趨勢快訊 - 農業科技決策資訊平台

2022/09/02

西班牙研究人員開發了一種新的應用程式，名為Doctor X Nabat，比以往可以更早檢測園藝作物中的病蟲害。該應用程式開發後，以Android系統提供農民和農業專家在線上使用，網址為https://doctorxub.com/。使用Doctor X Nabat應用程式的用戶，以 ODK collet 來收集上傳的照片（註：ODK是一個數據收集平台，使用戶能夠離線填寫表格並在連線時將表格數據發送到伺服器，在伺服器上數據可以被查看、下載和操作），系統確定植物受到的影響程度，根據需要的處理提供有效的處理方法。Doctor X Nabat應用程式已在埃及、突尼斯和阿拉伯聯合酋長國的作物中進行了測試，包括番茄、胡椒和黃瓜作物，目前正在研究開發用於地中海地區的其他作物。根據聯合國糧食及農業組織 (FAO) 的數據，由於疾病和害蟲等生物脅迫造成的作物損失每年在 20% 到 40% 之間波動。此外，非生物脅迫會對作物造成損害，例如乾旱、鹽分或營養缺乏，這些損害破壞了農村生活方式、國民經濟和食品安全。 Doctor X Nabat應用程式是一個為期 2 年的聯合研發成果，為農民提供一種早期發現問題的方法以防止損失，並減少在不需要殺蟲劑時使用殺蟲劑的必要性。Plant Phenomics研究小組首席研究員，西班牙巴塞隆納大學（UB）生物學院進化生物學、生態學和環境科學系的教授Josep Lluís Araus認為：「人工智能為農業提供了許多可能性，其中之一就是建立這樣的應用程式，我們向農民提供這些應用程式，以幫助他們應對損失。」該系統使用深度學習技術來提高應用程式的速度和效率。Plant Phenomics研究小組成員 Shawn Carlisle Kefauver 認為，深度學習使我們能夠加速應用程式的運行，以便農民在上傳疾病圖像後收到迅速的回應，過程只需要十秒鐘。所使用的演算法依據 25,000 多張不同疾病、壓力和營養缺乏的照片。使用 Doctor X Nabat 時，用戶會拍攝受影響植物的照片並將照片上傳到應用程式，應用程序會做出精確的診斷，指示顯示疾病或害蟲的概率百分比以及如何對其進行治療，提供歐盟標準認可的植物檢疫處理解決方案。Doctor X Nabat應用程式目前為英文版，正在開發的新版本包括法文和阿拉伯文，其中阿拉伯文版本現在仍處於測試中。為了在地中海地區和發展中國家分享有關該應用程式的訊息， UB、Agrotecnio 和 ICBA 的研究團隊於2022 年將針對農民組織辦理相關的培訓活動。 Doctor X Nabat應用程式由Plant Phenomics 研究小組的成員共同開發，成員來自西班牙巴塞隆納大學（UB）、西班牙萊里達大學附屬 CERCA 中心（Agrotecnio）與位於杜拜的International Centre for Biosaline Agriculture（阿拉伯聯合大公國，ICBA）。【延伸閱讀】- 在人工智慧發展下的農業變革

