續相關潛力應用方向。【延伸閱讀】- 奈米氣泡技術改善農漁用水的水質 　　奈米技術是一種研究和設計微觀物體的技術，尺度最小可至10－９ 公尺，比人類頭髮寬度小約10萬倍。這項技術目前在醫學方面已可完成藥物輸送，但在農業方面的應用仍未普及。而根據研究預測到2050年，糧食產量需求會比2020年更高達60%，但目前的農藥使用效率低，一半會流失到土壤中汙染地下水，而有效率更低，僅5%可達到預期效果，其餘則造成環境汙染。 　　農業活動對環境的影響也不容忽視，目前農業排放量佔全球溫室氣體排放量28%，加上極端氣候、蟲害肆虐及土壤退化等影響，使得我們需要尋求創新的農業技術以面對這些挑戰。【延伸閱讀】- 食物浪費X脱碳!全球面臨食物浪費對氣候變遷之影響與美日分析 　　研究人員發現，透過奈米技術可將殺蟲劑、除草劑和殺菌劑精準送到特定的目標，減少對環境的影響。目前正在積極開發以糖或胜肽為基底進行塗覆的奈米材料，這些材料能夠識別植物細胞和胞器上的特定蛋白質，利用植物的天然分子機制，將所需的化學物質準確引導到植物的葉脈、胞器或其他病原體感染部位，增強植物對疾病與不良環境因素的抵抗力，以此提高了農業生產效率，減少環境影響，有利提倡環保。 　　此外，研究更探討利用人工智慧和機器學習，透過設計奈米載體分子，將營養物質或其他農業化學物質送到植物特定部位。奈米技術於此可作為一個智慧助手，幫助設計具備精確農業特性的奈米粒子，逐步藉由實驗加以驗證與改善。 　　透過研究發現，奈米技術在農業的未來應用前景廣闊，除了可提高農業化學品的使用效率，減少對環境的負面影響，更可助於滿足全球日益增長的糧食需求，促進糧食永續生產。

薑黃和婀娜多(annatto)是常見的天然食品添加劑，在食品加工中被廣泛應用。薑黃為金黃色的天然色素，婀娜多則是一種源於胭脂樹種子的橙紅色天然色素，兩者皆具抗氧化、抗發炎等特性，且能夠延長食品的保存期限，增添食品色澤提高視覺吸引力。        在東南亞有一道特色料理醃魚肉(Fish Tocino)，透過加入醋、糖和各式香料醃製曬乾而成，其富含豐富的omega-3脂肪酸，對大腦和心臟健康皆能夠帶來益處。然而將同樣對身體有益的薑黃、婀娜多和醃魚肉相結合對於消費者而言卻是新的嘗試，因此菲律賓北伊洛伊洛大學(Northern Iloilo State University)研究團隊透過研究薑黃、婀娜多作為製作醃魚肉料理的食品添加劑是否能受消費者喜愛進行分析，進而進行商品化。【延伸閱讀】- 研究顯示薑黃素在治療消化不良症狀方面可能與藥物同樣有效        根據研究結果，用薑黃、婀娜多製作的醃魚肉是一種可行的產品，並且薑黃和婀娜多作為天然防腐劑和天然色素受到消費者的認可，因此研究團隊建議生產該產品，將配方分發給創業中的企業，以促進中小微型企業(MSME)發展，這符合菲律賓Go Negosyo法案，創造當地就業機會、生產和貿易，推動國家發展以減少貧困，透過研究、開發和推廣(RDE)計畫和技術轉讓，也增強農民和漁民適應技術的能力，改善他們的生計，逐步從新冠疫情帶來的經濟衰退中恢復，但同時在漁業方面須對西拉戈魚(Silago Fish)產卵季節加以保護，農業方面則由農學院進一步發展薑黃和胭脂樹的作物種植，並引入當地社區，以實現永續發展。

永續農業的植物保健產品研發與應用 國立中興大學植物病理學系 黃振文 終身特聘教授 國立中興大學循環經濟研究學院植物保健學程 黃姿碧教授 一、前言  　　自1909年哈伯(Fritz Haber)發明人工合成氨的方法，化學肥料的研發及應用開始普及，也大幅提升了糧食的供應量，避免因世界人口急速增加，造成糧食危機。此外，自1940年代開始大量生產成本低廉的化學農藥，也變成農業生產的重要利器。雖然世界糧食產量大幅的提升，但由於長期大量使用化學農藥及化學肥料的負面效應也就逐漸浮現，例如: 大量施用DDT、BHC及含有重金屬之化學藥劑及化學肥料，嚴重傷害自然生態環境的平衡與人畜的健康，同時也造成土壤酸化，導致過量重金屬被植物吸收(楊，2004)；此外，也迫使土壤中多樣性的微生物逐漸單一化，喪失有效遏止病原菌為害植物的能力(Li et al., 2023)，進而降低作物生產力。因此為了維護農業環境資源永續，保護農作物健康，產官學界進行研發與應用友善環境的植物保健產品，已成為國內外栽培管理農作物的重要手段。  　　研製生物製劑產品替代合成的化學肥料及化學農藥，以提升作物的生長與產量，是對抗環境逆境沖擊及保護作物健康的重要方法。我們曾利用稻穀、蔗渣、蚵殼粉、礦灰等農工廢棄物成功調製「SH土壤添加物」，用於改良土壤及防治多種農作物的土媒病害，成效相當卓著。SH土壤添加物的防治原理，除了改善土壤的理化性質外，也大量促進土中的微生物增殖，證明SH土壤添加物誘發產生的微生物，是參與抑制作物土媒病害發生的重要因子。  　　因此我們團隊從2006年開始由台灣各地農田收集土壤與植物樣本，分離拮抗微生物菌種，依序在實驗室、溫室及田間進行測試分析，結果篩選出具有促進作物生長、防治作物病害及提升作物耐受非生物性逆境的多重功效之本土優良拮抗菌菌株，共計有Bacillus mycoides、B. subtilis、B. licheniformis及Streptomyces species等菌株。 　　我們利用工廠等級規模設備，將這些代表性的益生菌進行試量產製作成液態、粉狀及顆粒劑型的產品，除應用在農作物的保健外，並拓展單一微生物菌株製劑應用在畜禽及水產保健與環境污染復育等多種用途。此外，也利用植物病原菌Alternaria spp.菌絲體抽取的蛋白質，成功研發蛋白激活子製劑可以有效誘發植物產生抗病反應。本文主要目的在於分享我們由實驗室研究代表性微生物菌株的特性、功效與機理，拓展開發至商品化之植物保健產品及其於多元產業應用的經驗，以嚮讀者。 二、蕈狀芽孢桿菌(Bacillus mycoides)製劑產品  　　蕈狀芽孢桿菌主要存活於農作物的根系、植體內部及土壤中，是一種本土的農作物保健益生菌，其於培養基上的菌落形態特殊，極易辨認(圖一) (彭及黃，2019)。本產品的菌種發酵配方及發酵製程，經過不斷的修正改良，製作成液劑、粉劑及導入栽培介質與種苗根系的技術均已相當成熟。 　　在實驗室、溫室及田間試驗結果，證明商品化的產品可顯著促進高麗菜、胡瓜、長豇豆、蘿蔔、萵苣、番茄、草莓及水稻等(圖一)作物根系與植株的生育及產量外，尚可有效防治番茄萎凋病、胡瓜與甘藍幼苗猝倒病、番茄與胡瓜白粉病、草莓萎凋病、水稻稻熱病、水稻白葉枯病、青蔥銹病及草莓紅蜘蛛等。西元2015年迄今，蕈狀芽孢桿菌 (BM02) 的技術授權廠商，在台灣各地陸續證明BM產品在田間可以有效防治苦瓜白粉病，咖啡銹病、蔬菜炭疽病及葉斑病，水稻白葉枯病、紋枯病及稻熱病，茄子青枯病、蝴蝶蘭黃葉病等病害的發生(圖二)，並大幅提高農作物的產量(Huang et al. 2022)。 圖一、蕈狀芽孢桿菌BM02的菌落型態及其產品於田間應用可促進水稻、草莓的生長及提升產量與品質。(引用自Huang et al. 2022) 圖二、蕈狀芽孢桿菌BM02產品防治番茄白粉病、蝴蝶蘭黃葉病及茄子青枯病的效果。(引用自Huang et al. 2022)  　　探究B. mycoides BM02防治植物病害的相關機理，發現利用不同培養基培養B. mycoides，其所產生的氣體會抑制立枯絲核菌(Rhizoctonia solani)菌絲生長，其中B. mycoides 生長於含有黃豆粉的培養基，其所產生的氣體最具有抑菌生長的功效。進一步利用氣相層析質譜儀分析B. mycoides產生的氣體，其產生的主要氣體為二硫二甲基(dimethyl disulfide)。利用空氣採樣器 (Gastec model GV-100 gas sampling pump; GASTEC Corporation, Japan)與氨氣檢知管(Color Detector Tube No.3La; GASTEC Corporation, Japan)檢測，發現B. mycoides 亦可產生氨氣。 　　應用電子顯微鏡觀察發現立枯絲核菌菌絲經過B. mycoides 產生二硫二甲基與氨氣處理之後，會使得菌絲尖端出現膨大與畸形的現象；也會使得猝倒病腐黴菌 (Pythium aphanidermatum)原生質凝聚、細胞壁變厚及細胞壁邊緣呈現不規則的情形。此外，二硫二甲基除了會使病原菌菌絲變形或細胞膜破裂外，亦會誘導植物產生抗性，抵抗病原菌的感染，進而達到防治作物病害的功效。 　　