經過推估，2050年的地球將會有100億的人口，所有的人都需要糧食才可生存，倘若我們不做任何糧食因應措施，將面臨糧食危機的挑戰。農業並非溫室氣體排放的主要根源，隨著氣候變遷與人口極端集中的城市化，人類生存所需要的水、空氣等資源將會難以找尋，這就是全世界科學家與農民正在找尋新的方法協助地球持續永續發展。 　　荷蘭瓦赫寧恩大學(Wageningen Universiteit en Research centrum, WUR)設立各種農業研究單位，聯合起業界的力量，試圖將研究主題聚焦於待解決的農業問題，改善人類的生活品質、因應糧食需求的挑戰。瓦赫寧恩大學以農業矽谷為名，來自100多個國家/地區的學生與研究人員在這裡進行農業科學試驗。 　　20世紀的綠色革命由諾曼 ‧ 布勞格(Norman Ernest Borlaug)植物育種學家發起，育出新的矮稈高產抗病小麥品種，並提供可解決當時亞洲與非洲糧食飢荒的方案；帶來的負面影響是這些新品種小麥需要很多肥料、化學農藥，這就是為何我們需要進行的新一場綠色革命，我們需要單位面積可生產更多作物，但同時也需要節約水資源、使用更少的肥料、消耗更少能源，致力於「事半功倍」。無人駕駛拖拉機發展混林農業(agroforestry)，下次的綠色革命將發源自大學的研究農場裡。研究團隊創造了內建照相機的機器人，在植物生長過程中進行成像，確認葉綠素的螢光進行光合作用，藉由檢查DNA階段的的光合作用，發現了自然界的遺傳變異(genetic variation)，這些數據可用加速來作物培育速度的50%，不僅使得作物產量翻倍，而生產使用的水、養份等資源也能有效率地使用。綠色革命帶給我們甚麼改變？如何改變植物結構、可收穫更多的作物，這也能使人類免於更多麻煩，改變光合作用的幾個百分比，也可使得工廠提高生廠率。 　　中國找出可養活14億人口的糧食生產方法已然是具緊迫性的問題，中國是個傳統的農業大國，認為飽食方可存活，中國的農作方式和其它國家還是有差異性，中國係傳統的小農經濟市場，目前絕大部分的農地都是農民生產，而小農經濟也意味著高成本、低產量，食品安全與永續性農業也是重大的挑戰，這也是中國的農產業的危機。李少華博士是中科三安(Sanan Sino-Science, 中國科學院植物研究所與福建省三安集團)合資企業的研究總監，以LED作為植物工廠之根本，專門種植藥用植物與蔬菜，佔地1英畝的土地每天可量產1.8公噸的農產品，生菜是植物工廠的主力作物，僅需20天就可採收，意味著一年內可收穫17、18次。應用模組栽植系統，內有LED照明設備與營養液設備，若設備損壞也可快速更新，可達到省工、便宜、快速供給市場， 　　解決糧食生產的過程會影響到整個地球，為了環境以及不斷增長的人口，這股責任感油然而生。

