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趨勢快訊
柑橘果實日燒運算模組
2024/05/20
農業部農業試驗所 陳祈男、石憲宗   柑橘類為臺灣種植面積最大之果樹,根據農業統計年報,110 年種植面積為25,054 公頃,總產量46.6 萬公噸,其中茂谷柑、椪柑、桶柑、檸檬與文旦等柑橘類果實均容易發生日燒。受到氣候變遷的影響,極端天氣的發生頻率大幅增加,致使近年柑橘果實日燒日趨嚴重,若不加以防治,嚴重可達3 成以上的損傷,對農民而言是極大的損失。【延伸閱讀】- 極端氣候常態化!稻米、蔬果大受影響,日本農業如何因應?   果實日燒是指受到日照、溫度、相對濕度等因子造成果實表面灼傷,初期呈灰青色或黃褐色小斑點,隨後逐漸擴大,形成圓形或不規則的灰褐色乾疤,病部果皮生⾧停滯,質地變硬、粗糙,有時龜裂,使果實形狀不正。以往農民會在6 月至9 月預防日燒,但近年受氣候變遷導致極端溫度的影響,日燒發生時間提早且發生頻率增加,農民難以憑藉傳統經驗判斷果實日燒防治時機,當日燒突然發生時,農業幫工人力也難以及時調度,因此研發智慧且精準預警果實日燒之系統,實是刻不容緩。本所開發之「柑橘果實日燒運算模組」,即可幫助農民精準有效預測日燒發生,及早因應防治,及時進行幫工人力調度作業,減少日燒造成之損失。   影響果實日燒的主要原因之㇐為果實表面溫度高於閾值(即可能發生日燒之臨界溫度值)時,發生日燒的機率就會大幅增加。目前雖可使用紅外線測溫槍等儀器快速測量果實表面溫度,但無法時刻監測溫度變化,達到警示功效。本技術導入「柑橘果實表面溫度模型」與「柑橘果實日燒閾值」兩大部分,將多種影響果實日燒的氣象參數因子,透過本運算模組簡化為「果實表面溫度」單㇐因子,使日燒閾值成為單㇐固定值,此閾值不受地區性的環境變因所影響。當超過日燒溫度之閾值,即可警示日燒發生。   本技術透過擷取中央氣象局「氣象資料開放平台」或氣象資訊服務業者之氣象預報資料,轉化為果實表面溫度連續變化資料,即可具有預警柑橘日燒之功效。再配合防治資材噴施於植物表面形成薄膜,不但不會影響植物的光合作用與呼吸作用,還兼具阻隔刺吸式口器害蟲 (蟎類) 吸食組織汁液與預防果實日曬的功能,可幫助農友有效防止日燒,減少損害。   本技術業經農委會智審會審議通過,可授權予資訊服務業者,若配合承接業者自行開發之模擬預測系統,可預測未來之氣溫、日輻射量、相對濕度等氣象資料,再透過業者在農民果園架設之微氣象站,更可精準預測日燒發生之時間點。業者也可透過手機簡訊、電子郵件或APP 方式進行推播,讓農民即時獲得預警資訊。業者可同時提供氣象資料與作物即時影像監測資料,並整合於同㇐系統內,讓農民即時掌握氣象與作物生⾧因子。業者藉由每月收取傳輸費方式穩定其收益,而農民可精準掌握日燒災害發生時間點,及早防治,減少損害,達到雙贏局面。若配合「雲市集-農業館」,更可讓農民容易取得該技術。本技術預計提供500 戶以上柑橘農民使用,市場規模可達2,000 萬元以上。【延伸閱讀】- 讓植物說話-科學家發明感測器即時監測植物體內變化   柑橘農民使用本技術後,預期每分地收益提升2~3 萬,若再配合本所開發之日燒防治資材,預期可降低損害10%至15%,每公頃減少成本10 至15 萬元。本技術不僅能降低災損,也能節省人力,達到科技護農的成效。 圖1、柑橘果實嚴重日燒 圖2、農試所研發之防治資材」,配合柑橘果實日燒運算,可有效預防日燒發生。
鉀枯竭:全球糧食安全的隱形威脅
2024/05/17
鉀素是植物生長的重要營養素,有助於植物行光合作用和呼吸作用,但缺乏鉀素會抑制植物生長與降低作物產量。英國倫敦大學學院研究人員表示,全球約20%的農業土壤面臨嚴重缺鉀的情況,其中以東南亞、拉丁美洲、撒哈拉以南非洲及東亞地區最為嚴重,因這些區域採集約化方式進行農事生產,使鉀素快速消耗而對全球糧食安全構成威脅。 農民依靠鉀肥補充土壤中的鉀素,但該礦物的價格不穩定,且鉀肥生產又高度集中,僅有12個國家主導了近120億英鎊的國際鉀肥市場,其中加拿大、俄羅斯、白俄羅斯和中國所生產的鉀肥佔世界總產量的80%。   研究人員強調,在2022年4月因肥料需求增加、燃料價格上漲、疫情恢復及俄羅斯入侵烏克蘭等全球不穩定的因素下,使鉀肥價格比前年上漲500%。俄羅斯和白俄羅斯原本出口了全球約42%的鉀肥,但在2022年俄羅斯入侵烏克蘭後,英國、美國、加拿大和歐盟對這兩個國家實施進口制裁,擾亂全球供應,加劇了價格的飆升。   自最初價格飆升以來,鉀肥價格已下跌約50%,但整體價格仍偏高,而高價位的鉀肥會使弱勢群體難以獲得。因此,研究人員呼籲政府應加強鉀肥管理,並建立健全的協調機制,目前尚未有國際政策或法規進行管理。   在2021年,全球鉀素消耗量達4500萬噸,預計到2025年時,全球生產量可能上升至6900萬噸,供應國包含白俄羅斯、加拿大、俄羅斯、澳洲、厄利垂亞和英國。然而,鉀肥採礦會引起人權問題,也會對環境有顯著影響,因鉀肥採礦會產生數百萬噸的廢棄物,主要由氯化鈉鹽組成,若該廢棄物滲入土壤,會使土壤和地下水鹽化,進而危害動植物。因此研究人員提出六項建議,提供政府機關研擬政策和措施,防止作物產量下降,保護農民免受價格波動影響,並解決環境問題,建議包括: 建立全球鉀素總儲量和流動性評估,以識別最受風險的國家和地區。 建立國家監測、預測和應對鉀價格波動的能力。 進一步研究在作物和土壤中限制鉀素對產量的影響,協助農民維持土壤中的鉀量。 評估採礦鉀素對環境的影響,並制定永續生產的方法。 發展全球循環鉀元素,減少鉀素使用量,並最大程度再循環利用。 透過聯合國和其他機構加強政府間的合作,制定類似氮肥供應的全球政策協調機制。【延伸閱讀】- 到2025年化肥減量化行動方案