應用螢光基因轉殖技術證明B. mycoides 可以內生於植株的維管束及依附於根毛(圖三)。利用次世代定序分析接種過B. mycoides的草莓植體，發現可誘導啟動抗病和開花相關基因之表現，佐證B. mycoides 可以促進草莓提早開花，增加產量與抵抗萎凋病的發生。 圖三、蕈狀芽孢桿菌內生於植物體內，可促進植物生長，並可產生二硫二甲基誘導植株啟動抗病反應。(引用自GASE Newsletter – Taiwan Research Highlight. 2021.5) 三、枯草桿菌(Bacillus subtilis)及地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)製劑產品  　　枯草桿菌與地衣芽孢桿菌，它們同歸屬為「枯草桿菌群」，也都具有產生耐受冷熱、乾旱、紫外線等環境逆境的內生孢子的能力，是美國食品藥物管理局 (US Food and Drug Administration)、歐洲食品安全局 (European Food Safety Authority) 及台灣農業部皆認可可作為農業、食品及飼料添加用的安全菌種 (黃及陳，2019)。我們團隊由台灣茶樹、番茄根部土壤、及菱角田中分別分離到本土枯草桿菌151B1菌株、枯草桿菌MCLB2菌株、枯草桿菌WMA1菌株及地衣芽孢桿菌EC34-01菌株，並建立工業化量產製程，以1500公升的微生物發酵量產槽產製之液劑菌量皆可達5×109 cfu/ml；也以噴霧乾燥機系統製備飼料加粉劑，所產製粉劑成品菌量可達5×1010 cfu/g以上。 　　我們開發微生物的生物農藥、生物肥料、生物刺激素及魚與豬飼料添加劑產品 (圖四)，皆已達產品上市規格。在研究室進行研究分析確認它們的作用機理外，也於田間及商業飼養場域進行功效驗證，證實發現此四株菌在植物保健、循環農業、畜禽及水產養殖均具有多元的應用潛力，可拓展應用於多種產業（圖四）。 　　我們團隊開發成功的B. subtilis 151B1液劑，也已經在符合世界經濟合作開發組織優良實驗室操作(Organization for Economic Cooperation and Development Good Laboratory Practice，OECD GLP)規範之毒理實驗室，完成口服及肺急毒性與致病性之安全性評估試驗，證實該液劑的安全性。 圖四、芽孢桿菌製劑產品可應用於植物保健、畜禽養殖及水產養殖之多元產業。 (引用自GASE Newsletter – Taiwan Research Highlight. 2021.5 及第二十屆國家新創獎)。  　　我們研發的芽孢桿菌B. subtilis 151B1、B. subtilis MCLB2、B. subtilis WMA1及B. licheniformis E34-01可研製成生物肥料提供植物生長所需要之營養；依抑菌機理，製成生物農藥用於防治植物病害發生；亦可調製菌種擴培處方作為生物刺激素提升植物於逆境生長之韌性，用於保護農作物健康 (Chiang 2010; Hermanto 2019; Lin 2015; Sung 2020)。【延伸閱讀】- 到2025年化學農藥減量化行動方案  　　此四株芽孢桿菌經實驗室、溫室及田間試驗證實具有促進草莓、白菜、甜椒、百香果及茶樹等多種植物生長，並提升產量與品質效果(Huang et al. 2022)。應用B. subtilis 151B1及B. licheniformis EC34-01於田間茶園應用，可分別提升金萱茶株單位平方公尺面積採收產量達307%及245% 。 　　將B. subtilis 151B1及B. licheniformis EC34-01製劑搭配以農業剩餘物高麗菜下位葉研製的CH100植物健素，應用於設施栽培小黃瓜，試驗結果顯示此兩芽孢桿菌單獨施用或搭配CH100植物健素之處理，皆能顯著提升小黃瓜品質及產量 (Huang et al. 2022)。這四菌株亦具有產生多種分解酵素的能力外，也有溶磷活性與產生吲哚乙酸等能力，可促進植物生長(圖五)；可登記作為溶磷微生物肥料，用於降低化學肥料之使用。 圖五、Bacillus subtilis 151B1具產生蛋白酶、澱粉酶、纖維素酶及脂解酶等多種酵素活性，並具溶磷活性與產生植物生長促進賀爾蒙吲哚乙酸之能力。  　　這四株芽孢桿菌菌株在植物保健皆具有抑制多種植物病原菌生長的功效，可防治多種植物病害，各菌株各有其不同特性及適用作物對象。其中B. subtilis 151B1對真菌、卵菌病原及細菌病原，如:茶及百香果炭疽病、木瓜疫病及番茄青枯病等病原菌均具有拮抗效果，可用於防治百香果炭疽病、百香果頸腐病、瓜類萎凋病、瓜類苗期猝倒病、小黃瓜露菌病與茄科青枯病(Chen et al. 2020; Hseih 2018; Lin 2015)。B . subtilis MCLB2菌株應用於番茄之栽培管理，則可較對照組降低46.7%番茄細菌性青枯病的發生 (Hseih 2018)；B. subtilis WAM1 可應用於防治茄科疫病 (Nurman 2019)；B. licheniformis EC34-01則對白菜炭疽病原Colletotrichum higginsianum PA01、胡瓜炭疽病原Colletotrichum orbiculare COC3及十字花科黑斑病菌Alternaria brassicicola ABA31均具優異拮抗活性，可以使檬果炭疽病之罹病度由 100% 降至 10% ，具有良好防治病害的效果。 　　研究芽孢桿菌防治病害的原理，發現這些微生物製劑都具有多重的防病機制。其中較特別的是B. subtilis 151B1可產生C14, C15 family surfactins及C14, C15 family iturin A等二次代謝產物，抑制病原真菌孢子發芽，誘發病原真菌細胞凋亡，並影響病原真菌之呼吸作用及能量代謝 (圖六) (Chen et al. 2021; Huang et al. 2022)。 　　B . subtilis MCLB2則能夠纏據在植物的葉表及根系形成近似於膜狀的結構，此構造又被稱作是「生物膜」，並可產生抑制病原菌生長的物質，保護植物免於受病原菌的為害 (Hseih 2018)。將 B. licheniformis EC34-01 以 SSM (Soybean meal-Surimi-Molasses) 培養基培養之醱酵液粗萃取液以高效能液相層析 (HPLC) 收集獲得之活性化合物，經鑑定比對後確認可抑制炭疽病原菌之孢子發芽成分為金雀異黃酮素 (genistein; 5, 7, 4’ – trihydroxyisoflavone) (Chiang 2010; Huang et al. 2022)。此外，我們的研究亦證實B. subtilis 151B1及B. licheniformis EC34-01可誘發胡瓜PAL、POX及PR1a等植物防禦相關基因表現 (圖七)。 　　探討B. subtilis 151B1應用於田間百香果栽培對其根圈微生物相影響顯示，施用B. subtilis 151B1後，並不會影響根圈土壤中微生物物種之豐富度及多樣性，反而會改變原棲居微生物物種之組成，降低根圈Rhodanobacteraceae 及 Burkholderiaceae細菌、Fusarium spp.及Penicillium spp.等病原菌叢，增加芽孢桿菌科及乳酸菌科細菌及Trichoderma spp.族群量 (Huang et al. 2022; Huang et al. 2020)。綜合上述結果顯示，B. subtilis 151B1、WMA1、MCLB2菌株及B. licheniformis EC34-01具有防治多種作物病害的功效，可登記作為生物農藥。 圖六、Bacillus subtilis 151B1可影響病原真菌-百香果炭疽病菌之呼吸作用及能量代謝。左，阿爾瑪藍之細胞代謝活性測試 (Alamar Blue assay)；右，粒線體膜潛勢JC-1染色。 圖七、Bacillus subtilis 151B1 (BS) 及Bacillus licheniformis EC34-01 (BL) 具有防治作物病害的功效，並可誘發胡瓜PAL、POX及PR1a等植物防禦 (抗病) 相關基因表現。  　　