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【增匯】以生態管理取代除草劑，雜草也可幫農民固碳賺錢！

2022/09/01

雜草竟然比森林更會固碳！極端氣候頻繁，2021年COP26中近200國同意《格拉斯哥氣候公約》，並承諾在2050年達到淨零排放，我國也跟上國際腳步，未來淨零轉型政策中，農業是「存碳」的關鍵，現在策略中主要透過森林做固碳，但學者認為，雜草的固碳潛力不容小覷。上週五（8/19）由中華民國雜草學會主辦的雜草科學研討會，主題即為「淨零碳排與雜草零距離」。中興大學生命科學系終身特聘教授林幸助認為，雜草生命週期短、生長速度快，同樣時間的固碳效率會比森林來得更高。中興大學生命科學系副教授黃盟元實際測試也發現，留有植被的友善香蕉園能吸存的碳，為慣行香蕉園2倍至10倍。學者們認為，倘若雜草的固碳量能夠精算，未來農民除了販售作物，還能多一份碳權收益。【延伸閱讀】- 城市樹木和土壤的碳匯比我們想像的多全球氣候變遷加劇，農業是淨零策略要角近期全球高溫乾旱、熱浪頻傳，聯合國IPCC報告顯示，由於大量使用化石燃料、土地利用方式的改變，人為活動造成大氣中二氧化碳濃度劇增，較工業革命前的280ppm，現已上升至超過415ppm，過去十年來全球均溫已經比1850年至1900年時，上升了1.09°C，2040年全球地表升溫將超過1.5°C。地表升溫將對人類生活和產業帶來衝擊，尤其是仰賴自然的農業。農委會淨零碳排辦公室副執行長劉玉文表示，溫度升高使得極端氣候事件增加，降雨型態改變，水資源不穩定、病蟲害好發，都會造成農民資產的損失，產量和品質波動將使價格震盪更加劇烈，整體而言，氣候變遷將衝擊糧食供應的穩定性。而要減緩氣候變遷，農業又擔綱要角。台灣2050淨零轉型的12項策略中，其中一項為自然碳匯，而貢獻主力就是農業部門。雜草長得快，短時間內就能抓住大量的碳目前農委會訂定的四大淨零策略（減量、增匯、循環、調適）中，增加碳匯的措施鎖定增加森林面積、強化土壤管理以及碳匯相關技術研發，除了森林外，未被表列的雜草，可能會是增加碳匯的新星。林幸助表示，2019年全台森林碳匯量為2140萬公噸，倘若森林面積增加，預估2050年時可達2250萬公噸，「要再增加不容易，因為能種樹的地方都種了，接下來可能得要借助雜草」。 IPCC資料顯示，溫帶森林每公頃的碳存量為153公噸，溫帶草原則可達到243公噸。林幸助說明，溫帶森林的碳存量有三分之一為地上部樹木，溫帶草原的碳存量則幾乎都在土壤中，這是因為野草的生長速度快而生命週期短，一棵樹長高10公分的時間，野草可能已經生長了好幾個世代，葉片行光合作用過程便是不斷捕捉空氣中的碳，野草死亡後，植株殘體在原地慢慢成為有機質、進入土壤，便能在草原土壤中儲存大量的碳。農試所作物組前組長、明道大學智慧暨精緻農業學系主任楊純明說明，從淨零排放角度來看，雜草有水土保持和調節微氣候的功能，既能覆蓋地面維持土溫，也能儲存土壤水分，生長過程中行光合作用固定大氣中的二氧化碳，多年生雜草根系還能為土壤儲存有機質，讓土壤微生物保有活性，對於生態系來說是維繫平衡的重要角色。農業碳權交易未來可見，雜草有望為農民增加收入固碳不只有助於減少溫室氣體的排放，未來更有機會成為農民實質的收入。劉玉文表示，排碳需求高的產業需要購買碳排放權來增加許可排放量，而農業生產仰賴的自然資源能夠吸存碳，因此未來農業的碳權交易將是趨勢。農委會後續會建立碳權制度，包含環評增量抵換以及溫室氣體抵換，將減碳或是碳匯量進行貨幣價格量化來做交易。如何把雜草的固碳如何計算、量化成貨幣？國內目前尚無量化公式，林幸助說明，目前締約國多用碳庫差分法，將同一地點、不同時間的土壤、植被、水體或大氣等各類碳的載體，轉為溫室氣體的排放或是移除量。林幸助曾對全台沿海海草床進行固碳量調查，每三公尺量測一次海草覆蓋度，並採集海草量測乾重計算生物量，水質所含營養鹽以及底土所含有機質均要精算，調查結果顯示全台沿海海草床每年碳吸收量可達 7 萬 5238 公噸，將近 2 萬座大安森林公園的固碳量。連海草都有如此驚人的固碳效力，「我認為雜草的潛力更大」。學者驗證：友善香蕉園固碳量遠勝慣行，關鍵在雜草目前已有學者對野草的固碳能力進行研究探路，臺灣大學農藝學系副教授黃文達曾研究過蘆葦對土壤碳庫的影響，結果顯示每公頃蘆葦能讓土壤增加6.1公噸的碳吸存量。中興大學生命科學系副教授黃盟元則比較過慣行及友善耕作的香蕉園的碳吸存量，結果顯示友善耕作的香蕉園能吸存更多碳。黃盟元的調查數據為：夏季時，慣行香蕉園每平方公尺每月平均吸收118.4公克的碳，友善香蕉園則有1339.3公克；秋季時，慣行香蕉園每平方公尺每月平均吸收352.8公克的碳，友善香蕉園則有872.5公克。他說明，碳的吸存量會因為年份、季節、不同物種的光合能力、葉面積以及植株分布密度而有所不同，夏秋兩季的差異在於溫度對光合作用及呼吸作用速度的影響，友善耕作的香蕉園之所以能有更多碳吸存，主要歸功於地面植被，也就是雜草的協助。建議減少耕犁、除草劑用量，讓雜草成為神隊友未來農園中的雜草若要為固碳盡一份心力，學者認為，政府當務之急是對不同草種進行精密的固碳能力測量計算，而農民則要調整現有的耕作方式。楊純明指出，現代化集約栽培多依賴耕犁和除草劑來防治雜草，長期而言會造成生產力下降，並衍生出環境問題。楊純明分析，耕犁將使僅存的雜草更加頑強，且耐耕犁、無性繁殖體雜草種類也會增加；除草劑則會讓族群漸漸只留下具有耐抗性的雜草，衍生後果是田裡的雜草越來越難管理、除草劑支出費用提高，農園的生物多樣性也會降低。楊純明認為，農民應調整思維，減少耕犁以及除草劑的使用，先調查農田中的雜草，轉往生態型雜草管理。例如：選種植生或用植株殘體作為覆蓋物來減緩雜草生長，不投放過多資源，像是以滴灌取代噴灌，真要除草也只在雜草開花結種子前的關鍵時刻才做清除，某些雜草在清除後可作為覆蓋物，減少土壤侵蝕、增加碳捕捉。聰明管理，才能讓雜草從豬隊友變成神隊友，更能為發燒的地球盡一份心力。

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在農業中使用人工智慧可能遇到的風險

2022/08/31

研究人員警告，儘管人工智慧 (AI) 具有改善作物管理和農業生產力的潛力，但在部署新的人工智慧技術時存在重大風險因素，而這些風險因素並未被考慮。最近發表在《自然》雜誌上的風險研究的作者也認為，機器學習 (ML) 模型、專家系統和自動機器對農場、農民和糧食安全的影響目前知之甚少，也未得到充分重視，學者們回顧了人工智慧在農業中相互的操作性、安全性、數據的可靠性以及使用機器學習模型優化產量所產生與社會生態有關的風險。人工智慧可用於農業，透過快速識別植物病害和有效應用農用化學品來改善作物管理和生產力。機器學習可以幫助快速進行植物表型分析、監測農田、評估土壤成分以及預測天氣和產量。然而，劍橋大學生存風險研究中心 (CSER) 研究員 Asaf Tzachor 表示，人工智慧和機器學習設計的部署可能會損害生態系統，並使種植者和農產品供應商遭受事故和網路攻擊。研究人員指出了一些將人工智慧應用於農業之前必須考慮危害。例如，駭客可以使數據集中毒，並關閉噴霧器、無人機和自動收割機等。農業數據的可靠性和相關性也是一個問題，儘管大多數本土農業系統對當地糧食安全做出了重大貢獻，但在數據中的代表性仍然不足。在印度安得拉邦，美國微軟公司正與 175 名農民合作，提供農業、土地和肥料諮詢服務，這使 2016 年每公頃的產量增加了 30%，利用認知運算(cognitive computing)技術學習、理解與不同環境之互動並提高生產力。微軟還與印度最大的農用化學品生產商 United Phosphorous (UPL) 合作開發害蟲風險預測應用程式介面(API)，該 API 使用人工智慧提前顯示害蟲侵擾的風險。在第一階段，該應用程式為泰倫迦納邦、馬哈拉施特拉邦和中央邦大約 3,000 名土地不足 5 英畝的農民提供了棉花作物的自動語音呼叫系統，根據天氣條件和播種建議提供了有關害蟲風險的訊息。在印度，人工智慧的最大風險之一是讓農民接觸到錯誤訊息，由於邊緣化、網路普及率低和數位程度落差，小農可能無法使用此類先進技術，這將導致商業化農民與自給農民之間的差距擴大。為了避免網路攻擊的風險，研究人員建議借助白帽駭客來識別安全漏洞，以保護用戶並建立對環境敏感的農業人工智慧系統和服務，同時考慮到未來的社會和生態影響，通過實施全面的風險評估和建立治理協議以避免風險。【延伸閱讀】- 在人工智慧發展下的農業變革

