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趨勢快訊
創新土壤健康評估方法-Biofunctool®,幫助農業生態轉型發展
2024/06/09
在2018年時,法國國際農業發展研究中心(CIRAD)的研究人員開發了一種評估土壤健康的新方法-Biofunctool®,這種技術的創新之處在於可利用土壤生物活性等相關功能評估土壤的長期功能。在2023年7月該技術成為歐盟首個土壤監測方法選擇中其中一項。   在農業生態轉型時,農民需要評估耕作方式對土壤健康的影響,Biofunctool®是一種低技術、低成本的方法,可於現場應用,立即與農民進行討論及交流。該方法包含九項測試,可產生三種與土壤功能相關的指標,包含土壤結構維護、碳動力學及土壤養分循環。適用於比較各項操作上或是監測同一環境中操作隨時間的變化,沒有絕對參考值。 目前,農會與農業培訓組織等機構對該項方法有濃厚的興趣,儘管使用時所需技術不高,但須多次測試且需要一定專業知識及使用時間,起初目標為讓農民直接使用,而後則改為讓農業顧問使用。【延伸閱讀】 - 擁有健康的土壤才能有健康的農場   為了改善和簡化分析方法,使其更容易使用,在2022及2023年期間,研究團隊使用Arduino開源軟體及3D列印機設計一種系統,讓水滲透測試自動化。另外還與E-Tumba 公司開發了一個行動應用程式和網路平台,用以協助現場測量和分析各種指標結果。此應用程式第一版已準備就緒,預計於2024年向科學界及農業顧問發布該應用程式及平台。藉由低技術且低成本的Biofunctool®工具開發,使農民和農業顧問可有效評估及管理土壤健康,提升管理效率,並促進農業生態轉型與發展,也為未來農業發展提供了重要支持。
人工智慧如何在非洲改變農業用水 實現農業永續成長
2024/06/08
在非洲,農業被視為當地人民的經濟與民生生計的重要支柱,在這其中,水資源管理為一重大關鍵挑戰,非洲雖然擁有豐富的水資源,但卻時常面臨水資源短缺與分配不均的雙重挑戰,這對農業發展造成了重大障礙,限制了農業永續實踐的潛力,而氣候變遷引發的不確定性和水資源分配不均更使困難加遽。然而,現在或許可透過人工智慧驅動與數據優化方法,根據地理位置及用水需求精準分配水資源,徹底改變非洲大陸水資源管理問題方式。【延伸閱讀】- FAO和國際水資源管理研究所聯合發布《農業水質:風險和風險緩解》指南 人工智慧擁有以下幾大優勢: 精準的農業數據收集:透過物聯網的IoT設備、感測器與衛星成像在農田及天空中大量收集即時數據,並提供最佳種植時間及灌溉需求建議,使農民可全面了解農田即時概況。 天氣預測分析:透過機器演算分析歷史天氣數據,整合各種感測器與氣象站資訊來源,預測未來天氣動態數據,以即時監控與預設分析幫助農民有效管理灌溉計畫。 智慧驅動和節水:透過人工智慧技術和土壤濕度感測預判,以連續測量的方式感測不同深度土壤的水分含量,並透過機器演算解釋數據,精準了解作物即時的用水需求,提高用水效率的同時,也減緩過量用水對環境的影響。   人工智慧水資源管理目前已有部分國家投入實際應用,在馬利,針對水稻和玉米等作物,實施人工智慧驅動的滴灌系統,精確控制輸送於每個植物的水量,提高資源使用效率;在奈及利亞,透過將人工智慧與作物管理的應用程式結合,該程式根據土壤狀況、天氣預報和歷史數據提供個人化建議,藉此使作物產量平均提高了20%;另外,在布吉納法索,藉由人工智慧準確預測雨量、提高最佳灌溉計畫建議,農民除了藉此提高作物產量,用水量也顯著減少30%。   上述案例強調了人工智慧在非洲,從精準灌溉到預測分析,不僅提高作物產量,還促進了資源永續和節約應用實踐,在確保糧食安全方面發揮關鍵作用。   然而,人工智慧亦有道德問題、個人資料隱私、演算法偏見、農民負擔能力、數位設備運用能力不足等幾大隱憂。需要技術開發人員、政府組織、非政府組織與地方農民共同跨域合作,並藉由技術中心建立、新創企業參與,同時增強基礎設施建設、人員能力培訓及政府政策支持,多方面推動人工智慧的運用,讓農民不論土地面積大小,都可使用先進的人工智慧工具即時指導,抵禦氣候變遷和資源稀缺的問題,使非洲大陸的農業景觀產生永續且正面的成長。
