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趨勢快訊
這種蜂蜜你沒吃過 抗氧化力是荔枝龍眼蜜的6到10倍
2023/10/05
蕎麥是近年來秋裡作新興的輪替作物,除為糧食生產或同時也是良好蜜源綠肥植物,農業部苗栗區農業改良場研究證實,蕎麥花蜜源豐富可生產商品蜂蜜,蕎麥蜂蜜清除自由基抗氧化確效約為龍眼蜂蜜的6倍、荔枝蜂蜜的10倍,為機能性極強的新興特殊蜂蜜。   苗栗農改場呂秀英場長表示,天然蜂蜜成分有醣類、維生素B2與B6、礦物質及有機酸等營養元素,不但能補充人體所需營養,並有清除自由基與抑菌等機能性,是可入菜及百搭的四季美味食材。苗栗農改場研究團隊測試多種台灣特色蜂蜜,發現原本有獨特風味的蕎麥蜂蜜清除自由基抗氧化力遠高於龍眼蜂蜜與荔枝蜂蜜,並含有豐富的類黃酮與多酚類等植化素,其抑制金黃色葡萄球菌生長效果也媲美龍眼蜂蜜、荔枝蜂蜜及烏桕蜂蜜等商品蜂蜜。   她表示,蕎麥屬於耐旱作物,適合休耕期轉作,利於地力休養,又可抑制雜草生長。蕎麥含有維他命B1、B2及菸鹼酸等豐富的營養並含有保健血管的機能性的芸香苷,111年全台栽培面積約有720公頃,收成後可作蕎麥粉與蕎麥麵等加工品。   苗栗改良場藉由研究新發現,建議農民可利用冬季休耕期種植蕎麥,在播種後約25天開花,潔白爛漫的花海有如落雪,是網美拍照的絕佳背景,花期約維持一個月,大面積蕎麥花海頗具觀光遊憩價值。   而蕎麥盛花時花蜜豐富,是蜜蜂喜愛的蜜源植物,秋冬裡作種植約11月至12月開花,能幫助蜜蜂度過缺乏蜜源的冬季,泌蜜量多時甚至可採收商品蜂蜜,台灣目前栽培面積尚不足大量生產蕎麥蜂蜜,期能友善蜜蜂並生產高抗氧化特色蜂蜜,同時提供消費者遊憩場所及健康蕎麥產品,創造多贏的局面。【延伸閱讀】- 研究顯示種植覆蓋作物將有助於降低農民對除草劑之依賴
美國農業部發布2023-2026年科研戰略
2023/10/04
為了發揮最大的影響,科學研究必須具有前瞻性並預測未來的需求。而對於支持著全球糧食及生活所需的農業和林業生產來說,加速科技的進步顯得更加重要。   因此,為了推動跨領域的創新、韌性強化和商業上可行的技術與措施,美國農業部於2023年5月發表了該部的2023-2026年科研戰略(USDA Science and Research Strategy, 2023-2026),提出面對未來挑戰的創新和前瞻性目標,並說明需要優先推動的工作。其中提到的五個優先研究領域包含「加速創新技術與實踐」、「推動氣候智慧型解決方案」、「加強營養安全與健康」、「培育有韌性的生態系統」和「將研究轉化為實際行動」,每一個領域下都設定了不同的細部戰略目標和實施方向,概要如下: 1. 加速創新技術與實踐   針對農業部員工和計畫審查人員進行培訓,使其瞭解如何評估來自各科學學科(如社會科學、自然科學、資料科學等)的前瞻性構想,並透過科技支持決策支援系統,應用智慧協作(如人工智慧輔助支援系統)實現自動化或消除重複性工作,提升作業效率。另外,亦制定創新的農業和林業管理方法,促進農業的永續生產。 2. 推動氣候智慧型解決方案   持續推動減少溫室氣體排放、固碳和發展低碳能源的研究和技術開發,並提高農業和林業系統的氣候變遷減緩、適應潛力,以及支援農業和林業生物產品與清潔能源的永續市場。開發涵蓋生物、地理空間、物理、經濟和社會科學等跨領域的工具和技術,並推動與公眾共同開發的研究,以應對長期和急性氣候壓力因素帶來的風險,提高氣候韌性,並使大眾認識到產生氣候相關新收入流的潛力。 3. 加強營養安全與健康   支持與糧食和營養保障(food and nutrition security)、膳食指導、客製化食品選擇、食品安全(food safety)、營養以及農業有關的措施,同時繼續推動創新解決方案。確保食品系統的公平性和包容性。 4. 培育有韌性的生態系統   透過推動以科學為基礎的解決方案,在滿足人類需求的同時提高環境品質、資源基礎和生態系統服務,維持農業的經濟活力,以及提高農民、農場與森林管理者、勞工和整個社會的生活品質。強化先進育種、土壤與動植物健康相關的微生物組研究,及推動永續農業系統(如作物-牲畜、作物-水產綜合養殖、多年生作物和農林系統等)、動植物病蟲害防治及保護生物多樣性相關作法等,確保農業的生產力、永續性和韌性。 5. 將研究轉化為實際行動   加強科學進步和農業科學政策問題的交流,提高大眾對這些問題的認識,公平發展各種綜合技術領域(如電腦、工程學、自然科學和社會科學)的人才培育,以提高先進技術的利用率,以及強化科學數據資料的編集和適當使用,促進以風險和科學依據為基礎的決策和政策制定,加強政府、學術界和產業界之間現有的合作並建立新的國內外研究合作夥伴關係。 【延伸閱讀】- 拜登政府承諾撥款3億美元用於測量農業溫室氣體排放量