西元前3000年，位於美索不達米亞西南方的烏魯克(Uruk)人口密度比現代的紐約市還要高，為了供給足夠糧食，擁擠的城市不斷擴展灌溉系統，砍伐樹林以增加農地，但後來沒有樹木進行自然流域供水過濾，烏魯克的灌溉系統受到汙染，造成土壤鹽分過高無法耕種；西元500年，斯里蘭卡的阿努拉德普勒(Anuradhapura)也發生人口成長的問題，同樣也仰賴灌溉系統生產糧食，但因為宗教信仰使得人們在土地上種植更多樹木，灌溉系統的設計與周遭森林共存，因為永續性的做法讓居民與環境得於共存至今。 　　或許我們會認為大自然與都市空間不具關聯性，但城市的永續與樹木息息相關，樹木的功能就如同海綿，能吸收暴風雨帶來的逕流，再將雨水釋回大氣中；樹根群所構成的網絡緊抓住土壤抵禦山崩，同時能讓土壤保存水分、過濾有毒物質；樹根可預防洪水且減少排水設備與汙水處理設備的需求；樹葉能捕捉碳與空氣中的汙染物質，使空氣淨化，對於氣候變遷的現今環境極為重要。數世紀以來，人們一直發掘樹木有哪些益處，樹木不僅影響城市設施的健康，對於城市居民的健康也有重要影響，例如：1870年代的美國曼哈頓，公園以外的地方鮮有樹木，夏日時期因為沒有樹蔭，建築物吸收太陽輻射量高達9倍，同時因為公衛水準不高，壓迫性的高溫使得曼哈頓變成細菌繁殖地，霍亂隨之而來；現今的香港矗立摩天高樓與建設地下設施，使得樹木不易生長，這也導致城市空氣品質處於「危險」的程度，可能會造成支氣管疾病、肺部功能變差。樹木也會影響心理健康，研究發現綠色葉片可延長注意力並減少壓力，也有人發現醫院病房窗外的景色若是磚牆，則病人的恢復速度比窗外景色是樹木來得更慢。 　　18世紀起，部分都市規劃者重視都市綠地的重要性，這也使得丹麥哥本哈根、美國喬治亞州等地城市面臨汙染與天然災害的恢復能力增加；都市種樹不僅對人有益，美國波特蘭的森林公園因保留了生物多樣性，遂成為112種鳥類、62種哺乳類動物的居住地；新加坡對於栽植樹木更不遺餘力，50多年來新加坡政府已經種植120萬顆樹木，整體超過50%以上的綠化面積而減少空調需求，建築具高程度垂直綠化外觀，使得建物能夠自給自足，也能將太陽能、收集到的雨水供應給附近溫室。 　　推估2050年，屆時全球有65%的人類居住在都市，都市規劃者可將綠色都市、環保作為設計基礎，城市也不再只是人類的家。

防波堤或海堤的混凝土四周水域的水流明顯其實並非是件好事，代表沿海地區沒有生物物種，沿海地區是海洋空間中最豐饒的區域，但這也代表人類也偏好居住在這裡，當人類在這裡建設，我們也驅趕海洋物種。海洋世界的具體有許多化學添加劑，其中有些物質正浸濾到海洋中，人為發展持續下卻阻擋了海洋生物的蓬勃發展，忽略自然環境的需求使得平衡傾斜，而我們也無法重返。 　　以色列特拉維夫的新創公司ECOncrete希望進行一場海岸線改革，試圖將原有的消波塊換成特殊生態混凝土塊，使得海岸線上了無生機的消波塊化身為生態系統。生態混凝土塊為特殊水泥配方，這種生態混凝土含有可促進植物生長的元素，降低對海洋環境的侵略性。研發實驗室中，科學家正進行哪種混合物對海洋生物最為友善的檢測，採用不同尺寸的冰塊立方體混凝土板，置入不同數量的幼蟲並且重複實驗，以獲取精確、具穩定性的研究結果。使用生態混凝土可使得海岸生物多樣性增加，不到三個月即可成為螃蟹、海葵、海星的棲息地。生態混凝土也成為用於拯救瀕臨絕種的人工海洋生態環境或牡蠣養殖場域，表面紋路可在海水流經生態混凝土時速度變緩，幫助海洋生物攀附而居。

育種後種子需要進行精選，即透過風力、大小、顏色、形狀的篩選程序，再輔以檢測種子含水率、發芽率與純度的抽樣評估，確認是否達標，隨後則入倉存放，或是包裝後銷售給種苗場或農民。種苗場係作物種子重要的發育場域，作業程序包含穴盤填土、介質打孔、種苗移苗，繁瑣的程序雖有半自動化機械協助，但仍需仰賴人力手工將苗分株，種苗約莫需20個栽植天數，方可販售給農民進行田間定苗。待菜苗長成蔬菜採收後，應用冷鏈運輸，以低溫運輸延長與確保農產品保存期限，最終由消費者購買。 　　從產地到餐桌的過程，經過層層考驗、重重把關，我們桌上的每一道菜都很不簡單。 以

