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趨勢快訊
藉多重文獻研究多方印證都市綠化與健康長壽之間的關聯性
2019/12/16
綠地(green space,又譯綠色空間)除了環境美化功能及生態功能外,許多研究亦指出綠地的功能、空間大小與早死(premature mortality rate)、心血管相關疾病之間的關聯性,足以顯見綠地或是公園之類綠化的設計在人口稠密的現代化都市規劃中的重要性。為了更全面地瞭解綠化對鄰近居民在健康方面的影響,西班牙巴塞隆納全球健康研究院(Barcelona Institute for Global Health,簡稱ISGlobal)與美國科羅拉多州立大學(Colorado State University)、聯合國世界衛生組織(World Health Organization,簡稱世衛組織WHO)聯手對前人文獻研究蒐集研究,自9,298份研究數據中,篩選出9份長期且具指標意義的研究成果進行分析,一共分析來自加拿大、美國、西班牙、義大利、澳洲、瑞士及中國等7國,以整合分析(meta-analysis)的方式解構都市綠化對鄰近居民在健康方面的貢獻。【延伸閱讀】降低城市草坪除草頻率的益處   研究團隊以多年且長期觀察的研究進行探討。首先透過衛星遙測取得地表光學數值,藉由分析可見光與近紅外光的數值與差值推導出「常態化差異植生指標」(Normalised Difference Vegetation Index,簡稱NDVI,又譯標準化植被指數),以此推估綠地覆蓋面積;另外,研究團隊也計算人們歷年接觸綠地的頻度,統計來自7國共8,324,652位居民的早死發生率,做為人群健康的量化指標。在經過整合分析的研究後認為,環境綠化程度與早死發生率相關。綜合相關文獻研究結論後可發現,環境綠化程度越高,早死發生率越低。研究顯示,在方圓500公尺的居住範圍內,每當常態化差異植生指標(NDVI)增加0.1,早死發生率便下降4%,這樣的趨勢足以顯示居住周邊綠化對於居民健康的重要性。   研究團隊藉由大規模且全面的分析,揭示生活環境綠化在健康方面的重要性。該研究成果也做為聯合國世衛組織評估全球未來健康影響評估(Health Impact Assessment,簡稱HIA)的重要參考文獻。研究團隊也認為,都會區綠化除了提升大眾健康外,也增加生物多樣性,並減緩氣候變遷所造成的衝擊。   該研究由聯合國世衛組織資助,詳細研究成果已發表在<The Lancet Planetary Health>。
【減量】日本農業創新趨勢,新果樹品種對抗全球暖化
2019/12/13
全球暖化持續影響下,桃子將無法順利結成果實 並非夏季酷暑的緣由,而是冬天的寒冷氣候過短   2018年7月中旬,日本茨城縣筑波市的農業暨食品產業技術綜合研究機構(簡稱農研機構)的果園盛產桃子,卻不是準備出貨至市場販售。   由多名農研機構研究員評比數個經育種後的「候補新品種桃子」之口感、肉質、含糖量等,再由全國的農業試驗改良場選出試驗栽培的提案品種。意謂著從「第一次審核」研究員評估,到各地的農業試驗改良場決定採用「符合當地」的「第二次審核」,通過後即可進行新品種申請。   為取得新品種認定,須符合三大要件:區別性、均一性、穩定性。然而農研機構更重視新品種果樹的「優秀性」——不論在口味或是果實大小,抑或是多產等特質,要能為農業永續經營角度思考,具有「亮點」特性。   農研機構耗費22年育種出的桃子新品種「櫻姬」,即便在暖冬也可以也能結出可口的果實,完全能因應強勢的全球暖化來臨。   研發出「櫻姬」桃子品種的八重垣英明為農研機構果樹茶葉研究部門核果類育種主任,他認為:「相較於全球暖化,最主要問題在於無法確保產地的低溫可以維持多久。」根據全球研究人員推測西元2100年前後日本平均溫約上升攝氏2度,以此數據農研機構推估西元2100年桃子產區的低溫時間,和歌山縣約689小時,香川縣約719小時,熊本縣847小時,不管位於哪個產地都未滿1,000小時,也意謂著目前栽植的桃子品種,在未來都無法順利生長。   八重垣英明主任認為:「由於未來可預測得到全球將面臨暖化,因此開發好吃且能抗全球暖化的新品種,不僅能為農業經營帶來永續性效益,同時作為糧食穩定供給也是不可或缺」。   因此,八重垣主任將巴西耐熱品種的「珊瑚桃」與日本產的桃子,經科學試驗育種出早生種的「櫻姬」品種,即使面臨低溫時間較短也能結成果實,也可栽植在日本西南部較暖的產區;且「櫻姬」的水果肉質、口感也較符合日本消費者之需求。   農研機構除了「櫻姬」之外,也育種出可抗全球暖化,高溫也容易著色的蘋果新品種「Red Minori」、無須顧慮著色的黃綠品系的麝香葡萄、暖冬也可順利長出花芽的梨子「凜夏」等品種,農研機構的農園,已為了因應全球暖化而全面備戰。 政府制定氣候變遷計畫,科學洞見與國際合作抗全球暖化   日本政府於2018年6月頒訂「氣候變遷因應法」,針對各領域制定「氣候變遷因應計畫」並進行評估。   氣候變遷對於農林水產業造成多面向影響,相對的也因為農業生產過程造成溫室氣體排放並加速地球暖化原因。根據政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)的第五次評估報告,農業土地排放造成溫室氣體排放占了全球四分之一。   日本官方數據統計,2016年度日本溫室排放廢氣量約4%由農林水產業排放出,家畜排泄物與水稻種植就佔了日本國內農業溫室廢氣排放量50%。   為此,日本農林水產省訂定兩項應對全球暖化的基本政策措施:(一) 降低溫室氣體排放的「緩和對策」;(二)對抗全球暖化的「因應對策」。   農林水產省大臣秘書處政策課環境政策室主任中川一郎提及:「緩和對策可預期效益,開發農地土壤的二氧化碳排放與吸收之技術,同時拓展國際之間合作的可能性。」   