花1年做碳盤查 台灣首盒碳標籤草莓誕生
2024/05/16
苗栗農改場長呂秀英表示,草莓碳足跡是以環境部公布的「碳足跡類別規則(CFP-PCR)生鮮水果」為依據,紀錄草莓從生產到廢棄回收的碳足跡排放量。【延伸閱讀】- 產品碳足跡資訊網-國內農產品碳足跡類別規則與標籤資訊   根據盤點結果顯示,台一休閒農場生產的「400g塑膠手提盒草莓」,從生產到廢棄階段的碳排比例依序為原料階段占68.81%、製造階段占30.81%、使用階段占0.33%以及廢棄回收占0.05%,總碳足跡排放量為1.1kg二氧化碳當量(CO2e)。   呂秀英指出,其中原料階段為碳排熱點,以肥料、滴灌電力及種苗居前3名,苗栗農改場為達成5年內碳足跡減量3%的目標,未來將持續協助台一休閒農場導入專業技術團隊,輔導合理化施肥管理、提升肥料運用效率及導入節電灌溉系統,未來也將持續輔導農產品碳足跡盤查,鼓勵業者降低碳排並研發減碳技術。【延伸閱讀】- 【綠趨勢】減少溫室氣體排放的政策應從農業碳交易市場做起   呂秀英強調,台灣自2009年推動碳標籤制度以來,共有500多件產品取得碳標籤,但多集中於食品與製造業,農產品相對較少,草莓碳標籤的取得,不但可擴大碳標籤的農產品,更能達成綠色消費的目標。【延伸閱讀】- 【減量】透過碳標籤與菜單設計可以減少飲食的碳足跡
氣候智慧型農業:衛星技術如何在農業上運作
2024/05/15
繼2023年7月被認為地球有史以來最熱的月份之後,聯合國貿易和發展會議(UNCTAD)及其合作夥伴合力幫助發展中國家利用衛星技術提高農業的氣候適應能力,隨著極端天氣更加強烈和頻繁,農業適應氣候變遷是降低農作物損失和對抗全球飢餓的關鍵。   Cropwatch系統為GeoGLAM(GEO/GEOSS全球農業監測)全球監測部分的核心系統之一。GeoGLAM計畫於2011年由20國集團(G20)發起,旨在提高全球主要穀類作物及大豆生產及貿易資訊的透明度。在這些目標的推動下,來自非洲和中東等11個發展中國家參加於模里西斯舉辦的能力建設活動,了解該系統在實際場域如何進行應用。參與者將練習使用該程式功能,包含全球定位、視訊和地理資訊系統來收集農作物樣本資訊,由於當地農業佔用水量達30%,利用地理定位數據來進行灌溉時間和調度等策略性管理相當重要,CropWatch系統將有助於優化該國主要作物灌溉工作。【延伸閱讀】- 衛星及GIS技術於精準農業上之應用   迄今為止,計畫已為11 個亞洲和非洲國家提供了CropWatch 系統及其適應當地需求的技術和知識。
植物生長促進根系細菌應用於萵苣水耕栽培
2024/05/14
在傳統農業中,合成化肥的使用已成為不可或缺的部分,但面臨供應不平衡和成本過高等問題,需尋找潛在的解決方案來應對挑戰。使用生 物刺激劑和生物肥料,其中包含益生細菌、真菌和藻類等,能夠永續保護土壤的物理、化學和生物結構,同時促使植物更有效利用合成礦物肥料,進而提高作物產量。其中,植物生長促進根系細菌(PGPR)能夠直接提供植物所需的營養素、調節植物激素、影響植物生長,並間接通過各種機制抑制植物病原體和有害微生物。【延伸閱讀】- 化學家開發出促使植物生長之有機活性物質   許多研究將生物肥料結合水耕栽培應用,發現能減少對礦物肥料的依賴,同時改善植物營養、增加產量與提升作物品質。土耳其丘庫羅瓦大學(University of Cukurova)研究團隊研究PGPR對萵苣水耕栽培的影響,該研究使用包含枯草桿菌、巨大芽孢桿菌和螢光假單胞菌等PGPR。試驗使用100%礦物肥料作為對照組,處理組則減少礦物肥料比例(20%、40%、60% 和 80%)並以PGPR替代部分礦肥,評估水耕萵苣的生長參數、產量和化學成分含量。   研究結果顯示,以PGPR替代礦物肥料處理均顯著提升水耕萵苣的植株重量、葉片數量、葉片面積、葉片乾物質、葉綠素含量、產量及養分吸收率,還能提高萵苣的必需礦物質濃度,包括酚類、類黃酮、維生素C和總固形物等成分含量。尤其以PGPR取代80%礦物肥料處理與使用100%礦物肥料之萵苣產量相當,表示PGPR可作為萵苣水耕栽培中合成礦物肥料的潛在替代品,推動環境友善栽培,並實現永續農業。【延伸閱讀】- 【綠趨勢】日本環境永續的「友善耕作」之發展現況   此外,研究人員建議未來重點探討在無土栽培中細菌定植情形、適用於無土栽培的新型細菌菌株和最適劑量、應用於萵苣之PGPR的保存期限、以及抑制根部疾病之研究,將有助於促進PGPR在無土栽培中的廣泛應用。
【減量】添加植物萃取物於飼料中提升乳牛能源使用效率及降低甲烷排放
2024/05/10