全球暖化引發的異常天氣發生頻率與日俱增，尤其乾旱及淹水等逆境對作物生產造成嚴重危害，因此我們也嘗試開發可提升作物耐乾旱及淹水等逆境之微生物製劑。研究發現B. licheniformis EC34-01及 B. subtilis WMA1菌株具優異生物膜產生能力，可纏據於作物葉表及根系 (圖四)，且能提升不結球白菜耐乾旱及淹水之能力，使不結球白菜在乾旱9天或淹水6天依然能存活，同時植株生育性狀亦較水或SYB養液對照組佳(圖四)。 　　研究亦證實B. subtilis WMA1菌株可提升不結球白菜對乾旱及淹水逆境之耐受性或可歸因其具有產生ACC deaminase的能力，且可提高不結球白菜植株之抗氧化酵素活性及降低逆境對光系統II造成損傷(Liu, 2023)。此外，我們也發現農業剩餘蔬果渣所調配之SYG培養基可作為促進B. subtilis WMA1生物膜及提升不結球白菜耐逆境能力之佐劑配方。本研究均已分別取得中華明國發明第I815533號及中華明國發明第I818611號專利。  　　台灣每年有超過120萬公噸的農業廢棄物，除稻桿、稻殼、玉米桿、花生殼、大豆藤，還有蔬果廢棄物、菇類栽培介質、禽畜養殖廢棄物等，將此類廢棄物製作成堆肥再生循環利用，為兼具資源循環、環境保護與提升經濟的多贏方向。然而這些農業廢棄物多來自於慣行農法栽種，難免有化學農藥殘留，且廢棄物多為植株外層 (如甘藍外葉)，農藥種類及濃度相對較多且高，我們的檢測資料顯示，由農業廢棄資材所再製之堆肥中仍可檢出微量三賽唑、益達胺等農藥，因此我們評估B. subtilis 151B1及B. licheniformis EC34-01是否具農藥降解效果，結果發現B. subtilis 151B1及B. lcheniformis EC34-01皆具降解殺蟲劑馬拉松及第滅寧之效果；此外，B. subtilis 151B1亦具降解殺菌劑三賽唑效果(Huang et al. 2022) 。【延伸閱讀】- 利用農業廢棄物製造可生物降解的塑料  　　B. subtilis及B. licheniformis為美國、歐盟認定為人類可食用且可添加於飼料之安全菌種，且為台灣農業部公告可供家畜、家禽、水產動物之飼料添加物。我們發現將B. subtilis 151B1加入豬飼料中，分別可以提升豬隻的體重，使肉豬提早3天達到上市之體重，且肉質鮮紅、軟嫩多汁、減少豬糞便臭味來源之硫化氫及硫醇含量、改善豬場環境 (圖四) (Huang et al. 2022)。將B. subtilis 151B1餵食肉雞，亦可提升雞胸肉及腿肉於整體肌肉重之比例，並可提升IgA及IgG等免疫指標，另亦發現餵食B. subtilis 151B1之肉雞墊料中的氨氣含量較低於市面上販售含預防性藥物飼料添加物的組別。且可降低由Clostridium perfringens所造成壞死性腸炎，並讓餵食添加B. subtilis 151B1飼料，在肉雞受C. perfringens感染後之腸道膜，仍維持如健康肉雞之腸道膜完整性 (圖八)。 圖八、添加Bacillus subtilis 151B1及Bacillus licheniformis EC34-01可降低由Clostridium perfringens所造成壞死性腸炎 (左) 及維繫受C. perfringens感染後之腸道完整性 (右)。Control:未接種病原對照組；C：接種C. perfringens (2 × 108 CFU/mL)；BS：餵食B. subtilis151B1；BL：餵食B. licheniformis EC34-01；Kemin：餵食B. subtilis市售商品Kemin CLOSTAT®。  　　將B. subtilis 151B1及B. licheniformis E34-01等益生菌，分別加入虱目魚、吳郭魚及白蝦飼料養殖時，也可增進魚及白蝦肥滿度 (圖四及圖九)、降低魚及白蝦疾病發生率以及改善魚蝦養殖池水質。另外也証實該菌種可增加魚的腸道益菌菌叢，減少腸道弧菌目 (Vibrionales) 病原，並可改善養殖水質，調整養殖水體中藻類餌料的生物相及改變魚腸道菌相等多重水產養殖應用功效 (圖九) (Huang et al. 2022)。 圖九、Bacillus subtilis 151B1 (BS) 及 Bacillus licheniformis EC34-01 (BL) 作為魚飼料添加劑能增進魚的飽滿度，提高取肉率，提升飼料效率，並能有效降低腸道弧菌菌叢及增加養殖水體中藻類餌料。  　　我們所研發芽孢桿菌於農作物、畜禽水產多元應用技術，自2020年起技術授權兩家生技公司。廠商開發出多項可對抗氣候環境變遷之農業栽培管理應用產品，搭配該公司奈米鈣及矽等資材，應用於九層塔、檬果、蓮霧、百香果、甜瓜、草莓、茶葉與柑橘生產，能有效提升作物耐受乾旱與淹水等環境逆境，並可使水稻能抗倒伏(圖十)，亦可提升作物品質、產量與安全，顯著提升農民收益且兼顧環境資源永續。 　　此外，我們也發現技術授權枯草桿菌151B1菌株搭配禽畜糞堆肥，應用於水稻栽培，依黃金標準(Gold Standard for Global Goals)的土壤有機碳框架方法學 (Soil Organic Carbon Framework Methodology) 建議之方法進行採樣，並經土壤有機碳檢測結果顯示，田區經處理含有枯草桿菌151B1菌株之禽畜糞堆肥，除可增加水稻收成產量外，換算每公頃試驗田區下層土壤可增加66.495噸二氧化碳，符合COP21巴黎氣候峰會中所提出之「千分之四倡議」，有效增加土壤固碳效益。【延伸閱讀】- 農田減排、增固碳、增碳匯的科學管理 圖十 、應用Bacillus subtilis MCLB2產品可使水稻抗倒伏，並提升百香果的著果率、品質及產量。 四、稠李鏈黴菌(Streptomyces padanus PMS-702)製劑產品  　　Streptomyces padanus PMS-702是從台灣農田堆肥中分離獲得，經與Acremonium diospyri、Colletotrichum gloeosporioides、Fusarium oxysporum f. sp. conglutinans、F. oxysporum f. sp. niveum、F. oxysporum f. sp. lactucae、F. oxysporum f. sp. raphani、F. proliferatum、Pestalotiopsis eriobotryfolia、Pythium myriotylum、P. aphanideratum、Rhizoctonia solani等11種植物病原真菌進行對峙培養測定，證明PMS-702菌株具有優異的拮抗能力。進一步，取PMS-702再與其他20種植物病原真菌與9種植物病原細菌進行對峙培養測定，結果顯示PMS-702對於各種植物病原真菌具有不同程度的拮抗功效。 　　利用傳統鑑定方法發現PMS-702菌體的細胞壁含L-二氨基庚二酸(L-diaminopimelic acid; L-DAP)，全細胞中不含特殊糖類，屬於Chemotype IC型，是Streptomyces 屬內的一個種。它在ISP2 (International Streptomyces Project Medium 2), ISP3及ISP4培養基上生長及產孢情形良好，在ISP2及ISP4培養基上可以產生黃色色素，但不產生黑色素；其營養菌絲呈灰黃色至橘黃色；氣生菌絲為灰黃褐色或淺灰色。 　　在掃描式電子顯微鏡觀察PMS-702菌株，發現孢子鏈生呈螺旋狀排列，每串孢子數目超過20個，表面平滑。PMS-702菌株可利用的醣類有：D-glucose, D-fructose, D-xylose, D-mannitol, cellulose；可分解starch, casein, 及hypoxanthine。將PMS-702菌株之形態、生理、生化特徵及16S rRNA全長度基因序列分別與S. galbus CCRC12166及S. padanus CCRC12168等菌株的特性比對後，鑑定PMS-702菌株為Streptomyces padanus Baldacci. et al.。  　　為了有效利用Streptomyces padanus PMS-702防治植物病害，需要探討PMS-702菌株與不同營養資材間的親和性，因此我們針對6種不同營養配方比較它們培養PMS-702菌株的效果差異，結果顯示以SMG配方培養PMS-702之生質量最佳。