植物葉片病害之數據增強識別研究
2023/10/03
近年來深度學習在電腦視覺領域取得了突破,關於如何將其用於植物病害的早期診斷已有很多研究,深度學習適合以視覺診斷植物葉子和莖中疾病症狀,因為可以從圖像中擷取和學習高級特徵,儘管許多使用深度學習的基於視覺的植物病害識別高級研究正在進行中,但有些疾病在自然界中並不常見,因此很難從健康植物樣本中收集相同數量的數據。   研究重點透過一種圖對圖轉換數據增強方法,可以增加數量不足的病葉資料集的樣本多樣性,所提出的增強方法透過循環生成對抗網路在健康和患病葉子影像之間進行轉換,進一步利用注意力機制和明確指示葉子位置的二進位遮罩,注意力機制可以極大地提高所提出的植物葉子翻譯模型。   研究結果解決樣本少問題,增加罕見疾病樣本的多樣性,研究的主要內容是透過將常見的健康植物葉子圖像轉換為患病葉子圖像來解決植物疾病數據不平衡的問題,在增強資料集上訓練模型通常可以解決過度擬合問題並提高整體效能,經實證研究團隊提出之模型成功反映真實圖像清晰疾病特徵。   研究成果已發表在MDPI應用科學期刊《農業機器學習之應用》第13期,研究團隊提出植物病葉識別數劇增強模型成功清晰辨識植物疾病癥狀,可幫助未來進一步提高植物早期診斷,維持作物生產力做出貢獻。【延伸閱讀】- 應用深度學習模型識別不同萵苣品種的氮營養含量
聯合收割機技術操作對全球暖化潛在影響
2023/10/02
在農業技術方面,柴油和化學肥料佔能源消耗的大部分;此外,化學肥料和農藥已被確定為最重要的碳排放來源,而收成時佔農業機械30%以上使用成本。減少燃料消耗、空氣污染、農民生產等相關成本可以透過聯合收割機的工作優化和正確操作來實現。2017年,全球農業部門產生的碳排放量為111億噸,其中立陶宛佔43萬噸。   研究重點透過軟管連接到排氣管。修改聯合收割機的速度、引擎負載係數後,評估不同的技術操作來評估聯合收割機廢氣的GWP,並確定其減排方法。研究團隊證實了遠端資訊數據和現場測試數據分析方法對於全面經濟和環境評估的好處。   研究結果根據2019年現場測試研究結果,GWP的絕對數值隨行駛速度相應增加,而每公里GWP則減少。當聯合收割機在田裡移動時,降低引擎轉速並提高行駛速度,即能降低碳排量。收穫期間的行駛速度、進給率和引擎負載是最重要的經濟和環境因素。   研究成果已發表在MDPI應用科學期刊《農業4.0》第18期,研究團隊提出了雙遠端資訊處理、現場測試資料分析方法,並幫助未來農民在使用農業機械碳排降低方法,可望未來農業領域更廣泛應用。【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
中山大學開發AI自動噴灑車 農民不出門就可遠端操控
2023/09/28
中山大學機械與機電工程學系副教授林韋至團隊近日研發推出AI自動噴灑車,透過超寬頻定位技術,AI自動噴灑車可依設定的路線,自動行走噴灑,農民不出門就可遠端操控。   中山大學透過新聞稿表示,林韋至團隊長期關注農業問題,致力協助減輕勞動力負擔,AI自動噴灑車透過超寬頻定位技術(Ultra-Wideband)可自動行走噴灑。   林韋至表示,這款設備除可用於農地作業、填裝肥料或農藥噴灑,也能協助噴灑消毒藥水,預防登革熱等疾病防治,應用層面相當廣泛。此項機具發明更獲農業部農業科技司推薦,在2023台灣智慧農業週展示。   林韋至說,團隊了解農民噴灑作業的困擾,率先設計出第一代以遙控器操縱、農民跟在後面控制的農藥噴灑車,初步解決農民背負藥桶的身體負重問題;接著再開發配有攝影機的農藥噴灑車,以不織布線材在地上拉線標示定出噴灑範圍,路徑的長短大小依農地規劃,農民也不需跟在噴灑車後方,只要透過影像辨識循線完成噴灑作業即可,即可解除農民近距離暴露於農藥環境的風險。   新款AI自動噴灑車以超寬頻定位技術,抓取訊號後即可設定噴灑範圍及路徑,完全不需拉線。林韋至說,「人在家中坐,機器人會幫你做」,就像家中的掃地機器人在沒電時也會回去充電一樣,AI自動噴灑車如遇到噴灑物料用完時,也會返回補充藥劑。此外,新款AI自動噴灑車還能從斷點處接續噴灑,不會重複施藥,省時省事「如同開了地圖導航系統」,有助於農民紓解繁雜的農務。   研究團隊表示,由於定位精確度大為提升,卸除或增添部件後,也可加裝為其他功能模組;如加裝機械手臂後可協助農事摘採作業或搬運,未來應用層面廣泛。   中山大學表示,新款AI自動噴灑車在智慧農業週參展時,研究團隊中的外籍博士生也為來自國際人士、印度大學參訪團介紹,讓不少人對台灣智慧農業的創新科技留下深刻印象。【延伸閱讀】- 自動式噴霧機於大面積果園的應用