堆肥或稻草等有機物混入土壤後,其中含有的碳會被微生物分解,一部分釋放到大氣中,另一部分會長期保存土壤中。根據數據統計,與農田不使用堆肥相較,全國的水稻田投入堆肥時,最多可儲存220萬噸碳。日本環境省成立研究小組,研究「生物木炭」之碳儲存,並行碳減量之研究。   此外,由於日本擁有減少、吸收農田土壤碳存儲等溫室氣體排放之計算與評估的出色技術,也期盼能將此技術應用在同為水稻種植地區的亞洲地區,並向聯合國糧食及農業組織(FAO)申請國際合作研究資金,也於日本農林水產省的預算中申請研究施行的經費。   此外,日本的農民與農企業為取得J-Credits認證,逐漸改為使用生物燃料做為替代能源,以降低溫室氣體排放量。J-Credits認證被認定為製造業的溫室氣體排放交易量,但統計至2018年6月,農林水產業的計畫在J-Credits認證登錄佔了22%,碳減少排放量預計有8%,日後農林水產省將會特別針對此措施作為努力方向。   對抗全球暖化另有一項「因應對策」,從前文提及的各項農產品新品種開發為主,雖然是未來所面臨的問題,但中川一郎認為:「必須建構公正、公平可存儲的育種全球多樣植物遺傳資源環境。」   日本為促進全球植物遺傳性資源相互利用,於2013年簽署《糧農植物遺傳資源國際公約》(International Treaty on Plant Genetic Resources for Food and Agriculture,簡稱ITPGR)。   中川一郎表示:「ITPGR作為國際間植物遺傳資源相互利用與存取系統,對於抗暖化新品種的開開給予相當的助力。同時,並藉由ITPGR產生商業利益行為之時,所產生利益一部分將藉由FAO組織回饋於開發中國家。因此,積極運用全球遺傳性資源,也幫助日本面臨暖化問題,以及遺傳性資源保全之外,並同時能支援開發中國家等,建構雙贏模式是相當重要」 紅色警報已響起「正是現在!這非未來才須面臨」   全球暖化對於作物的影響,農研機構果樹茶葉研究部門的杉浦俊彦早已投入全球暖化的相關研究。2006年杉浦俊彦發表大規模調查結果,並向大眾提出全球暖化議題之呼籲。【延伸閱讀】糧食和農業的未來—趨勢與挑戰   杉浦俊彦提及:「在2000年,果樹受全球暖化影響的問題已經相當顯著,若就此放任,未來農戶將面臨無法追趕上農作物品項轉換,進而造成農產業結構問題。」   2006年的大規模產業調查,組織了米、小麥、豆類、芋頭、草莓、果樹等類別之專家小組,根據此次調查,稻米未熟成的發生率上升、而果樹類的蘋果與葡萄有轉色不良的情況、因氣溫升高進而擴大農地受病蟲害侵襲的範疇。   稻米未熟成的發生情境,大約在水稻抽穗後20左右的平均日溫落在攝氏26至27度以上,經過試算推估,相較於1990年至2065年稻米收成率減少25%、至2100年約減少41%。   杉浦俊彦表示:「除了稻米的產量減少,在環境模擬推算中,溫州蜜柑的原產地到2060年會變成高溫地區、蘋果的栽植地區將北遷至北海道。」   未來將進行農業產區實地訪查與情境模擬分析,制定作物栽植計畫,期盼農業達成永續經營。   「由於情境模擬分析與目前農業的生產模式大相徑庭,如何說明此項研究結果是件不容易的事情。」這也容易影響個人聲譽,若不加以修飾直言:「這個地方已經不適合栽植蘋果,接下來應該種植芒果。」會造成農民的疑惑,更甚至引起反彈聲浪。   為表慎重,在研究過程中仔細檢查有無任何矛盾的資訊,並將環境模擬推估的結果反覆進行交叉檢證,並進行實地田野訪查,再將嚴謹的科學驗證的研究結果公諸於世,儘管大眾的褒貶不一,但若不進行未來農地與全球暖化做研究並提出因應措施,日本的農業恐怕無法永續經營。   杉浦俊彦進一步表示:「不僅止於農民,一般民眾也知道全球暖化的問題,但卻未產生想去解決暖化的動機。在2000年開始投入此項議題的我認為,這不是未來才須面對的,而是現在就要開始應戰了。」   對於每年播種或是植苗的農作物(例如:蔬菜、水稻),若開發出可應變全球暖化的品種,相對的容易進行品種替換;然而果樹的生長週期需要好幾年的時間,相較於水稻及蔬菜,改變果樹品種並非易事, 這就是果樹需要面對的改變與挑戰。   面對全球暖化,還有更多的未知需要面對。
這種亞洲主要食材 有助解決塑膠危機
2019/12/12
黃豆是亞洲飲食中的一種主要食材,數百年來一直被用來製作豆腐、味噌湯和豆漿。但現在,這種受歡迎的豆類也可製成保鮮膜的替代品,或許有助於解決地球的塑膠危機。   新加坡南洋理工大學的食品學教授威廉.陳(William Chen)發明了可生物分解的食品包裝。製成這種包裝的原料纖維素,是從黃豆產品製造商產生的廢棄物提煉而成。   陳教授解釋說,將黃豆壓碎榨出的汁液可用來製作豆腐和豆漿,剩下的豆渣通常會倒掉。陳教授把這些糊狀的殘渣拿來發酵,由微生物吞噬養分,留下了纖維素(一種纖維)。   以纖維素製成的塑膠包裝材料已在市面上使用多年,但陳教授說,既有的產品大多是由木材或玉米製成,而且這些作物是專為此目的而種植。相形之下,他開發出的包裝材料是由廢棄物製成,不會與供食用的作物爭奪土地,並且更具永續性。   陳教授的技術有助於立即解決兩個問題:減少塑膠產量和垃圾掩埋場中食物垃圾的數量。 他說:「在新加坡,我們每年產生的廚餘能填滿1.5萬個奧林匹克規格的游泳池。」他並表示,由於豆類產品在新加坡非常受歡迎,因此每天至少會產生30噸黃豆殘渣。   新加坡豆類飲料製造商 F&N已和陳教授的實驗室合作,並從其工廠直接供應豆渣。陳教授說,該公司正在執行一項可行性研究,以評估這種食品包裝能否在商業上與傳統塑膠包裝競爭。   生物塑膠的生產成本通常比石化塑膠貴,但陳教授說,以大豆製成的包裝幾乎不需任何成本,因為原料不用錢。他並表示,商業規模的生產將涉及額外的費用,例如存儲和品管,但「我們還沒有計算出這些費用」。   黃豆並不是教授製成生物塑膠的唯一天然產品。他還研發了一種方法,可將榴槤富含纖維素的果殼轉化為保鮮膜。 他說,儘管這種水果有受爭議的氣味,但新加坡人每年仍消耗1,200萬個榴槤,因此有大量的廢棄果殼供應。