進一步，選香蕉黃葉病菌評估PMS-702在不同配方組合中的抑菌功效，結果顯示SMG配方培養PMS-702經過7天或14天的濾液，對於黃葉病菌孢子的抗生活性最佳，因此選用SMG配方培養PMS-702研製植物保護製劑產品。 　　在實驗室內取植株或切離葉檢定分析法PMS-702植保製劑的防病功效，證實S. padanus PMS-702製劑可以抑制Acremonium lactucum、Colletotrichum gloeosporioides、Peronospora brassicae、Microdochium panattonianum、Phytophthora citrophthora等植物病原菌。隨後在新社種苗繁殖場田間測試PMS-702製劑防治番茄晚疫病 (Phytophthora infestans) 的效果，結果顯示PMS-702製劑確實可以有效防治番茄晚疫病；並可提高番茄的果實產量。技轉合作廠商台灣肥料公司在宜蘭田間試驗，也証實PMS-702可有效防治蔥疫病。  　　PMS-702菌株培養濾液的系列萃取的抽出物對於植物病原真菌亦具有抗菌活性，因此利用分光光度計及薄層色層分析PMS-702的培養濾液，發現其含有多烯類大環內脂（polyene macrolide） 的抑菌物質。S. padanus PMS-702之培養濾液經由矽膠管柱層析（Silica Gel Chromatography）分離，再以不同比例溶劑萃取，分別得到PM-1~PM-4等4個沖提區。進一步，以薄層色層分析與矽膠管柱層析分離純化後，可由此4沖提區分別純化出具有抑菌活性的化合物。利用紫外光吸收光譜、紅外線光譜、核磁共振光譜及質譜儀等之相關圖譜資料分析，將此化合物鑑定為治黴色基素 (Fungichromin)。Fungichromin是PMS-702濾液抑制R. solani的主要抗菌物質。利用掃瞄式電子顯微鏡觀察處理過S. padanus PMS-702培養濾液的立枯絲核菌菌絲，會出現破裂及壞死的現象。這些現象顯示S. padanus分泌的抗生物質fungichromin與R. solani菌絲遭受破壞有著密切的關係(Shih et al., 2003)。  　　此外，我們發現治黴色基素3.07mg/L的劑量可顯著抑制50%以上的水稻紋枯病菌菌絲生長，並可引起菌絲原生質滲漏及抑制病原菌形成侵入墊(infection cusions)的構造。在混有紋枯病菌的稻稈田土中施用0.5 % (v/v) PMS-702發酵液，可加速病原菌死亡及減少病原菌於稻稈中的存活。進一步，研究發現PMS-702發酵液配合0.5 % (w/v)苦茶粕施用後第12天，可使土壤中帶菌稻稈之菌絲完全死亡，施用三週後亦可顯著降低紋枯病菌核發芽率。此外，利用黃豆粉-葡萄糖培養液(SMGC-2)培養S. padanus PMS-702製成SMGC-2發酵液與2 % (w/v)茶皂素溶液以體積一比一混合製成SPT製劑後，在溫室進行水稻紋枯病的防治試驗，結果發現SPT製劑之100倍稀釋液可使水稻紋枯病的罹病度由66.67 %降至24.04 %。 　　這些研究成果證明稠李鏈黴菌PMS-702之發酵液搭配苦茶粕拌入稻田中，可有效降低紋枯病菌於稻稈上存活外，其發酵液混合2 %茶皂素溶液，亦可顯著防治水稻紋枯病的發生 (Yang et al., 2021)。 五、利用基因轉殖技術生產微生物抗病蛋白(又稱: 蛋白激活子製劑)  　　植物的防禦系統可以透過生物和非生物因子誘發產生。我們從植物病原微生物純化獲得的總蛋白質，雖不會抑制真菌的生長，也不會引發受測試植物的過敏反應，但卻可促進植物生長及降低病害發生的嚴重度，這種現象會隨供試蛋白質和不同植物種類而有所差異。  　　我們團隊從植物病原菌Alternaria brassicicola及Sclerotium rolfsii菌絲體中抽取的蛋白質，具有促進甘藍、番茄及甜椒等蔬菜幼苗生長的效果，但對於西瓜及胡瓜幼苗之生長則較無明顯的作用。此外在病害防治方面，則以A. alternata之蛋白質防治甘藍黑斑病及白菜炭疽病的效果最為顯著，至於A. brassicicola 及Colletotrichum higginsianum兩者之蛋白質則具有防治胡瓜白粉病之效果。進一步，測試蛋白質之稀釋液對病原真菌之菌絲生長是否亦具有拮抗作用，結果顯示測試的真菌蛋白質皆不具有抑菌之功效，因此研判真菌總蛋白可以有效防治蔬菜病害的原理可能與其誘導植體的抗病反應有關。  　　評估Alternaria brassicicola (ABA) 及A. alternata (ALA) 真菌蛋白質誘導植物抗病功效，結果顯示甜椒幼苗處理ABA之總蛋白質1000倍稀釋液可降低立枯病發生率達12%，白菜幼苗處理ABA之總蛋白質1000 倍稀釋液亦可顯著降低立枯病發生達60%；白菜葉片處理ABA 及ALA之總蛋白質1000 倍稀釋液分別可減少白菜炭疽病發生達25%與30%；胡瓜葉片處理ABA 及ALA 之總蛋白質1000倍稀釋液則分別減少胡瓜炭疽病發生達60%與52%。上述試驗，皆以總蛋白質稀釋1000 倍施用。進一步測試不同濃度之蛋白質稀釋液對於胡瓜炭疽病發生的影響，結果顯示相同濃度之ABA及ALA蛋白質稀釋液對於減輕胡瓜炭疽病之發生率，以ALA蛋白質稀釋液的效果較佳。 　　因此，進一步將不同濃度之ALA 蛋白質稀釋液處理胡瓜葉片並接種胡瓜炭疽病菌，結果顯示處理2µg/ml 濃度之蛋白質稀釋液的效果最佳，可減少胡瓜炭疽病發生達70%左右。胡瓜葉片處理ALA 蛋白質1000 倍稀釋液(2µg/ mL) 經過0小時及24小時後，分別接種胡瓜炭疽病菌之分生孢子懸浮液(2×104spores/ mL)，結果顯示蛋白質稀釋液於兩種不同時間處理皆可顯著減少病害的發生。測試真菌蛋白質對白菜抗病相關酵素活性的影響，將白菜葉片處理植物病原菌之總蛋白質後接種立枯病菌之菌絲塊，並觀察白菜葉片上病斑擴展的情形，藉以篩選具有生物活性之蛋白質，結果顯示施用A. tenuissima (APR01) 之總蛋白質稀釋液(2µg/ mL) 可有效減緩立枯絲核菌在白菜葉片上擴展，亦可有效降低白菜幼苗立枯病的發生。 　　白菜的葉片處理過植物病原真菌的總蛋白體後，分析白菜的抗病相關酵素如PAL (phenylalanine ammonialyase)與POD (peroxidase)的活性，結果發現處理植物病原真菌的總蛋白質並接種立枯絲核菌(Rhizoctonia solani AG-4 RST-04)的白菜，其PAL及POD等酵素的活性均明顯的增加，顯示植物病原真菌蛋白質中含有可誘導白菜抗病的因子。  　　利用SDS-PAGE (sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis) 電泳分析植物病原真菌的總蛋白質，並以Coomassie Brilliant BlCueR-250 (CBR)染色後，在電泳膠片上可呈現條帶。若將其以50℃熱處理時，即會喪失防病的功效，顯示其活性成分，屬於一種蛋白質。進一步，利用不同的分子篩過濾，發現分子量在10 KDa以下的組成分，不具有防病的功效，推測該有效成分物的分子量大於10 KDa。隨後將該蛋白基因轉殖於大腸桿菌進行大量表現重組蛋白，並評估其誘導胡瓜抗炭疽病的效果，分別將未轉殖之E. coli BL21 (blank)、轉殖pET-28a載體之E. coli BL21(check)、轉殖ALA 片段的ALA-01、轉殖含有APR片段的APR-09 及APR-16 等重組蛋白的粗萃取液(2 μg/mL)，分別噴佈胡瓜葉片上，觀察各蛋白之粗萃液對炭疽病發生的影響。結果發現APR-09 及APR-16 之重組蛋白粗萃液可分別減少胡瓜炭疽病發生達73%與72% (圖十一)。 　　然而，ALA-01之蛋白粗萃液並無法有效地減少胡瓜炭疽病發生，其原因有可能歸因於大腸桿菌細胞內易形成內含體 (inclusion body)，致無法獲得有活性的重組蛋白，亦或是超音波粉碎細胞的條件未能充分地將ALA-01 的重組蛋白釋出或破壞其結構，使其喪失誘導抗病的功能。進一步以SDS-PAGE 分析蛋白質時，透過蛋白質誘導表現試驗，ALA-01 可出現34kDa-42kDa的條帶，若以His-trapTM column純化蛋白粗萃液並濃縮目標蛋白，即可得到純度90%以上的蛋白質；再利用2μg/mL ALA-01及APR-09 蛋白質分別施用於胡瓜葉片上，可誘導胡瓜抗炭疽病的效果分別可達55%及34%。 