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趨勢快訊
龍蝦脫殼影像智慧化辨識技術
2024/04/22
鄭明忠1、林志遠2、何源興1 水產試驗所東部漁業生物研究中心1 水產試驗所技術服務組2   本技術以影像智慧化辨識技術,分析龍蝦脫殼行為模式影像,完整記錄龍蝦脫殼條件,利用影像分析龍蝦脫殼前行為,將龍蝦活動量進行記錄與統計,完成分析龍蝦脫殼前活動行為、頭胸甲與腹節分離率偵測及步足活動量等影像,可精準預判脫殼前模式,協助業者建立精準採收軟殼龍蝦最佳時機,以達到省工之目的。   本系統模組使用X、Y、Z軸控制架構(圖一),藉由三軸向控制達全區域自動巡檢目標。結合移動式步進式馬達,精準控制鏡頭至指定位置進行偵測,進而取得較佳的影像品質進行影像分析(圖二)。本技術進行脫殼前跡像資料庫建模及導入,以AI進行數值量化計算,達到龍蝦脫殼精確度判讀(圖三)。   為展現我國農業科技之技術研發能量,本技術也於本(2023)年南港亞洲生物技術展(2023 BIO Asia-Taiwan)進行展出(圖四),水試所提供了多項領域相關的主題提供農業研發成果商品化發展,以體現本所於水產養殖整合上下游及自主研發到產業應用之具體成果,本技術「龍蝦脫殼影像智慧化辨識技術」,也讓國人認識農業科技之研發成果,並透過技轉輔導業界投入生產應用,期以嘉惠產業並提升我國農業科技生產競爭力。【延伸閱讀】 - 利用AI影像辨識勘查雞隻生長狀況 圖一、龍蝦脫殼影像智慧化辨識技術控制模組使用X、Y、Z三軸控制架構。   圖二、智慧化龍蝦養殖自動控制建立位置、距離、姿態監測、脫殼特徵等模型,完成AI數值量化計算。   圖三、紀錄龍蝦於獨立箱體內之位置活動區域監測以提升脫殼預判精確度。
植物根的生存之道-揭示番茄植物的乾旱防禦機制
2024/04/19
為了適應乾旱,植物根部會產生一種疏水性生物聚合物,稱作「木栓質」,可阻止水分流向葉子而減少水分蒸發,也能夠防止有害物進入植物體。一般植物的木栓質由植物根部導管內的內胚層細胞所產生,但其他植物如番茄,其木栓質由植物根部皮下的外胚層所產生,經美國加州大學戴維斯分校研究團隊最新研究指出番茄外胚層的木栓質與一般植物內胚層的木栓質具有相同的作用,這使番茄能夠應對乾旱危害。【延伸閱讀】- 植物的乾旱威脅反應機制新發現   該研究團隊首先分析番茄根部的外胚層細胞調控的基因,再利用基因編輯技術使番茄突變株缺乏參與木栓質產生的關鍵基因,分別是參與木栓質產生的SIASFT酵素與控制其他基因參與木栓質產生的SlMYB92轉錄因子,並進行缺水試驗,以測試該植株外胚層木栓質的耐旱作用。該結果顯示,當水分充足時,突變植株與正常型植株會呈一致性成長,但在缺水的情況下,突變植株會明顯萎縮,表示外胚層細胞調控之SIASFT和SlMYB92基因會影響番茄外胚層之木栓質調適植物的缺水反應。【延伸閱讀】- 研究人員未來可望開發培育對抗極端氣候的耐旱作物   該結果證明,番茄根部的木栓質在該植物缺水情況下發揮重要的作用,也被認為是應對氣候變遷的因應途徑之一。然而,該研究結果僅在溫室環境下進行,尚未在田間進行缺水反應試驗,未來該研究團隊計劃於田間試驗植物根部木栓質的抗旱潛力,以評估田間番茄植物在乾旱情況下的適應能力。
稻黑樁象危害 75萬隻黑卵蜂出任務 以蟲制蟲護水稻
2024/04/18
荔枝椿象2017年、2018年肆虐,造成台灣荔枝、龍眼嚴重減產,苗栗區農業改良場生物防治研究中心研發平腹小蜂防治後,近年來逐漸恢復正常,研究2019年獲得台灣第一屆國家農業科學獎「卓越紮根獎」肯定,生物防治研究中心今天首次辦理「與鄰有約」活動,開箱天敵昆蟲,黑卵蜂備受注目。   稻黑樁象是1940年以前台灣水稻五大害蟲之一,2021年捲土重來,危害台東關山100公頃有機稻米,農改場研究量產黑卵蜂技轉,搭配黑殭菌與燈光誘集等綜合防治,去年2個期作已經恢復正常,今年1期稻黑樁象在台東池上、高雄仁武現蹤,在關山等田間陸續施放逾75萬隻黑卵蜂,壓制稻黑樁象。   苗栗區農改場場長呂秀英說,生物防治以蟲制蟲,因效果並非立即顯現,且講究生態平衡,不是趕盡殺絕,慣行農業大不相同,但平腹小蜂一炮而紅,越來越能被農友接受,友善環境並減少噴藥風險,兼顧食安問題,有供不應求之勢。【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   目前農民購買赤眼卵寄生蜂、基徵草蛉、平腹小蜂、小黑花椿象、孟氏隱唇瓢蟲、六條瓢蟲、菸盲椿象、黃斑粗喙椿象,及巴氏小新綏蟎9種天敵昆蟲,農業部動植物防疫檢疫署補助一半,每公頃最高1萬元。   今天「與鄰有約」活動,也是生物防治研究中心首次對一般民眾開放,大湖鄉長黃惠琴等人大開眼界,她說,國內最高的生物防治研究就在大湖鄉,也是個「寶」,推廣扎根永續農業觀念。