環保突破:由植物纖維素製成的新型聚合物
2024/06/07
日本北海道大學研究人員在利用植物纖維素製造可回收且穩定的塑膠材料方面取得重要突破,為減少環境中的塑膠污染提供了永續的替代方案。纖維素是植物生物量中最豐富的成分之一,由多個糖基以化學鍵連接而成,是一種長鏈多醣聚合物,可以從植物廢棄物中獲得,如稻草和鋸屑,因此將其做為聚合物的生產原料並不會影響糧食生產的農業用地。   該研究團隊利用兩種市面可獲得的小分子,分別是從纖維素中提取的左旋葡萄糖酮(levoglucosenone, LGO)和二氫左旋葡萄糖酮(dihydrolevoglucosenone, Cyrene),開發將LGO和Cyrene轉化為各種不同人工多醣聚合物的新穎化學製程,透過控制聚合反應,他們獲得足夠穩定但仍能在特定化學條件下被分解和回收的多醣材料,這些新型聚合物具有高透明度,對聚合物的可能應用領域而言是相當重要的特性。由於材料相當堅硬,較不適合用於柔性塑膠製品,如塑膠袋,而更適合用於光學、電子和生物醫學應用的高性能材料。   北海道大學研究團隊計劃進一步探索這一領域的可能性,希望開發出各種有用的人工多醣聚合物,以實現從生物質到高效回收的永續循環,他們計劃與化學、人工智慧和自動化合成領域的專家合作,以進行更深度的探索。這項研究為利用植物製造可替代塑膠的聚合物領域增添了新的機會,也為環保和永續發展做出了重要貢獻。【延伸閱讀】- 新的生物轉化技術讓植物纖維素搖身一變為高價值化學產品
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
2024/06/06
植物病原菌降低了農業生產力,而對全球糧食安全構成威脅。銹菌導致全球作物損失高達10億美元,嚴重感染小麥、大麥、燕麥和玉米等主要糧食作物。為了減輕農作物病害,將抗性基因(R基因)引入作物品種中進行育種是最有效的方法,這些R基因能識別病原菌產生的Avr基因。當植物免疫系統偵測到Avr基因時,會啟動防禦反應,包括局部細胞死亡等機制,限制病原菌的傳播。然而,病原菌也會變異Avr基因來逃避辨識。因此,開發高通量的基因篩選方法對於減輕氣候變遷下的作物病害至關重要。        澳大利亞聯邦科學與產業研究組織(CSIRO)研發新型的基因篩選平台,可快速識別植株病原菌的R–Avr基因交互作用。為驗證平台的有效性,研究人員首先從小麥莖銹病病原菌中篩選出一個特殊的基因庫,被認為能與R基因進行交互作用,再進一步篩選後,成功分離出已知與新型的Avr基因,表示此平台不僅具有效性,更能夠準確地識別潛在的R-Avr基因交互作用,以快速監測病原菌的基因變異。【延伸閱讀】- 對抗小麥莖銹病的新發現        研究人員計畫擴展平台以識別更多未知的R–Avr基因,同時增加考慮到不同抗性種類的R基因以優化篩選方式,並廣泛應用於許多作物的病原菌。此外,鑑於成功於植物原生質體中進行基因庫篩選,未來規劃設計其他細胞的篩選方法,以識別調控其他重要生物特性的基因,以制定有效的植物病害防治策略。
黑豆加值技術技轉4業者 推動產業升級
2024/06/06