圖十一、重組蛋白 (APR-09) 之粗萃取液誘導胡瓜抗炭疽病的效果。 六、微生物植物保健產品研發與展望  　　微生物有多元的功能及用途，但微生物製劑產品的研發，常受限於研發人員的專長，而限縮了製劑產品應用領域的開發，以及所開發產品可拓展的市場。另外，也常因為儀器設備的限制，產品研製無法達到產業量產的規模，並建立量產標準流程，使相關技術在移轉後業界仍須自行克服量產及產品應用的瓶頸，而導致研發成果與商品間應用效用的落差及延宕商品化時程。 　　本文以我們跨領域團隊共同合作開發，從實驗室研發到田間試驗及商品化的經驗與讀者分享。「一個人的力量有限，分享才能發揮更大的價值」，大家彼此貢獻自己的專長與經驗，資源及研發成果共享，便能縮短研發時程，讓微生物發揮「一菌多效」，不僅可用於作物健康保健，又能跨足禽畜、水產養殖領域，擴大保護範圍，讓更多產業受益。 　　而研發成果技術移轉產業界後，研發人員亦為技轉業者與產品使用者間重要橋樑，因研發人員了解微生物製劑產品主要機理與應用最適時機及方式，若能與技轉業者持續合作，至田間共同推廣教育使用者，就能讓產品發揮最大效用，加速落實產品在田間之應用。  　　我們所研發的孢桿菌屬益菌（蕈狀芽孢桿菌、枯草桿菌、地衣芽孢桿菌、凝結芽孢桿菌）、稠李鏈黴菌及蛋白激活子植物保健產品，可作為生物農藥、生物肥料及生物刺激素，為糧食生產安全與農業環境永續提供了解決方案。我們並成功將單一微生物菌種，讓它可跨足至植物保健、畜禽產業與水產養殖。  　　應用於作物栽培可提升作物品質及產量，降低病害、乾旱淹水逆境之傷害，減少化學農藥及化學肥料和抗生素的使用，亦可降解堆肥中的農藥殘留，促使農業廢棄物製成的堆肥更安全。添加至豬雞魚蝦飼料中，有助於促進畜禽水產動物生長、減少抗生素使用、增強免疫力與改善飼養場域環境，使能同時兼顧動物、植物和環境健康的防護，開創微生物製劑產品多元產業應用新價值。研發技術成品除於實際產業場域進行功效驗證，亦需進行學理機轉之探討，作為技術專利保護基礎，以使產品能推展至國際市場。 　　相關技術成果已授權廠商量產，落實產業應用，並嘉惠農民助益產業。也期冀所研發之微生物製劑相關技術與應用，能讓這片大地生機再現，資源循環永續。   參考文獻： 彭玉湘、黃振文。2019。蕈狀芽孢桿菌植物保護製劑。環境友善之執醫保健祕籍。黃振文、謝廷芳、謝奉家、羅朝村編著。五南圖書出版公司。45-54頁。ISBN 978-957-7635-51-8 黃姿碧、陳郁璇。2019。枯草桿菌植醫保健產品。環境友善之執醫保健祕籍。黃振文、謝廷芳、謝奉家、羅朝村編著。五南圖書出版公司。55-78頁。ISBN 978-957-7635-51-8 湯佳蓉、張碧芳、張道禾、林盈宏、黃振文。2019。蕈狀芽孢桿菌防治番茄萎凋病之機制分析平台。植醫期刊61(1): 29-38。 楊秋忠。2004。土壤與肥料: 應用的觀念與要領。農世股份有限公司。542頁。ISBN 957-29496-1-6 Chen, J. 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大多數人體所需的維生素須透過多樣化的飲食來攝取，但在以水稻等穀物作為主食或唯一食物來源的人來說，缺乏維生素是很普遍的現象，尤其是維生素B1，缺乏維生素B1會導致許多神經和心血管疾病，因此由瑞士日內瓦大學(University of Geneva)、瑞士蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)和臺灣國立中興大學組成的研究團隊共同開發了維生素B1含量較高的水稻品種，以改善維生素B1缺乏的相關問題。【延伸閱讀】- 中研院遺傳工程新進展 可生產維生素B1高含量農作         稻米作為世界上半數人口的主要糧食，但其維生素B1含量卻較低，經過拋光等加工過後更減少90%的維生素B1含量，因此研究團隊致力於提高稻米胚乳中維生素B1的含量，他們培育一種能控制將維生素B1封存於胚乳中的基因，在玻璃溫室中培育改良後品系並收割和拋光，發現其稻米中維生素B1含量增加。         隨後研究團隊將改良品系稻米播種至臺灣，並根據多年的數據分析，發現改良後水稻在植株高度、單株莖數、稻米重量和繁殖能力的數值都與未改良水稻相當。後續對改良後的水稻品系進行拋光並測量其維生素B1含量，相較於未改良品系，改良品系稻米中維生素B1含量提升3至4倍。若食用300克的改良後稻米就可以提供成人每日維生素B1建議攝取量的三分之一，進一步改善維生素B1缺乏問題。         這一項研究也為商業品種發展提供契機，但在此之前須採取基因工程生物強化相關的法規步驟進行管理。

在撒哈拉以南非洲地區，氣候變遷對當地農業造成了嚴重影響，預計未來將會加劇影響。由於該地區高度依賴雨養農業，農作物產量減少是主要問題之一，而隨著人口增長，糧食安全也變得更加嚴重。 　　保護性農業(Conservation Agriculture)是一種永續的耕作系統，能夠緩解土壤退化、提升土壤健康、增加作物產量、減少勞動需求，同時也有助於小農應對氣候變化。該農業建立在三個核心原則上，分別是最小限度的土壤干擾、保留作物殘留物、增加作物多樣化，可透過保留土壤水分和增加有機碳含量，有助於減輕農民受到氣候變化的影響。然而，保護性農業在馬拉威等國家並未被廣泛應用。 　　國際玉米和小麥改良中心(CIMMYT)的團隊研究調查小農採用保護性農業的原因，以及當地小農不採用的原因。該組織自2005年以來與馬拉威當地非政府組織Total LandCare合作推廣保護性農業。經調查結果顯示，採用保護性農業的農民所獲得的產量較高，尤其在乾旱時期有較強的抵抗力，同時提高土壤肥力及減少病蟲危害。 　　Nkhotakota地區作為主要推廣保護性農業的主要因素包含培訓、推廣和諮詢服務的可行性，以及當地農民提供的示範地，另外，當地農民會由Total LandCare推廣官員親自培訓，並透過農田觀摩和當地農業展覽會，分享相關知識與技給其他農民。然而，部分農民不採用的原因包括社會經濟、財務和技術限制，以及其收益時間需要2-5年才能實現。 　　此外，卻乏足夠的勞動力和時間來控制雜草也是一大問題。近年來，CIMMYT組織的研究人員一直在尋找更有效的雜草管理策略，包括化學防治、生物防治和機械控制等綜合防治法。 　　研究團隊提出三項快速實施保護性農業的政策建議，首先，持續以農民為中心的推廣方法來實現保護性農業，包括透過大型示範會邀請農民展示實施的方法與技術，以及利用數位技術進行快速、大規模的推廣。第二，讓農民有足夠的時間嘗試不同的保護性農業方法，並提供除草劑和培訓課程以協助農民從傳統耕作方式轉變為保護性農業的耕作方法。第三，建立農民組織，讓其參與培訓課程，作為激勵計畫的媒介，例如提供環境服務支付費用和補貼給實施保護性農業的農民。【延伸閱讀】- 比起友善農業，集約農業能為物種和碳存留出空間而保護生態 　　這些措施有助於短期內促使農民採取保護性農業，並鼓勵持續進行。

阿根廷蟻是一種具有全球生態與經濟威脅的入侵物種，傳統的毒餌控制方式經常因餌料吸收不良而防治失敗。而目前透過研究發現，在餌劑中添加咖啡因，咖啡因能顯著提高阿根廷蟻對含糖誘餌的效果，此一發現為害蟲防治工作提供了嶄新的思路，促使螞蟻可以以更快、更準確的方式找到餌劑，提升餌劑有效性。        德國雷根斯堡大學(University of Regensburg)的研究人員觀察到，適量的咖啡因可增強螞蟻的學習與導航能力，使螞蟻可更易找到餌劑位置並藉此引導巢穴同伴回來，如此一來，螞蟻群體內部的毒餌傳播速度加快，有助於更有效地控制阿根廷蟻繁殖與擴散。        研究過程中，研究團隊研究了142隻螞蟻，並使用壓克力箱進行實驗，內部以A4紙和樂高橋建構了一個特殊的測試環境，在其中放置了不同濃度咖啡因的糖液，透過自動追蹤系統監測螞蟻的活動，觀察牠們移動的速度及行走路徑的軌跡。每隻螞蟻進行四次測試，而後經由結果得知，螞蟻在暴露低及中等劑量咖啡因環境下，覓食效率顯著提高，每次訪問餌劑的時間分別減少了28%及38%，但是在高等劑量下卻沒有相同效果。        另外，透過研究得知，咖啡因可提高螞蟻的導航精準度而非速度，以此縮短覓食時間。螞蟻的步伐並不會因任何劑量咖啡因而有所改變，但攝取了低劑量及中劑量的螞蟻會走更直的路徑，表示螞蟻更專注且更易記住目標位置。儘管咖啡因對於螞蟻返回巢穴的效率沒有顯著影響，但牠們的路徑變得較不曲折，以此表明咖啡因改善了牠們的空間記憶和方向感。        經由此研究了解咖啡因在害蟲防治中具有潛在的應用價值，透過改變螞蟻的行為，提高餌劑的吸收，能有效控制入侵的阿根廷蟻群。未來的研究將進一步探討咖啡因與餌劑之間的相互作用，並在實地測試中進行驗證。【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