富含營養的發酵副產物可望做為土壤新興肥料
2019/12/11
在生物循環經濟(circular bio-economies)的提倡下,重新再利用工業化發酵生產產生的副產物,將原本的生物廢棄物賦予其他用途,將是未來農業推動的方向之一。以美國田納西大學(University of Tennessee)為首的研究團隊發展以發酵後剩餘的副產物轉化成施用於農田土壤的作物肥料。   研究團隊將工業化生產1,3-丙二醇(1,3-propanediol)過程中所產生的微生物發酵副產物重新再利用,開發具農業用途的肥料。研究團隊所使用的微生物生質廢渣(spent microbial biomass,簡稱SMB)經加熱去活(heat-inactivated)處理後,重新製成土壤有機肥料。為證實該發酵副產物具有再製成為農用肥料的潛力,同時也為了應證其所含營養成分的有效性,研究團隊遂以玉米(Zea mays L. var. indentata)種植進行田間試驗,將目標栽培作物施以微生物生質廢渣與傳統農用化肥,分別進行施肥管理作業,過程為時一年。在這一年的試驗期間,研究團隊也運用渦度相關法(eddy covariance)測量二氧化碳在地表土壤與週邊環境間的通量,比較不同肥料處理下的碳排放多寡。   研究團隊藉由上述的田間試驗發現,玉米總產量與微生物生質廢渣的施用呈現正相關,在兩次微生物生質廢渣的處理下,土壤有機碳(soil organic carbon,SOC)的總量較施肥前提升45%,而傳統農用化肥則僅增加11%。計算二氧化碳排放量後則發現,微生物生質廢渣的二氧化碳排放量為794公克/平方公尺•年(g CO2•m-2•yr-1),傳統農用化肥的二氧化碳排放量則為274公克/平方公尺•年,雖然微生物生質廢渣做為肥料會產生較多的二氧化碳排放,但研究團隊認為多餘的二氧化碳可經在植物快速的光合作用下轉換成植物的生物質,同時也增加作物產量。   研究團隊藉由該研究,評估將微生物生質廢渣轉換為土壤肥料的經濟效益,並證實在改良土壤性質的同時也不忘提供環境保育及農業發展多元兼顧的農業永續經營策略。【延伸閱讀】二氧化鈦之研發成果可望運用在肥料生產方面   該研究由杜邦泰特利樂生物產品有限公司(DuPont Tate & Lyle Bio Products LLC)、美國國家海洋暨大氣總署(National Oceanic and Atmospheric Administration,簡稱NOAA)等單位協助,相關研究成果已發表在<Agrosystems, Geosciences & Environment>。
利用AI影像辨識勘查雞隻生長狀況
2019/12/10
NEC與丸井農業合作社(鹿兒島縣出水市)共同發表可勘查雞舍生長狀況的人工智慧(artificial intelligence,簡稱AI)技術。從這套AI系統可掌握雞舍的雞隻死亡情況,大幅降低人為肉眼確認時間,提升作業效率。已實際與合作社農場開始進行系統示範實驗,預計於2020年度開始產業實際應用化。   此項系統,運用NEC的影像辨識技術與機械演算技術,裝置在攝影機的機台在雞舍內來回行走,拍攝雞舍的情況。透過所蒐集約36萬張影像進行AI影像演算,並分析所拍攝的影像,以檢測出雞隻死亡。【延伸閱讀】3D體感技術應用於動物即時監控與體重測量   過去農場作業員須要在約有八千個雞籠,所飼養的八萬隻雞隻的雞舍裡,每隻每隻確認。因此,透過AI技術的示範實驗,發現精準度高達九成以上,所須花費時間也僅有過去的五分之一。
開發以農業副產物做為路面防凍劑的關鍵成分與技術
2019/12/09
因路面結冰所引起的道路設施破壞,多發生在溫帶、寒帶等冬季降雪的國家,而根據統計,全美每年就需花費約50億美元在道路修繕方面。為減少這方面的開銷並提升用路人的安全,研發相對應的路面防凍劑(deicer或anti-icer)產品,將是可行的做法。有別於傳統以氯化鈉(NaCl,即食鹽)做為防凍劑的鋪路鹽(road salt),美國華盛頓州立大學(Washington State University)的研究團隊試圖以葡萄萃取物及相關農業副產物做為防凍劑的添加劑,希望可取代過去以甜菜汁(beet juice)為主要的添加劑成分的路面防凍劑產品。   由於氯化鈉在環境中不易降解,高鹽成分亦會對陸上及水體環境造成一定程度的傷害,傳統防凍劑所參雜的化學添加劑也會對金屬、瀝青、水泥等道路設備產生腐蝕的效果。而以天然甜菜汁(beet juice)做為主要添加劑成分的防凍劑,雖然可大幅降低對道路設備產生的化學性傷害,但研究顯示甜菜汁若擴散到水體之中,將會使水體溶氧量下降,進而對水生生物產生威脅,對於水體環境也造成一定程度的危害。   華盛頓州立大學的研究團隊利用農業副產物之一的葡萄皮(grape skin)做為萃取主原料,透過化學分解與自然發酵等方法,萃取其中可預防結凍的天然成分,經研究後調配出含有葡萄萃取物為添加劑的抗凍劑。與傳統化學防凍劑及加入天然甜菜汁的防凍劑相比,加入天然葡萄萃取物的防凍劑可快速融化地面的冰層,除此之外,以葡萄萃取物做為添加劑的路面防凍劑可避免路面設備的鏽蝕,且對水體環境與生物較為友善。【延伸閱讀】利用水凝膠與光敏材料除溼產能的新技術   研究團隊的這項新發明,可望做為天然路面防凍劑的新興添加物。研究中所使用的葡萄皮原料也可做為農業副產物加值應用的全新典範。   該研究經費由美國國家科學基金會(National Science Foundation)、華盛頓州運輸部(Washington State Department of Transportation)、美國運輸部(U.S. Department of Transportation)等機構提供。相關研究成果已發表在<Journal of Materials in Civil Engineering>。