植物藥(botanicals)為植物營養素的衍生活性化合物,在非反芻動物的研究中,顯示植物營養素的活性成分如丁香酚、肉桂醛、大蒜素和辣椒素等,在低劑量下可觸發動物腸胃健康和免疫力相關的特定反應,減少氧化壓力,並影響胰島素分泌和活性,此外,植物藥對於反芻動物而言,具有抗微生物的特性,已被研究作為反芻動物的潛在瘤胃改良劑。   由於植物藥可能改變乳牛瘤胃中的發酵過程,賓州州立大學的研究團隊針對飼料添加物的開發,嘗試用海藻、大蒜等標的進行添加物的合成試驗,其最後選定辣椒萃取物-辣椒油脂及丁香油作為研究標的,並進行為期10週的試驗研究,研究試驗分成三組,分別為飲食中沒有補充劑、每天補充300毫克的辣椒油脂,及每天補充300毫克辣椒油脂和丁香油,且各組有16頭荷斯坦牛進行試驗。【延伸閱讀】- 【減量】餵食飼料補充劑可減少產奶乳牛腸胃內的甲烷排放量約25%   試驗結果顯示,將辣椒萃取物-辣椒油脂或將辣椒油脂與丁香油共同添加到高產乳牛的飼料中,雖不會提升牛奶產量或改變牛奶成分,卻可提高泌乳高峰期乳牛的能量利用效率,使其體重增加,並減少11%的甲烷排放量,研究人員推測辣椒油脂可能會影響牛的能量和氮利用,而瘤胃發酵和甲烷減排效應可能是由辣椒油脂和丁香油的聯合效應或單獨的丁香油引起的,此項研究近期發表於《Journal of Dairy Science》。【延伸閱讀】- 【減量】發現牛隻腸胃道微生物相組成與甲烷排放間的關聯將是農業永續利用的關鍵之一
歷經8年育成 豔麗如寶石 「仲夏瓔珞」石竹發表今夏上市
2024/05/09
國內切花石竹品種多由國外引進,耐熱性不佳,農業部農業試驗所花卉試驗分所投入石竹耐熱育種,歷經8年成功育成耐熱性佳、可全年生產的「台農3號-仲夏瓔珞」,今天在雲林古坑發表,仲夏瓔珞顏色豔麗如寶石,因而得名,目前少量生產,將於暑假上市,因花期長,具有價格優勢。   農試所今天在古坑鄉立幼兒園發表最新育成的石竹新品種「台農3號-仲夏瓔珞」,教導學童製作「仲夏瓔珞」小花禮送給媽媽,遺傳育種系約僱助理褚哲維表示,「仲夏瓔珞」從雜交到選拔、命名,歷經8年時間,因顏色豔麗如珠寶,故以古代經典有珠寶之稱的「瓔珞」命名。   過去切花用的石竹,多從國外引進,其耐熱性不佳,國內僅能於冷涼季節或高冷地區生產,一般花期約7至14天,夏季拍賣價格一把約120多元,最新育成的「台農3號-仲夏瓔珞」不但耐熱性佳,還具有可在高溫期生產,且切花品質良好、具不褪色的特性,花期可穩定維持2周,極具價格優勢。   農試所主秘謝廷芳表示.仲夏瓔珞具有紫紅色的花朵與半球狀的花序,同時散發怡人花香,是可全年於平地生產的優良品種,預期推出後,能帶動國產花卉蓬勃發展,目前已以非專屬方式技術授權具有農民身分的花藝業者自行生產,今年暑假將可在市場銷售。【延伸閱讀】- 球根花卉及蘭花選育技術
基於RNA或DNA的新分子可保護植物免受病毒侵害
2024/05/08
病毒感染植物時,會利用植物細胞進行大量的自我複製,參與過程的關鍵產物是病毒RNA分子,用於製造蛋白質的分子。多年來,德國哈雷-維滕貝格馬丁路德大學(Martin Luther University Halle-Wittenberg)研究團隊致力於研究如何破壞這個過程,並同時分解細胞內的病毒RNA分子的方法。該團隊過去曾嘗試使用小分子干擾核糖核酸(siRNA)來優化已知的植物RNA干擾過程,並成功開發一種方法,以識別病毒RNA分子中合適的結合位點。【延伸閱讀】- 科學家發現新的植物病毒防禦機制及對應之關鍵基因   該團隊的最新研究發現利用植物細胞中一種反義寡核苷酸(antisense oligonucleotides)的合成型短鏈DNA分子,可調控細胞酶辨識外來的RNA分子並進行降解。研究人員指出,該方法作用的關鍵在於需識別出病毒RNA分子中合適的目標結構,以便酶切割分子可附著作用,然而,多數潛在的病毒RNA分子結構複雜,且容易被其他細胞的組成分所遮蓋,而難以直接攻擊病毒。該研究結果顯示,運用優化的反義寡核苷酸活性物質,在模擬病毒感染實驗中證實,有高達90%的植物受到該物質所保護,免受模型病毒感染。   綜合過去研究顯示,過去所開發的方法也適用於反義寡核苷酸,且這些活性物質在植物中也具有類似的保護效果,儘管RNA干擾和反義(antisense)的作用方法類似,但兩者的活性酶複合物完全不同。該團隊已進行專利申請,未來將進一步優化方法。研究人員指出,反義寡核苷酸不僅準確,操作容易且成本較低,而類似的活性物質也在人體中已使用多年,且幾乎無副作用。【延伸閱讀】- 將植物病毒改造成益於作物生長的奈米級農業資材   另外,其他學者也正在開發類似方法,以應用於抵禦其他有害生物,如感染人類的病毒。
柳葉相思萃取液可提升香菜生長和植物化學成分含量
2024/05/07