開發智能農藥奈米遞送系統實現多靶標害蟲高效防治
2023/09/27
中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所多功能奈米材料及農業應用創新團隊通過奈米載體的精細結構調控,實現了農藥活性成分的智能響應釋放和多靶標害蟲的低劑量高效防治,揭示了奈米載體對藥物穩定和功效提升的作用機制,為多種蟲害的綠色、高效防控提供新思路。相關研究成果發表在頂刊《美國化學會納米雜誌(ACS Nano)》上。   溫度是影響農藥藥效發揮和害蟲防治效果的重要因素。該研究針對高溫時田間蟲口密度快速增長的特點,開發了一系列具有高度形變能力的溫度依賴型奈米凝膠載體,並構築了負載擬除蟲菊酯類殺蟲劑的皮克林乳液體系。該乳液體系具有彈性凝膠狀結構,由兩親性奈米載體替代傳統表面活性劑穩定水油界面,通過環境溫度變化對奈米載體的刺激,引發體系內部結構轉變,實現農藥有效成分的正溫度響應釋放。體系的藥物釋放特性與田間實際防控需求高度匹配,可對多種害蟲起到低劑量高效防治作用。該研究在降低農藥使用量和提高功效的同時,可降低其對非靶標水生生物的毒性,以及提高對施用者的安全性。【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
研究顯示甘草根萃取物可有效對抗胰臟癌
2023/09/26
甘草(licorice)是一種豆科植物,甘草根是一種常見中藥,長期以來一直在中醫學中占據重要地位,其用途非常多元,而甘草根化合物甘草甜素的甜度約為蔗糖的 50 倍,因此通常被製成糖果,在食品產業亦有廣泛的應用。近期一項新的研究顯示,來自甘草根部的化合物對於對抗胰臟腫瘤的生長非常有效。   胰臟癌普遍被認為是一種特別致命的疾病,在美國,胰腺癌的存活率僅為 12%。來自香港浸會大學(HKBU)的研究人員利用電腦模型找出了一種名為異甘草素 (Isoliquiritigenin, ISL) 的黃酮類化合物可以有效對抗胰臟癌,為了測試 ISL 的功效,研究人員在試驗中將兩種不同劑量的ISL應用於人類胰臟癌細胞,發現接受 12.5μM濃度 ISL 的癌細胞死亡率比未經處理的癌細胞高出約 50%,而接受 25 μM 處理的癌細胞死亡率比未治療的對照組高出約 80%,且在小鼠試驗中亦發現腫瘤明顯縮小。   先前的研究發現,甘草中含有的其他黃酮類化合物可以有效控制大腸癌細胞的自噬(autophagy)並導致其死亡。自噬是細胞回收並清除細胞壁內受損或多餘成分的過程。在早期癌症中,自噬有助於防止癌細胞轉移。但在疾病的後期則可能會導致癌症的擴散,因此阻斷這一過程是控制它的一種方法。甘草根萃取物的治療與目前標準化療藥物gemcitabine(GEM)的治療效果大致相同。但化療藥物對身體具有極大的毒性,且胰臟癌細胞可以對其產生抗性,因此天然替代品可以提供對抗這種疾病的重要工具。研究人員發現當 ISL 與 GEM併用於小鼠體內時,它使化療藥物的療效提高了 18%。研究人員表示,這項研究的結果將治療胰臟癌的新型自噬抑製劑開闢了新的途徑。未來希望與其他研究團隊合作,進一步評估 ISL 在治療胰腺癌方面的有效性和潛在的臨床應用。【延伸閱讀】- 甘草葉萃取物有潛力可作為慣行及有機農業植物保護劑
食物不損失!全球趨勢與日本面臨現況與因應方式
2023/09/25
根據世界自然基金會(WWF)與英國最大的零售商特易購(Tesco)於2021年所公佈的「Driven to Waste」報告書指出全球平均每年約有25億噸,近40%所栽培與生產出的糧食因諸多因素遭廢棄。而這項數據與2011年時聯合國糧食農技組織(FAO)所提出約13億噸數據高達兩倍的量。   加上,食物廢棄焚燒處理所產生大量二氧化碳,其溫室效應嚴重影響地球暖化,同樣由「Driven to Waste」報告書指出全球每年排出二氧化碳其中10%來自食物廢棄物處理。這項數據相當於美國與歐洲自動車一年間排出量的2倍。   糧食原為提供人們生存重要存在,然而損失與廢棄問題,不僅對環境帶來負面影響,嚴重衝擊全世界各種面向,為了減緩這項情況繼續惡化,各國積極提出相關解決之道,以下整理主要先進國現況與採取方式: 主要先進國現況與採取措施 美國   從美國國家環境保護局(EPA)於2018年公佈數據,由企業、家庭、政府機關每年所產生的食物損失與廢棄約達1億3萬噸。