歐盟多年用藥禁令對野生蜜蜂族群的影響及相關成效
2019/12/06
類尼古丁(neonicotinoids)是一類與尼古丁相關的神經活性殺蟲劑的總稱。雖然類尼古丁可有效地防治作物常見的蟲害,然而同樣受類尼古丁影響的昆蟲還包括協助植物傳粉的蜂群,一旦少了協助傳粉的蜜蜂族群,將連帶影響到作物的產量及產業永續性,對整體農業造成莫大的衝擊。為此,歐洲聯盟(European Union,簡稱歐盟EU)決議於2013年起頒布暫時中止禁令(moratorium),根據作物需要,限制3種類尼古丁相關農藥產品施用於田間,希望能藉此降低野外及人為飼養蜂群的滅絕危機;做為歐盟成員國之一的法國,在2018年全面禁止類尼古丁農藥施用於農地。【延伸閱讀】以寄生蜂的模式提出繁殖昆蟲的改良方法   在經過近6年的努力後,學研機構也逐步檢視該暫時中止禁令的成效。由法國國家農業研究院(原文:Institut National de la Recherche Agronomique,簡稱INRA)、養蜂及授粉技術科學研究院(原文:Institut technique et scientifique de l'apiculture et de la pollinisation,簡稱ITSAP)等單位所組成的研究團隊便開始研究禁令頒布後,野外蜂群在2014-2018年受到的實際影響。研究團隊首先發現,環境中仍可檢測到3種已被暫時禁用的類尼古丁殘留,其中大約43%的檢測樣本中,每年均可測到益達胺(imidacloprid)類殺蟲劑殘留,占總體樣區的48%。檢測到的殘留濃度隨著土壤性質的不同而有所差異,且益達胺的殘留量與降雨程度呈現正相關。   研究團隊接著根據所檢測的樣本殘留濃度、採樣土壤性質、當地氣候環境資訊等資料,進行蜂群死亡率的評估。根據模擬估算的結果,人為飼養的蜜蜂(domestic bee)在2014-2016年達到死亡率高峰,約50%的蜜蜂因接觸到12%含有益達胺殘留的樣區而死亡。而在同期,包含大黃蜂(bumblebee)、獨居蜂(solitary bee)在內的野生蜂也同受影響。上述發現指出長期在田間所使用的類尼古丁農藥會殘留在農田及周邊環境中,即使歐盟自2013年便開始禁用類尼古丁農藥,農田與周邊環境的農藥殘留同樣對野生及人為飼養的蜂群造成一定程度的威脅。   法國研究團隊的重大發現為法國全面禁止類尼古丁農藥的政策提出強而有力的支持。藉此研究的重大發現,研究團隊呼籲歐盟各國應全面禁止類尼古丁農藥的施用,以降低蜂群滅絕的風險。
研究指出動物園及動物主題動畫可喚起民眾對動物保育之意識
2019/12/05
動物園(zoo)除了做為動物保育功能外,也是傳播物種保育概念的重要機構,若能透過民眾與園區動物近距離的接觸,將使民眾對世界各地物種有初步的認知外,也能喚起一定程度的保育意識,而此時若再加上大眾傳播的力量,利用圖、文、動畫等方式,將能更進一步提高民眾對動物保育的意願。根據日本東京大學(The University of Tokyo)的最新研究,以生活在動物園的動物為主題,中文譯名為「動物朋友」(原文:けものフレンズ,英文名:Kemono Friends)的日本動畫,可有效地喚起日本國內民眾動物保育意識並發起實際保育行動的重要傳播媒介。   喚起民眾保育意識及付諸行動是維繫生物多樣性的重要因素,唯有社會大眾保育觀念的建立,才有保育成功的可能,而動物園及動物相關圖文影視將是民眾獲取保育相關資訊的最佳媒介。東京大學的研究團隊希望可藉此探討動物園功能及動物相關動畫傳播模式,確立兩者在建立公眾保育意識與保育行動間的關聯性。研究團隊發現,動物園所在地區的民眾相較於其他地區,運用google搜尋引擎查詢園區動物資訊的查詢量較高,這顯示動物園具有喚起公眾保育意識的效果。   此外,研究團隊發現「動物朋友」藉由每集長達30分鐘的動畫放映,加上圖、文、遊戲等周邊商品的發售,也有喚起一般民眾對於動物保育的意識。根據研究結果顯示,在動畫上映後,民眾透過google及wikipedia搜尋特定動物的瀏覽次數與上映前18個月相比,分別增加466萬與106萬的瀏覽量,顯見以動物素材進行的圖文動畫創作,可提高民眾對動物園及動物的興趣。研究也指出,動畫上映並蔚為流行後,有越來越多民眾捐獻動物園動物保育相關基金,亦彰顯其成效。【延伸閱讀】了解英國蘇格蘭當地牡蠣激素的調控機制用以改善其生產效益   研究團隊的研究顯示,動物園的經營與大眾傳播兩者對於動物保育的重要性,研究團隊認為當民眾的保育意識提高後,應提供相對應的資訊平台及教育教材,加固民眾對動物保育的認知。研究團隊在未來也會持續關注並研究保育方面議題,使越來越多人重視保育的重要性。   該研究成果已發表在<Science of The Total Environment>。
利用再生能源,打造離網發電的自動化溫室
2019/12/04