用抗激勃林植物生長調節劑控制室內綠牆植物的莖生長
2024/04/17
近年來室內綠牆因其美觀性和環境效益在企業等工作場所大受歡迎。但室內環境中的植物往往會因光照不足而出現莖拉長的生長現象,導致植物展示效果不佳,需聘請專業的室內景觀設計公司來進行汰換以及維護這些綠植,導致增加許多相關成本。   鴨跖草(Spiderwort)屬作為常用的室內景觀植物,包括斑馬觀音蓮、紫錦草、紫背鴨跖草等,可忍受低至30到50 µmol-m-2-s-1的光照,需生長於溫度介於華氏65到85度之間的環境,且在兩次澆水之間需保持乾燥,為了保持美觀性,也需為其定期修剪。   美國堪薩斯州立大學(Kansas State University)最新一項研究重點關注了抗激勃林(antigibberellin)植物生長調節劑,將其運用在室內綠牆常見綠植斑馬觀音蓮(zebra plant)和紫背鴨跖草上,結果顯示能有效減緩這兩種植物莖的生長長度,使其更容易養護,而其對減緩斑馬觀音蓮莖的生長效果優於紫背鴨跖草。   使用抗激勃林植物生長調節劑可減緩鴨跖草在綠牆上種植後第一個月的莖生長長度,巴克素(Paclobutrazol)對莖的生長也有抑制的效果,可以在安裝上綠牆前透過葉面噴灑80 ppm或澆灌4 ppm試劑來達到控制鴨跖草莖的生長,這種方法有助於保持綠牆的視覺吸引力,同時促進植物的健康和耐久性,並有可能減少相關的維護成本。【延伸閱讀】- 把大自然搬到頂樓-你想「屋頂綠化」嗎?
「綠色威脅」,研究發現自都市農業生產之食品碳足跡較傳統農業高6倍
2024/04/16
都市農業,即在城市區域施行農作生產,此農業生產方式逐漸在全世界廣受歡迎,也被譽為使城市和都市食物系統更永續的方法。據估計,全球有20%至30%的都市人口從事各種形式的都市農業,從事業者可透過種植溫室作物或如蘆筍等需空運的農作物而減少對氣候的影響,同時提供社會、營養和環境效益,而目前都市農業碳足跡相關研究尚少,先前發表的研究著重於都市農業的高科技與能源密集形式,像是垂直農法和屋頂溫室。【延伸閱讀】- 日本都市農業六大機能   美國密西根大學最新研究比較了都市農業模式與傳統模式生產之食品碳足跡,收集來自法國、德國、波蘭、英國和美國之農民與園丁記錄2019年73個都市農場與花園種植作物與投入設備、肥料及用水之生產數據,並將其分類為專業管理之都市農場、單一園丁管理之個別花園、園丁小組管理之集中花園,進行農場生命週期活動和設備材料之碳排放量分析,結果顯示都市農業生產的食品平均二氧化碳排放當量為0.42公斤,較傳統模式生產者(0.07公斤)高出6倍,僅有少數水果蔬菜例外。   研究人員指出,傳統農業通常使用農藥與肥料種植單一作物,相較都市農業可收成更多的農作物並減少碳足跡,而為了使都市農業擁有較傳統農業更能夠減少碳足跡之競爭力,研究人員提出三種最佳的策略方案,分別為延長設備的使用年限、利用城市廢棄物投入作為種植材料及產生高度的社會效益,以永續都市農業發展。【延伸閱讀】- 打造符合高產、高效之永續都市菜園
玫瑰精油:有機農業的安全農藥
2024/04/12
植物萃取精油的應用包括清潔劑、化妝品、藥理學和食品添加劑等,其具有極高的安全性,除了對人類的健康有益處外,因植物萃取精油中含有豐富的萜類化合物,使它們可以透過控制植物的防禦基因來調節防禦反應,以產生驅蟲效果。例如,當大豆和小松菜生長在薄荷附近時,因薄荷植物釋放出揮發性化合物,使大豆和小松菜防禦能力提高,進而對草食動物產生抵抗力。【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   如今為保護作物大多使用化學農藥,但化學農藥容易對環境和生態系統造成破壞,因此迫切需要研究植物防禦增效劑,使其成為化學農藥的替代方案,精油在這方面的可用性讓它成為植物防禦增效劑的候選。   日本東京理科大學(Tokyo University of Science)的研究小組探討了11種精油在活化番茄防禦反應的功效,他們將不同精油的乙醇稀釋溶液施加到種植番茄的盆栽中,進行分子分析以研究葉片組織內的基因,結果發現玫瑰精油提高了番茄防禦基因PIR1和PIN2的轉錄量,此外,經玫瑰精油處理的番茄植株減少了斜紋夜盜蛾幼蟲和二點葉蟎對葉片的傷害。為探索更廣泛應用的可能性,研究人員還進行了田間試驗,與對照組相比,番茄蟲害減少了 45.5%,他們認為在蟲害不嚴重的春、冬季節,玫瑰精油可以作為殺蟲劑的替代品。   玫瑰精油不但能減少飛蛾幼蟲和蟎蟲造成的損害,低濃度的玫瑰精油還可以吸引二點葉蟎的天敵智利小植綏蟎,顯示出玫瑰精油的雙重功能。經研究證明玫瑰精油是一種有效的生物刺激素,可增強植物對害蟲的防禦能力,並且不會對植物遺留下有毒物質,可做為環保天然的安全農藥。【延伸閱讀】- 菸草的天然成分可提高抗番茄病蟲害,預防多種病蟲害的發生