過度使用化學氮肥是阻礙農業發展的限制因素之一,亟需減少使用量,以減輕化學肥料對環境造成的負面影響。生物刺激劑是實現永續農業的重要工具,可作為生長促進劑和礦物肥料的補充劑,有助於提高植物生長速率、產量和作物品質。天然植物萃取物是一種潛在的生物刺激劑來源,可透過提高營養素利用率和增強植物的初級和次級代謝,增加蔬菜植物的產量和化學成分含量。【延伸閱讀】- 到2025年化肥減量化行動方案   埃及亞斯文大學(Aswan University)研究團隊進行柳葉相思(Acacia saligna)萃取液施用香菜葉面影響研究,進行包括植物生長、化學成分和產量方面的評估。該研究持續了兩個季節,對照組使用100%的氮肥,而處理組則使用不同濃度(2%、4%、6%)的柳葉相思萃取液,施用量為氮肥建議劑量的50%,並隨機挑選12個實驗田區進行三次重複試驗。後續使用氣相層析質譜儀(GC-MS)分析香菜葉中萃取的精油成分與使用高效液相層析儀分析酚類和黃酮類成分。   研究結果顯示,以4%柳葉相思萃取液與50%的氮肥劑量混合施用於香菜葉,可顯著增加植物中總固形物、碳水化合物、蛋白質、酚類、葉綠素和抗氧化活性成分含量,同時提高總產量,然而,研究人員指出,6%柳葉相思萃取液與50%的氮肥劑量混合處理並未能顯著增加香菜植物的生長參數,可能是因為潛在的相剋作用(allelopathic effects)所致,因此,未來還需進一步探討不同濃度的柳葉相思萃取液在各種作物的應用效果,以利於開發潛在的天然生物刺激劑,促進永續農業的發展。【延伸閱讀】- 日本研究應用嗜熱菌的無化學肥料和無化學農法 - 以永續農業為導向的「堆肥-土壤-植物互動系統」
薄荷栽培與袋茶製造技術
2024/05/06
臺中區農業改良場唐愷良   薄荷為唇形花科之多年生草本雙子葉植物,品種眾多,植株高度從10-100公分不等,使用歷史已逾2千年,於現代仍廣泛使用於食品添加劑、沖泡飲、菸酒產品、芳療、化妝品等產品。因其所帶來之清涼感與芳香氣味,許多家庭日常用品如牙膏、護手霜、沐浴乳、清潔劑、鼻吸劑等也會添加作為調味劑使用。   薄荷中主要的機能性成分豐富,包括萜類、多酚類、有機酸、胺基酸等。《本草綱目》中記載:「薄荷辛能發散、涼能清利,專於消風散熱」。薄荷於傳統醫學與民俗療法上常用於治療風熱感冒引起的發熱、咳嗽症狀,並具有天然鎮靜作用,可減輕焦慮並舒緩緊張與頭痛。現代研究則透過多項試驗證實,薄荷具有抗發炎、抑制細菌、抗真菌、抗病毒、抗過敏、防止血栓之功效,並可促進腸胃道蠕動,從而緩解消化不良和腹部脹痛等問題。   近年來新冠病毒於全球大感染,薄荷為中藥清冠一號的配方之一,同時中央研究院於2021年之研究發表亦證實薄荷水萃物可有效減少老鼠肺部病毒數量,具有治療COVID-19之潛力,薄荷因此躍升成為近年來特別受矚目的特作作物。   本場引進薄荷試作已十多載,篩選出較具潛力的薄荷品種,針對其產量、風味、成分進行評估,並陸續建立了薄荷栽培、採收後處理以及加工技術。有助於提高薄荷的產量和品質,同時保持其天然的風味和成分。   本技術亦以薄荷為基底,加入不同國產原料,開發出兩款具有薄荷香氣,冷熱皆宜之複方茶包。結合了薄荷的清涼和其他材料的豐富口感,不僅適合冬季暖身飲用,也適合夏季清涼解渴。且薄荷複方茶包不含咖啡因,不易造成睡眠障礙,有望為茶飲市場帶來更多元的產品。【延伸閱讀】- 研究發現類薄荷醇化合物能活化植物的免疫機制減少農作物損失 薄荷生長情形
紅色防蟲網可有效防治害蟲,減少化學農藥的使用
2024/05/03
雖然合成殺蟲劑可用於控制花園和農作物的害蟲,但許多合成殺蟲劑會滲入土壤和水源,毒害植物、野生動物和無害昆蟲,對自然環境造成損害。一些害蟲也對這些化學物質產生了抗藥性,造成農民需要更頻繁地使用農藥。農用防蟲網是保護農作物和減少殺蟲劑使用的另一種方法,在果園或菜園經常可見到典型的白色、黑色或藍色網狀溫室。它們可以從物理上防止昆蟲接觸農作物,就像蚊帳一樣。【延伸閱讀】- 不用殺蟲!日本研發新型驅蟲劑-提高植物防禦能力,有效驅除害蟲   日本京都府農林水產中心和東京大學的研究人員測試了紅色、白色、黑色和混合顏色的防蟲網對阻止蔥薊馬(onion thrip)危害九條蔥(Kujo leeks)的效果,發現網的顏色可能扮演更重要的嚇阻作用。薊馬對殺蟲劑具有很強的抗藥性,透過食用農作物和傳播有害病毒,對許多重要農作物造成損害。   研究人員測試了三種網徑尺寸(2mm、1 mm和 0.8mm)及三種紅色防蟲網組合(紅白、紅黑和紅紅),並在實驗室和田間測試了相同尺寸的典型黑色、白色和黑白組合網。在實驗室和田間試驗中,紅色防蟲網在阻擋昆蟲方面明顯優於其他顏色。此外,在田間試驗中,部分或完全被紅網覆蓋的作物所需的殺蟲劑比完全未被覆蓋的田地少 25-50%。研究人員表示,在紅色防蟲網的網眼尺寸大於昆蟲身體的情況下,仍比其他網眼尺寸較小的傳統黑色或白色網更有效。   未來,研究人員希望可以製造出看起來不是紅色的紅色網子,至少在人眼看來不是紅色的,但對害蟲有同樣的效果。以及希望能夠降低製造成本,並且找到提高耐用性的方法。除了減少薊馬的侵擾外,紅色防蟲網的另一個優點是,因為它們的效用是依賴顏色而非網眼尺寸,所以可以有更大的孔徑,因而能提高透氣性,減少真菌感染的機會,並增加了接觸陽光的機會。此外,由於通風性更好,溫室內的溫度不會變得那麼高,使農民在裡面工作可以更加舒適。
阿里山山葵重出江湖 溫室種植突破海拔限制再現綠金
2024/05/02