您可能不是素食主義者，但有可能這週喝了杯杏仁拿鐵，或是拉麵內加了塊豆腐，即使少數，但純素主義者的族群以及消費端對於素食食品的需求已然擴大，素食產品在超市貨架上的類型、項目琳瑯滿目，許多人在其中尋求肉類與奶製品的替代品，或是採買植物性食品(plant-based foods)，這會是一波「植物性食品市場趨勢熱潮」嗎？ 　　西元1944年11月的英國，有一群人為了討論非乳製品(non-dairy)、蔬食(vegetarian diets)與生活風格(lifestyles)，成立了完全素食協會(vegan society)，迄今它仍是一個小眾社群，但動物替代產業(animal alternative industry)預估未來十年市場將成長至1,400億美金，目前為止僅有6%的美國人自詡為純素食主義者(vegan)，但在日常飲食中想找尋可替代奶酪或優格的非動物性食品的消費人數眾多，他們認為大量食用肉製品會傷害動物、也是在傷害地球，畜牧業所產生的溫室氣體約莫佔全球排放量的14.5%，而乳牛是最主要的溫室氣體產生來源；飼養動物、開闢農場會致使森林遭受砍伐，反而減少地球的碳匯。 　　英國牛津大學研究指出，純素食的飲食方法也許是地球上可降低溫室氣體影響力的最佳方案，關注地球是一種動機，但一半以上的美國成年人選擇食用植物性蛋白質之主因源於飲食影響動物保護、環境與健康的擔憂，「素食」不再被視為怪異、需要躲在保健食品櫃子後乏人問津的小包裝產品，它們正被輸往麥當勞、漢堡王這樣的主流餐飲業，純素啤酒(資訊指出有釀酒商使用魚腸做為過濾器)問世、美國的燕麥奶熱潮。素食所帶來的巨大商機也使得投資者採取行動，Beyond Meat公司(BYND)的股票在3個月內飆升600%，Impossible Foods公司(以植物作為漢堡肉原料的公司)1個月內集資3億美金。 　　營養學家對於植物加工肉提出質疑，漢堡王號稱0%牛肉的不可能華堡(100% Whopper)營養標示包含35克脂肪、1,080毫克的鈉，也有其他警語說明其基因工程需要更多研究來確保食品安全性，儘管有疑慮風險，但素食風潮仍有看漲跡象，一些傳統肉品加工、奶製品公司已開始研發植物性食品。假設飲食習慣轉為純素食(vegan)或蔬食(vegetarian)，預估一年可節省1兆美元的醫療費用。 　　您覺得純素食主義只是一個過去的趨勢，還是整個新產業與時代的開始？

自工業革命以來世界人口快速激增，可耕地面積不變的情況下，糧食缺口該如何填補？提高效率的集約農業遂為解決選項。集約農業的主旨為提高農業生產效率以生產更多食物，進而壓低販售價格，滿足了糧食安全的需求，但集約農業對於環境的影響也引起了爭議，例如：動物福利、破壞自然棲息地、肥料汙染造成優養化 (eutrophication)、有毒農藥(toxic pesticides)進入食物鏈、抗生素濫用並引發抗生素抗藥性等等。 　　食物鏈間的能量傳遞，隨著每一層級的能量損耗，約莫剩餘10%的能量可移轉至高一層的食物鏈消費者之中，若限制食物鏈中的能量轉移即可提高產量，這也意味著人類能夠擁有更多的能源，例如：將畜禽飼養在室內，在有限的運動空間而減少肌肉運動，使得能量損耗降低，餵養高蛋白質的飼料、居住在恆溫裝置內減少能量損耗，但這樣的飼育方式也為人詬病，有一派認為動物擁有動物權利(animal rights)，應該豢養在戶外並擁有足夠的活動空間，若限制生活空間將使得動物承受壓力，而飼育的環境狹小無法保持清潔，也容易導致傳染疾病發生。 　　此外，作物過度使用殺蟲劑、農藥與化學肥料，對環境產生不良影響，在食物鏈中發生生物累積(bioaccumulation)，對於頂端消費者體內累積過多的有毒物質；化學肥料被沖入河流、湖泊中導致優養化，致使水生生物死亡，人類過度開發土地對於陸地、海洋均有負面影響，有些國家/地區使用大型拖網漁船從海中擷取大量的漁業資源，再進行加工、包裝，導致漁業資源枯竭。 　　下次當您品嘗食物之際，請想想您的食物來自哪裡，其製作過程涉及那些非人道手段，對於環境又產生哪些影響。