自2015年,美國農業部(USDA)和EPA跨部會已共同提出「2030年食物損失和廢棄減半」之目標後,加上公私部門聯手合作,截至2022年初共有42家企業參與並認同此項目標。   此外,美國的學校從幼稚園到高中義務提供營養午餐,其中特別設置「共享桌」機制,讓學生們彼此間可以分享較不喜歡的食物,避免食物浪費。 法國   根據法國環境能源管理局(ADEME)2016年發表的告報書指出法國的食物損失與廢棄量超過1千萬噸。2016年,法國頒布了全球第一訂定「食物廢棄處理法」,禁止店面規模達400平方公尺以上的超市丟棄未售出的食品。未售出的食品必須捐贈給慈善機構或重新用作飼料或肥料,違反者將處以罰款。 英國   截至2018 年,英國每年食物損失與廢棄量為950 萬噸。2017 年至2018 年間,非政府組織廢棄物與資源行動計畫(WRAP)和英國專研究零售業調查公司-IGD(食品流通協會)共同制定「減少食物損失導引圖」致力於2030 年減少一半食物浪費量。該導引圖雖為認同該目標的企業與WRAP一同設定各自目標值,但基本上共同目標2030 年將其自家企業食物損失減半。截至2022 年底已有351 個組織,包括業界團體、再分配組織、涉及廢棄物管理等公司參與。 日本   根據農林水產省所做調查2020年度日本一年食品損失量為522萬噸。為推估以來為最少量的一年。關於減少食物損失措施目前仍著實進行中,為了更增進該措施實現,日本分別以社會型和家庭型兩個面向解決。而在社會型方面,以「食品回收法」以及「食物損失削減促進法」兩大國家訂定法規為準則。特別在食品回收法方面,自2000年成立後則設定2030年減少至一半(273萬噸) 為目標。在家庭型方面,以個人為出發點,強調購買時不過度採購、料理時不過度煮食、外餐時不過度點餐,最重要莫過於「食用」。如此一來,讓佔據食物損失量一半以上的家庭與個人的領域能輕鬆執行的行動方案。   自2012年度至2020年度日本國內食品損失量推估表 出處:日本農林水產省 受到矚目的日本「MOTTAINAI(モッタイナイ)」文化   「MOTTAINAI(モッタイナイ)」一詞語源來自日本「不浪費」的意思。“MOTTAINAI”詞意不僅完全代表環境保護所倡議的Reduce, Reuse, Recycle三個重要詞彙,其同時也含括了對寶貴地球資源的尊重Respect一詞。國際間受到關注“MOTTAINAI”一詞由2004年獲得首屆環境領域諾貝爾和平獎的肯尼女性環保倡議家Wangari Maathai所創造。深受這句詞彙意涵感動的Wangari Maathai則以串聯世界“MOTTAINAI”作為口號大幅提倡。爾後,不管在美國紐約聯合國總部演講中再次被提及,或是印尼流行“MOTTAINAI舞”、越南舉辦“MOTTAINAI Festival”讓日本「不浪費」(モッタイナイ)一詞在國際間竄起。而隨著聯合國永續發展目標(SDGs)的日益重視,再一次掀起“MOTTAINAI”潮流,不僅以日本文化在國際間宣傳,同時也作為減少食物損失的關鍵詞而備受重視。【延伸閱讀】- 食品零廢棄! 日本知名零售商讓食品一點都不廢
透過農業光伏系統達成農電雙贏
2023/09/23
農業光伏系統(Agricultural photovoltaics, AV,以下簡稱AV)起初於20世紀80年代提出,是指同時同地混合太陽能板發電和農業生產的系統,為農電共享的概念。在太陽能板下種植農作物,除了可以控制透射的光量和波長,剩餘的光源還可以用於能量生產;同時,當植物進行光合作用時蒸散的水分可以冷卻空氣,提高太陽能板的發電效率。然而,目前AV技術面臨的挑戰為如何最大化提高作物產量和太陽能發電,同時最大限度地減少植物因蒸散作用流失的水分,以減少灌溉需求。   在先前的研究中,太陽光可透過AV裝置傳輸特定波長的光,包含對能量生產有效的藍光,以及光合作用可利用的紅光,美國杜克大學(Duke University)的研究團隊=以此裝置為基礎,開發了一套數值模型,了解單一作物對不同光譜的反應,試圖找出農業光伏系統如何影響植物產出之地上生物量,並藉以估計農作物產量。   此模型考量了植物耐蔭性等變數,這些變數可能影響其在AV系統的生長情形,還考量了太陽能板下方的微氣候和光照,並假設作物依葉片面積大小獲取不同程度的光照資源、呼吸作用速率與植株大小成正比。研究結果顯示,AV栽培的候選作物需具有耐蔭性且葉片面積較大。透過AV系統降低空氣溫度並提高土壤濕度,使植物能將更多的碳分配給地上生物量,進而產生更大的葉片面積,顯示芝麻菜、綠葉甘藍和番茄等較大的葉類作物可能更適用於AV系統。未來將納入作物種植密度等因素,並將研究結果擴展到作物應用。【延伸閱讀】- 【減量】太陽能板如何改善農業、降低食品成本與減少排放