林業署嘉義分署指出,阿里山地區山葵有其歷史背景,早期阿里山居民在住家旁栽植山葵自用,後來成為經濟作物,因種植面積增加濫墾國有林地,且研究顯示對生態環境造成一定程度影響,2010年核定逐年漸進收回濫墾林地,也協助葵農媒合私有土地,助轉換跑道。   議員何子凡說,阿里山山葵除了原民種植外,早期也是許多漢人維持生計的重要經濟作物,除了在原住民聚落推動復育外,也應該盡速推動納入林下經濟作物的開放品項,有效管理及總量管制,讓山區農民增加生計收入,在山葵經濟及環境保育之間取得平衡。【延伸閱讀】- 全國首個林下經濟地方創生計畫 屏東牡丹建立專屬品牌   農業處表示,山葵有「綠金」美名,過去鮮食根莖出口價格高昂,開始大量種植後,因需清除原有地面枯枝落葉,不利於水土保持,國有林地逐漸被收回後,輔導葵農採用溫室種植,其中就有葵農挺身而出,引進日本品種交叉配種,讓山葵在中低海拔成功復育。   農業處表示,去年發起阿里山部落山葵產業栽種聚落亮點發展計畫,將費時4年、斥資2000萬元復育阿里山山葵,興建2座山葵智能設施溫室、1座山葵簡易強固型溫室,也辦理教育訓練及生產履歷標章課程,成立有限責任嘉義縣阿里山原住民山葵生產合作社。【延伸閱讀】- 產業追蹤/善用科技 點亮原鄉經濟   合作社理事主席安淑美說,計畫起初先栽種1萬株山葵,慢慢試驗改良種植方法,從最深山的里佳部落、特富野部落開始發苗讓班員栽種,目前社員共種植4萬株山葵,面積約6分地,今年估計會增加到5.5萬株,面積約7分地,同時開發1千公尺左右山坡地高密度植種技術。   翁章梁說,山葵從種植到上餐桌至少得花2年時間,復育過程相當不簡單,中低海拔不具備山葵所需低溫條件,過程不斷實驗、克服問題相當考驗耐心,目前復育狀況良好,盼未來推廣到部落內不涉及危害水土保持的地方,讓山葵繼續成為阿里山的象徵。
【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
2024/05/01
除草劑為全球農業系統中不可或缺的物質,能夠解決雜草問題,但同時會對土壤品質造成不利影響,進而影響作物的健康生長。現在研究人員找到了一種解決方案,不僅可以處理雜草並提高作物產量,同時減少農民施用化學除草劑的劑量。【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   這種解決方案建立於土壤微生物的基礎上:一種生存於植物根部生態系統中的根棲細菌(rhizobacteria)。多項研究已探討這些細菌的獨特益處,他們能夠在植物根部及其周圍建立健康的微生物群,有助於固氮及對抗病原體。【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   特別是一種被稱為假單胞菌屬(Pseudomonas)的細菌,其以抑制農業雜草生長能力而聞名,在一項合作研究中,研究人員於溫室實驗中使用假單胞菌屬的四種菌群與除草劑組合,皆成功地抑制了雜草-細鷸草(Phalaris minor)的生長。   進一步將實驗轉移到小麥田區測試假單胞菌屬菌群與不同劑量(25、50、75及100%)的除草劑組合,結果顯示,與單獨使用除草劑處理的對照組相比,菌群搭配50%或75%除草劑兩種組合比例,能夠更好地控制雜草生長,並提高22%小麥產量。   研究人員認為,這可能是因為根棲細菌的促進植物生長特性有助於彌補使用除草劑的可能潛在損失,透過菌群-除草劑組合,農民可減少除草劑的施用量,進而減輕土壤的化學負擔,促進作物生長,提供生態友好的雜草抑制策略,這將有助於應對除草劑耐藥性這一全球農業挑戰,並減輕除草劑對生物多樣性構成的威脅性。
運用人工智慧完成高效蟲害及土壤肥沃檢測 推薦精準農藥與肥料施用建議
2024/04/30
在現代,隨著人們健康意識增強,對於高品質的食品需求也隨之增加,為了獲得更高產量,農民往往會使用農藥及化學肥料,但過量的農藥及化學肥料使用,不僅對環境造成汙染,也會影響人體健康。為了解決這個問題,印度SRM大學 (SRM University)的一項研究提出透過人工智慧和機器學習演算技術,提供客製化且即時的肥料和農藥使用的精確建議。   該技術重點在開發一種深度學習模型(ICNN-APSO-LSTM)技術來識別害蟲,目前的害蟲辨識技術方法較為侷限,只能用於初級害蟲辨識。而改善後的APSO-LSTM CNN,透過數學模型結合機器影像辨識,收集超過5000張圖像資料,在多樣的圖像數據上進行學習訓練,可在短時間捕捉害蟲影像,並根據科學標準推薦農藥。目前該技術可針對蚜蟲、斑潛蠅等昆蟲進行辨識,準確率超過99%,並在10秒內提供施作農藥建議。   另外,此項研究亦提出透過近紅外光譜搭配土壤感測器,針對土壤中的氮、磷、鉀、鈉和鋅等土壤重要成分,透過土壤分析、資料預處理、資料分析及建議提供四個步驟,在50秒內分析後根據土壤肥沃程度提供智慧施肥建議。【延伸閱讀】- 智慧土壤傳感器可以減少肥料對環境的破壞   此項研究不僅簡化了傳統實驗室耗時的檢測流程,農民可即時利用人工智慧深度學習模型產生的建議方向,實施精確的害蟲防治措施及化學肥料施作,未來該技術也可再整合其他的感測器收集室內作物生長環境的pH、溫度及濕度等數據,或是加入更多植物現況之特徵,如葉子顏色及厚度,補充更多農業實際栽培中的種植數據,獲得更精確的結果,提高人工智慧技術性能,有效幫助農民減少資源浪費並確保農業未來永續發展。【延伸閱讀】- 美國提出透過機器學習演算法之作物預測模型
【增匯】添加碎玄武岩於田間可除碳並提高作物產量
2024/04/26