食物要如何選擇呢？這部分往往與社會、農業、個人息息相關，我國農業部門近年來積極推動全民食農教育，希望協助建立生產者與消費者間的連結關係，何謂食農教育呢？農委會對於食農教育彙整出「三面六項」，成為食農教育的範疇。 我國食農教育之三面六項 三面 六項 農業生產與環境   1. 農業生產與安全   2. 農業與環境 飲食健康與消費   3. 飲食與健康   4. 飲食消費與生活型態 飲食生活與文化   5. 飲食習慣   6. 飲食文化 　　食農教育的概念是源自於日本，指的是「食育」和「農育」的結合—「食育」講求正確的飲食觀念，而「農育」論及身體力行的農業體驗活動，當小朋友實際下田體驗，從插秧到播種的過程中，完成稻米的種植端的體驗，相較於未曾接觸前的心理層級所映照出的理解與同理特性，對於日常飲食的白米會產生不同的感受，不單只是「吃飯」，而是能了解稻米背後所乘載之文化、糧食安全與土地生態的意涵，是食農教育具體落實的典範。 　　許多小學對於食農教育的重視度已經開啟，結合在地小農設計出一系列的體驗課程，讓學童了解食物從產地到餐桌的歷程，從栽種、植物成長過程的照料、採收、包裝販售，一系列的農事體驗，學童們也能夠體驗到農民耕種的樣態，進而產生珍惜食物的同理心。 　　食農教育的施行，對於學校採購的食材是當地農民生產，符合地產地消的核心價值；藉由學童接觸食農教育後，可能讓他們開始發想，有沒有甚麼能力可以讓農業更好、認同在地，也間接影響家庭教育以及父母互動，更甚至是未來的職涯規劃；農民來說，這樣的合作模式除了讓農民不再只是單純生產者的角色，更是環境教育者的其中一環，也讓農業賦予更多非經濟層面的意義。

有很多方法可延長水果的儲架壽命，根據英國SkyNews報導，食品廢棄物是全球性的重要議題，而新鮮的水果對消費者而言是不含化學物質的安全食品；Stixfresh公司提出了「新鮮」又保鮮的想法—利用氯化鈉和蜂蠟(beeswax)等素材製造的貼紙，其製程為機器將蜂蠟融為液狀並噴灑在貼紙表面，含有蜂蠟成分的貼紙可除去水果生成的乙烯催化劑與暫緩脫水的發生，減緩水果熟成的速度。藉由種植柑橘類的農民、水果批發商，從田間採果後的產品分級、產銷運輸處理的同時皆可進行完整的保鮮步驟。 　　保鮮貼紙的應用，目前僅限於蘋果、梨子、火龍果、奇異果、橘子等水果，並非所有水果皆能使用保鮮貼紙，未來Stixfresh公司計畫將生產莓果類與蔬菜類的保鮮貼紙，擴大保鮮品項。

作物生產的品質受到環境影響甚深，例如：環境溫度、濕度、日照長短、土壤含水率及電導度等，若透過感測器與無線通訊的應用，即可將感測資料即時傳輸給遠端管理人員，透過管理人員的分析與判讀，可提供預警措施、控制系統的操作程序建議，使作物生活在最適切的生長環境。感測系統也具備可連續紀錄各項感測資料之優點，透過歷史資訊與作物對應產量，管理者也可更容易掌握關鍵栽培技術。 　　桃園改良場研發的農用無線通訊感測系統可同步監測溫室溫度與濕度、二氧化碳濃度、光合作用有效光子通量密度、作物葉片溫度、土壤溫度、含水率跟電導度等八項對作物栽培相當重要之參數，除了可遠端透過電腦或手機等行動裝置查看感測資料，現場主機也可顯示即時感測數據，可在第一時間進行溫室現場的管理作業，對於智慧型農業管理模式具有相當大的助益。

現今，在城市中授粉是一項艱困的任務，土地的使用情況與以往不同，這對授粉昆蟲構成威脅。生態學家對於英國的布里斯托、雷丁、里兹、愛丁堡四個城市進行研究，將其土地使用現況化分為社區農圃(allotments)、花園(gardens)、其他綠地(other greenspaces)、自然保護區(nature reserves)、人造表面(manmade surfaces)、道路邊緣(road verges)、公園(parks)、人行道(pavements)、墓園(cemeteries)等九種地區，研究者計量每種地區的授粉媒介與植株物種數量，依循常理，植物總類越多，授粉昆蟲的生物多樣性就越大。 　　花園內的授粉昆蟲種類最多，但並非所有的花園植物都受到授粉昆蟲的青睞，像是蒲公英、毛茛屬植物則最受到歡迎。研究人員想知道怎樣的地景適合授粉昆蟲，進而開發計量模型進行土地用途評估，根據模型預估，在公園以及公園的邊地綠色空間多栽植花卉作物是最適合授粉昆蟲；研究人員表示，施行一些簡單的方法即可使授粉昆蟲活得更加自由自在。