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【增匯】人工智慧有助於藻類生產生質能源

2022/08/30

藻類具有作為生質能源來源的潛力，科學家們長期以來一直在研究它作為永續能源，甚至用藻類製造了3D 列印的人造葉子，為火星的研究提供氧氣。來自美國德州 A&M AgriLife Research 的科學家們利用人工智慧(AI)打破藻類生產生質能源的新世界紀錄，為交通工具提供更環保、更經濟的燃料來源。該研究項目由美國能源部化石能源辦公室贊助。藻類由於容易互相遮蔽以及收穫成本高昂因而限制生長，研究團隊利用機器學習來幫助細胞生長並阻止相互遮蔽。除此之外，還設計了一種聚集的沉降方法，以具經濟效益的半連續藻類培養 (SAC)以收穫低成本的生質能源：通過室外池塘系統，生質能源產量達每天每平方公尺 43.3 克，超過能源部的每天每平方公尺 25 克目標範圍，該系統將最低生質能源銷售價格降低到每噸 281 美元左右。玉米作為乙醇的低成本生質能源原料，每噸成本約為 260 美元。但是需要先磨碎，並且必須在發酵前將糊狀物煮熟。另一方面，本項技術在發酵前不需要任何昂貴的預處理。儘管在藻類在商業化方面存在著障礙，但這種技術具有成本效益，並有助於藻類作為一種可行的替代能源的發展。此外，永續生產的藻類生質能源將能夠減少碳排放，緩解對石油的依賴以及氣候變化的影響。【延伸閱讀】- 史丹佛的科學家利用藻類行光合作用來收集電力

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【綠趨勢】澳洲提前實現2050淨零碳排目標的可能性

2022/08/29

澳洲目前的目標是到 2050 年實現淨零碳排，在 13年內，澳洲可望擁有一個乎零排放的可再生能源電網，為社會提供動力；由於新的全電動建築和改造，房屋和公寓的排放量可能接近零，農業也可以顯著減少排放。8年內，電動汽車將佔新車銷量的 75%，交通也將實現電氣化；工業通常被認為脫碳的難題，到 2030 年可以將其排放量減半。澳洲正在成為一個綠色超級大國，擁有過渡時期所需的礦物質等豐富資源和製造綠氫的能力，如果能從以下多個面向進行，可望在2035年提前實現目標：【延伸閱讀】- 日本因應全球氣候變遷與淨零碳排所採取措施 (一) 電力：13年內接近零澳洲在過去十年中，可再生能源在發電組合中的比例增加，達到 20% 以上，因為擁有足夠的太陽能和風力，到 2030 年可再生能源的比例可高達 80%，到 2035 年幾乎可以達到 100%；即使到2050 年，電力需求預計將翻倍也可達到；甚至擁有可再生資源，能生產比使用更多的電力，並將盈餘出口。例如，塔斯馬尼亞州立法到 2040 年實現 200% 可再生能源的目標，意味著可以出口多餘的電力。澳洲雖擁有這種規模所需的技術，但仍需要適當地規劃，讓可再生能源的平價浪潮隨著煤炭和天然氣的退出而到來。澳洲仍會有採礦工作，因為世界需要綠色科技礦物，如鋰、鈷和銅。 (二) 建築：13 年內接近於零，提升舒適生活隨著澳洲轉向乾淨能源，在住宅和商業建築中已開啟了整個經濟的減排，例如有一些最大的房地產開發商正在大規模的改造，建設全電動 7 星級新建築，並以最低的成本在 2035 年實現接淨零排放。由於解決了眾所周知的絕緣和漏氣問題，因此降低了能源費用和增進更舒適的生活，如果在澳洲市場推出可用的技術，到 2030 年，每個澳洲家庭的能源使用量可能會減半。 (三) 交通：8年內75%的新車電動化澳洲汽車、小貨車和貨車電氣化所需的大多數技術都已準備好，如果提供更多的電動汽車，且時間線與歐盟和美國相似，則可以在四年內實現價格平價化。當電動汽車與內燃機具有價格競爭力時，消費行為就會轉向；在正確的政策和市場環境下，約莫十年內，四分之三的新車可能是電動的。在大眾運輸系統中將可以看到快速變化，在這十年裡，雪梨的巴士車隊將實現電氣化，而地鐵的鐵路系統將由可再生能源提供動力。墨爾本的有軌電車採用可再生能源供電，電動巴士也即將推出。如果能實施到全國，到 2030 年，澳洲的公共交通網絡可能會發生轉變。長途運輸貨物脫碳的方式，則需要更多的準備；而零排放集裝箱船和電池驅動的火車亦正在建設中。 (四) 工業：八年內排放量減半雖然工業通常被視為脫碳的難題，但使用已知技術讓工業實現大幅減排是可能實行的，模型顯示到 2030 年工業排放量可能會減半，創建如西澳洲和新南威爾士州，由可再生能源驅動的工業區，並透過現有技術來提高材料和能源效率，同時為更困難的排放源開發解決方案。澳洲在礦產資源和可再生能源方面的競爭優勢，可以引領世界建立綠色產業；到 2030 年代初，綠氫的價格可能會降至 2 澳元/公斤，從而使澳洲成為重要的出口國，同時在國內使用綠氫來為綠色鋼鐵等其他低排放出口行業提供動力。 (五) 農業：到 2035 年可能實現淨零畜牧業約佔所有農業排放量的 70%。到 2030 年，抗甲烷技術和植物蛋白等解決方案將產生有意義的減排。澳洲突破這些領域的研究一直在進行，可望讓畜牧業進步，目標是到 2030 年實現反芻動物的碳中和。 (六) 自然資源：碳匯將使我們實現淨零碳排澳洲因擁有廣闊的土地面積和令人羨慕的自然資源，可以幫助實現淨零碳排的目標。澳洲的土地利用、土地利用變化和林業(LULUCF)通過種植林、在農場種植更多樹木和其他碳農業技術提高生產力，來＂吸收＂任何殘留排放物，此部門所儲存的碳也多於生產的碳。而保護國家公園、紅樹林、濕地和荒野，可提供更多碳封存的機會。澳洲需要包含企業、組織、個人、政府的統一合作，有機會提前實現2050淨零碳排目標。