森林如何建立種子擴散和被捕食之間的平衡
2023/09/22
全球森林正處在野火、病害、乾旱和濫伐等危機中,森林被破壞導致棲息地減少、生物多樣性喪失、生態系統退化及氣候變遷加劇。森林群落的生存取決於再生能力,而「同步大量結實」(masting)則是再生的關鍵,樹木會選擇在某些年分同步大量生產果實和種子,而在其他年份產量很少甚至不結果,但目前對此模式之種子生產週期及其捕食者、傳播者之間的關係知之甚少。   美國賓州州立大學的研究團隊發表在《自然植物》(Nature Plants)期刊的研究,首次彙集全球數百萬株樹木的觀察結果,並分析森林中樹木種子在被捕食和擴散間的複雜平衡。研究人員指出,植物的果實及種子富含營養,是自然界中品質最好的植物性食品,而果實通常依賴動物作為傳播者將種子擴散出去。當種子盛產時,因食物充足使鳥類、松鼠和昆蟲等捕食者族群不斷增長。但在後幾年,種子產量很少,這些捕食者難以找到足夠的食物造成族群數量下降,與此同時,盛產年剩餘的種子有機會發芽並長成新樹而增加樹木數量。   研究人員說明影響「同步大量結實」主要有三大因素:波動性(種子產量變化)、週期性(盛產年間隔時間)及同步性(許多樹木在同一年大量結實),也和天氣及養分有關,分析結果顯示越高度依賴動物傳播者的樹種,越不會出現同步大量結實現象,溫暖和潮濕地區樹木果實飽滿多汁,產量波動不大,吸引傳播者覓食並將種子散播出去;相反的,像寒冷和乾燥地區的冷杉、松樹及雲杉等樹種,缺乏互利傳播者,因此需透過同步大量結實策略,藉由捕食者的捕食行為來維持族群穩定。   了解「同步大量結實」模式,可提供林務管理人員在森林保育工作的指引,在種子低產量的年份,透過人工種植或採取行動來保護衰退的動物族群,以維護森林生態穩定。【延伸閱讀】- 【增匯】生物多樣性高的森林更能長期穩定固碳
鳳梨雪酪蔭鳳梨醬多樣加工加值新產品 農試所鳳梨加工成果發表
2023/09/21
農業部農業試驗所運用台灣育成鳳 梨品種,纖維細緻、香氣足等特色,優化既有製程、開發多項新樣態和新口感加工產品,搭配省時省工設備提昇效率,研發加工技術,上午在嘉義分所舉辦加工加值技術成果發表會,推薦產業應用,強化國產鳳梨與加工產業鏈結,創造新商機。   農試所說,台灣鳳梨年產38萬公噸,產值達88億元,居台灣水果第一名,目前以鮮銷市場為主,冷凍加工產品具延長食用期限、使用便利、產品價格安定、外銷免檢疫等優點,保有果肉樣態和營養素冷凍果品,成為近年追求健康飲食冰品新趨勢。   開發即食冷凍鳳梨鮮果,透過原料預處理穩質技術、結合新穎急速冷凍技術,減少冷凍過程生菌數、避免氧化異味,產品冰晶小,強化原果風味、營養性和適口性,稍微解凍可食用,延伸開發鳳梨雪酪等產品,符合營養、天然、少添加消費趨勢,搶攻冰品市場。   鳳梨醬應用在鳳梨苦瓜雞、蒸虱目魚等料理,但傳統蔭鳳梨製程有品質不易控管缺點,該所翻轉傳統發酵方式,建立標準製程,透過定量混合發酵菌種、找到最適發酵條件,建立製程品管指標,使蔭鳳梨醬控制在最適當發酵程度及品質。   新型態蔭鳳梨醬可縮短40至50%發酵時間,食用方式多元,以蔭鳳梨醬作半成品加工素材應用調味醬、特色餐點、風味飲品等新穎性產品,讓加工業創造多樣發酵產品及話題性新興口味。   酥脆型果乾大都採真空油炸、冷凍乾燥等加工方式,這些加工方式成本高,且真空油炸易有油耗味及營養流失等問題。該所應用壓差膨發乾燥技術開發鳳梨果脆產品,透過結合壓差及紅外線真空乾燥技術,讓鳳梨產生具網絡結構酥脆口感,因非高溫加工,可保留鳳梨營養風味,生產成本較真空油炸、冷凍乾燥加工方式低,但口感酥脆性更優、儲架壽命更長,新型態產品與目前果乾市場具區隔性,符合大眾重視營養、少添加消費趨勢。   農試所說,為快速消化盛產期鳳梨,該所以減少加工工序及少添加物使用為目標,開發鳳梨閒閒鹹甜濃縮加工產品,可應用鮮果或冷凍果品再調整配方製成濃縮果泥,適合應用添加適量比例冰水,或與綠茶、紅茶等搭配調製、或直接作冰品的水果淋醬,是夏天消暑聖品。【延伸閱讀】- 新型態高壓加工技術-蔬果產品加值應用之新契機
使用決策架構實現養蜂業數位轉型
2023/09/20