甘蔗是全球最重要的生物質來源之一，提供全球80%的糖及40%的生物燃料產量，它的水和光高效能利用率使其成為可再生產品和生物燃料的理想候選者。美國佛羅里達大學的高級生物能源和生物產品中心的研究人員發現，利用CRISPR/Cas9系統微調甘蔗葉片角度，有助於甘蔗捕捉更多陽光，增加生物質含量，促進在植物莖內直接合成生物燃料和高價值生物產品。然而，由於甘蔗的基因組極其複雜，傳統育種方法難以進行改良。因此，研究人員改以基因編輯工具，如CRISPR/Cas9系統，精準調整甘蔗基因組。 　　甘蔗基因的複雜性主要來自於每個基因擁有多個複製體，使得基因表現型常依賴於多個複製體累積的表現，CRISPR/Cas9系統可一次性編輯多個基因複製體，適合處理這種複雜基因組。在這項研究中，研究人員聚焦於一個名為LIGULELESS1（LG1）的基因，該基因對決定甘蔗葉片角度有關鍵作用，角度直接增加植物的光捕獲能力及生物質的產量。 　　在田間試驗中，研究人員發現，當甘蔗葉片呈現直立狀態時，可使更多光線穿透樹冠，顯著提高了生物質產量。以一個經過編輯的甘蔗品系為例，當其中約12%基因經過編輯後，葉片傾斜角度降低65%，生物質產量提高了18%。【延伸閱讀】- 將甘蔗副產物做為第二代生質酒精以外的另一種利用 　　藉此研究可得知，改變甘蔗葉片角度可增加光捕獲能力，有效提高生物質產量，在種植時可無需額外添加肥料。另外，對複雜遺傳學和基因組編輯進行深入了解，為未來改良作物的方法提供寶貴參考資料及新思考方向，有助於改善未來作物改良方法，推動農業生產的持續性發展。【延伸閱讀】- 新興基因編輯CRISPR/Cas9之最新應用

農業部高雄區農改場發布新聞指出，台灣油芒種子富含脂肪酸、胺基酸、礦物質、黃酮類及固醇類等多種營養成分，為植化素的良好來源，且料理、烘焙十分多元，將協助茂林、霧台及三地門等原鄉部落擴大栽種，並發展加工技術，成為部落特色作物，以及結合台灣油芒地景發展旅遊。        高雄區農改場舉例，目前青葉部落巴藜永玉商店已推出台灣油芒特色料理及茶敘點心；茂林部落蝶手感烘焙坊則有製作台灣油芒麵包、饅頭、餅乾及豆漿等產品。        關於台灣油芒的料理、烘焙方式，高雄區農改場場長戴順發說，直接與白米一起炊煮，可讓白飯油亮有光澤、增加營養成分；搭配其他穀物，可炊煮成什錦飯、什錦粥。        戴順發再舉例，台灣油芒搭配紅藜、小米或小芋頭等，則可以做成油芒紅藜小米球飯糰、油芒小米玉子燒煎飯糰等各式飯糰。        此外，也可做成原鄉部落特色料理、茶敘點心，例如油芒蘿蔔糕、油芒甜甜圈及油芒蛋糕，或是爆米花、油芒麻糬等零食點心。加工磨成粉後，也能製作製作成餅乾、煎餅、麵包、麵條、饅頭等台灣油芒烘焙產品。【延伸閱讀】- 產業追蹤／善用科技 點亮原鄉經濟

人類、動物、植物和環境相互依存，構成一個錯縱複雜的網路，聯合國農糧組織(FAO)、聯合國環境規劃署(UNEP)、世界衛生組織(WHO)和世界動物衛生組織(WOAH)合作，呼籲各部門、學校和社區，共同執行「同一個健康」理念，以永續的方式平衡和優化生態系統的各個要素，努力促進社會福祉，解決環境健康和生態系統所面臨的威脅。 FAO實行「同一個健康」方針，推動農業糧食體系轉型，著力解決以下五大問題。 1.抗生素抗藥性(Antimicrobial Resistance,AMR) 　　抗生素抗藥性是指藥物在抑制或消滅微生物的作用下對其失去效用。過去將抗生素加入動物飼料中以加快動物生長、提升產量是普遍的現象，儘管現在有所減少，但施用的抗生素多達80%已通過排泄物進入水和土壤中，進而導致其他致病細菌和真菌逐漸產生抗藥性。在FAO的支援下，讓各方利用減少農業糧食體系抗生素用量(RENOFARM)專案和FAO抗生素抗藥性國際監測平台(InFARM)，來提高對抗生素的了解，並限制其使用。【延伸閱讀】- 如何解決抗生素耐藥性的危機？ 2.過度使用肥料和合成殺蟲劑 　　FAO編寫《農民堆肥手冊》和《永續土壤管理自願準則》分別指導農民製作健康和安全的肥料，種植不易受蟲害的作物，以及介紹相關管理實踐、合成肥料和殺蟲劑的替代方式，藉此向各國政府和供應鏈推廣土地永續和土壤管理，減少合成殺蟲劑和化肥施用量，維持益蟲與害蟲的生態平衡，並實現糧食增產。 3.土壤退化 　　人類約有95%的糧食生長於土壤，而傳統農業操作、過度或不當的灌溉和重型農業機械皆會對土壤造成壓實、透水性差和有機物含量降低等情況，借助FAO全球土壤有機碳封存潛力地圖，專家可以確定哪些地區應採用永續的土壤管理辦法，以增加土壤中碳匯，並提供決策者應對氣候變遷的資訊。 4.人畜共通疾病 　　許多源於動物的疾病可以通過直接接觸傳染給人類，像是狂犬病，透過抓咬來傳播病毒，目前可以透過接種疫苗進行預防，在FAO的支援下，各國展開對狂犬病的監測和控制，在孟加拉根據「同一個健康」理念，制定全國性犬隻疫苗接種戰略，為亞洲唯一由政府全額出資進行犬隻疫苗接種的國家。 5.廣泛性流行病 　　近十年來，國際旅遊和貿易發展快速，使疾病更容易傳播至世界各地，如近幾年的新冠病毒。作為「同一個健康」的主要項目之一，FAO創立流行病基金，提供低收入和中等收入國家贈款，以更好的應對廣泛性流行病。 　　「同一個健康」理念包括許多面向，上述問題僅其中一部分，針對食品安全性與食品貿易撰寫的《食品法典》也是理念之一。因此我們須時刻提醒自己，萬物皆息息相關，同一個地球，同一個健康。

農業灌溉設施多年來一直在供應農業用水，流水造成的磨損已成為一個問題。當設施磨損時，不僅會降低耐用性，表面上產生的凹凸不平還會阻礙水流，並可能導致水無法正常輸送。農業灌溉水道的磨耗調査一直是手動進行的，需要投入大量的勞力和時間。 　　研究團隊收集了灌溉水道的影像資料，並使用深度學習開發了一個自動影像分析程式。這個算法可以自動判斷灌溉水道的損耗情況。 　　研究結果顯示，開發的程式可以大幅地減少之前的手動分析工作，將分析時間幾乎減少到零，顯著減少了工作時間。另外，透過消除分析中的個體差異，可以提高分析結果的準確性，灌溉水道的損耗調査可以更加有效地進行。 　　此項研究開發程式已自2023年12月對外開放，透過利用該程式，預計將累積越來越多準確的數據，進而能夠快速準確地應對農業灌溉設施的惡化，對於農業領域繕修或建造帶來貢獻。【延伸閱讀】- 適用於小農的混合能源智慧灌溉系統，如何考量地點安排及選擇適合作物

高雄區農業改良場 張耀聰 　　生物炭(biochar)為生物質(biomass)經由限氧及高溫慢熱解炭化，產生之一種穩定型態、高度芳香化、難溶性、及富含碳素之固態產物，因其將生物質成分縮合，施於土壤可將碳儲存於內，在目前各種傳統農法應用評估中，以生物炭埋於土中回歸農業生產應用，為最具潛力增加土壤碳滙之重要方法，且生物炭能提供微生物部分碳源，同時減少大氣CO2濃度、土壤中無機態N的淋洗及N2O和CH4的釋放，其添加至土壤更可改變其理化性質，包含土壤酸鹼值、陽離子交換容量(cation exchange capacity, CEC)、土壤容重(bulk density)、保濕性及土壤結構，因而增加土壤養分有效性，進而提高植物生質量之生產。 　　生物炭雖可增加土壤碳滙，但也因其高碳氮比特性，若直接大量施用於耕地土壤，易造成土壤碳氮比失衡，使植物生長產生缺氮現象，因此在農地大量施用仍須謹慎應用。　　　　　　　　　　　　　　　 　　此外，生物炭在燒製過程，將產生之煙氣經冷凝設備回收醋液，可藉由申請國內「免登記植物保護資材」(農防字第1081488112號)，作為農林作物害蟲及病害防除使用。 　　然而生物炭及其醋液在肥料應用方面，則缺乏相關品質及規範訂定，僅在禽畜糞堆肥及一般堆肥(品目編號5-09及5-10)限制事項內明訂，不得混入炭化稻殼。而本技術將生物炭及其產出醋液，進行固態及液態有機質肥料開發，產品可符合申請肥料品目編號5-12混合有機質肥料及5-14液態雜項有機質肥料。 　　