#澳洲 #淨零碳排 #脫碳 #可再生能源

日本農研機構制定農業機械數據Open API標準化與統一整合管理

2022/08/26

為提升農業生產現場數位化發展，協助農民能更加簡單明瞭如何善加數據應用。日本農研機構（NARO）公開有關農業機械設備API等各類相關規格說明書，作為「智慧農業綜合促進計畫中的農業數據管理與強化基礎項目」之成果。期盼能藉此跨越各不同製造廠商之間限制，統整農業數據，進而提升農民數位化環境之鏈結。【延伸閱讀】- 農業智慧化之後的挑戰-數據分析研究概要：為使農民不受限各不同製造廠商的框架限制，統整從農機設備取得的作業紀錄達到數據統一整合管理，日本農研機構於2021年4月召集國內各農機設備製造廠商、ICT供應商、業界團體等共同設立「農機API共通聯盟」組織。其聯盟組織針對日本農林水產省「智慧農業綜合促進計畫中的農業數據管理與強化基礎項目」計畫進行相關研究討論。而作為該計畫產出之一，其內容將以各製造廠商提供實際標準農機API規格說明書，以及安全數據鏈結的API連結檢驗表和API契約模板的農業API使用條款範例等成果概要制定成《成果總結報告書》。藉由此《成果總結報告書》增進國內各農機設備製造廠商、ICT供應商、業界團體等相關應用，加速業界間的數據鏈結，提升農民數據之應用。預期效益：國內各農機設備製造廠商將依循農機OpenAPI規範實際應用於API，並預計委由農研機構維運的農業數據整合平台(WAGRI)作為數據提供窗口。隨著此「農機API共通聯盟」成果之推廣，未來更有助於農民能簡單明瞭應用農機設備的各種數據，整合各相關業者，增加機器種類以及數續項目擴充等，創造友善的農業數位化環境(圖)。農機API共通聯盟《成果總結報告書》下載連結 : https://www.naro.affrc.go.jp/org/brain/iam/API/index.html#documents

#農業機械 #農業數位化

嘉大AI智能養殖減輕人力提高效能

2022/08/25

嘉義大學水生生物學系獲行政院農業委員會412萬餘元經費補助，預計年底完成嘉大智能養殖展示中心的設置，未來將結合該校智慧農業戰情中心大數據資料，研發更符合養殖監測與設計的智能養殖設施；嘉大水生生物科學系副教授陳哲俊表示，未來可減少管理作業時間，降低人工需求，有效提高養殖業的產能。副教授陳哲俊表示，智慧水產養殖系統是利用物聯網系統管理平台，建構養殖池管理、數據彙整呈現、系統化智慧管控、專家系統建立及優化養殖管理等4個模組。系統監測具有水溫、鹽度、溶解氧、氧化還原電位和pH傳感器，透過物聯網技術，蒐集並自動紀錄各場域養殖環境及水質數據，隨時掌控養殖池狀況。他表示，結合智能分析技術和專家系統建立，進行相關設施自動控制機制、遠端調整作業與精準投餵，操作者可在現場以外的區域對養殖池進行環境監測和控制，預期未來可減少管理作業時間，降低人工需求，有效提高養殖業的產量、產值並減少意外發生。嘉大水生生物科學系主任陳淑美表示，AI智能管理是透過各種人工智慧檢測裝置，監測環境與生物狀況，可以解決目前水產養殖人力減少與老化問題，及時提供養殖池現況與精準投餵，讓漁民可以即時接收現場資訊、適時進行水質或生物處理、減少飼料浪費節省開支。嘉大校長林翰謙表示，雲嘉南是台灣重要水產養殖生產區，養殖產量佔全國總產量的65%以上，嘉大地處雲嘉南中樞，水生生物學系教師秉持專業協助雲嘉南養殖業之發展責無旁貸，包括水產品溯源管理制度推廣及輔導、各類水產品產業調查、文蛤養殖環境科學化管理技術的建立等，近幾年更與雲林縣政府合作，執行漁電共生輔導與規劃，為農業地方創生盡心力。【延伸閱讀】- 經濟部AI助攻農漁產品取得國際認證預計增2.4億元產值智能養殖展示中心未來也將針對雲嘉南養殖問題，舉辦教育訓練與輔導，提供南台灣養殖業者新觀念，改善養殖環境問題，提升養殖技術與品質，作為培育智能養殖人才的實習場域。

#AI #智慧農業 #水產養殖

以藻類塗層輔助益生菌通過腸胃道

2022/08/24

益生菌的功效包含了預防泌尿與消化道感染，維持健康腸道菌相，減少肥胖風險及促進整體健康等，常以保健食品及營養補充品等形式攝入。然而，諸如營養補充劑與乳製品形式的益生菌並無法保證活菌在人類的胃中能存活並有足夠的量到達目的地-腸道，許多研究顯示益生菌在胃酸環境中約30分鐘便會死亡。新加坡南洋理工大學研究團隊開發以來自褐藻的藻酸鹽(alginate)噴塗乳酸桿菌屬菌種Lacticaseibacillus的技術，可以提供益生菌在胃中強酸環境下的保護。該成分為天然來源，食用安全且成本較低，對酸類亦有緩衝作用。試驗結果顯示，帶有包覆塗層的益生菌成功到達小腸，外層被小腸中的磷酸鹽離子分解後將益生菌釋放到腸道中。此塗層除了能有效運輸益生菌至目的地之外，也能延長其儲存壽命，益生菌在冷藏時可以存活長達八週。相較之下，現有的益生菌飲料通常必須在大約七週內飲用。研究人員表示現正進一步測試該技術於其他類型的益生菌上，這項技術用途廣泛，因為經包埋的益生菌可以融入許多不同的產品類型，包括膳食補充劑、藥物、食品飲料，甚至動物飼料等，作為農業及食品業的應用有相當潛力。本研究已發表於Carbohydrate Polymers期刊，並已遞交相關專利申請。【延伸閱讀】- 首款農漁牧適用益生菌技轉民企