黑豆具商品價值,台南區農改場今天與4家業者簽約技轉2項「黑豆素材加值應用技術」,2項都技轉的舞茶實業說,國內外攝取植物性蛋白客層已逐漸成形,銀髮族、運動族都愛。【延伸閱讀】- 植物性蛋白的創新應用        農業部台南區農業改良場今天舉辦「國產黑豆機能性成分技術開發成果發表暨技轉簽約」記者會,計有2項黑豆素材加值應用技術技轉予業者。        台南區農改場場長羅正宗說,首先是「黑豆機能性成分製備技術」技轉給舞茶實業股份有限公司,此技術運用生物性水解技術,將黑豆細胞壁溫和破壞,有效釋放植物性優質蛋白,提升小分子蛋白(游離胺基酸)等機能成分,銀髮族、運動族都適合。        其次是將「黑豆植物性飲品調製技術」技轉給3家業者,包含舞茶實業開發成沖泡飲品「黑豆黑米穎果皮茶」,米大師美食生技股份有限公司開發出米豆穀物產品的黑豆飯,田庄食品有限公司開發出黑豆素滴精多醣新品,以及陳上有限公司預備導入開發黑金植萃新品。        2項技術都簽約技轉的舞茶實業董事長林衛仲說,他剛從泰國食品展回國,將與新加坡代理商合作,還要前往日本參展,也要跑歐、美等地食品展,因為植物性蛋白的農產加工品,已在海內外形成客層,從老人到年輕人都包含在內,希望同步深耕國內外市場。        羅正宗說,該場運用科研加值技術,突破黑豆傳統加工限制,提升多元加值空間,並促進產業鏈的緊密聯繫。【延伸閱讀】 - 建構國產黑豆加工品品質指標及產品開發
氣候變遷導致樹木難以「呼吸」
2024/06/05
透過光合作用,樹木從大氣中吸收二氧化碳以獲得新的生長。然而,在壓力條件下,樹木會將二氧化碳再次釋放回大氣中,這個過程稱之為光呼吸。通過全球樹木數據分析,美國賓州州立大學的研究人員證明相較於涼爽的氣候,在溫暖的氣候中樹木進行光呼吸速率會加快一倍,尤其是在水源有限的情況下。在亞熱帶氣候,當每日平均溫度超過約華氏68度並持續上升時,光呼吸的閾值被觸及,情況將更加惡化。這些發現使我們對植物在吸收或使用大氣中的碳有更深層次的認識。        目前,植物每年吸收約25%人為排放的二氧化碳,隨著氣溫的升高,該比例將可能降低,使它們難以再作為抵銷人類碳排放的解決方法。        在過去只能透過使用活的植物或保存良好的標本來測量光呼吸的速率,因此難以研究大規模或過去植物吸收碳的速率,而最新研究是透過觀察木材中甲氧基的同位素豐度變化,來追蹤樹木光呼吸的過程,藉此提供一個更全面了解植物光呼吸過程的方法。同位素就如同原子的種類,原子會因為質量的不同而具有不同的同位素。        現在研究人員已經驗證了利用木材觀察光呼吸速率的方法,用於預測樹木在未來的「呼吸」情況以及它們在過去氣候條件下的表現。研究人員未來將利用木材化石來發掘數千萬年前的植物光呼吸速率,以驗證植物光呼吸對氣候的影響隨地質年代的變化而改變的假設。【延伸閱讀】 - 【增匯】透過岩塵可以吸收45%的空氣中二氧化碳以實現淨零排放
利用植物生理時鐘調節外部環境壓力,提供培育抗旱作物的新途徑
2024/06/04
近年,氣候變遷的影響已經對許多地方的農業產量造成損害,可能對全球糧食供應造成威脅。為了因應這個挑戰,科學家已開始研究如何培育更具氣候韌性,特別是能夠在極端環境下生長的作物,美國南加州大學的一項新研究揭示了植物如何利用自身生理時鐘來感知全天候的的水和鹽度變化,以應對外部環境壓力,調節其生長和發育。【延伸閱讀】- 利用植物的晝夜節律基因作為農業及育種的工具,以提升作物產量及有效利用資源   研究發現,由ABF3蛋白質控制的回饋機制對植物在乾旱和高鹽度土壤等極端條件下的適應至關重要。另外,由於植物無法遷移,因此衍生進化出利用生理時鐘來應對環境變化的方式,經由研究人員長期對植物生理時鐘蛋白的研究發現,該類蛋白質對植物和動物的生理影響相當大,可以調節包括植物對溫度、光照和日照時長等的反應。【延伸閱讀】- 晝夜節律不同-植物可以是百靈鳥或夜貓子   而為了探索時鐘蛋白對植物壓力反應間的相互關聯,研究人員使用了阿拉伯芥進行研究,其體積小、生命週期快、基因組相當簡單,並且與許多農作物具有共同性狀和基因。在這其中,他們發現時鐘蛋白和ABF3蛋白可共同調節植物離層酸含量,進而幫助植物應對乾旱和高鹽度土壤等的環境壓力。   這項研究結果提供了兩種可能改善植物環境壓力的新方法,一種是農業育種者可以利用ABF3蛋白質的基因遺傳多樣性,增強植物對缺水和高鹽度的抵抗力;另一種則是利用基因編輯技術 CRISPR 來改造及增強ABF3蛋白質基因,培育抗旱植物。【延伸閱讀】- 應用CRISPR基因編輯技術以確定養殖鮭魚中的傳染性胰腺壞死病毒抗性基因   透過深入了解植物對外部壓力的回饋機制,為氣候變遷對於農業生產的影響提供了新的思路和解決方案,開發出更具抗逆性和高產量的品種,為全球糧食安全提供完善的保障。