推廣中部眉原山品系台灣山茶 4農業單位分工合作
2024/04/11
南投林業分署、林試所、茶改場、國姓鄉農會簽署合作意向書,未來各自發揮採種及扦茶苗繁殖、種源鑑定、品系篩選、育成、行銷等專業,推廣中部地區眉原山品系台灣山茶。   為推廣台灣山茶,農業部林業及自然保育署南投分署、林業試驗所蓮華池研究中心、茶及飲料作物改良場中部分場、國姓鄉農會共同簽署合作意向書,透過4單位各自專業技能與知識,加強推廣中部地區眉原山品系台灣山茶,以生態保育為前提,發展台灣山茶產業。   林業及自然保育署南投分署發布新聞稿表示,台灣山茶是台灣原生植物,因地域環境差異而有不同品系,中部地區主要為眉原山品系、南部為六龜品系、東部是永康品系,中部地區的眉原山品系台灣山茶製茶後具特殊香氣及口感,獲不少品茶民眾喜愛。   南投林業分署表示,簽署合作意向書後,將各自發揮專業領域,由南投分署進行眉原山品系台灣山茶分布現況調查、山茶採種及扦茶苗繁殖;林試所協助種源鑑定;茶改場中部分場進行優良山茶品系篩選,協助育成優良台灣原生山茶,並提供製茶技術及多元化產品輔導;國姓鄉農會協助台灣山茶行銷及推廣。   南投分署表示,台灣山茶是農業部公告林下經濟品項,南投分署積極進行眉原山品系台灣山茶苗木培育,並由所轄台中工作站調查分布現況、採種及扦茶苗繁殖等工作,未來透過與其他單位合作,共同推廣眉原山品系台灣山茶,確保品系純正、避免種原混雜。【延伸閱讀】- 台灣山茶新增為林下經濟品項 林農種3年後可採摘收成
揭示土壤微生物的秘密,以提升氣候預測之準確性
2024/04/10
在全球碳循環中,土壤微生物對土壤碳固存的影響發揮關鍵的作用,該微生物群不僅可幫助植物吸收土壤養分、抵抗乾旱、疾病和病蟲害,影響土壤中碳的儲存和分解,以及影響碳儲存於土壤的時間和數量。然而,僅需一克的土壤就可鑑定出超過十億的微生物與數千個物種,大部分微生物尚未被研究過,過去開發的氣候模型僅涵蓋了極少數在實驗室研究中被鑑定確認的微生物種,因此該菌群無法在氣候模型中代表整體的微生物群而導致該模型預測氣候變化之準確率低。   美國能源部的勞倫斯柏克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Lab)研究團隊利用微生物基因體資訊建立新型的氣候模型,透過該模型可使研究人員深入瞭解土壤微生物的功能,以及能夠更好地瞭解土壤微生物如何有效地儲存植物根際部提供的碳源,進而減緩氣候變化的影響。【延伸閱讀】-【增匯】微生物,氣候變遷的潛在解方   該研究團隊應用模型研究加州草原植物和微生物之間的交互作用,並重點分析根際部的微生物群,雖然該部位僅占土壤面積1-2%,但據估計該部位可儲存約30-40%的儲碳量,其他部分的碳則由根部釋放。另該團隊也開發了預測微生物功能的方法,並發現這些關鍵功能會影響微生物利用植物根際部提供碳源和營養素的速度。【延伸閱讀】- 植物如何區分有益微生物和有害微生物   模擬結果顯示,隨著植物生長和碳釋放,根際部的化學成分和微生物功能間之交互作用會對微生物生長產生不同的影響,亦顯示生長速率較慢的微生物於植物生長後期所釋放的碳之利用率高,而使該菌群能夠在土壤中儲存更多的碳。此外,該模型不僅改善了根際部和微生物間之交互作用模擬方式,並優化微生物影響全球碳循環變化之預測能力,提高氣候預測之準確性。【延伸閱讀】- 【減量】微生物蛋白可幫助全球森林砍伐率減半
氣候變遷-真菌病害危及小麥生產
2024/04/09
小麥是重要的糧食作物,全球種植面積達2.22億公噸,其產量約有7.79億噸。自1985年首次在巴西爆發麥熱病(wheat blast),該病害由稻熱病菌 (Magnaporthe oryzae) 真菌病原所導致,且於溫暖潮濕地區發生,並逐漸蔓延中,2016年的孟加拉與2018年尚比亞也因為此病害而直接影響小麥產量,造成嚴重的糧食危機。   德國慕尼黑工業大學研究團隊結合小麥作物模擬模型與新開發的麥熱病模型,並納入環境條件與小麥生產數據進行估算,以重點研究麥熱病對小麥產量之影響,經模擬顯示,南美洲、南非洲與亞洲是未來此病害傳播影響最嚴重的地區,其中非洲與南美洲有高達75%的小麥種植面積會受到影響,其他國家如阿根廷、尚比亞和孟加拉也受到輕微的影響。   