#益生菌 #包埋塗層 #腸胃道 #藻類 #藻酸鹽 #alginate

藻類製造棕櫚油替代品

2022/08/23

棕櫚油是一種應用相當廣泛的食用油脂，除了烹調及製作各式食品外，亦可作為食品添加劑，防止食品成分分離，而且可使加工食品具有光滑、奶油般的稠度。但其生產對環境有巨大影響，為了種植棕櫚樹，大面積的熱帶雨林被不斷砍伐，造成原始森林環境的破壞。雖然棕櫚油不含膽固醇，但它含有約一半的飽和脂肪，可能會導致心血管和其他健康問題。為了解決這些缺點，新加坡南洋理工大學(Nanyang Technological University)和馬來西亞馬拉亞大學(University of Malaya)的科學家們研究了一種名為Chromochloris zofingiensis的微藻，研究人員將丙酮酸（pyruvic acid）添加到由微藻和液體培養基組成的溶液中。然後將混合物照射紫外線以刺激光合作用，14天後去除藻類並進行純化，收穫的油具有與棕櫚油相似的品質，儘管含有少量的飽和脂肪酸，但被較大比例的多元不飽和脂肪酸所抵消。在目前的技術中，製造100克巧克力棒的油需要160克藻類來生產。此外，科學家們現已開發出一種透過發酵大豆渣和果皮等有機廢物來生產丙酮酸的方法。在大型生產設施中，可以陽光取代人工紫外線，而隨著藻類的生長，藻類會將大氣中的二氧化碳轉化為生物質。研究人員表示，本技術是利用建立循環經濟的概念，尋找潛在廢物的用途並將它們重新注入食物鏈，不僅減少了我們對棕櫚油的依賴，而且還能減少碳排放。【延伸閱讀】- 瑞典科學家利用微藻來改善養殖魚場的水質

#藻類 #棕櫚油

應用鋸木屑製造保麗龍替代品

2022/08/22

全球每年生產超過3億噸塑膠製品，其中有一半用於一次性用品。研究顯示，每年約有1200萬噸此類廢物進入海洋，如果以目前的速度繼續下去，到2040年數量將達到每年3000萬噸。聚苯乙烯(polystyrene)是一種常見的石油基塑膠，應用範圍相當廣泛，其中發泡聚苯乙烯(俗稱保麗龍)亦大量被用於各式包裝及緩衝、絕緣材料。由於發泡聚苯乙烯不易回收且無法被生物分解，因此這些產品會很快被丟棄並進入垃圾掩埋場和下水道。為了解決塑膠污染問題，許多研究人員陸續開發了以生物聚合物和纖維為原料的替代品。然而，這些替代品需要大量的水、能源和化學品來生產，因此成本高昂。美國北卡羅來納州立大學的研究人員開發了一種新的生物材料，將剩餘的鋸木屑粉末和農業殘留物轉化為類似發泡聚苯乙烯的包裝材料，可以幫助解決日益嚴重的塑膠污染問題。研究人員開發了一種不需要水的生產方法，將鋸木屑（木材製造和加工的低價值副產品）與農業殘渣過篩並研磨，將研磨後的粉末與由植物衍生的纖維素製成的黏合劑混合，可以在高溫下以模具壓製，或溶解在無毒溶劑中，然後在室溫下澆鑄成形並低溫乾燥，生產過程幾乎為零浪費和零排放。這種材料不僅可回收及環保，而且在鹽水中可生物分解。在農業殘渣部分，科學家們目前正在研發大麻皮的利用，未來還將研究其他類型的農業廢棄物，例如甘蔗和香蕉加工殘渣等。研究人員預計未來六個月內對材料進行商業化測試，他們計劃進一步測試其生物可分解性和生物相容性，探索在包裝和食品相關用途的可能性，並為產業合作夥伴擴大生產規模。另外還將測試結合3D列印的應用，希望能創造出環保的家居用品。【延伸閱讀】- 新研究將木屑廢棄物轉換為可利用蛋白質

#發泡聚苯乙烯 #保麗龍替代 #木屑 #廢棄物再利用

【循環】地產地消!日本埼玉縣畜產業之循環型農業(SDGs)

2022/08/19

為促進在地畜牧業的循環型農業科技技術發展，琦玉工業大學與尾熊木牧場集團共同締結「琦玉縣深谷市續產業之循環型農業產學聯盟」。由於推動畜產業之循環型農業之際，常面臨牛糞製造堆肥時造成環境惡臭問題。為闡明造成臭味關鍵因子，目標著力在分析其成分定性與定量之元素，探索降低惡臭因素，並從農業廢棄物中製作成有效吸附惡臭成分的吸附劑。此外，分析沼氣發酵殘渣成分，尋找出適合牛糞堆肥的植物，利用成分調整（氮、磷酸Ｐ、鉀肥Ｋ），創造差異化與附加價值化。未來將利用牛糞，積極發揮沼氣產生能源發電與儲電之作用。上述地方循環型農業計畫，由琦玉工業大學和尾熊牧場共同創立的產學聯盟進行研究試驗。尾熊牧場為琦玉縣內唯一飼養最多和牛品牌的畜牧場，主要負責牛糞發酵處理與堆肥化，建構牛舍與相關實驗場域，促進堆肥產品化。琦玉工業大學則由生命環境化學科（環境物質化學研究室）專以研究環境化學，因應氣候暖化，利用二氧化碳回收與儲存技術、以及利用生質能產生化學製品和能源團隊負責。藉由學術研究知識洞見，協助地方環境發展，加上產學共同研究、共同建立廢棄物再生的社會循環系統，促進SDGs循環型農業之推動。以下為該計畫研究內容與共同研究目標：此產學聯盟以「埼玉縣深谷地產地消畜產業之循環型農業SDGs」為主，其共同研究目標：①降低製造堆肥時牛糞發酵所造成環境負荷、②藉由堆肥製造時特別註記氮磷鉀成分，以增加產品附加價值。研究內容：造成臭味關鍵因子的定性與定量分析，探討可除去吸附因應方法。此外，建立可迅速檢測堆肥中的氮磷鉀成分，增進優化堆肥成分措施。【延伸閱讀】- 利用啤酒渣及牛糞製造有機農藥