耐熱青蔥新選擇-台農選1號
2024/06/03
青蔥為重要的辛香料作物,也是烹飪料理不可或缺的調味用料,舉凡炒、煮、蒸、炸、燜、滷,樣樣皆少不了青蔥。青蔥雖能周年栽培,但冷涼的氣候較適合其生長。台灣於每年5-6月適逢梅雨季、7-10月常有颱風侵襲,這些逆境均不利忌高溫、不耐濕的青蔥。近年來因氣候變遷,秋冬季仍有遭遇高溫的機會。青蔥生產若遭遇困難,常導致因供貨量不穩定而價格飆高,價格異常波動對於民生問題影響甚鉅。   青蔥常見品種為北蔥與四季蔥,北蔥相對耐熱與耐濕性較佳,其質地較粗硬;而四季蔥耐熱性雖較差,但其蔥白較長、葉肉柔嫩且品質優良,拍賣價格高且享負盛名的三星蔥,則屬於四季蔥類型。   農業試驗所鳳山熱帶園藝試驗分所為改善廣受大眾歡迎的四季蔥之缺點,經多年努力的選拔,育成耐熱耐濕、在中南部地區夏季能夠栽培的四季蔥品種「台農選一號」。其株型直立,分枝性強(分蘖數多),蔥葉顏色綠色,蔥白部分雪白。適合全年生產,於中南部平地冬季栽培不容易開花,可以分株進行無性繁殖。該品種食用口感柔嫩且辛香味濃郁,將其加工切成蔥末,製作成蔥蛋與蔥油餅等料理,均風味極佳。【延伸閱讀】- 冷藏技術突破! 國產大蔥可保鮮5個月 圖一、青蔥台農選1號 圖二、台農選1號vs 北蔥
在農田中「種植」火山岩可能會改變碳捕捉模式
2024/06/03
美國加州大學戴維斯分校研究團隊研究指出,透過將碎火山岩與農田土壤混合,可偕同農民協助各地政府實現聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)設定的關鍵減碳目標。這項研究採用加強岩石風化的氣候干預技術,利用風化過程將二氧化碳封存在碳酸鹽礦物中。研究人員表示,與其他氣候干預措施相比,加強岩石風化技術帶來的風險較小,同時還提供恢復枯竭的土壤和對抗海洋酸化等益處。   過去研究使用一種二氧化碳排放量的計算方法來估算2050年的減碳量,但研究人員希望尋找到一種通用於全球的技術,因此藉由新型生物地球化學模型,模擬將碎玄武岩應用於全球農地而減少二氧化碳排放量,測試加強岩石風化對氣候的敏感性,並確認該技術的有效性應用範圍。【延伸閱讀】- 【增匯】添加碎玄武岩於田間可除碳並提高作物產量   研究人員表示,運用模型模擬在2006年至2080年兩種排放情境下,世界各地1000個農業用地應用加強岩石風化技術的成效評估,發現在此期間最多可封存217億噸碳。最新的IPCC報告指出,為防止全球氣溫上升超過1.5℃,必須於2100年前移除100億至1000億噸的碳,同時也需要大幅度減少碳排放。   另外,研究人員發現,將加強岩石風化技術應用至全球農田後,碳移除估算量能夠達到氣候目標所設立範圍的下限,並強調在炎熱和潮濕的環境中,風化作用更快,因此在熱帶地區,加強岩石風化的作用速度將比高緯度地區更快速,而在較高溫環境下也具有相同效果。相較於其他減碳方法,例如依賴土壤有機碳儲存的方法,隨著氣溫持續上升,效果可能會變得不佳。   研究結果指出,加強岩石風化即使在中度與嚴重全球暖化的情形下也有相同效果。農民已在農田使用數百萬噸的石灰岩,這種岩石含有碳酸鈣,可提供養分並控制土壤酸化程度。但如果改用其他類型的岩石,比如玄武岩,可能更有益於推廣加強岩石風化技術,進而促使農民應用該技術。最近,這項技術已經應用在世界各地的小型農場,未來將進一步發展與推廣。【延伸閱讀】- 【增匯】透過岩塵可以吸收45%的空氣中二氧化碳以實現淨零排放
利用物聯網技術開發智慧室內水耕和氣耕溫室系統
2024/06/02