未來麥熱病會蔓延至烏拉圭、中美洲、美國東南部、東非、印度和澳洲東部等地區,亦可能在義大利、法國南部、西班牙和中國東南部等溫暖潮濕地區發生此危害,而歐洲和東亞引發風險較低,並預測於2040-2070年氣候變遷加劇下,隨著溫度和濕度的增加,預估麥熱病會在主要的熱帶地區和南半球蔓延,而導致全球小麥年產量損失達13%,而以南美洲為最嚴重影響的地區。   巨大產量的損失需要有因應策略,由於受該病害影響的地區亦是氣候變遷直接影響最嚴重的地區,因此許多農民開始改種較不受病害影響的作物,例如在巴西中西部的許多小麥產區已改種玉米。研究人員表示,可利用植物育種和抗病基因體以培育抗麥熱病的小麥品種,或調整小麥種植日期,因開花時期的雨水與炎熱的天氣容易引起病害產生;其他研究也證實在抽穗期及時播種可有利於減輕麥熱病產生。另外,增加種植之植物多樣性與作物輪作方式可減少真菌病害的影響,例如水稻和小麥輪作就可減少麥熱病產生等。可透過多項因應策略來減輕麥熱病之危害,以緩解小麥減產引起的糧食危機。【延伸閱讀】-廣幅抗稻熱病的新品種  臺大高雄1號【延伸閱讀】-廣幅抗稻熱病的新品種  臺大高雄1號
吃補不吃苦 「山苦瓜發酵飲加工技術」方便您攝取特殊機能
2024/04/08
花蓮區農業改良場 吳岱融   山苦瓜也是原民特色作物之一,原始的野生狀態有著小小的果實,大概像乒乓球一樣的大小,每個重量大約20-30公克。因果實小,隨機分佈在苦瓜藤蔓之中,採收費工,難以產業化利用。同時,基於異交作物的特性,山苦瓜於自然狀態下不易維持優良特性,這也牽涉到其機能性的表現。而串聯山苦瓜機能與產業應用間的關鍵步驟,則在於穩定的品種。【延伸閱讀】- 花蓮農改場與慈濟大學合作 研發山苦瓜發酵飲   花蓮區農業改良場在山苦瓜的品種育成上,已深耕數十年。藉由蒐集不同地方的山苦瓜種原,純化親本、人工雜交F1種子的方式,育成兼顧早熟、多雌花、特殊食味等特性,果實大小與產量又符合產業生產慣性的山苦瓜品種。在近期花蓮6號、花蓮7號、花蓮8號的苦瓜品種開發,基於調節血糖的基礎上,更強調特殊機能的發掘。【延伸閱讀】- 以植物生產的口服胰島素可以用更佳的方式調節血糖   特殊機能的研究,需偕同醫學領域來共同完成。在苦瓜花蓮6、7、8號的育種程序中,花蓮場與慈濟大學徐雪瑩教授團隊合作,育成具有特殊機能,又能產業化生產的山苦瓜新品種。經由萃取物的細胞試驗結果顯示,花蓮6號對於腎細胞之過氧化逆境有保護作用;花蓮7號對腎細胞之尿毒逆境有保護甚至增殖的機能作用;花蓮8號則對三陰性乳癌細胞MDA-MB-231具抑制作用。   而這些特殊機能的山苦瓜品種,要如何走入一般消費者的生活中呢? 現在生產端的山苦瓜加工製品多以苦瓜乾的形式販售。山苦瓜茶的製作方式有很多種。最常見的方式為山苦瓜洗淨切片後,曬乾或烘乾,有的會再經過粉碎裝入茶袋等初級的包裝製成。所以山苦瓜茶是苦瓜果實的乾燥切片,而不是字面上所認知的含有茶葉成分,除非產品另有複方添加。所謂的山苦瓜茶,在於它的飲用方式就如同泡茶一般,將山苦瓜的烘乾切片,直接泡在熱水中,等到水色呈色後飲用。也有將山苦瓜茶用火煮開的,感覺更入味,或是將苦瓜乾片加到雞湯內一起煮的,讓湯品增添特殊的苦甘味。不過,苦瓜茶飲用流程、特殊的苦甘味同時也使消費群受限。   另一方面,經濟部統計處指出,由於消費者重視自身健康,與營養補充概念的普及,及社會高齡人口逐漸增加,保健食品的需求趨勢增加。保健營養食品以內需市場為大宗,廠商生產之保健營養食品約有8成以上為供應國內需求。近幾年國內保健營養食品產值穩定成長。110年首度超越200億元,達215億元,並連續4年創歷史新高。111年因電商通路,及防疫需求等,產值更達超越226億元。台灣養生市場潛力無限,我們又該如何讓農業生產端得以參與其中呢?   為使山苦瓜品種的機能優勢能夠讓生產者加值,並便利消費者日常攝取,花蓮區農業改良場藉由苦瓜發酵飲加工技術,以機能疊加,一瓶多樣為概念,以改良場選育之機能山苦瓜品種優勢穩定品質,濃縮苦瓜精華推出苦瓜酵素飲,開瓶即可飲用,方便現代人的忙碌生活。適口性部分則以配方調和,強化飲用風味,同時也兼顧養生市場。結合機能品種與調和風味的「山苦瓜發酵飲加工技術」,目前已通過農委會智審會196次審查後公告,未來將非專屬授權技轉予有興趣的相關單位,以因應廣大的養生市場需求,造福消費者健康。【延伸閱讀】- 健康發酵飲品康普茶的消費市場持續增長
水田自動除草機器人「Aigamo Robo」的除草效果驗證
2024/04/05