養蜂業受到蜜蜂數量減少和產量下降的威脅,蜂農努力解決與蜂群相關問題,如:健康,而越來越多產業面臨需要數位化轉型,包括農業,可運用數位化幫助蜂農解決蜂群健康問題與產量減少之威脅。   研究重點於智慧蜂箱成熟度模型設計做重新定義,並使其與研究團隊系統相容,進行測試,後設計可用於養蜂之決策系統架構,可幫助蜂農在蜂巢或微觀層面上做戰術性(規劃未來一周或一個月之活動)或操作性(評估結果和調整活動)之決策。   研究結果開發之軟體,可透過時間矩陣研究時間與地理範圍內做出各種決策,並運用大數據、雲計算及人工智慧等,建構出可靈活運用之開放式架構,可與智慧蜂箱相容,幫助蜂農實現數位化,智慧蜂箱將會通知並提醒蜂農,用數據分析幫助蜂農照顧蜂巢,決策可更高效與精準。   研究成果已發表在MDPI應用科學期刊《農業4.0》第21期,研究團隊開發出開放式架構,可廣泛運用在其他養殖業,對於未來智慧農業以及實現運用在農業機器學習、深度學習演算法,需要之數據做出貢獻。【延伸閱讀】- 人工智能幫助農民追踪蜜蜂授粉軌跡
使用機器學習和Haar級紅外光分類器改善魚類養殖
2023/09/19
水下物體檢測一直是挑戰,因為水影響了物體辨識,圖像分析有助於農業和醫學領域的應用,在水產養殖中,也可以使用成像檢測來執行多項任務,自動化及AIoT技術有助於從水箱培養中獲取數據,並可避免氧氣含量低、水污染、寄生蟲或疾病傳播。水產養殖場重點是魚類生長,魚的體長和寬度與魚的重量有關,資訊計算投餵率、魚的大小分類和收穫,通常這些數據是手動收集的,對於這種密集型系統來說,這是費時費力及高成本的,用手觸摸魚會使魚感到壓力,而壓力會產生皮質醇,進而影響生長。   研究重點在於減少觸碰魚,降低魚應激反應,並且自動化可以提高水產養殖業的效率並減少勞動力需求。研究團隊使用數學模型估算魚類生物量的數值觀測,而機器視覺系統(MVS)由圖像採集系統、圖像處理和統計分析組成,MVS是用於估算魚類質量和大小的非侵入性技術,可避免對魚的壓力和傷害,任務包含魚類檢測(將水下影像中魚類與非魚類物體區分)和魚類種類分類(辨識檢測到的魚種類)。圖像質量取決於拍攝時的光線條件,而近紅外(NIR)光譜不受可見光強度的影響,並可快速收集數據,另外,哈爾特徵機器學習方法來自許多不同面向的照片分類器,優點是檢測時間短、檢測率高、對光線變化的適應性強。   研究結果為使用紅外光譜相機搭濾光鏡,以減少波長,在捕魚時避免可能干擾噪音;使用哈爾特徵分類器來辨識養殖中的魚類,此研究使用比其他研究更複雜的分析,例如卷積神經網路、多列卷積神經網路、人工神經網路等,搭配使用數學模型取得良好的效果,魚在重量跟質量上皆穩定成長,預測更加準確。   研究成果已發表在MDPI應用科學期刊《農業4.0》第1期,人工智慧相關的應用將會更加普遍,該技術可以改善大多數生產系統,在為未來對於農產業營運及生產系統做出貢獻。【延伸閱讀】- AI、5G與視覺機器聯手轉型水產養殖業
【增匯】樹木多樣性可能會增加森林土壤中碳與氮的儲存量
2023/09/18
在《自然》雜誌上發表的一項新研究中,來自新布倫瑞克大學、東京大學、湖首大學與亞伯達大學等研究機構的研究人員分析了加拿大國家森林清單(National Forest Inventory, NFI)中數百個地塊資料。其目標是釐清樹木多樣性與天然林中土壤碳與氮儲存變化之間的關係。專家發現,保護森林的多樣性可能會增加碳與氮這兩種物質在土壤中的儲存量,有助於維持土壤肥力並減緩氣候變遷。   森林土壤在光合作用過程中封存大氣中的二氧化碳發揮著重要作用,儲存的碳至少是一般植物的三倍。同時,氮是推動森林碳同化(carbon assimilation)與植物生長的必要營養元素。   儘管過去關於生物多樣性實驗已經得知更高的樹木多樣性會導致森林土壤中儲存更多的碳與氮,但這是第一個為天然林提供類似結果的實證研究。在這項研究中,研究人員分析了361個地塊的有機土壤層樣本和245個地塊的礦質土壤層樣本,涵蓋了加拿大絕大部分的陸地,陸地上生長著各種冷杉、楓樹、松樹、雲杉、鐵杉、雪松與其他樹種。   為了計算土壤碳與氮儲存的變化,研究人員比較了2000-2006年間與2008-2017年間2次NFI樣地普查的資料。根據物種豐富度(樹種的數量)、物種均勻度與功能多樣性(包括葉片氮含量、樹高等特徵)測量樹木多樣性。   研究結果顯示,將物種均勻度從最小值增加到最大值,可以使有機土壤層的碳儲存量增加30%,氮儲存量增加42%,在將樹木功能多樣性最大化的同時,土壤礦物質的碳儲存量增加了32%,氮儲存量增加了50%。   物種的多樣性意味著不同類型的樹木以不同的方式獲取和儲存生物量—無論是在活的樹幹、根、樹枝和葉子中,還是在土壤上與土壤中新死與腐爛的植物碎屑中。 這也顯示,促進樹木多樣性不僅可以提高生產力,還可以幫助減緩氣候變遷與減少土壤退化,從而凸顯森林生物多樣性保護的重要性。【延伸閱讀】- 【增匯】生物多樣性高的森林更能長期穩定固碳