近年來,隨著全球人口激增和水資源短缺的問題日益凸顯,研究人員正在尋找智慧創新的農業生產技術,以供應全球糧食並節約水資源。埃及國家水資源研究中心(National Water Research Center)開發出一項智慧室內水耕和氣耕溫室系統,以改善當地農業生產效率並節約資源。   這項技術連結許多不同設備,可自動根據植物類型及季節控制溫室內的環境狀態,並根據植物生理需求調節空氣的濕度和溫度。透過傳感器的安裝,系統能夠定期監測和控制室內的環境,連接的物聯網平台則自動化儲存系統參數,只需最少的資料輸入,系統便可藉此建立維持植物健康的生長參數。研究利用高經濟價值作物綠火焰萵苣(Batavia lettuce)進行,結果顯示與傳統農耕方法相比,無論土壤肥沃度如何,這項技術皆可節約80-90%的水和肥料,提升了作物生長速度,並使單位面積產量上升。   雖然成效甚佳,但溫室建置時的初始建設成本高,且需要技術人員時常維護,且由於培養環境為封閉循環系統,病蟲害易迅速傳播,亦需要持續監測。此外,施作時仍須考量當地基礎供電設備,如遇斷電,植物會因無水供應而乾枯死亡。目前調查研究認為,該技術適用於種植藜麥、大麥或燕麥等作物,若用於大規模種植稻米、小麥或玉米等主要糧食作物則尚不可行。未來將朝向自動收穫技術、太陽能源應用或是以海水淡化方式供水等多方面繼續研究,優化系統以應對營運成本過高或能源供應不足等的挑戰。   透過這項智慧室內 水耕和氣耕溫室系統的研究,為農業生產帶來了新的可能性,農民藉由這項技術,可更有效的管理水及肥料等資源,並提高作物產量,為糧食安全和農業永續發展做出貢獻,推動農業領域的創新發展。【延伸閱讀】- 使用物聯網與回歸機器學習運算,打造自動化智慧溫室系統
植物透過共生菌提供之鐵元素而獲得氮
2024/06/01
豆科植物能透過與固氮細菌根瘤菌共生而有效獲得氮,氮元素是植物生長時所必需的營養素,根瘤是植物根上具共生功能的器官,而根瘤菌可定植於根瘤器官,並利用空氣中的氮轉換為氮化合物以進行固氮作用。在共生過程中鐵元素對於固氮作用至關重要,因該元素是固氮作用所需的輔助因子,然而,至今鐵元素如何運輸至根瘤部並參與固碳作用機制研究尚未完整。   日本筑波大學研究團隊以豆科植物百脈根(Lotus japonicus)為試驗植物,利用轉錄體學分析根瘤菌共生過程時該植物體的氮狀態。分析顯示,在固氮過程時LjIMA1/2基因在植物莖呈現高表現量,該基因功能是參與固氮過程中鐵元素的調控和運輸,研究亦顯示LjIMA1/2基因在植物莖和根中調控和運輸鐵元素至根瘤部發揮系統性和局部性的作用   另該研究也分析出IRON MAN(IMA)的胜肽基因,該胜肽基因由50個胺基酸組成,該基因會在根瘤感染後發揮作用而調節鐵元素運輸至根瘤部,以確保固碳作用進行。   該團隊也分析了缺乏根瘤共生作用的試驗植物,包括日本粗葉木(Lasianthus japonicus)和阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana),進行植物IMA胜肽基因功能分析,結果顯示,該試驗植物之IMA胜肽基因能夠透過調控鐵元素而增加植物體內的氮濃度以維持氮穩定狀態,進而調節植物生長。因此IMA胜肽基因能夠平衡氮元素和鐵元素來維持氮穩定狀態,並能夠調節和運輸鐵元素至根瘤部,以穩定根瘤部的固氮作用進行,維持植物體內的氮平衡。【延伸閱讀】- 了解豆科植物如何為根瘤菌提供氧氣,為根瘤轉移至非豆科作物做準備
可食用的藍綠藻來保護蜜蜂免受病毒侵害
2024/05/31