此計畫由英國謝菲爾德大學氣候變遷減暖中心的研究員主導,於美國進行為期四年的田間試驗,研究顯示透過風化作用的碎玄武岩添加於農田中,不僅可加速二氧化碳吸收與固定,還可提高玉米與大豆12至16%的產量。   風化作用(Enhanced Weathering, EW)目前已被政府間氣候變化專門委員會(IPCC)認為是減輕氣候變遷影響的重要工具,透過將細碎的矽酸鹽岩(通常是玄武岩)撒在土壤上,加速自然風化速度,以便在短時間內儲存更多的二氧化碳。在自界中,像玄武岩這類岩石會在被侵蝕的過程中吸收二氧化碳,而這種風化過程可透過粉碎岩石增加其反應的表面積,以增加二氧化碳的吸收量,而這些二氧化碳會儲存在土 壤或流入河流、海洋中數十萬年。   此研究發現增強風化作用對土壤健康與作物生產均有益處,隨著玄武岩礦物溶解與土壤pH值上升,可提高營養素的含量。另外,透過分析玄武岩種植作物根的基因結果顯示,土壤中的礦物元素增加改善其營養狀態,進而增加作物產量,這項技術若應用於美國數百萬公頃的農田,則具有巨大開發潛力。   綜上所述,此研究中使用的碳去除方法可減少大氣中的二氧化碳,並提高作物產量,為實踐淨零目標而產生重要貢獻。【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
產業追蹤/善用科技 點亮原鄉經濟
2024/04/25
產業技術司積極發展科技農工技術,有助原鄉提升特色經濟作物品質、農業剩餘資材循環再利用創造新價值、以及結合數位觀光體驗與訓練的運動科技,不只使部落經濟創新,也用科技助原鄉達到數位平權,並成為年輕人重返家鄉的驅動力。   在原鄉文化脈絡中,棒球運動發展是重要篇章,而農業是部落產業之根基,因此科技導入將成為當地經濟振興的有力輔助。通過先進的棒球訓練科技引入,如數據與動作分析技術,提升年輕棒球運動員的訓練效率與成效,另一方面也將農業作為重要經濟支持點,利用智慧農業解決方案,如科技農工和循環經濟概念,提升特色農產品的質量與經濟價值。同時以數位轉型概念推動部落運動扎根、文化觀光與高價值農業的原鄉經濟發展。   此外,結合棒球科技訓練與農業科技不僅提升了部落的經濟效益,更為原鄉打造出一個獨特的科技故事,吸引更多遊客和投資。通過這種創新的模式,不僅使部落經濟獲得創新與活力,也助力於實現數位平等,鼓勵年輕人返回家鄉,參與到棒球科技訓練和農業科技創新中,從而為原鄉注入新的生命力。經濟部產業技術司的這一策略,旨在通過科技的力量,使棒球訓練與農業發展相輔相成,共同推進部落的全面發展。   除原鄉經濟作物之外,產業技術司也逐步從科技農工技術擴展至運動科技。在部落共有的回憶上,藉由數位科技重拾部落的歷史記憶。譬如工研院就在曾經紅極一時的紅葉少棒發源地—台東紅葉村,整合運動科技與數位沉浸式體驗工具,以紅葉少棒為故事主軸,重拾地方的光榮記憶,也運用運動科技提升偏遠部落國小棒球隊訓練成效。   工研院在台東延平鄉紅葉村,引入「技術搭台、文化唱戲」理念,導入科技專案支持研發的棒球科技訓練工具,透過感測裝置將球員的訓練動作數據化,提供個人化訓練優化建議,並給予每位球員職棒等級指導,讓部落教練多一個專業級訓練助手,達成有感科技平權。   運用科技增強「棒球九宮格」與「打擊分析」等科技訓練技術,成功舉辦數場融合科技的棒球訓練營,並由資深職棒球員領銜執教,利用創新技術,為年輕棒球運動員提供先進的訓練課程,以幫助原鄉青少年棒球人才縮短訓練上的數位鴻溝,期望能培養出更多來自部落的傑出棒球選手。並藉由科技賦能,整合運動科技與數位沉浸式體驗工具,以紅葉少棒為故事主軸,重拾地方的光榮記憶,協助棒球文化及在歷史上的關鍵地位延續與再現。   透過數位科技採集歷史,成為歷史體驗旅遊的基礎。紅葉少棒的故事在台灣棒球發展上是重要的里程碑,如今這個歷史IP正化身數位新生命,為台東觀光注入新動能。【延伸閱讀】- 產業追蹤/科技助攻 農業發展再進化   科技對原鄉展現的協作,不需要花俏或非常先進。若能在技術搭台、文化唱戲的原則下,組合出在地適用、精準應用的有感農工科技與數位體驗技術,無論在農業、觀光或文化歷史上,相信有機會提供並造就出偏鄉部落的創新有感經濟力。(作者是經濟部產業技術司原鄉智慧科技應用計畫主持人)
【循環】蝦子廢棄物革命:釋放有效的抗氧化劑,促進健康與永續發展
2024/04/24
蝦類以其高營養價值而廣受歡迎,蘊含豐富的蛋白質、氨基酸、omega-3 脂肪酸、礦物質和維生素,及對人體有益的甲殼素和胡蘿蔔素。然而,隨著蝦類消費量不斷上升,所產生的蝦頭、蝦殼和蝦尾等副產品也大量產生,佔加工廢棄物一半以上,為漁業加工業帶來環境壓力。因此,為減輕對環境的影響,希望能充分利用蝦類所產生富含營養成分的廢棄物(如含甲殼素、蛋白質的蝦殼),將其轉化為高附加值產品。   在2024年2月28日發表於《食品生產、加工和營養》期刊的一項新研究中,紐芬蘭紀念大學(Memorial University of Newfoundland)的研究人員在北極蝦(Pandalus borealis)中發現抗氧化活性化合物(Antioxidative compounds),為食品和製藥產業帶來重大突破,這項研究不僅強調了蝦類的營養價值,還發現具有潛在健康益處的新型化合物。   