在不使用化學農藥的有機水稻種植中,除草所需的勞動力極大,花費的時間也較多,而雜草危害是減少水稻產量的主要因素,因此需要發展省時、省力的水稻種植技術,以及雜草控制技術。   本研究是發想自鴨稻共生農法,期望開發機器人可用於取代除草效果較不穩定的鴨,由有機稻米設計株式會社在2023年開發,並由井關農業機械株式會社推出水田自動除草機器人「Aigamo robo」。為了在未來快速普及使用,還需要累積氣候和田間條件下的示範場域實例,如具是否明確除草效果、對水稻產量的影響、行駛過程中出現的問題以及引進機器人的要求(如:田地面積、目標面積、目標雜草種類等)。   研究發現經針對2021年(18個都道府縣,使用75台Aigamo機器人)和2022年(34個都道府縣,使用210台Aigamo機器人)進行的部分示範場域獲得的高準度數據進行了整理和分析,試驗年水稻產量為424公斤/10年,而對照年(主要是試驗前一年)平均產量為386公斤/10年,隨著Aigamo Robo 的引進,排除天氣因素導致的年度波動(根據每個地區的作物表現指數進行修正),年產量平均增加了10%。   這項研究成果在2024年發表在《日本作物學會雜誌》上,透過在稻田中穩定運行Aigamo Robo並發揮較高的除草效果,將大大降低有機水稻種植中的除草工作量,對未來農業水田工作及作物產量做出貢獻。【延伸閱讀】- 【增匯】以生態管理取代除草劑,雜草也可幫農民固碳賺錢!
省34%灌溉水!農改場再生紙膜插秧技術 還可抑制雜草
2024/04/04
為因應氣候變遷、節水減碳的農業生產趨勢,台南區農業改良場(簡稱台南農改場)發展稻田乾濕灌溉栽培模式,以降低稻田的溫室氣體排放量,並結合水稻紙膜插秧技術,不但可減緩水稻田因為長期湛水導致甲烷增加排放的情形,也達到節省灌溉水量及抑制雜草的效果。【延伸閱讀】- 旱災求生!乾濕交替的灌溉模式種稻 可省水三成  有機水稻導致土壤缺氧並增加甲烷排放   台南農改場表示,由於有機水稻栽培禁止使用除草劑,必須採行湛水管理搭配人工除草,雖然能夠控制雜草生長,卻也因為湛水導致土壤缺氧而增加甲烷排放。依據國際溫室氣體碳排模型(DNDC)盤點稻田碳排量,水稻田若採取乾濕灌溉栽培生產,每公頃可以減少21%(約2500公噸)的灌溉水量,還能降低水稻田32.5%的溫室氣體排放,相當於每公頃減少1111度電力排碳量。 紙膜插秧技術結合乾濕灌溉栽培 節水減碳還省人力   台南農改場指出,利用水稻紙膜插秧技術結合乾濕灌溉栽培模式,在插秧時同步覆蓋可分解的再生紙膜,不但能夠有效抑制雜草種子萌發及生長,還能大幅減少水稻有機栽培雜草防治人力的負擔,而且插秧後30天內能夠減少34%的灌溉水量,節省更多的水資源。此外,抑草紙膜用於田間大約40~50日可完全分解,不會對下期作的田區生產造成影響,國內使用的紙膜也已通過有機資材驗證,有機或友善稻農可放心使用。【延伸閱讀】- 影響日本有機農業推行的結構性因素   台南農改場強調,面對氣候變遷和環境的挑戰,該場將持續致力於創新技術的應用和生態環境的保護,期望能為農業生產帶來更多的效益。
徹底改變植物健康診斷:微流體裝置用於快速miRNA檢測
2024/04/03
在自然環境中,植物會遇到許多生物和非生物威脅,這些威脅會嚴重影響植物的生產與健康。因此中國南京農業大學的研究人員開發了各種感測器和設備來檢測植物激素、重金屬反應和病原體入侵,而目前研究的重點是microRNA399(miR399)。【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   miR399是一種微型核糖核酸(miRNA),對植物磷酸鹽的恆定至關重要,可做為檢測缺磷時的生物標記。   能夠檢測miRNA的方式有很多,包括北方墨點法、微陣列、即時聚合酶連鎖反應,但這些方法往往耗時且複雜。不過,其中一種用於定點照護(POC)的微流體技術能夠快速、簡單和靈敏的檢測miRNA。然而,要將這個技術廣泛用於農業仍面臨挑戰,這凸顯了進一步研究的必要性,以使這些診斷工具在精準農業中更容易且有效的對植物進行管理。【延伸閱讀】- 微流體晶片技術可快速診斷多種植物病毒所引起的疾病   研究人員開發了一種新型的微流體裝置系統,該裝置利用微流量通道將DNA固定在玻璃表面上,透過夾心雜交建立DNA探針區域以檢測miRNA。該方法成功檢測到了人工合成的 miR399c,證明了該裝置在識別miRNA存在具高度專一性。   隨後的研究擴大了該裝置的應用範圍,以檢測番茄內源的miRNA,結果顯示在缺磷的條件下sly-miR399增加。這些實驗結果顯示,該裝置能有效辨識缺磷現象,進而及時調整養分供給。   微流體裝置系統在植物領域的開發與應用是一大進步,它將為早期養分缺乏提供一個診斷的工具,該裝置的簡單性、準確度也凸顯它在永續農業和精準農業方面的價值。
極端氣候常態化!稻米、蔬果大受影響,日本農業如何因應?