且開發之產品經由盆栽及田區短期葉菜多次測試及產品製程配方調整後，固態有機質肥料之產品測試方面，與市售5種有機質肥料(品目編號5-11及5-12)進行青江菜田間肥效測試比較，其結果顯示開發產品可提升植株葉片數生長及鮮種，並具有最佳表現。 　　另外在開發之液態有機質肥料產品肥效測試方面，與市售2種相同品目編號(5-14)產品進行青江菜生長比較，經田間測試結果顯示，不論是使用葉面噴施或根灌兩種方式，開發之液態有機質肥料產品在葉片數生長、鮮重及乾重方面，均具有最佳表現。 　　本技術開發可符合申請混合有機質肥料產品，將生物炭添加其中，除能避免生物炭單獨施用，造成土壤碳氮比失衡作物缺氮問題，並能提供作物施肥功效，且能有效形成土壤碳滙。另開發可符合申請液態雜項有機質肥料產品，由葉面及根灌施肥更有效提供作物養分，且產品中添加醋液材料，可藉其味道忌避部分昆蟲。目前市售有機質肥料中，較少出現含生物炭與醋液之有機肥產品。【延伸閱讀】- 一起了解「國產有機質肥料」的優勢 　　而本項技術經公告後，已有肥料業者進行非專屬授權，相信不久後應能於國內市場購得此類肥料商品，提供農業生產落地應用。 圖一、稻殼經限氧及高溫慢熱解炭化形成稻殼生物炭 圖二、生物炭未經施肥調整，大量施用於耕地土壤，易造成碳氮比失衡作物生長缺氮   圖三、不同固態有機質肥料處理青江菜生長6週收穫情形 (註:1.對照組；2.市售5-11-1；3.市售5-11-2；4.市售5-11-3；5.本技術開發產品5-12；6.市售5-12-1；7.市售5-12-2；8.市售5-12-3) 圖四、液態有機肥不同處理青江菜經6週生長後收穫比較 (註:1.對照組；2. 市售產品(5-14-1)根灌；3.市售產品(5-14-1)-葉面噴施；4.開發液肥(5-14)根灌；5.開發液肥(5-14)葉面噴施；6.市售產品(5-14-2)根灌；7.市售產品(5-14-2)葉面噴施)

綿羊和山羊育種在中亞、西亞和北非 (CWANA) 及其他地區的農業部門中發揮著至關重要的社會經濟作用，提供了肉類、牛奶和羊毛等寶貴資源。然而，不充分或不適應的育種計畫和做法正在損害動物遺傳資源的保護和改良，導致畜群品質下降和生產力下降，進而影響農民的收入和生計。 在衣索比亞，ICARDA和其合作夥伴支持的CBBPs重點是賦予農民權力，在不損害本土品種的抗逆性和遺傳完整性，也不需要昂貴的干預措施的情況下改善選擇方法。透過用戶友好型應用程式DTREO收集、管理和分析數據是計畫成功的關鍵。         在馬利，ICARDA和其合作夥伴正在塞戈區的兩個村莊建立一個本地山羊社區育種計畫(CBBP)，以改善品種並加強優質遺傳特性的庫存。在突尼西亞，數據收集過程已經開始起步。在約旦，DTREO正在透過更徹底地評估和改善育種種群的遺傳潛力和性能來改善該國的數據庫和育種策略。         研究結果顯示，自 2019 年以來，ICARDA 已在衣索比亞培訓了 65 名普查員，以在平板電腦上收集數據並將其輸入 DTREO，提高育種值的準確性，並透過報告和圖表向社區提供快速回饋。         此項研究加強這些國家育種和管理計畫，確保永續農業發展，先進的數據收集和管理工具，使他們能夠就動物管理、標準遺傳評估以及選擇和配種決策做出明智的決定。DTREO數位數據庫的全球擴展和採用有望革新小型反芻動物育種，推動育種計畫的顯著改善，提高生產力，加速遺傳進展，優化整體農場效率。【延伸閱讀】- 數位化綿羊育種新技術

由於農業從業人口的減少，加上急速高齡化等現象持續的發生，為更加提升農事現場生產力亟需應用數位技術，讓農業轉型成為可獲利的商業模式，並確保糧食的穩定供給。目前，設施園藝所帶來的高產量優勢，在全球市場持續不斷地成長，因而備受期待。相較於過去仰賴經驗和憑直覺的農事方式，當前的農業則是更加注重如何以最佳化的生產與勞動管理模式，增進產值，因此，目前越來越多以數位化管理為導向的農業經營措施受到關注。【延伸閱讀】- 「農業數位化轉型 DX」 ～「農業×數位化」開拓食農新未來～ 圖. Digital Farmer農事管理服務示意圖 資料來源：NTT-Agritechnology   「Digital Farmer」摘要         由日本NTT農業科技公司(NTT Agri-Technology)所開發的「Digital Farmer」農事服務系統，主要是以農事生產、勞務實際數據資料為基礎，以即時作業進度管理、制定精確流程，以及搭配生產進度的訂單管理等項目，支援農業經營。藉此一擺過去的仰賴經驗與憑直覺模式，讓數位化農業經營更加容易運用於生產環境，實現「增加產量」和「提高產值」之目標。 「Digital Farmer」功能與特點         「Digital Farmer」具備以下功能與特點，以滿足農業經營中最重要的產量穩定、減輕管理者的負擔以及最佳化勞動管理模式等需求。 功能1：農事作業實績管理：管理者可以即時確認現場人員回報的實際結果，同步執行預實管理。 功能2：自動制定排程計畫：根據工作人數、作業人員的熟練度、工作效率等資訊，自動分配工作項目。 功能3：訂單管理：根據訂單量、生產量、庫存變化，進行出貨的預實管理。 特色1：利用儀表板，即時掌握農事現場的整體運作進度及產量         即時掌握各項作業進度及當天採收情況，若有延遲，管理者可及早發現，並立即下指示，依據生產計劃穩定出貨。 圖.儀表板畫面示意圖 資料來源：NTT-Agritechnology   特色2：人性化的操作介面(UI)，輕鬆輸入相關資訊         現場人員可利用智慧手機紀錄作業內容與場域，以及作業開始和結束時間等資訊，蒐集準確的作業數據，實現即時作業可視化。加上人性化介面操作簡單，不會增加現場人員的負擔。 圖. 作業輸入畫面示意圖 資料來源：NTT-Agritechnology   特色3：以數據資料為基礎的作業計畫及自動訂定工作排程         根據工作人數及操作人員的特性（技能水準、工作效率數據等）自動分配工作項目及制定排班流程，以減輕管理者的排程作業上的負擔，並提供最佳的排班與排程建議。操作者可以直接透過智慧手機確認工作內容。 圖. 工作排程畫面示意圖 資料來源：NTT-Agritechnology         上述服務系統，已由NTT Agri-Technology在自家的設施園藝，從設計到實施中反覆獲取實際執行經驗，開發出最適合的農事經營支援數位化工具。除此之外，站在日本飲食生產基地的供應鏈角度出發，亦有助於實現友善環境和永續農業願景，積極為農業數位化與地方、社會帶來貢獻。【延伸閱讀】- 日本推動智慧農業邁向2025數位化轉型

牛隻消化道產生的甲烷會透過打嗝釋放到大氣中，從減少溫室氣體的角度來看，有必要開發減少牛隻甲烷排放的技術，並在農場上驗證飼料添加劑對減少牛隻甲烷排放的效果。【延伸閱讀】- 【減量】牛羊為英國在 2030 年前成功減少甲烷排放的關鍵 　　日本國家農業與食品研究組織(NARO)的研究團隊開發了一種新的黑毛和牛甲烷排放量估算方法：嗅探法，並編寫成操作手冊，利用這種估算方法在農場上驗證不同飼料添加劑對牛隻甲烷排放的削減效果。 　　研究結果顯示，有效減少甲烷的添加物可以透過將飼料餵給牛隻個體的甲烷減排量來確認。然而，即使某種材料確實具有甲烷減排效果，如果測試的個體數量較少，很有可能無法統計檢測到減排效果。此資訊可用於開發適當的測試設計，並證實有效降低甲烷排放。 　　此項研究已發表在2022年手冊，研究開發的新型牛隻甲烷排放量估算方法為在農場上驗證飼料添加劑的減甲烷效果提供了一種有效的工具。有助於研究機構和飼料公司加快開發黑毛和牛用甲烷減量飼料添加劑，為減少畜牧業溫室氣體排放做出貢獻。【延伸閱讀】- 【減量】飼料添加劑可改善蛋雞的生產性能並減少碳足跡