蜜蜂是重要的農業傳粉媒介,但全球數百萬的蜂群受病毒威脅,其中包括畸翅病毒(Deformed Wing Virus, DWV)。DWV與其他病毒一樣,大多透過蜂蟹蟎(Varroa mites)傳播,導致幾乎所以蜂群都有DWV,這些蟎蟲攜帶病毒並感染蜂群,導致蜜蜂畸形和死亡,尤其在蛹的時候,並且蜜蜂會同時受多種病毒感染。目前雖有治療蜜蜂疾病和寄生蟲的藥物,但仍無法減少蜂群中的病毒,這些蜂群的死亡不只影響養蜂業,更是對農業和全球糧食供應構成重大威脅。【延伸閱讀】- 餵食菌絲體萃取物可減少蜜蜂體內的病毒量   美國農業部(USDA)農業研究局(ARS)的研究人員研發了一種可食用抗病毒療法,將藍綠藻加入蜜蜂的食物中,可以增強免疫力抑制DWV的感染,並提高蜜蜂的存活率。藍綠藻是相當出色的蜜蜂食品添加物來源,過去研究人員曾研究過藍綠藻可作為蜜蜂的潛在食物來源,因為其具有類似於花粉的營養成分,並可以發展到商業養蜂的水準,同時藍綠藻透過光合作用生長,吸收大氣中的二氧化碳,形成友善的生態系統。   這項技術代表了一種潛在的新型蜜蜂治療方法,具有高度的永續性和發展性,此種方法可以將藻類直接添加到飼料中,無需額外加工,讓養蜂人能夠很容易管理與操作。研究人員也計劃將來對其進行改造,可以用來防治其他蜜蜂病毒和病原體。【延伸閱讀】- 臺灣養蜂業的問題與林地養蜂的建議
稻草造粒成再生燃料 推動農業剩餘資材能源化
2024/05/30
水稻作為台灣最大宗的作物,稻穀收成後留下約相等重量的稻草,因此成為全國最具規模的農業剩餘資材。農業部台東區農業改良場運用造粒技術將稻草製成固體再生燃料推動生質能發電,具有成為替代能源的潛力。【延伸閱讀】- 南澳洲利用芥菜種子和稻桿作為永續替代能源   根據統計,台東縣每年產生逾7萬公噸的稻草,一年兩期作約1萬2000公頃的種植面積,以每公頃稻穀產量6公噸計算,約可產出7萬2000公噸的稻穀,同時也會產生7萬2000公噸的稻草。【延伸閱讀】-由稻穀製成的量子點LED燈   台東區農業改良場作物環境科科長蔡恕仁表示,稻草富含有機質,因此具有發展為生質能的潛力,台東區農場運用造粒技術將稻草製成固體再生燃料,其淨熱值為煤炭(5890 kcal/kg)的56%,未來將配合區域性農業剩餘資材處理中心的設置,推動生質能發電,以符合國家永續發展政策。   蔡恕仁坦言,第一、二期作之間僅有1個月的時間,若使用分解箘處理稻草的話田間需要蓄水,但一、二期間田裡要再重新蓄水得看溝圳有沒有供水,目前稻草大多在採收後直接切碎就地循環再利用,只不過每公頃處理費用就高達6000元,而二期作種植時第一期的稻草尚未完全分解,容易引發窒息病等問題,影響水稻植株生育。   為強化稻草循環再利用,台東區農改場在台東縣關山鎮輔導循環場域,每期作以稻草捆包機處理50公頃稻草(約300公噸),供作物栽培覆蓋或編織成稻草蓆。為提升稻草利用效能,透過破碎、乾燥及造粒技術製成固體再生燃料,氯、汞、鉛、鎘等含量皆低於標準值,其中鎘為未檢出,經實驗結果顯示具有成為替代能源的潛力。   蔡恕仁表示,稻草製成固體再生燃料後體積大幅減少,且稻草壓實後燃點將達300度,具有易儲存、方便運輸及安全性高等特性,未來將配合區域性農業剩餘資材處理中心的設置,將稻草規格化並應用於區域型生質能發電,可將農業剩餘資材能源化,落實循環農業、淨零排放的政策目標。【延伸閱讀】-日本循環農業!建構土壤微生物群落圖譜環控平台   農業部長陳駿季上周也強調,農業廢棄物如例如樹枝、稻穀等作為薪材燃料循環利用,農業剩餘資源再利用是未來的重要方向。
Sentera 採用See & Spray替代方案進行精確雜草管理
2024/05/29
精準雜草管理是一個涵蓋各種工具和技術的總稱,這些工具和技術主要在減少對除草劑及降低除草劑依賴性的情況下控制雜草。許多農業科技公司目前都在努力減少除草劑的使用,例如除草機器人公司John Deere的See & Spray技術,該技術使用吊桿上的攝影機,藉由視覺和機器學習來檢測雜草並啟動噴霧器噴嘴。而位於美國的Sentera公司最初是一個高解析度影像診斷平台,並將影像資訊轉換為植物和田間健康等農業數據,新推出的除草技術也是運用此概念。Sentera和Deere於2016年建立了合作夥伴關係,其中一部分是利用前者的技術來開發雜草地圖,並將其植入後者的機器系統中,讓農場經營者可事先知道田地有多少雜草及雜草種類。