#畜牧業 #農業廢棄物 #牛糞

高科大義築團隊打造「芋頭窯」傳承原住民食農文化

2022/08/18

高雄科技大學營建系、資管系、工設系、文創系，及高雄市中正高工建築科師生，組成教育部USR計畫「安居桃花源．港都山線韌性城鄉營建計畫」執行團隊。今年主題是「永續食農教育」，團隊在茂林國小打造了一座芋頭窯，協助魯凱族傳承原住民食農文化。高科大營建系5年來持續推動前進偏鄉的義築，服務主題涵蓋了防災、生態，今年跨足到文化層面，為USR計畫注入更多文化傳承的意涵。學校今年邀請高雄市立中正高工建築科師生團隊一同進入原鄉實作，期許能實踐「賦權社區」的理念，與在地基層學校共同打造永續性的公民學堂。魯凱族「芋頭料理」是原民傳統家常菜，族人輪班監看火候，經過一夜的柴燒烘窯，將芋頭烤乾，除了可以減輕搬運的重量，也便於貯存、攜帶，供長期食用，讓族人變換不同的烹調方法。原民祖先利用傳統技術，在未添加任何化學加工材料下，不僅延長了芋頭保存期限，也讓原民傳統食農文化得以延續。今年3月起，團隊就展開探勘與討論工作，然後在茂林國小完成芋頭窯施作。高科大安居桃花源計畫的核心精神，是教育應培養大學生具有穩固的理論基礎與專業技能實務應用的能力，再加上軟實力的培養，包括思考、創新、合作、態度及解決問題的能力。學習不僅僅侷限在教室內學習，透過實務經驗啟發，讓學生能夠發揮所長，從專業知識、技能及軟實力，學以致用貢獻原民偏鄉，善盡大學社會責任。【延伸閱讀】- 花蓮南安部落農業有成縣府規畫推原民有機農業促進區

#原住民 #食農文化 #芋頭窯 #原鄉

【增匯】德國推動農業和氣候保護相關措施

2022/08/17

歐洲國家為了應對二氧化碳減排目標，政府紛紛制定相關法案與配套措施，使減排具有法律約束力，如英國、芬蘭、丹麥、德國等。以德國為例，德國於2019年通過並於2021年修訂的《氣候保護法》，目標在2050年前實現碳中和，並對工業、交通、農業等不同行業設立具體減排目標，其中，對於農業與林業在氣候保護上應著重在減少碳排放，同時應更有效地利用資源，提升農業與林業碳儲存潛力。根據初步估計，德國農業部門2021年溫室氣體的排放量為5,480萬噸二氧化碳當量（CO2e），佔德國總排放量的7.2%，與1990年相比，排放量減少約2,240 萬噸CO2e，預計在2023年，排放量將減少100至200萬噸CO2e。在農業部門2021年溫室氣體排放量中，以甲烷為最大宗（佔56.4%），其次依序為一氧化二氮（佔38.8%）、二氧化碳（佔4.7%）。甲烷對氣候的危害大約是二氧化碳的25倍，一氧化二氮大約是二氧化碳的300倍。為使農業與林業部門實現2030年的氣候保護目標－在2030年農業溫室氣體排放量與2014年相比需減少1,400至5,600萬噸CO2e，德國聯邦食品及農業部（BMEL）制定十項關於氣候保護的措施，包含：（1）減少氮氣殘留量，提高氮利用效率；（2）加強動物糞便和農業廢棄物的發酵；（3）擴大有機農業經營面積；（4）減少畜牧業溫室氣體排放；（5）提升農業能源效率；（6）促進耕地中的腐植質的堆積；（7）保護永久性草地；（8）保護泥炭地，包括減少對泥炭土的使用；（9）對森林與木材利用進行保護，提倡永續管理；（10）減少食物浪費。森林、土壤與植被等是儲存二氧化碳的天然碳庫。為了建立一個德國森林土壤的碳儲存量資料庫，德國聯邦與州政府在約1,900個地點採集土壤樣本，並記錄當地地形與土壤特徵。近年受到氣候變遷、極端天氣事件等影響，森林受到嚴重破壞，為了改善森林狀況，BMEL啟動一項計畫，規劃投入15億歐元用於復育林地及改造森林。另一方面，土壤也是僅次於海洋的第二大碳庫，根據研究機構Thünen關於《土壤狀況調查》報告顯示，德國有超過20億噸的碳儲存在農業土壤中。然而，當草地或泥炭地轉為農業用地時，將導致原先儲存的碳釋放至大氣中，另外，氣溫升高、夏季降水減少以及極端天氣事件頻繁發生也增加德國農業生產之風險，因此建立土壤與腐植質的管理措施越來越重要。為解決上述問題， BMEL與德國聯邦環境、自然保育、核能安全及消費者保護部（BMU）已簽署《保護泥炭土保護協議》，該協議的目標是在2030年將泥炭地溫室氣體排放量每年減少500萬噸CO2e。除農業之外，食品生產過程中，所使用的土壤、水、能源、燃料與勞動力等資源均與溫室氣體排放量息息相關。因此，消費者行為也會決定農業與食品的溫室氣體排放量。根據研究機構Thünen報告顯示，在德國，每年約有1,200萬噸的食物被浪費（包含生產、加工、批發、零售、餐飲業與家庭消費等食品供應鏈）；如果可以將浪費的食物減半，則可以減少溫室氣體排放量約600萬噸CO2e。對此，德國政府在2019年2月制定《減少食物浪費的國家戰略》，目標是在2030年將零售與消費的食物浪費量減半，同時也推出一項名為「丟掉太可惜（Zu gut für die Tonne）」的活動，提高消費者對於食品供應鏈的認知，使其了解食物生產、資源使用與食物浪費所產生的後果，並提供關於避免食物浪費的知識，如：正確儲存食物的技巧、如何利用剩菜剩飯等，讓每個人都可以透過永續飲食為減少溫室氣體排放做出貢獻。【延伸閱讀】- 剩食導致氣候變遷