新加坡理工大學校園，副教授錢思程在綠能實驗室監控節能數據與參考組變化；同一時間，濱海廣場的共享辦公室，新創業者林奕丞向夥伴分享綠色金融保單。他們都關注力拚淨零碳排新加坡的下一步。         新加坡為達2050年淨零碳排目標，在2019年實施碳稅，每排放一公噸溫室氣體須繳付新加坡幣5元（約新台幣119元），但也讓企業預留準備時間。         星國2022年財政預算案決定調高碳稅金額、發行綠色債券。從2024年到2025年，每公噸排碳稅提高到新幣25元，2026年為新幣45元，最晚到2030年會升到每公噸新幣50元至80元。         新加坡政府要求每年排放至少2萬5000公噸溫室氣體的企業都必須繳付碳稅，包括發電廠、供水設施、廢料管理設施和大型製造業者。         新加坡調漲碳稅目的是向產業界發出明確訊號，唯有節能減碳或者低碳、零碳才是符合今後永續發展目標。產業界碳排非無償而是有價，須繳付碳稅的企業能從國際市場交易高質量的碳信用（carbon credit），抵消最多5%的碳排放量。         對消費者來說，日常生活消費模式也影響環境能否永續發展，成為綠色經濟轉型與維持區域綠色金融樞紐關鍵。 ● 台達電節能監控系統力推垂直農場         如今的新加坡猶如國家場域的綠能實驗場，希望打造零碳社會，台灣企業如台達電等均在新加坡扮演幕後推手。         位於加冷交叉路（Kallang Junction）的台達電新加坡總部基地，總經理鄧炳成（PS Tang）正在監控數據區巡視。         透過台達電智慧營運維護平台（Intelligent BuildingManagement System，iBMS）和大樓自動化系統（Building Automation System，BAS），提供建築群空間定位、能源數據分析、設備監控維護、災害疏散設備、異常追蹤、連動管理服務等功能，兼具營運管理及節能減碳優勢，確實掌握這棟白金級（Platinum）綠色建築的機電設備在最佳運作狀態下。【延伸閱讀】- 真菌如何幫助創建綠色建築業         明亮的辦公區域由自動節能設施調節控制，鄧炳成舉例說，即使人在台灣，也能透過這套監控與控制系統，實現所有設備I/O點（輸入點/輸出點）的精確資料擷取，方便能源管理的遠端監控與控制。         為推動智慧能源基礎設施，台達電特別在新加坡著力儲能系統及電動車充電樁，因應新加坡推動淨零碳排的國家政策。         鄧炳成說，台達電大樓安裝了台達電電子新加坡的第一個公共DC 200kW超快速充電器和容量為100kW/178k kWh 的儲能系統（ESS），運用儲能系統支援電動車（EV）的充電樁，提高電動車充電基礎設施的效率和可靠性，有助實現新加坡永續發展和電力穩定的更廣泛目標。         讓人眼睛為之一亮是台達電展區一個模擬的小型垂直農場。         鄧炳成說，透過節能技術控制光源、養分、水分，模擬陽光培育植物或有機蔬菜，這個垂直農場能種植超過45種蔬菜，發展垂直農場是非常適用於土地面積不大的新加坡，類似都市農業概念，相信未來新加坡會有很多的垂直農場，都要能自給自足，這絕對是今後的趨勢。         他說：「台達電員工可以新幣1元的價格購買小型模擬垂直農場生產的生菜，還挺搶手，達到台達電與員工資源共享目的。」【延伸閱讀】- 全球最大的垂直農場Bustanica，能夠減少95%的用水量 ● 開創都市代謝性農業模組空間         位於花園城市西邊的新加坡理工大學（SIT）校園一隅的綠能實驗室裡，來自台灣在新加坡理工大學任教的副教授錢思程利用午休時間，在透明的聚碳酸酯（PC板）搭建的結構模組化空間裡，監測各項數據與裁種蔬菜的生長狀況。         這項研究結合本地企業與日本御茶水大學、東北大學等大學資源，是一項跨國性的JSPS計劃資源研究案，主要目的仍是因應氣候變遷的解決方案。         錢思程（Chien Szu-Cheng）認為，新加坡有80%人口都居住於組屋（HDB），組屋側面的牆面經過一天的太陽直接曝曬，導致屋內溫度升高，因此，組屋側邊的立面牆面變成可以利用的空間，都市農業不失為良好解決方案。         根據他的規劃，這種做法可增加新加坡農業空間，如果能在側邊牆面多增添一個面，反變成組屋與直射陽光間的緩衝空間，陽光提供植物足夠光線生長，同時變成一個很有趣的「隔熱層」，減緩太陽的熱量被組屋外牆吸收，這意味著組屋裡住戶不須耗費過多冷氣資源，達到節能效果，或讓邁入高齡化的新加坡社會民眾有機會參與都市農業。         錢思程說，這種模組化結構可稱為「都市代謝性農業模組」（Urban-metabolic Farming-module，UmFm），完全能夠因應城市農業需要，透過工業化產品的模組結構，因應諸如階梯或垂直等困難地形需求，僅需一天半時間即能輕易搭建；如果套句年輕人易懂用語，這種模組就像「變形金剛」，隨時整合變化。         他認為，模組化結構設計可以如同樂高玩具，一塊一塊拼搭起來，僅需模組計算需要多少高度與寬度。值得注意的是，透過模組化結構搭建的都市農業系統具通風效果，舉凡適合亞洲生長環境的蔬菜、小白菜等都可以栽種。         對錢思程來說，這種都市代謝性農業模組的設計完全是因應在有限土地下、針對新加坡不同建築型態與空間進行的整合模式，目前仍會監測實驗組與對照組數據進行驗證，測試當聚碳酸酯板開合的度數為何，才能展現最好的效率。         錢思程的模組化結構設計位於校園一隅，將於明年搬到新加坡東北部榜鵝新校區的新加坡理工大學，原屬原始雨林的新校區完工後，依舊保有原本生態面貌，校園建築與原始生態彼此和諧，其中有多能源微電網系統，能智慧地調節能源供給。         他說：「我們在裡面生活，使用這些建築，也在裡面做很多相關的實驗。」榜鵝新校區猶如新加坡推動節能減碳的綠能縮影，化身為大型的Living Lab（生活實驗室）         另外，新加坡理工大學副教授蘇周明（Soh ChewBeng）說，新加坡全年陽光照射充足，將太陽能板安裝於屋頂之上發電是今後走向，除降低室內熱量吸收，也減少冷氣電力需求，有助降低能源需求。新加坡四面環海，也可以向海洋擴張，最近流行在海上建立浮動平台放置太陽能板就是其中一例，其他如可將遊艇等小型船隻改為電池動力，都有助降低碳排放。         他以課程設計為例，說明理工大學的永續發展課程讓年輕學子從實際操作中了解永續發展的重要性，這些課程涵蓋綠建築課程、綜合設施管理與科技農業等，藉由綠能實驗室等，將課程所學透過各項實驗數據，實際運用於這個實驗室農場。         蘇周明認為，透過學校與產業界合作是新加坡邁向永續發展的雙贏模式，新加坡理工大學與「新加坡能源集團」（SP Group）合作在校園內建構微電網系統，也設計與電動車充電站的實驗研究，都是合作案例。【延伸閱讀】- 都市農業地景營造與教育體驗之思路與實踐 ● 綠色金融經濟產業鏈         新加坡推動淨零碳排，從台灣到新加坡打拚的新創業者林奕丞（Bruno Lim）很有感觸，無論本地企業或外國企業都要符合這個發展趨勢，即使是保險保單設計也必須與推動淨零碳排接軌。         林奕丞以與車輛保險公司合作推出的Usage-basedinsurance保單為例說，當汽車里程數越多，保費就繳得越多，意味著要消費者儘量使用大眾交通工具通勤，鼓勵大家有車也不要多開，駕駛里程數越低，就毋須付擔高額保費。         利用科技提高效率是綠色經濟產業的重要環節。林奕丞說，在新加坡這種地小人口密度高的國家，以綠色農業實驗場域為例，可以藉由控制肥料施放增加栽種蔬菜產能，落實城市農夫概念；其他像是藉由環保包裝設計，減少電子產品從生產到運送端產生的碳足跡，都是綠色經濟產業鍵一環。【延伸閱讀】- 自己的菜自己種！ 輕鬆當個「城市農夫」 打造可食地景、自家小農場         他認為，新加坡重視如何結合循環經濟與綠色經濟，大力提倡要在2030年之前大量減少碳足跡，如今在政府鼓勵永續發展下藉由民間整合新創能力，綠色經濟產業服務的嶄新模式就能應用於各個產業。         新加坡在2022年公布的財政預算案中，會在2030年前發行高達新幣350億元的公共部門綠色債券，作為綠色融資項目的重點工作。         綠色經濟產業鏈除了與金融科技有關的智慧設施，各地公共停車場普遍設置充電樁或與交通有關的智慧付費系統，都是產業鏈一環，大幅降低人力成本，創造更多商機。         從綠化，低碳到零碳，新加坡扣緊淨零碳排的國家實驗場域；企業方面，特別是建築業及綠色金融產業早已總動員，深怕跟不上政府推動綠色能源政策的腳步。         一般人民比較清楚的是新加坡政府推動2030年要達到綠色藍圖總目標的決心。無論是城市建築或大學校園與綠色產業，均將新加坡視為絕佳的綠色能源實驗室，實驗室範圍也從教室走進大自然。         「這是一張99分試卷」的新加坡故事，新加坡要全力達到滿分，這3位來自台灣的產學與專業人士正扮演著背後推手。