該研究首先探討利用不同溶劑從蝦類加工副產品中萃取抗氧化元素的效果,結果發現乙醇是萃取抗氧化元素的最佳溶劑,另發現在萃取蝦殼時,其總酚含量(Total phenolic content, TPC)和總類胡蘿蔔素含量(Total carotenoid content, TCC)相較其他副產品高,再進一步透過精細的層析法(chromatographic methods)和質譜法(mass spectrometry),發現蝦類含天然抗氧化劑酚類化合物及雜環化合物-二氫喹啉變體。   此發現不僅展現乙醇的萃取能力,同時也證實蝦類廢棄物本身蘊含豐富的抗氧化活性成份,發現了具有潛在抗炎、抗癌和抗衰老活性的新型化合物,突顯蝦類加工副產品中豐富但尚未被充分利用的抗氧化物質,為相關科學研究和健康應用開啟了新視野,並為海鮮加工業提供了永續利用廢棄物的方式。未來應持續對海鮮加工廢棄物進行更深入廣泛的研究,為未來營養保健和藥物開發等領域開拓嶄新的創新方向。【延伸閱讀】- 廢棄蟹殼於農業利用
【農業 × AI】日本智慧農業應用技術精選範例
2024/04/23
AI的發展與智慧農業的現況   AI人工智慧的急速發展不僅受到媒體日益關注,落實於社會各個層面成為人們日常生活中不可或缺的存在。農業也不例外,政府推動智慧農業的過程中,AI技術更是缺一不可,從大型農場到個體農戶,各地都有導入AI技術讓產業升級並獲得成功的案例。 雖說如此,仍需留意若將錯誤資訊與知識導入,直接輕易使用AI技術的話,不僅無法達到預期效益,可能會造成重大損失的風險。因此,為了讓AI有效運作並取得良好成果,在接下來本文中,分析AI技術的利弊,以正確地瞭解AI的本質以及它對農業可能產生改變。 人工智慧:智慧農業的下一個未來   日本農業長期以來面臨著人手短缺、高齡化等問題,因此如何導入自動化提高作業效率一直是生產現況重要須解決的議題之一。日本政府長期推動智慧農業,期望作為解決上述問題的重要途徑。   提及智慧農業,依據日本農林水產省的定義泛指「農業應用機器人、AI、IoT(物聯網)等先進技術」,其中,機器人泛指內建感應器、智慧控制元素的機械,IoT(物聯網)則是Internet of things的縮寫,在農業領域上,主要是指農業機械、設施、設備等實體物件經由網路進行通訊連接操作。   而上述的技術內容,目前在農事現場皆可見到自動行駛的曳引機、播種機、遠端自動遙控的農田排水管理系統。無論哪一種,人工智慧(AI:Artificial intelligence)皆為關鍵核心技術。當自動曳引機搭載了AI,能自動辨識道路寬度及障礙物,即時檢測危險狀態並執行緊急停止指令,以及記憶行駛路線後,安全自動作業。   人工智慧技術仍持續發展變化中,雖然尚未有明確定義,以廣泛來說,主要是指模擬人類大腦模式,依照類似的思維進行運算的電腦系統及資訊處理技術,且可透過儲存大量資訊之後,進行自我學習。例如,大量的胡蘿蔔和馬鈴薯圖片輸入人工智慧運算系統之後,最終可輕鬆自動識別出兩者的差異。   上述的內容,通常被稱為機器學習。近年來,比較受到矚目的是以多層神經網路為基礎,並從大量資料訓練的「深度學習」。【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 AI技術應用於農業利與弊   AI技術的智慧農業,可以將原有的人力工作導向自動化,解決人手不足的問題,大幅提升作業效率。另外在施肥、防治病蟲害、除草方面,AI不僅能適時判斷,還能精準計算施肥量和農藥噴灑量,資材的使用量降到最低限度。除了在操作上方便,AI還可以經由機器學習獲取經驗老到的農民訣竅,並且還能夠在短時間內準確執行,對於技術傳承具有相當大的幫助。   另一方面,導入成本則是較令人卻步,因為系統設備的性能愈好,自然建置成本就高。因此在決定使用AI技術之前,需有明確的目標導向,專注於自身所需功能即可。然而,即便AI的能力再高,仍需人為經驗判斷。因此,過度依賴的話,可能導致意外的損失。 【2023最新】 日本農業九大AI應用案例 ● 【稻作・旱作】結合遙測衛星影像與插秧機的「自動調整施肥系統」 ● 【稻作・旱作】自動作業的無人曳引機 ● 【稻作・旱作】搭載AI的無人機用於農藥噴灑和施肥 ● 【露地蔬菜】應用無人機空拍進行影像解析,遠端了解作物生長狀況 ● 【露地蔬菜】使用全自動高麗菜採收機,大幅節省勞動力 ● 【溫室】應用AI學習農業專業技術,促進作物生長品質 ● 【溫室】應用AI預測收穫量及採收時機,對人員進行最佳化配置 ● 【溫室】應用AI預測蔬菜病蟲害,提高作物品質和產量 ● 【溫室】適用於中小型溫室的低成本環境控制裝置 1. 【稻作・旱作】土壤數據 X 人工智慧:實現自動調整施肥的可能性   由JA全農、久保田株式會社、BASF Digital farming、BASF Japan共同合作,正在進行種植管理支援系統「xarvio® FIELD MANAGER」和農業服務支援系統「KSAS(Kubota Smart Agri System)」的開發試驗。   Xarvio透過遙測衛星,將作物的生長狀況進行影像視覺化,並利用這些數據建立「自動調整施肥地圖」,經由KSAS傳輸到插秧機,施行自動化施肥作業。 計畫最終目標以應用人工智慧實現預測作物生長、預測病蟲害雜草,並提供相關解決方案,建置最佳化的栽培管理系統。 圖說:將「xarvio」的數據導入到KSAS 出處:BASF JAPAN株式會社 2. 