位於日本四國門戶的高松市,正進行著新世代農業離網發電的田野試驗,溫室內部的溫度由可再生能源與蓄電池進行自動調控,不僅可減輕農戶負擔,也可做為生態農業之友善措施。負責此項蓄電池業務則由新創公司的Vriostor公司(日本香川縣高松市)與常谷種苗園藝公司(日本香川縣高松市)這兩家公司共同投入研發。   高松市南部農田有一間專門栽培小黃瓜的溫室,溫室南方裝置十個輸出功率300瓦的太陽能板,溫室北方則設置12kWh的蓄電池,在晴空萬里的9月中午時刻,可預見蓄電池的蓄電力快速上揚中,而蓄電池上裝載著輸出功率1.2千瓦的小型風力發電設備。蓄電池所蓄存的電力大多用於溫室門口的自動開關系統以及溫室內部風扇的運轉,用來進行溫室夜間自動控管溫度與濕度,以維持小黃瓜最適切的栽植環境。   此次的田野試驗從三月開始,其試驗契機為常谷種苗園藝公司因缺電而難以從事農業栽植,正在考量是否要裝設新的器材時,透過友人介紹進而與Vriostor公司業務聯繫。Vriostor公司的三矢昌洋於2015年7月起投入蓄電池技術研發的新創事業,因與常谷種苗園藝公司合作,進行自行發電的離網田野試驗。   該配置系統架構簡易,只需要將白天的陽光轉換為電能並儲存於蓄電池中,夜間即可使用;即使白天氣候欠佳,蓄電量不足,導致夜間無法發電,仍有小型風力發電設備可作為備用。這項系統最大的困難在於面臨連日的氣候不佳,蓄電池的供電則會不足,因此擴充蓄電池的蓄電量,或是增加小型風力發電的台數以利於控制電力使用量。在成本計算之際,如何進行設施數量的推算與試驗間的天氣情資以及蓄電、用電實驗紀錄是相當重要。   根據Vriostor公司悉知,此次的田野試驗所需要的投資工程費用約莫230萬日圓,需要10年方可回收,但考量到未來技術研發趨勢與市場需求,蓄電池的價格很有可能調降,加上往後若電費價格調漲,農民反而會獲利。【延伸閱讀】食品殘渣於沼氣發電之應用   面臨高齡化與勞動力不足的農業,一旦農業用的溫室能達到自動化控制,再加上友善環境意識的浪潮下,進而提升離網溫室的價值;同時,為了避免長時間停電,造成農產品栽種困擾,此項設備更不能或缺。常谷種苗園藝的常谷隆介社長相當有自信表示:「我想我們會成為未來環保農業第一楷模。」
動物實驗證實啤酒花機能性成分可幫助減緩代謝症候群及調整身體腸道菌相組成
2019/12/03
啤酒花(hops, Humulus lupulus,又稱蛇麻)是啤酒生產加工過程中提升風味的添加物,此外也有防腐抗菌、延長保存期限等效果。啤酒花除了做為啤酒釀造的添加物外,其所含的機能性成分經美國奧勒岡州立大學(Oregon State University)研究團隊進行的動物實驗證實,其具有改善代謝症候群(metabolic syndrome,簡稱MetS),以及調整膽汁酸鹼值與改變腸道菌相(microbiome,或稱菌叢)組成的能力。   奧勒岡州立大學的研究團隊在早期的研究中發現啤酒花中主要的成分──黃腐醇(xanthohumol,簡稱XN)及其2種氫化衍伸物──α,β‐dihydro‐XN (DXN)與tetrahydro‐XN (TXN)均可改善代謝症候群,降低心血管疾病及第二型糖尿病的危險因子。研究團隊推論改善的生理機制係因腸道菌相組成改變、膽汁酸鹼度改變、腸道屏障(gut barrier)功能改善、減少發炎反應等。研究團隊為了驗證上述推論,以小鼠(mouse)進行動物實驗,將小鼠分為餵食高脂飲食(high-fat diet)處理組,以及餵食高脂飲食並參雜XN、DXN、TXN等機能性成分組進行比較。   研究團隊利用基因定序技術,對小鼠糞便所含的微生物種類以微生物常用的分子標記──16S核醣體RNA (16S rRNA)基因片段進行序列檢測,此外,也一併檢測不同組織在腸道屏障功能、發炎反應、膽汁代謝功能相關基因的表現程度。另外,也檢測小鼠糞便樣本所含膽汁的酸鹼值。研究發現,啤酒花的機能性成分可有效地改變腸道菌相組成與膽汁性質,改善肥胖及其他與代謝症候群相關的疾病問題。【延伸閱讀】含有薑黃素的奈米載體可緩解高眼壓引發的視網膜神經節細胞損傷   藉由初步的驗證,研究團隊從動物實驗中證實啤酒花的機能性效果。在未來研究方面,研究團隊將深入釐清啤酒花機能性成分的生理機轉及腸道菌相組成對動物帶來的影響。   該研究由美國國家衛生研究院(National Institutes of Health)、萊納斯·鮑林研究所(Linus Pauling Institute)等機構資助。相關研究成果已發表在<Molecular Nutrition & Food Research>。
人工智慧秒測豬隻重量技術
2019/12/02
伊藤忠飼料株式會社(東京都江東區)與NTT TechnoCross(東京都港區)合作開發可即時拍攝影像測豬隻重量之技術。這項技術拍攝只需3秒即可用人工智慧(artificial intelligence,簡稱AI)推估出豬隻的重量,而且誤差只在4.5%以內。目前,由於養豬場豬隻須一頭頭到磅秤上量測重量,是非常重勞力的工作,倘若能將這項作業數據化,並將數據累積精準演算後,可大幅減輕養豬農民負荷。   「數位目勘」機型重量約837公克,外加安裝測量體重的AI技術軟體,可拍出3D豬身形外框數據。這台機型功能操作簡易,只須將豬隻在拍攝螢幕框內,按下拍攝按鈕後,即可描繪出豬隻整體身形外框,約可在2.8秒內可以計算出目前體重值。   此項技術對於沒有AI技術使用的經驗者來說也可輕鬆使用與管理。由於操作方式簡單,利用可擷取物品深度的「深度攝像頭」拍攝豬隻,即可取得整個豬隻外型的3D影像數據。   數位目勘之AI技術研發之前,已有為數眾多的計量豬隻體重數據AI技術。目前數位目勘的技術再加上可不斷分析豬隻背部形狀,並參照過去推測整體重量數據,即使是特殊個體的豬,或是豬隻飼養環境的牆壁背景均可辨識,豬隻密集也容易收集資料。   透過NTT Group原先所開發的AI技術基礎下,NTT Techno-Cross延伸出corevo。目前,支援數位目勘的影像識別技術和數據推估原理正在專利申請中。【延伸閱讀】印度智慧型耕作技術將幫助農民擴展農業經濟規模   然而,為何測量體重如此重要呢?原因在於豬肉分成「極品」、「上等」「中等」等不同等級,不只肉質與脂肪厚度,「屠體重量」也會變成判斷的基準,這是與牛肉不同之處,也只有豬肉才有的模式。豬隻重量不管太大或是太小都有可能造成「等級下降」,影響豬肉的價格。