2024/04/02
由於全球氣候變遷的影響,世界各地不僅頻繁出現熱浪、寒流、暴雨、乾旱。氣象專家指出,極端氣候現象未來將會頻繁出現,形成一種常態。 以日本為例,日本去年2023年11月中旬,從烈日高照,瞬間轉變迎來本季最低溫,各地被寒意籠罩,彷彿在四季之中,只剩下夏冬兩季。除此,去年七月到九月的月均溫連續三個月創下有史以來最高溫,面臨有史以來最炎熱的夏天。   隨著極端氣候的常態化,加劇農作物受損。不僅炎熱夏季高溫對稻米、蔬菜和水果的品質和產量皆造成嚴峻影響。日本政府於2018年通過了《氣候變遷適應法》,並制定「氣候變遷適應計畫」,由中央、地方、企業共同制定、施行並持續修正相關措施。然而,農業領域仍未真正應對頻繁發生的氣候異常現象。因此,為了保護日本國內農產品,迫切需要極端高低溫氣候的應對方式。  一等米比率創下歷史新低,極端氣候重創蔬菜果物   根據日本農林水產省去年10月公布的資料,截至9月底的2023年生產一等米全國平均比率為59.6%,創下歷史新低。自2004年開始在相同條件下調查以來的最低值。對此,農林水產省表示,主要原因是今年的夏季高溫導致水稻受到嚴重損害。調查中,被歸類為二等以下的原因是,粒子變白或混濁等特徵佔65.5%。如果高附加價值的一等米供給減少,對於水稻農戶是一大打擊。   不僅稻米,包括番茄、蘿蔔、蔥等蔬菜也在許多地區產量不佳,導致價格上漲。到了10月下旬,部分地區的價格甚至漲到兩倍以上。根據農林水產省對主要產地調查,10月份的蘿蔔、胡蘿蔔、蔥的價格比逐年同月份平均還高。月初的番茄、月末的萵苣甚至超過了廿年平均價格。   水果方面,青森縣也發生了蘋果成色不良,以及柑橘浮皮現象(果肉和果皮分離)、葡萄變軟腐爛等因為高溫導致的問題。   此外,被稱為「十年一遇」的最強寒流導致了蔬菜和水果的寒害,同時也帶來了因大雪導致溫室倒塌等損害。極端天氣對農產品損害使得價格上漲,不僅直接影響了農業收益、批發業者的收入,也重擊了消費者的權益。 稻米的白未熟粒(左)和正常粒(右)的橫切圖(出處:農林水産省/環境省) 因應氣候變遷措施現況   日本最新修訂的「氣候變遷適應計畫」內容明確揭示水稻、蔬菜和水果在氣候變遷和極端氣候下的現狀影響和未來預測。例如水稻方面,內容指出稻米品質已經下降,部分地區甚至在高溫年份會出現產量減少。蔬菜方面, 40個以上的都道府縣都受到影響,例如:因氣溫上升而導致高麗菜生長加速,番茄則是會影響到果實的大小和產量。水果方面,柑橘類出現浮皮及掉果現象,蘋果出現成色不良和日燒,梨子出現發芽不良,葡萄出現成色不良,柿子果實變軟等因應極端氣候產生現象。 柑橘類在溫濕度較高的情況下,容易發生浮皮現象。(出處:農林水産省/農林水產技術會議)   「氣候變遷適應計畫」主要提倡開發推廣耐高溫品種,提供適應高溫、乾旱的施肥及水資源管理,以及栽培調整等措施。其他包括因應豪大雨的「流域治水」與土石流的「砂防堰堤」皆為計畫範疇因應措施內。   然而,部分少數地區雖然已施行這類措施,依然有許多地區進度落後。尤其對於面對高齡化日益嚴重的小規模種植農戶來說,果樹作為長期作物,品種轉換通常需要耗費時間、精力和成本,採用耐高溫品種相對不容易。另一方面,受夏季高溫影響的農作物損失,農林水產省特別納入引進耐高溫品種的補助預算。氣候異常威脅農業生產成為一種常態,為農民提供持續且細緻的支援工作是當前迫切的重要課題,政府也從過往的緊急因應方式,提升為中長期計畫對策。【延伸閱讀】- 植物的乾旱威脅反應機制新發現 以適應環境變化的品種為核心   目前日本政府所推行相關因應計畫以耐高溫的農作物品種為核心目標,育種工作和研究也正在持續進行中。從2016年到2020年,農研機構的農業環境變動研究中心持續執行「因應氣候變遷等環境變動及生物多樣性保護」之研究計畫。該研究重點著眼於發展耐高溫品種及防止高溫影響的技術,並集中在小麥和水稻方面,計畫項目內容主要有氣候變遷的影響評估、環境適應技術、減緩影響技術以及農業環境基礎資訊的整合、分析和通訊技術之開發。   相較於在日本栽培最廣泛的「越光米」,當出穗後20天的日均溫度超過27度時,白未熟粒會增加的情況。目前透過農研機構的持續努力,已經成功培育出了對高溫具有較強抵抗力的水稻品種「虹煌米」。