#農業 #泥炭土 #碳儲存 #氣候保護 #永續飲食 #消費者行為

【減量】荷蘭研究放牧可減少畜牧業氨與甲烷的排放量

2022/08/16

荷蘭有近70%的甲烷排放來來自農業部門，主要透過乳牛腸道進行排放；農業部門氨排放量為111.2千噸二氧化碳當量（CO2e），占全國排放量的94%，其中有64.4千噸來自牛隻。為了達到《荷蘭氣候協議》，減少畜牧業甲烷與氨的排放，荷蘭農業部、自然資源與食物品質部（LNV）委託荷蘭瓦赫寧恩大學暨研究中心的研究團隊進行的一項研究，以期在2030年將甲烷減少50至100萬噸CO2e，同時將氨減少約0.8萬噸CO2e。為了確定控制變數，研究團隊比較春季、夏季、秋季不同季節放牧、欄牧餵食青貯料與新鮮牧草、採食量等不同飼養方式對甲烷排放量的影響。新鮮牧草的生長季節和生長條件以及青貯料的品質也會可能影響排放量，故研究人員還比較了年輕牧草與老牧草之間的差異，並利用Greenfeed設備測量乳牛腸道甲烷量。在春季，當新鮮牧草品質最好時，短草的甲烷排放量比長草、莖稍多的草減少約10%。由於春季牧草品質較好，因此餵食新鮮牧草與青貯料的甲烷排放量差異最大。研究人員指出可能原因：「青貯草中的糖已經預先浸泡過，而新鮮的牧草中的糖則受到蠟層的保護。乳牛反芻過程中會使這種糖釋放得更慢，影響瘤胃中揮發性脂肪酸－乙酸、丁酸和丙酸的比例。當形成乙酸和丁酸時，會產生大量的氫氣，與釋放的碳結合並在瘤胃中形成甲烷；反之，若形成丙酸，則會抑制甲烷生成菌之活性，故產生的甲烷則較少。」研究人員表示，新鮮牧草含有許多營養成分。仍在調查究竟是什麼原因導致排放量降低。關於新鮮牧草和放牧仍有許多問題值得研究。研究顯示，與夏季欄牧餵食新鮮牧草相比，放牧產生的排放量較低，可能原因為割草的階段，與新鮮牧草相比的青貯料是在不同的時間收穫，品質也可能有很大的差異。當夏季欄牧餵食新鮮牧草時，由於割草時間較放牧晚，因此牧草的莖也較多，導致乳牛消化率降低。研究發現，乳牛的消化率會影響甲烷的排放量，當消化率愈高時，甲烷排放量較低。另一項研究中發現，春季放牧能大幅減少甲烷排放量，在6月以前，當乳牛攝取新鮮牧草時，甲烷的排放量能降低25%。6月1日以後，甲烷的排放量僅能降低15%。這項研究結果顯示，放牧能使乳牛腸道甲烷排放量比餵食青貯料減少10至30%，而夏季欄牧餵食新鮮牧草則能減少0至20%的甲烷排放量。為了解釋草料影響甲烷排放的機制，該研究也探討瘤胃中草料和消化特性，一般來說，當粗蛋白含量越低，乳牛腸道甲烷排放量越高。然而，對於草地上的新鮮牧草而言，當粗蛋白含量較低時，乳牛腸道甲烷排放量略為下降。另外，與青貯料相比，新鮮牧草的消化率較高，會產生較高濃度的丙酸，並抑制甲烷的形成。由於，春季牧草對減少甲烷排放量有顯著影響。因此，可以藉由放牧取代青貯料或者提高新鮮牧草和青貯料的品質，改善乳牛對飼料的消化率來減少甲烷排放量。【延伸閱讀】- 預測乳牛甲烷排放的新方法

#荷蘭 #放牧 #青貯料 #氨 #甲烷 #減量

利用3D光學雷達測量玉米田栽種面積

2022/08/15

美國國家航空暨太空總署(NASA)全球生態系動態調查(GEDI) 使用安裝在國際太空站的光學雷達(lidar)測量來建立地球表面的3D 輪廓，其主要任務是測量樹冠層高度和森林垂直結構，可用於森林相關環境措施的參考資訊，及估算森林和紅樹林中儲存的碳量。由NASA Harvest計畫支持的新研究顯示，這些數據還可用於繪製不同類型作物的種植區域。繪製作物種植地圖對於估算世界主要作物的產量相當重要，但從太空中很難判斷作物類型，因為許多作物在測繪影像有限的垂直解析度中難以區分。美國史丹佛大學的研究人員提出了使用GEDI數據來區分農場種植的不同類型作物的想法，團隊選擇從玉米開始進行實驗，由於完全成熟的玉米莖平均高度比其他作物高約一公尺，這一差異可以在 GEDI 中檢測到，使其易於與其他較矮的作物區分。研究團隊將來自 GEDI 的光學雷達數據與來自歐洲太空總署 Sentinel-2 衛星的光學影像結合。並在美國愛荷華州、中國吉林省和法國大東部(Grand Est)地區繪製玉米地圖以驗證觀察結果。結果顯示，他們的演算法正確地將玉米與其他作物區分開來，各地區的準確率在不同月份有些許差異（中國 9 月為 88%，法國 7 月為 85%，美國 8 月為 91%），8月則為表現最佳的月份，量測整體準確率皆超過 83%。僅使用Sentinel-2 數據的模型的總體平均準確度為 64%。未來，研究團隊的目標是繪製世界各地的玉米生產地圖，以了解每年玉米的收成趨勢，並了解主要玉米產區可能的糧食安全問題。【延伸閱讀】- NASA Harvest 探索新的土壤水分監測方法