因此,豬隻的體重管理直接影響養豬農家的收入。   雖然豬用的磅秤很普遍。但秤量包含需要追趕豬隻,以及放置磅秤上等過程,因此,在人力上須要耗費約需要兩位男性,是相當繁重工作。因此,對於人手不足的養豬農民來說,是一個沉重的負擔。加上若任意放置在磅秤也容易讓豬隻狀態不佳,影響胃口,反而造成反效果。   另一方面,畜養豬隻有諸多困難,例如:牛隻可以進行個別管理,但豬隻無法個體辨識,一般大約30隻為一個群組單位管理。再者,平均每戶養豬戶飼養豬隻數比牛還多,每月約莫販售660頭成豬。有時還會遇到豬隻多產的情況,從小豬出生到可販售的成豬,養育期間僅半年時間。因此,對於多頭、短時間飼養等情況,若無法群組管理,也會造成養豬戶的負擔。   長期與盤商客戶來往的伊藤忠飼料,發現飼養農家有這樣的困擾,於2017年4月開始進行數位目勘的技術研發,甫研發之際,也遭遇挫折差點面臨研究停頓。研發之際是設定為以Android系統為主的APP應用程式,利用美國Google空間辨識技術—Tango,但該公司卻在2018年3月停止此項目,爾後研發團隊陷入找尋替代Tango窘境。   原本恐面臨計畫中止,卻反而激起開發團隊「沒有就來做吧」的念頭,轉戰投入此項硬體設備研發的挑戰。從尋找零件,到調整相機角度,一面背負著農民的期待,一面持續好一段研發挑戰,終在花費一年半後將此研發商品化,並於2019年10月9日開始對外銷售。經由接地氣並帶有執念不斷來回測試後,整個研發團隊相信全球應該找不到類似商品。    數位目勘之機台價格為51萬8千日幣(未稅),外加每個月需支付機台軟體使用費1萬5千日幣。而機台的電池一顆約可使用2個小時半左右,加上相機鏡頭必須平放在地面上,儘管需具備一定的操作技巧卻簡單好上手。   由於研發過程中面臨各種挑戰,最後團隊替這台機器取了數位目勘,並使用「勘」 (強調直覺敏銳)作為品牌LOGO。   此外,因具備AI性質,伊藤忠飼料的資訊系統開發福永和弘組長樂觀表示:「如果數位目勘使用者增加,則能累積其數據,提升判定精準度」。   因此,首要目標為增加數位目勘的使用率,然後將數據反饋於AI,提升此項系統效益,藉此能促進養豬業的生產率邁向一大步。
探討有機農法、農藥減量栽種與生物多樣性之關聯性
2019/11/29
農業不僅提供人民生活糧食,以及生活各種資材等功能,同時兼具保護農地與周邊環境等多面向生態功能性,讓國民生活在自然富裕的環境中。   然而,近年來田間生物多樣性的特質逐漸喪失,可抑制病蟲害的天敵、採集花粉的昆蟲日漸減少,造成生態系功能逐年惡化,因此為了實現農業永續性發展、維護生物多樣性,進而發揮農業最大功能,深入了解農業耕種方法與生態間的關係是必要的。歐洲農田生態的相關研究已證實「有機農法與減少農藥栽培可維護生態多樣性」,另一方面,亞洲的水田生態區研究上,僅有部份天敵生物(例如:蜘蛛等昆蟲)的少量相關研究。因此日本NARO聯合其他研究團隊針對日本全國各地1,000家以上的農場,採取有機農法或農藥減量栽培的水田耕作,與慣行農法展開全國生態性田野調查,其中最受關注的屬於環境保護型農業的有機農法與農藥減量栽培可維持生物多樣性,促使農業達永續經營之目的,然而目前環境保護型農業所帶來效益卻仍停留在地方性案例研究,缺乏針對水田生物多樣性大幅進行實際驗證與調查。   該研究期程於2013年至2015年間進行施行有機農法、慣行農法之農地生態的田野調查,其中,施用有機農法的水稻田,存有瀕臨絕種的植物種類、蜘蛛科、蜻蜓科、青蛙等數目高於施用慣行農法的水稻田;而採行農藥減量栽種的水稻田的生態多樣性也高於慣行農法,證實有機農法與農藥減量栽種能有效維護生物多樣性。   另一方面,研究也發現日本樹蛙和果蠅的族群規模與農事耕作時的田間管理模式(例如水稻田間的植披高度、農田輪作等)具備較大的關連性,不同保護對象而有著效果上的差異;施用有機農法或是農藥減量栽種並非有著直接影響關係。   而施用有機農法的大面積水稻田(1km2範圍)具有更多的水鳥種類與數量,研究闡明,即使是一塊水田,藉由鳥類大幅度移動對於生物多樣性維護,相較地方與生產團體投入具有更大的成效。【延伸閱讀】100年後農業與因應氣候變遷作物   研究結果,可以提供有機與減少農藥栽培的農民與自治體,以及特別管理法,在生物多樣性維護,可作為有效的強力科學與客觀依據。同時,可利用此栽培法所維護生物多樣性,進行公開調查與評價說明,以提升農產品附加價值、品牌化。未來,藉由闡明生物多樣性所提供生態功能實際狀況,預計也能提供日後新型農業生產方式作為參考研究。   該研究為日本農林水產省委託計畫「應用生物多樣性開發穩定農生產技術」提供資助。
以犬骨、羊骨做為家鴿骨折的新興固定材料
2019/11/28
獸醫在治療家鴿(domestic pigeon)肱骨(humeral bones)骨折方面,傳統上以不鏽鋼材質的鋼釘(metal pin)做為固定材料。為嘗試其他生物性材料做為骨折固定材料的可行性,伊朗設拉子大學(Shiraz University)的研究團隊試圖以羊骨極犬骨做為骨折術後的新興生物性固定材料。【延伸閱讀】鱈魚皮敷料可促進動物傷口癒合   研究團隊分別以羊、犬的長骨(long bone)做為骨釘的原始材料,將長骨製作成骨釘(bone pin)後,接著按術後固定方式,將40隻肱骨骨折的家鴿,按固定方式隨機分成控制組(不做處置)、鋼釘固定組、羊骨釘固定組、犬骨釘固定組等,共4組骨折術後固定法,觀察其在術後32週的復原情況,除了以X光定期檢測骨頭復原情況外,也同時觀察骨釘與組織間的相容及排斥程度。經過32週後,研究團隊發現控制組的家鴿在未經治療的情況下,術後復原情況差,無法恢復其飛行能力;鋼釘固定組則有部分家鴿在飛行上產生不平衡的現象;而以羊骨釘及犬骨釘固定的組別,因組織間相容性良好,使得在復原穩定的情況下,得以維持其術前的飛行能力。   研究團隊得以藉由這項研究發現傳統鋼質材料以外的其他生物性骨骼固定材料。此外,由於骨釘擁有絕佳的組織相容性,因此也可較鋼釘擁有較佳的術後恢復力,大幅提升個體存活的可能性。   該研究由伊朗設拉子大學碩士後研究基金(Shiraz University post-graduate research Fund)提供資助。相關研究成果已發在<Heliyon>。