中國貴港市港北區加快發展智慧農業 推進農業產業現代化
2023/09/15
近年來,貴港市港北區把發展智慧農業作為數字鄉村建設重要抓手,大力推動數位技術向農業產業的滲透拓展,積極探索智慧農田、智慧豬場等數位化應用場景,加快傳統農業數位化轉型,打造一批高端農業產業,全面助推鄉村振興。   打造智慧豬場,降本增效。作為全國生豬調出大縣,港北區率先在貴牧生豬養殖示範區建設智慧豬場,引入自動機械刮糞系統、自動機械料線輸送系統、無級光照調節系統、自動機械通風降溫和溫控系統等先進設施設備,安裝各類環境收集感應器、AI盤點估重系統、飼料精 准飼喂系統等四大智慧管理模組,將物聯網、互聯網、大資料、人工智慧和智慧裝備等現代資訊技術與養豬業深度融合與應用,對生豬養殖環節進行閉環管理與監控,實現生豬飼養全程可追溯管理,推動生豬養殖從原來的傳統養殖模式轉變為高產、高效、低耗、優質、生態和安全的智慧畜牧模式,形成集規模化、標準化、資訊化、自動化、智慧化於一體的現代化科技養豬場。該示範區生豬存欄1.2萬頭,年出欄生豬2.4萬頭,帶動7個脫貧村增收100萬元以上,帶動脫貧戶、監測對象戶每戶均增收5000元以上,先後被評為自治區五星級生態養殖示範場、數字廣西建設標杆引領重點示範專案。   打造智慧農田,種田省力。港北區投入1000萬元在慶豐鎮石卓村實施稻蝦智慧農田示範區建設項目,在稻蝦田塊裡建設氣象站、蟲情測報燈、植保機、水質感測器等設備,利用大資料、3S技術、互聯網等技術對稻田開展智慧化管理,打造成全程機械化、生產遠端監控、稻米品質可追溯的現代化高標準農田,建成廣西首個「智慧農田」+「稻蝦種養」示範基地。   推廣設施農業,產業增收。港北區採取「公司+專業合作社+示範基地+農戶」的模式,加快農業科技創新、技術示範和成果轉化,發展高投入、高產出和資金、技術、勞動密集型的高效設施農業、設施農業基地,既能保證農作物生產所需的水分和養料,又可達到節水、節肥、省工、省力的目的,促進農業提質增效。【延伸閱讀】- 讓日本高知縣數位化轉型帶你看地方創生與農業
高精度光達掃描 森林碳匯估算資料一拍即得
2023/09/14
「氣候變遷因應法」修正通過,預計明年開徵碳費;林試所今天表示,以光達掃描、點雲軟體重建樹體模型,不破壞樹木且高精度達公分等級以下,全國森林碳匯估算資料一拍即得。   因應氣候變遷加劇,政府推動2050年淨零排放,各種減緩溫室效應機制布建、推進中。碳費預計民國113年上路,農業部林業試驗所今天發布新聞指出,可運用科技新技術「光達掃描」一拍即得,將可提供全國森林碳匯估算所使用的參考資料,以及計算自願減量專案減量額度的數據。   林試所副所長吳孟玲強調,透過光達掃描及點雲軟體(point cloud)重建樹體模型的方法,不僅不需要破壞樹木,同時可以達到公分等級以下的高精度要求。   關於執行過程,她說,光達技術已在測繪學、考古學、地理學、林業、遙感探測及大氣物理等許多領域有較為成熟的應用,透過光達設備對物體3D掃描,取得物體幾何表面的點雲(point cloud)資料,可進而偵測並分析物體的形狀及尺寸。   為何要測樹木的材積量,林試所說明,樹木沒有類似電費單的單據,不會明碼標價寫本身有多少碳,加上生物的變異性,樹木碳匯的計算複雜且困難;所幸樹木的木材約有一半是碳,因此,想知道樹木吸存多少碳,可從材積量來換算。   若用傳統方式測量材積量,則會損及樹木。林試所補充,由於樹木是高大的不規則體,很難在直立狀況下算出體積或質量,過去林學家經由伐倒後秤重,或將樹木分解成圓柱、圓台和圓椎等幾何體,分別計算體積後加總而得,再進而發展出形數、立木材積式或異速生長式等方式,以便現場從業人員計算。   關於淨零排放機制,林試所說,明年起國內碳排及用電大戶都將面臨碳費開徵,政府規劃用「以價制量」的政策工具逐步減少二氧化碳排放;環境部前身的環保署於今年6月再推出「溫室氣體自願減量專案管理辦法」草案,藉由推動抵減碳費機制,促進企業投入兼具減量及ESG(Environmental、Social、Governance)績效的森林碳匯。【延伸閱讀】- 利用3D光學雷達測量玉米田栽種面積
巴西研究人員設計了一種可生物分解薄膜,能延長食物保鮮時間
2023/09/13