#全球生態系動態調查 #GEDI #光學雷達 #Lidar #遙測 #玉米 #農作物種植地圖

利用奈米載體噴物改善作物之生長

2022/08/12

現今技術使我們能直接修改基因組並創造基因改造生物 (genetically modified organisms, GMOs) 與基因改造食品。然而，進行植物基因轉殖需要投入較多時間和經費，重要的是此技術仍未獲得民眾廣泛的支持。因此由 Masaki Odahara 領導的 RIKEN CSRS 研究團隊，開發了替代方法以克服以上轉基因食品所面臨的問題。例如，與其改變植物的基因組使其不表現特定基因，不如利用特定的生物活性化合物將其插入植物細胞中來即時抑制特定基因。然而，生物活性化合物需經由載體穿透植物細胞細胞壁後才能進入植物細胞內，雖然這個概念看似很簡單，但實現它卻是一項挑戰。 Odahara表示，除了要設計出一種將生物活性分子導入植物的方法之外，還必須考慮在實際農業條件下，如何將其應用於栽培作物上，最終研究團隊得出相對容易且可行的方法為透過噴霧的形式將其噴灑並覆蓋整個田區。已知有許多類型的納米粒子可以穿透植物細胞，研究團隊則聚焦於細胞穿膜肽 (cell-penetrating peptides, CPPs) 的研究，因為CPP可以鎖定植物細胞內的特定結構，例如葉綠體。為了確認何種CPPs最適合用於噴霧，研究團隊利用熒光黃標記天然和合成之 CPPs，將其噴灑在植物葉片上，並於不同時間點觀測葉子中的熒光量，實驗結果發現了幾種天然CPPs能夠滲透到阿拉伯芥以及幾種類型的大豆和番茄之葉子外層，有些甚至更深。進一步的實驗表明，當質體 DNA 吸附在 CPPs 上時會使此技術效果變得更好，分析指出通過水噴霧將基因帶入細胞後，基因於阿拉伯芥和大豆的葉子中皆能有效表現。研究團隊還發現，在噴霧溶液中加入其他它生物分子和納米結構，可以暫時增加葉片上的孔隙數量，從而提升植物吸收的噴霧量。目前科技可以通過插入或剔除基因來提高作物產量。在建立了能於葉片中過表現黃色熒光的轉殖植株後，研究團隊便將干擾熒光蛋白表現的 RNA 連接至 CPP 上，並將其噴灑於葉片上，結果如預期所呈現，CPP-RNA複合物能成功靜默黃色熒光基因之表現。此外，研究團隊將鎖定葉綠體之胜肽加入到特定的 CPP-RNA 複合物時，同樣能讓葉綠體內特定基因沉默。 Odahara 表示粒線體和葉綠體調節了植物大部分的代謝活動，通過噴霧將生物活性分子鎖定到特定結構，可以有效地改善作物中與品質相關之性狀，而此技術下一步要面臨的挑戰是如何去提高傳遞系統的效率，讓此系統可用於保護作物免受寄生蟲或其他有害因素影響。【延伸閱讀】- 運用人類肥胖相關基因(FTO)增加糧食作物產量

#基因改造 #細胞穿膜肽 #奈米載體噴物

花蓮豐濱推原民酒莊合法化輔導部落規畫體驗遊程

2022/08/11

花蓮豐濱鄉阿美族人保存釀酒文化，有2家原民酒莊獲得政府核准生產，讓傳統釀酒能合法化經營，同時鄉公所也輔導部落規畫體驗遊程，邀請旅人造訪東海岸，來趟釀酒小旅行。每到阿美族豐年祭，自釀糯米酒就成為族人與祖靈連結的重要媒介，婦女採集天然植物、混和多種草藥，將葉子搗碎取汁液，與蓬萊米粉揉合發酵做出酒麴，再與糯米結合就能釀酒。為了傳承釀酒文化，去年原民會補助2千萬多元，在豐濱鄉成立酒釀文化推廣中心。釀酒、製造酒類及販售需政府核准，豐濱鄉公所表示，在產官學界努力下，成立稻味釀小酒莊及貓公酒莊，其中稻味釀由立委高金素梅、縣議員賴國祥、縣府農業處及環保局協助，獲得財政部國庫署酒製造業設立許可，及同意生產與營運計畫。豐濱貓公酒莊在6月16日獲得花蓮縣府「農業設施容許使用」及「簡易水保」核定函，於7月19日將建築執照申請書件函送縣府建設處審查，在取得建照後，就會向原民會申請硬體建設經費，讓酒莊得以成形。鄉長江莉婷表示，鄉公所持續復育酒麴原料植物、傳承傳統釀酒文化，並於港口村、豐濱村成立田間教室，推動用手眼認識植物及文化意涵，並輔導部落小旅遊的體驗行程，讓遊客以認識自然人文為出發點，了解阿美族人與酒的各種生活故事。江莉婷說，在體驗遊程中，光是植物就藏有學問，像是「大葉田香」是自製酒釀重要角色，過去生長於田間，不同的酒釀師會用毛柿葉、檳榔葉、紅梗九層塔及柚子葉等植物搭配使用，以獨特配方比例呈現不同風味的糯米酒，深切體會祖先智慧。【延伸閱讀】- 花蓮南安部落農業有成縣府規畫推原民有機農業促進區

#阿美族 #原住民 #釀酒 #部落文化

智慧土壤傳感器可以減少肥料對環境的破壞

2022/08/10

由於全球人口不斷增長，生產的糧食也越來越多，而化肥在其中扮演了相當重要的角色。化肥被用以促進植物生長，幾乎已成為農業經營中的必要成分，其種類繁多，大多數含有不同比例的三種必需營養素：氮(N)、磷(P)和鉀(K)。不幸的是，氮並沒有完整的被作物利用，事實上，肥料中的氮只有50%被農田中的植物使用。含氮肥料是一把雙面刃—它們是植物生長所必需的，但過量的氮最終會進入大氣和水體，如湖泊、河流、溪流和海洋，對人類和動物造成一系列不利影響。土壤中的一些微生物可以將氮轉化為其他含氮氣體，稱為溫室氣體 (GHG)。進入大氣的溫室氣體含量增加會導致全球暖化加速，並導致劇烈的氣候變化。此外，一氧化二氮甚至比二氧化碳的影響更大。氮流失對環境來說是一個問題，如果肥料管理不當，可能會導致水體中含氧量下降，產生藻華、雜草、氨毒性、糞便大腸菌汙染、硝酸鹽、臭味和氣體等，對周圍環境及水中生物產生負面影響。英國倫敦帝國理工學院的研究人員最近開發了一種低成本的智慧土壤感測器，稱為 chemPEGS，chemPEGS結合了機器學習技術、天氣數據、pH值、施肥時間和土壤導電率測量等各項數據來預測土壤中未來12天的氮含量，使農民可以更準確的預測施肥的最佳時間，在不影響收成的情況下減少用於生產作物的肥料量，並根據作物的具體需求以及希望達到的結果來微調施肥方法。最終目標是讓農民限制他們使用的肥料量，同時生產出最多的農作物，在節省成本的同時亦降低含氮化肥對環境造成的破壞。【延伸閱讀】- 運用數位相機和AI監控土壤濕度並進行智能灌溉

#人工智慧 #機器學習 #傳感器 #土壤 #肥料 #永續