【稻作・旱作】擴大作業規模的無人曳引機   YANMAR農機和北海道大學共同開發無人曳引機,可透過無人操作的耕種整地和人工操作的施肥播種的協同作業模式,並於2018年開始於市場販售。本技術不僅擴大個人工作面積,促進大規模農業經營的效率之外,還可以輕鬆使用平板電腦就完成遠端操作。【延伸閱讀】- 【減量】日本久保田農機將推出全球第一台氫氣燃料曳引機 3. 【稻作・旱作】無人機 × 人工智慧:實現農藥及肥料的精準噴灑   Optim株式會社的「農藥-施肥精準噴灑技術」已取得相關專利,該技術主要是使用無人航空載具對農地進行空中拍攝,經由AI針對影像進行分析,判斷病蟲害的發生位置之後,搭載農藥及肥料的無人航空載具會緊接著自動移動到該位置,進行精準噴灑作業。藉此,完成自動化病蟲害防治及施肥作業,大幅降低勞力成本。【延伸閱讀】-農用無人機安裝AI感應噴嘴與扇形噴嘴效果對比 4. 【露地蔬菜】應用無人機空拍並進行AI影像分析,遠端了解作物生長狀況   Skymatix提供的「葉色分析服務」,則是利用無人機拍攝高解析度影像,針對特定作物的葉色、生長狀況,包括雜草種類,經由AI進行影像分析來管理作物生長履歷。 其主要提供服務功能將拍攝影像、數據結果、分析報告直接上傳至雲端,農民不必前往農地現場,隨時隨地都可以用手上的裝置了解作物生長情形,以及病蟲害的發生狀況。如果檢查影像時發現問題,可根據客戶需求,提供客製化分析服務。 圖說Skymatix推出的「葉色分析服務」中的花椰菜生長診斷項目 出處:PR TIMES(Skymatix 2021年5月26日新聞稿) 5. 【露地蔬菜】省力化的高麗菜自動採收機,大幅改善工作效率。   自2019年起由立命館大學、Osada農機、YANMAR農機在滋賀縣、靜岡縣、北海道的農場進行高麗菜的自動採收及自動搬運技術開發計畫。 計畫內容主要是改造現有的高麗菜採收機,並在設備上安裝拍攝彩色影像,並同時測量距離的「RGB-D相機」,採收機便能在自動駕駛的同時,利用AI進行影像分析,檢測出應該採收的高麗菜區域,不僅能精確辨識高麗菜的成熟程度,還可以自動執行採收作業。隨著AI發展,採收機不僅能夠判斷最佳採收期,採收力道也能夠進行細微的調控。未來將有機會可延伸到番茄、洋蔥等其他作物的自動採收機應用。【延伸閱讀】- 大葉大學運用AI 攜手企業開發水果採摘機器人 國際發光 6. 【溫室】應用AI學習農業專業技術,促進作物生長品質   Clever Agri公司應用在日本和中國都擁有資料中心的雲端服務:「阿里雲」,支援溫室栽培作物的農業技術和知識傳承。具體來說,首先會在溫室內安裝各種感測器,用以感測並收集溫度、濕度等數據,透過物聯網基礎架構將數據儲存在雲端上。AI便經由雲端對數據進行機器學習,制定最佳的作物生長方案。根據方案,AI還能夠適時自動控制水份、日照量等作業,大幅提高生產效率及作物品質。 7. 【溫室】依據AI預測產量及出貨時間,規劃合適的人員配置。   Optim公司開發的溫室管理服務「Agri House Manager」可以透過溫室內的感測器收集環境數據,結合溫室內的影像數據,透過AI進行多角度分析,並根據分析結果執行病蟲害風險評估,進而預測作物的產量和出貨時間,規劃合適的人員配置,以應對採收時期的需求。【延伸閱讀】- 讓植物說話-科學家發明感測器即時監測植物體內變化 圖說:Optim的「Agri House Manager」在「AI・人工智慧博覽會」中受到關注。照片顯示,行走行機器人可以透過拍攝溫室內部影像,再經由AI來判斷番茄的成熟度。 出處:PR TIMES(RX Japan 2018年3月12日新聞稿) 8. 【溫室】應用AI預測病蟲害,提升溫室蔬菜的品質和產量   本項技術的原型為BOSCH公司的「Plantect TM」,是一款於2017年推出,專門為溫室種植而設計的病蟲害預測系統。本次技術內容「Plantect」,則是拜耳生技於2020年10月併購原有Plantect TM之後,結合AI監控功能之後重新推出的系統。該系統透過感測器,對溫室進行溫度、濕度、二氧化碳濃度、日照度、露天濕度、飽差等數據進行監測,並將數據儲存於雲端。AI再根據數據,預測病蟲害感染風險,並提供相關病蟲害的農藥資訊。截至2023年5月止,系統能夠檢測的項目包括番茄、小番茄、黃瓜和草莓的相關病蟲害,如灰霉病、葉霉病和白粉病等。【延伸閱讀】- 以模擬工具來預測病蟲害傳播 9. 【溫室】適用於中小型溫室的低成本環境控制裝置   東京都農林綜合研究中心和SYSTEM CRAFT,因應管理多個中小型溫室的農民需求,共同開發了低成本的溫室側窗開關系統和自動灌溉裝置,並於2023年3月開始接受訂單,開始生產「網風扇冷卻控制器」。這台設備是將排氣風扇和細霧冷卻結合,並透過在溫室內通風過程的同時,發送再度循環冷卻過的空氣,用以降低室內溫度的系統。經由自動控制系統,當室內溫度超過20℃時,不管是側窗開閉到細霧冷卻,整個過程系統都會自動執行,由於屬於小型裝置,可以直接簡單安裝在現有的溫室。【延伸閱讀】- 無人機在戶外農田和溫室之精準農業研究 圖說:SYSTEM CRAFT「網風扇冷卻控制器」原理 出處:SYSTEM CRAFT

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