石油基包裝材料的濫用導致垃圾掩埋場和海洋中堆積大量塑膠,為了緩解塑膠垃圾問題並滿足對人類健康和環境安全產品不斷增長的需求,許多食品業正在投資開發更永續的包裝替代品,並同時保留食物的營養品質以及顏色、味道、氣味與質地等感官特徵。其中,源自甲殼類動物外骨骼的天然聚合物殼聚醣(chitosan)是在可生物分解食品包裝中應用較廣的材料之一。   巴西聖保羅州的坎皮納斯州立大學(FEQ-UNICAMP)以及聖保羅州農業和供應部 (ITAL)食品研究所包裝技術中心的研究團隊利用源自柑橘果皮的主要成分檸檬烯(limonene)和殼聚醣的化合物製成薄膜,能用於延長食物保鮮時間。由於巴西是世界上最大的柑橘生產國之一,而聖保羅是重要的柑橘生產州,因此研究團隊想聚焦於檸檬烯的應用,由於其抗氧化和抗菌作用,檸檬烯以前曾被用於食品包裝薄膜中,以增強保護作用,但其性能會因揮發性和不穩定性而在製造過程中降低,這也是在商業包裝製造中使用生物活性化合物的障礙之一。   為了解決這個問題,研究人員選擇殼聚醣作為薄膜基質,因為它具有抗氧化和抗菌特性,並添加了不易揮發且較為穩定的檸檬烯衍生物-聚檸檬烯。然後分析了薄膜的抗氧化能力、光和水蒸氣防護以及耐高溫等特性。結果顯示,含有聚檸檬烯添加劑的薄膜的性能較佳,特別是在抗氧化活性方面,其效力大約是含有檸檬烯的兩倍,另外,作為紫外線輻射阻隔劑的性能也相當不錯。並且由於聚檸檬烯不具有揮發性,因此適合加工條件更為嚴苛的規模化生產。雖然這些薄膜尚未可供製造商使用,主要是因為殼聚醣塑膠尚未能進行大規模生產,而且還需要優化聚檸檬烯的生產技術以提高產量。   另外,除了食品保鮮之外,目前研究小組亦正在研究聚檸檬烯在生物醫學領域的其他應用。【延伸閱讀】- 利用農業廢棄物製造可生物降解的塑料
【減量】到2060年,亞洲生產的蛋白質必須有一半不含動物成分才能實現脫碳目標
2023/09/12
星亞智研(Asia Research and Engagement, ARE)是一間總部位於新加坡的公司,成立於2013年。ARE近期發布一份關於亞洲蛋白質轉型的報告,該報告主要關注10個主要亞洲國家(中國、日本、韓國、印度、印尼、馬來西亞、菲律賓、泰國、越南與巴基斯坦)在2020年至2060年間蛋白質生產、消費造成的溫室氣體排放量,研究結果發現這10個國家均未能控制其蛋白質排放目標。   研究顯示,亞洲供應世界一半以上的動物蛋白,包括陸地動物與海鮮。它警告說,如果不轉向替代蛋白,就不可能實現2015年《巴黎協定》設定的1.5°C目標。這與之前的一份報告一致,該報告建議必須減少高甲烷食品消費才能實現此目標。到2060年,這些國家的替代蛋白產量將需要成長30-90%,以遏止碳排放。 減少畜牧業是關鍵   研究人員認為,畜牧業產生的環境足跡比所有食用作物的總和還要大,因為它的資源更加密集,並且使用更多的土地、水、動物與抗生素。根據聯合國糧食及農業組織的資料,畜牧業的碳排放量佔所有碳排放量的14.5%,《自然食品》雜誌今年的一份報告發現,與以肉類與乳製品為主的飲食相比,純素飲食可以減少70%的碳排放。   亞太地區的國家像是香港、澳洲與中國在全球來說是主要的肉類消費國。中國不僅是最大的動物蛋白消費國,同時也是豬肉、魚類與雞蛋的最大生產國。儘管人口數量下降,但到2030年,其動物蛋白消費預計將增加。報告建議,到2060年,中國約有50%的蛋白質消費必須來自替代來源。   印尼與馬來西亞因為畜牧場與棕櫚油樹需要大片土地,因此大規模的砍伐森林。ARE表示集約化畜牧業也是森林砍伐與生物多樣性喪失的主要原因。它建議這些國家到2030年避免森林砍伐。   研究顯示,在亞洲國家存在著認知上的差距,約有三分之一的消費者不熟悉植物性肉類或海鮮產品。在製造業方面,許多關鍵的基礎設施差距仍然存在,包括東南亞國家仍缺乏足夠的冷鏈基礎設施,另外還需要進一步建立當地技術人才的管道,以確保完善替代蛋白所需的基礎設施機械與實驗室空間配備有高技能的人員。   GFI表示,亞太地區是全球替代蛋白成長最快的地區之一。新加坡便是全球第一個獲得監管部門核准銷售人造肉的國家,並在此過程中吸引了許多細胞培養蛋白公司。GFI還發現,2021至2022年,發酵類與培育蛋白類公司的投資同比分別成長了67%和96%。   若亞洲的蛋白質供應要進行轉型,需要各國合作,進一步擴大區域替代蛋白製造基礎設施並迅速協調監管框架。大量研究表示,亞洲地區的消費者在食用替代蛋白方面持開放態度—只要產品符合或超過人們對傳統肉類與海鮮的口味、營養、新鮮度與可負擔力。【延伸閱讀】- 【減量】微生物蛋白可幫助全球森林砍伐率減半

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