在新潟、群馬、岐阜三縣調查顯示,即使在日均溫度為28度的高溫環境下,「虹煌米」仍能保持大約70%的一等米整粒比例。【延伸閱讀】- 日本農林水產省公布最新全球暖化策略報告書 探索植物抗壓性研究   國際農林水產研究中心(國際農研)與農研機構、京都大學、名古屋大學等共同研究小組成功闡明植物在乾旱初期階段時應對環境壓力相關反應機制,這對在高溫乾旱環境下確保產量的栽培技術研發有一定的鏈結。   此外,理化學研究所成功闡明當植物暴露在高溫等嚴苛環境中,細胞如何維持原有功能的「細胞胞器的內質網」的壓力反應機制,對於培育出對環境變化具有抵抗力的作物,提供了非常重要的參考基礎。   另一方面,全球第 28 屆聯合國氣候大會(COP28)、巴黎協定等積極討論議題,並對各國溫室氣體減排措施、強化措施、具體計劃以及對發展中國家的資金支援等進行全面檢討。因此,減緩全球暖化和氣候變遷帶來的影響,積極制定相關因應策略,並落實具體化的行動及推廣工作,也將是全球各國當前重要的課題。【延伸閱讀】- 蘑菇生態效益:減少能源消耗和碳排放研究
解決氣候衝突的五項關鍵行動
2024/03/29
氣候危機與地方衝突日益漸增,在兩者相互影響下,導致許多地方飢餓與貧困長期存在。聯合國糧農組織(FAO)副總幹事Beth Bechdol在聯合國安理會公開辯論會上呼籲採取行動與創新解決方案以解決全球糧食安全問題。【延伸閱讀】- 糧食安全   Beth Bechdol指出氣候變遷對農民影響尤為嚴重,氣溫升高、降雨模式改變及極端氣候變化影響頻率增加,威脅地區糧食安全與穩定性。其中農民不僅生活在農村地區,且本身就是從事農業工作者,所受到的影響相對其他人而言是最大的。根據《2023年全球糧食危機報告》的統計,全球58個國家中有2.58億人口面臨嚴重的糧食不安全狀態,其中超過三分之二更是由氣候與地區衝突所導致。【延伸閱讀】- 因應全球極端氣候 驅動創新農業技術到來   氣候變遷不僅阻礙緩解飢荒行動的進展,還成為誘發衝突的因子。為此Beth Bechdol 呼籲應為農民及社區提供工具以應對危機,從中迅速恢復。此外設立和平基金也相當重要,此基金一直致力於針對氣候變遷、地方衝突以及自然資源競爭所產生的影響提供幫助,糧農組織也一直強力支持此項基金,並加強與夥伴間的共同合作。由於氣候變遷及其所帶來的安全危機不分地域界線,各級單位需要共同合作以確保共享和平且永續的資源。 在會議中提出的五項解決氣候衝突的關鍵行動方案如下: 優先投資具有氣候適應性的農業糧食生產系統,透過建立以社區為基礎的氣候變遷調適方法,減低災害所帶來的危機。 有效的數據及資訊是提供制定干預措施的關鍵,要求聯合國應定期分析並報告與氣候變遷所帶來的風險與其他影響之間的關聯性。 以現有機制改善與協調各單位之間的策略。 針對易受氣候變遷影響的項目尋找更多專業的氣候、和平與安全顧問支援。 建立地區的氣候、和平與安全中心。   Beth Bechdol最後強調,農業是氣候變遷、衝突及糧食安全影響日益嚴重的關鍵解決方案,必須確保在這些背景下,能持續提供解決方案以恢復農業生產和農產品系統。
東華大學開發太陽能農用自走車 減輕老農負擔
2024/03/28
農務人力隨著人口老化下降,東華USR團隊與能源科技中心、智慧科技中心合作,開發農用自走車,第一階段可遠距遙控澆灌與搬運等工作,未來將加裝設鏡頭,設定追蹤自走AI模式。   東華大學資工系特聘教授顏士淨表示,農用自走車利用太陽能電池運作,續航力約1小時,可節能省碳。車上裝有100公升的儲水箱,自動化的功能可讓農民在定點遠端操控,減輕農作負擔。 【延伸閱讀】- 不會染疫的AI機械人已取代農夫?果園準確穿梭 秒計出成熟度   顏士淨說,農用自走車未來將新增智慧功能,農友只要帶它走過瓜田一遍,機器會紀錄路徑,之後就能自行穿梭工作,能降低農務人力的需求。   西瓜農楊火土今年74歲,在壽豐鄉米棧種植西瓜長達50年,每年西瓜採收期前,都會睡在田邊的工寮,避免有人偷瓜。東華大學USR團隊與能源科技中心,設計利用再生能源供電的紅外線電子圍籬防盜系統,只要有人入侵就會感應並通報,讓瓜農能透過手機掌握瓜田動態。 現在有了農用自走車,楊火土試用後笑稱「工作量減輕,人都變懶了」他說,過去澆灌、施肥要開搬運車到田裡,新的機器讓他只要坐在瓜寮動動手指就能完成農務工作,十分方便,也開玩笑地說,過去睡工寮是保護西瓜,現在則要看守機器。   另外,近日天氣溫差大,西瓜生長速度受影響,楊火土說,適合西瓜成長的溫度為25至28度間,最近天氣都在10幾度,導致今年西瓜生長速度較慢,不過整體產量應該比去年好,今年價格需待開採後才會出爐。