【延伸閱讀】- 【調適】如何使更少的除草劑=更少的雜草+更高的產量?獨特的土壤微生物可能是一個答案   Sentera公司在2023年年底推出了名為 Aerial WeedScout 的精準除草技術。WeedScout以原始平台為基礎,搭配低成本無人機和一個感測器,繪製田間雜草圖,並只針對田地中真正需要噴灑的區域分析出除草劑施用方法,能降低達70%的除草劑使用量。【延伸閱讀】- 以植物為原料的新型除草泡沫與化學除草劑一樣有效   Aerial WeedScout 和 See & Spray可互相搭配,取決於個人操作喜好。Sentera公司表示2024 年將與六家跨國合作夥伴合作,在更大範圍測試該技術,未來的目標是能四分之一英吋大小的雜草檢測率可達到95%。
控制根系生長方向有助於拯救作物和緩解氣候變遷
2024/05/28
植物根系對於植物生長和生產至關重要,不僅可以固定植物,還可以從土壤中吸收水分和養分。根系分佈於土壤中,形成所謂的「根系結構」,且較深層的根系結構與更持久的碳儲存有關,因而有助於提升植物的土壤碳固存和適應乾旱的能力。然而,向地性設定角(gravitropic set-point angle)是主要決定根系結構的關鍵因素,過去研究顯示生長素和細胞分裂素等植物激素與根系生長角度也有關,例如DRO1/LAZY4基因可透過生長素相關機制在根系角度中發揮重要的作用,但目前針對此關聯的研究機制甚少。   美國的獨立研究機構沙克研究所(Salk Institute)使用阿拉伯芥的根系進行基因篩選,鑑定出一種名為「甲苯咪唑」(Mebendazole)的分子。該分子為潛在的根系調節因子,且可透過活化乙烯訊號傳遞路徑來增加根系之向地性設定角,促使根系朝向土壤深層處生長,但該分子還會抑制名為CTR1蛋白質激酶的活性,該酶可負調節乙烯訊號傳導路徑,導致根系向土壤淺層處生長。因此,乙烯訊號傳導路徑在根系結構的形成中扮演重要的角色。   該研究證明了乙烯在根系結構中的關鍵作用,但也衍生了新問題,研究人員懷疑是否存在其他分子,或是在乙烯訊號傳導路徑中可能有特定的基因使根系能生長至更深層的土壤,未來尚需進一步探討。另研究人員表示,乙烯訊號傳遞路徑在陸地植物中普遍存在,對於根系生長至關重要,該路徑的研究是一項具發展性的技術,可使農作物更具加韌性,並在土壤中儲存更多的碳,有助於應對氣候變遷。【延伸閱讀】- 找出能夠適應「更熱地球」的根將有助於緩解糧食供應的壓力
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
2024/05/24
在巴基斯坦,農業是一項相當重要的重要經濟收入支柱,大約占國內GDP 22.7%,但由於氣候引起的沙漠化、人口增加、水資源短缺和糧食需求,農業遭受的影響日漸嚴重。其中,農業用水主要依賴灌溉,而傳統灌溉受到高耗水、高耗能、作物產量低及利潤低等的限制,所以導入合適的灌溉技術,並選擇適合作物與施作地點是非常重要的。   混合能源驅動的智慧灌溉系統(HEPSIS)是一種新興的技術,可增 加能源利用效率和水資源利用率,提高作物產量,該系統包含以太陽能或風能作為動力來源、利用感測器收集即時氣候變化資訊,及以人工智慧系統將收集的數據做出決策,最後透過應用程式介面將合適的方案通知農民。透過即時整合氣候及土壤濕度數據,該系統可以根據預測的結果調整灌溉計畫,進而加強水資源的運用。   但在設計系統的同時,必須同時考量適合的施作地點與實施作物,研究針對印度河流域的灌溉系統用水情形、地下水位深度、土地利用及覆蓋情形及土壤型態分類的角度探討設置場地合適程度。另外透過耕地面積、灌溉需求、生產成本、平均產量、淨利潤等多方面綜合篩選與分級評估合適的作物。   整體研究顯示,在地點選擇方面,適合的土地大多為砂質黏壤土或是粘質壤土,地下水位較淺、水質導電度低,且為農業用地;而在作物選擇上,灌溉成本低、淨產量高、種植面積大的小麥、水稻為當地合適的糧食作物,棉花和甘蔗則為合適的經濟作物。   透過選擇合適的地點與作物,並搭配智慧灌溉系統設備,可使小農在面對氣候變遷、糧食需求增加的情形下,以此提高水資源的運用、減少能源消耗並提高產量,促進農業永續利用與發展。【延伸閱讀】- 運用天氣數據,開發農作灌溉支援系統防止旱災