環控農業或許能解決區域性糧食短缺的問題
2019/11/27
隨著都市規模日漸擴張,越來越多人們移居都會區生活,龐大的人口也帶動大量的飲食需求,糧食的生產及供應就顯得十分重要。為紓解都會區糧食不足的問題,許多研究紛紛提出以都市在地糧食生產為主的都市農業(urban agriculture),希望能藉由都市地區農糧生產,減輕由外地運輸糧食的壓力,達到自給自足的新型態農業生產方式。   在都市農業經營管理方面,環境控制農業(controlled environment agriculture,簡稱環控農業CEA)為其中的發展方向,環控農業係以營造作物最適生長環境,提升生產效率所經營的農業型態。該經營管理方式與生產技術被許多學者認為是未來都市農業發展的主要方向。美國佛羅里達大學(University of Florida)的研究團隊整理許多關於都市農業的研究成果,並歸納其發展優劣。【延伸閱讀】歐洲最大的植物工廠將在土耳其安塔利亞開始進行作物生產   研究團隊認為,環控農業可利用精密的控制系統與自動化生產設備預測並增加農作物產量,同時提升作物生產品質。環控農業能利用節能的發光二極體(light-emitting diode,簡稱LED)做為作物生長的光源。此外,善用屋頂空間建設溫室設施,或利用屋頂剩餘空間建設太陽能光伏系統(photovoltaic systems),用以能源生產之用,或改建成為雨水收集設施。   雖然研究團隊整理出多項環控農業發展的好處,但為永續發展環控農業,將需考量投資資金、營運成本、生產數量及市場意向等因素,除此之外,主要挑戰在於發展都市型態生產為主的環控農業需要大量且穩定的電力需求,若能綜合考量上述因素,都市環控農業估計可提供一些當地部分就業機會,帶動區域農業發展,及解決部分糧食安全問題。   該研究由美國農業部國家食品與農業研究院(US Department of Agriculture National Institute of Food and Agriculture)提供經費資助,相關研究成果已發表在< HortScience>。
日本九州大學研發蠶蛋白藥品,開創昆蟲新產業
2019/11/26
九州大學與福岡市一家新創公司合作生產藥品原料,共同致力於利用蠶生產的蛋白質,進行如疫苗等的藥物開發。並在2019年5月23日向媒體公布了大學內部飼養約450種類的蠶的研究場域,並試圖從人類幾千年前飼養的牲畜昆蟲之中,獲得對生物有益的物質,不僅僅只應用在紗線上,而是希望能夠透過這樣的研究,將研究工作與新創產業鏈結。   在當天公開的「蠶生物資源研究中心」設施內,則擺放了不少大型竹篩,裡頭所飼養的蠶為數眾多,總數至少有22萬隻以上。自明治44年開始,九州大學為了基因研究而持續著蠶的飼養工作,至今仍保存著相關的交配記錄。學校相關人員表示:「可以毫不誇張地說,九州大學對於蠶的研究是處於世界領先地位。」領導這項研究的農業研究所的日下部宜宏教授和他的同事發現,經過多年交配的結果,找出體內產生大量蛋白質並可用於疫苗製造的蠶。   在流行性感冒等傳染病預防中,普遍上會使用毒性較弱的病毒作為疫苗。根據日下教授的研究,將含有病毒基因的物質注入蠶的體內後,會產生一種叫做VLP(類病毒粒子)的蛋白質,這種蛋白質結構相似於體內的病毒。相較於傳統疫苗,VLP的疫苗能夠在人體中引起免疫反應來預防疾病,而且在體內不會有病毒擴散風險,對於增進疫苗的安全性有著非常大的幫助。   2018年4月九州大學成立了「昆蟲科學與新創產業研究中心」,為大學研究產業化奠定了基礎。同時,51歲的大和健太(51歲)在九州大學商學院學習,他創立了一家新創公司「KAICO」,試圖將研究付諸實踐。由福岡金融集團旗下的「FFG風險投資業務合作夥伴」所管理的基金目前已經對此項目投資4,000萬日元。去年12月以來,KAICO一直與日下先生等人合作,開始販售蠶蛋白的研究試劑。希望能夠在5年後開始進行動物試驗,8至10年之後就可以針對人體用藥開始進行開發。【延伸閱讀】銅元素具有促進豬隻生長的潛力   大和先生說道:「這是一種能夠透過借用自然力量來製造藥物的技術,是非常有價值的商業項目。」日下教授則表示:「我想在防治傳染病方面作出貢獻。建立一個當大規模傳染病發生時,還能夠大量生產疫苗的系統。」   九州大學同時也是「國家生物資源技術專案」的基地,該專案主要工作目標為收集、儲存並且有效利用生物資源。其中,昆蟲的收藏數量更是日本之首,居世界第12位,是昆蟲相關研究的先驅。日後,九州大學也將持續善用累積100多年的蠶研究,投入新興產業的創生,成為世界的領頭羊。
研發檢測雞蛋芬普尼農藥殘留的新型檢測法
2019/11/25