富含真菌的土壤可提升綠屋頂的永續性
2024/03/26
綠屋頂因有益於氣候調適、緩解及都市生物多樣性而備受歡迎,在建築物屋頂上的植栽表面可吸收多餘的雨水,可用於隔熱建築物而減少能源消耗、並降低鄰近社區的環境溫度、緩解城市熱島效應(urban heat islands),以及為植物、昆蟲和野生動物創建都市棲息地,但在美國的綠屋頂通常以無菌土壤種植外來植物,這使綠屋頂的有效性會隨著時間而下降。   美國達特茅斯大學(Dartmouth College)研究團隊首先提出在綠屋頂上接種土壤微生物菌群以促進土壤健康發展的方法,有益於城市的氣候適應能力。該團隊於芝加哥建立一實驗型的綠屋頂,試驗利用原生草原之微生物增強土壤品質,且隨時間的變化觀察其對其他土壤菌群所產生的影響,並重點研究有益的菌根真菌(mycorrhizal fungi),該微生物存在植物根部,與植物互為共生關係,可為植物提供營養和水以換取植物糖,並可幫助綠屋頂的植物承受高溫和烈日。研究人員於實驗綠屋頂的土壤中添加自恢復草原中取得富含菌根真菌的土壤,此方法稱作「接種 (inoculum)」,並於接種土壤與未接種土壤分別種植原生草原植物和屋頂型多肉植物。團隊追蹤土壤菌群組成變化長達兩年,並通過「DNA元條碼技術(DNA metabarcoding)」的分子技術分析於接種土壤與空氣之真菌菌種及菌種來源。   該研究結果顯示,大部分真菌來源於接種土壤,其他菌種則源於其他媒介,經由菌根真菌接種之土壤菌群更加多樣化,且土壤主動接種菌根真菌較自行建立的菌群更能夠促進土壤發育,進而提升綠屋頂之永續性。未來研究人員建議應將生態觀點納入綠屋頂的設計,以最大限度發揮綠屋頂在都市地區之氣候適應力之效益與作用。【延伸閱讀】- 【增匯】最新研究顯示真菌在淨零碳排中扮演關鍵角色
花畜鬥雞肉雞飼養管理技術
2024/03/25
畜產試驗所 李雁鈴、楊深玄、蘇安國、魏良原   在臺灣,公鬥雞於飼養後可做為大型閹雞食用,惟其肉質較為堅韌,為改善肉質,養禽業者多利用公鬥雞與紅羽母土雞雜交,並飼養後裔母雛雞當作肉用,此雜交後裔俗稱為「鬥雞母」,由於口感與風味較符合大眾食用,現已成為花東地區養禽業飼養的特色雞種。但臺灣鬥雞品種來源紛雜,導致鬥雞母上市體重整齊度差,不易批次生產管理,且臺灣本土鬥雞性能研究報告極少,種雞業者無法有效比較與掌握臺灣鬥雞產業種原品質。   有鑑於此,行政院農業委員會畜產試驗所花蓮種畜繁殖場遂進行「花畜鬥雞」品系選育,一方面選育性能及遺傳背景穩定之鬥雞品系,同時建立該品系之飼養管理技術。歷經5個世代,將20週齡體重群體變異係數自16%降低為9%,已與一般白肉雞8~9%相近,可有效改善禽群飼養整齊度,利於禽農進行批次管理,大幅減少禽農飼養管理時間與防疫管控。【延伸閱讀】-  政府和產業合作育種成功 2新品種品系烏骨雞和番鴨曝光   本飼養管理技術可運用於飼養肉、種用花畜鬥雞及雜交鬥雞母,內容包含飼料配方、疫苗計畫及飼養管理方式。此技術生產之肉用花畜鬥雞整齊度高,公雞20週齡平均體重達3,424公克,母雞達2,610公克,公雞平均飼料換肉率為3.57,母雞為4.1,育成率可達96%;產蛋性能與其他土雞相比毫不遜色,平均產蛋率可達61%;繁殖性能方面,種蛋受精率達87%,孵化率則達74%;另以公花畜鬥雞與母畜試土雞雜交生產之鬥雞母,其育成率可達96%。   「花畜鬥雞」於2022年8月31日經行政院農業委員會審定通過新品系命名,成為全臺首隻經由政府認證過的肉用鬥雞品系,可解決臺灣鬥雞種禽混亂問題,改進鬥雞生長、產蛋及繁殖性能,且運用本飼養管理技術,可批次管理生產優質肉用鬥雞,極具推廣價值,期望藉此為引,推動我國肉用鬥雞產業發展。【延伸閱讀】- 創新健康畜產養殖,讓產地到餐桌「同一健康」   花畜鬥雞-公雞 (上圖) 花畜鬥雞雜交子代鬥雞母 花畜鬥雞(雛雞)

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