CIMMYT與各地區合作開發耐熱玉米品種,改善糧食作物生產
2024/05/22
玉米在南亞是一種重要的糧食作物,為數百萬小農提供生計,然而近年尤其在熱帶地區,氣候變化影響將對農作物產量造成威脅。經過國際玉米小麥改良中心(CIMMYT) 於當地長期與農民的合作與研究,在孟加拉、不丹、印度、尼泊爾和巴基斯坦成功開發了玉米雜交種,這些雜交種不僅產量高,且能耐高溫和乾旱環境,未來有望提高農民的收益及保障糧食安全。【延伸閱讀】- 【農業優化新契機】運用分子標誌 提升蔬菜雜交控管與品種鑑定度   透過先進的技術,如雙單倍體技術、分子標記等方式,加快育種週期並提高選擇強度和準確性,使玉米品種的育種週期從5、6年縮短至4年,這些品種在產量方面表現出色,面對高溫逆境及乾旱等的環境壓力也能有穩定的表現。透過實地試驗更顯示,種植耐熱玉米品種的農民在惡劣的氣候條件下也獲得了穩定的收益。   此外,耐熱玉米品種的推廣更受益於公私夥伴的合作關係,藉由與當地中小企業、農民合作社及公部門的合作,耐熱玉米種子的生產和發送變得更加順暢,確保了農民能易獲得這些優良的新品種。而CIMMYT與其他國際農業研究機構的合作也加速了玉米育種進展。除了南亞地區,在非洲和中南美洲也透過創新的育種技術和現代工具,不斷改進玉米對於環境的適應性和營養價值,以應對日益惡劣的氣候條件。   藉由持續不斷的合作與研究開發並推廣耐熱玉米雜交種,保障南亞與非洲等地區的糧食安全,未來將開發更多的抗性玉米品種,以應對諸多氣候變化對農業生產造成的挑戰,確保全球糧食的持續穩定供應。【延伸閱讀】- 【專家評析】植物育種技術之演進談新興基因編輯技術CRISPR/Cas9 於農業之應用
精準農業:技術使用優點和挑戰
2024/05/21
精準農業技術可以透過水、肥料和飼料等精確應用來改善資源管理,進而提高農業生產效率,但根據2023年美國農業部(USDA)的報告,只有27%的美國農場或牧場使用精準農業實踐來管理農作物或牲畜。美國農業部和美國國家科學基金會(NSF)在2017-2021年為精準農業研發提供了近2億美元的資金,包含與人工智慧(AI)研究機構合作研發。 使用精準農業技術的好處包括: 利潤增加:農民可以用相同數量的投入來提高產量,進而獲得利潤,或用更少的投入獲得同等的產量。 減少農作物投入物的施用:科技可以減少肥料、除草劑、燃料和水等作物投入的使用,可以透過促進農業用水的有效利用來解決水資源短缺問題。 環境效益:科技可以防止田間過度使用化學物質,減少河流與海洋汙染。 限制精準農業更廣泛採用和使用的挑戰包括: 前期成本高昂:對於資源或資金有限的農民來說,最新技術成本可能過高。 農場數據共享和所有權問題:對農場數據共享和所有權的擔憂可能會阻礙人 工智慧在農業中的廣泛使用。 缺乏標準:缺乏統一標準可能會阻礙不同精準農業技術互通性。   精準農業涉及收集、分析數據並根據數據採取行動,可以幫助農業部解決食品短缺問題,同時還可以幫助農民降低投入成本及提高效率。GAO提出三個政策目標,有助於應對採用精準農業技術方面的挑戰或提高精準農業技術的效益,包含對農民的推廣與支持、鼓勵創新及加強數據管理。並在其報告中探討了新興精準農業技術和精準農業技術採用、為精準農業提供支持的聯邦計畫、使用精準農業技術的好處和挑戰,及能夠應對挑戰或協助提高使用精準農業技術效益的政策選擇。【延伸閱讀】- 精準農業結合人工智慧可降低農業化學足跡

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