芬普尼(fipronil)是種廣效型殺蟲劑的有效成分,可做為農作物病蟲害防治用藥、居家環境衛生環境用藥、寵物外寄生蟲動物用藥等多方用途。由於芬普尼可能隨食物鏈進入到人們的飲食中,一旦用藥管理不慎,恐引起食品安全的問題。現在國際間包含我國在內,均已規範蛋品芬普尼殘留檢測標準,以避免市面上流通不合格蛋品,為國人在食品安全方面進行把關。而為了更快速地掌握農產品的農藥殘留量,部分研究團隊紛紛致力於開發出專門檢測芬普尼殘留的快速檢測法。   近期,以中國科學院(Chinese Academy of Sciences,簡稱中科院)為首的研究團隊,開發出新型非標記表面增強拉曼散射(label-free surface-enhanced Raman spectroscopy,簡稱label-free SERS)檢測技術,快速檢測雞蛋芬普尼殘留。研究團隊以浸泡芬普尼溶液的蛋膜做為實驗檢測對象,將蛋膜平鋪於佈滿SiO2@Au奈米粒子材料(SiO2@Au奈米粒子為一種由二氧化矽(SiO2)表面被覆金(Au)的複合材料)的平面上,再以非標記表面增強拉曼散射進行非標記性檢測,並分析其拉曼位移量(Raman shift),藉此判斷蛋膜是否含有芬普尼殘留。【延伸閱讀】研究人員利用拉曼光譜分析法加速花生的育種時程   中科院的這項檢測技術,已知可檢測出含有0.1 ppm芬普尼殘留的實驗樣品。除此之外,研究團隊首次估算出的芬普尼拉曼光譜,也可望用於未來實際檢測應用上,為將來的芬普尼殘留檢測提供更快速、便利的檢測方式。   該研究由中華人民共和國國家自然科學基金委員會(National Natural Science Foundation of China,簡稱NSFC)相關計畫資助。詳細檢測細節已發表在<Talanta>。
了解動物肢體語言將有助於提升動物動物福祉
2019/11/22
藉由圈養動物的行為表現,科學家已可根據不同物種擬定部分基於動物行為(animal behavior)的評量方式,並以此評量動物身心健康狀況的準則,最終用以增進動物福祉(animal welfare,或譯動物福利)。在多年的研究下,環境豐富化(environmental enhancement)技術被視為提升動物園區(zoo)動物福祉的一種方法,該做法已普遍應用在園區動物管理方面,然而如何確實評量與量化動物福祉提升的程度,將需要一套系統性的評估方法,以評估動物在環境豐富化後的環境適應情況,以及在圈養環境發生異動後,動物福祉改善狀況。   英國艾希特大學(University of Exeter)與溫徹斯特大學(University of Winchester)的研究團隊在回顧近期有關動物行為與動物福祉方面的研究文獻後,綜合已長期廣泛應用於家畜(domestic animal)與畜牧業(husbandry)方面,被稱為品質行為評估(qualitative behavior assessment,簡稱QBA)法的行為研究方法。品質行為評估法將評量動物個體與環境之間的互動模式,並根據互動下所呈現的肢體語言(body language)分成若干行為表現項目後加以記錄並分析。研究團隊希望能歸納前人在不同物種、個體、表現特徵的品質行為評估方面的研究,做為評量環境豐富化效益的方法之一,評估其在動物福祉提升之效果。【延伸閱讀】研究指出動物園及動物主題動畫可喚起民眾對動物保育之意識   研究團隊希望藉由多方文獻回顧,以畜牧業界常運用之品質行為評估法,藉由觀察個體肢體語言所表現的行為,推論動物園展示個體的身心狀態,最終達成提升展示動物之動物福祉等目的,使展示動物在快樂、人道的環境中成長與生活。   該研究成果已發表在<Journal of Zoo and Aquarium Research>。
以次世代人工智慧技術加速孕育抗性作物品系
2019/11/21
傳統農業生產在氣候變遷的衝擊下,逐漸受全球暖化、極端氣候等改變,許多作物品系(種)因無法適應當下的環境衝擊,使得農糧產值下降,造成區域農糧生產、全球性糧食安全及生態系服務受破壞等問題。為培育出具新興抗病、抗逆境等性狀之作物品系,許多研究早已開始已著手針對作物的基因體(genomics)、蛋白質體(proteomics)、代謝體(metabolomics)等體學(omics)方面展開大規模的研究,由於在體學的研究上,會獲得海量的數據,因此大數據分析與人工智慧技術(artificial intelligence,簡稱AI)即成為其中的重要工具。隸屬於美國能源局(United States Department of Energy,簡稱DOE)橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory,簡稱ORNL)的研究團隊近年便針對人工智慧在植物選育與生質能源(bioenergy)方面進行大量的研究應用,並對近期的應用成果展開一系列的回顧。【延伸閱讀】阿里巴巴挑戰開發人工智能養豬技術   研究團隊在一篇已發表的回顧性文章(review article)中提到,除了擁有資料調查(surveying)、資料分類(classifying)等基本人工智慧功能外,次世代(next-generation)人工智慧更具備較佳的資料分析(analysis)、資料整合(integration)、資料解釋(interpretation)等能力。研究團隊在文章中詳細解構近期研究關於作物基因體研究方面,如何運用人工智慧建立植物基因型與表現型之間的關聯,包括以高通量(high-throughput)技術取得之基因體遺傳資訊,以及運用無人飛行載具、無人地面載具、衛星遙測技術、傳感器遠端應用等資通訊設備在田間獲取之作物表現體(phenomics)性狀資訊,以此建立基因體與表現體之間的連結,並實際應用在作物選育方面。   除文獻回顧外,研究團隊近期將研究重點放在基因體選種(genomic selection)相關之演算法(algorithm)方面研究,建立可解釋性人工智慧(explainable AI),試圖突破現有之人工智慧侷限。研究團隊也希望能藉由近期的文獻回顧與實際研究應用,找出基因體學、蛋白質體學等各個體學之間的連結,克服選育方面之屏障並培育出抗性作物。   該研究由歐盟、義大利教育部、美國能源部等方面之經費資助,詳細回顧性文章內容已發表在<Trends in Biotechnology>。

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