脫碳(decarbonization)為應對氣候變遷的關鍵因素——減少二氧化碳排放。李奧納多(美國籍電影演員)曾於2014年於聯合國總部進行氣候變遷主題演講，其中提及到：「除非我們離開石化燃料，否則無法拯救我們的星球。」 　　脫碳對於全球主要排碳國家，需依照每一行業、每一工作流程，進行全面性的改變與調整。對於脫碳議題，經常會提及各項可再生能源，例如：風力發電機、太陽能電板設備、電動汽車等，除此之外，水泥、鋼鐵、農業也是關鍵領域，是我們必須關注的環節，這三個部分占全世界的碳排放量將近40%(水泥為6.9%、鋼鐵為7%、農業為25%)。 　　那麼改變這一切需要做甚麼？水泥為目前最廣泛應用的人造材料，在建築上已被運用數千年，水泥主要成分為熟料(clinker)，在生產過程中除了透過燃燒大量石化燃料進行高溫加熱，同時爐內也會產生大量二氧化碳，佔每年全球二氧化碳排放量7%，目前正在研發相關替代品，試圖降低二氧化碳排放量；鋼鐵也與水泥同等重要，隨著城市發展、全球需求的潮流下，鋼鐵需求量預計在2019年至2050年間增加50%，鋼鐵的製程涉及鐵礦的提煉，這也跟水泥一樣，在生產過程中會產生大量二氧化碳，歐洲的鋼鐵業者正進行運用氫氣做為生產製造的替代方案，或是宣導鋼鐵回收利用，以降低碳排放；農業的碳排量佔了全球四分之一，也是必須關注的面向，稻米收割後的燒稻、化學肥料的施用、砍伐森林供牧場飼養畜禽所用、牛隻瘤胃運作過程等，均會產生大量溫室氣體。目前美國對於牛肉產品的需求逐年遞減，業者研發相關替代品(例如：漢堡王推出素食牛肉漢堡)，科學家正在研究可產生較少甲烷的消化系統、及耐熱的乳牛品種。雖然歐美國家的素食人口增加，但對於開發中國家(例如：中國)對於肉品的需求量快速攀升，意味著全球畜產品的消費量仍持續上揚，估計2050年畜產品的消費量將增加60%。 　　各產業對於脫碳的因應措施，目前都仍在尋找其解決之道，或許他們最終都能是綠色利潤。

倘若想要在2050年餵養全世界人口，在接續的40年期間，若以每年同樣的農作物產量，我們必須持續生產8,000年才能達標，這凸顯出目前全球食物系統正面臨著人口增長、消費習慣改變等壓力；面對氣候變遷的危機，如何確保糧食生產，而真正的解答是農業永續生產—精準投入資源，減少水資源、農藥、肥料的投入。 　　假設將人類對於飲食的需求量以美國人的數據作為計量水準，將所有居住土地都拿來生產作物，仍不足38%，如何在有限的農地上生產更多糧食？關於這個疑慮，尼德蘭(舊名：荷蘭)似乎已經找到解答。尼德蘭為世界第二大食品出口國家，政府與研究單位、業界間的合作非常密切，他們接受創新的思維與技術，並有著共同目標，這也使得效率達到最大化，在尼德蘭的溫室栽植的項目中，以番茄作為舉例，相同農耕面積相較，尼德蘭(每平方公尺生產80公斤)的番茄產量會是西班牙(每平方公尺生產4公斤)的20倍，然而尼德蘭番茄栽植的用水卻只有西班牙的四分之一，證實高科技為農業永續生產帶來了實質幫助，不僅番茄，連同辣椒、青椒、洋蔥、胡蘿蔔等作物皆是如此。 　　尼德蘭正將溫室栽培提高到另一種水平，他們在溫室中模擬作物生長環境並持續進行實驗測試，優化現有栽植方法—從基礎到色相分析，LED可提高作物抗蟲的能力並增加農作物營養價值、無人機偵測飛蛾並透過感應器了解飛蛾的飛行軌道蒐集資料，試圖找出撲滅飛蛾的方法，因為有無盡的創新動力，進而創造更有效的栽植技術。運用AI進行深度學習，同時也不斷調整溫室內的環境條件，利用感測器測量植物的生長狀態，根據溫室的調控狀態、電腦運算，創造溫室內的生長環境。 　　事實上，解決糧食需求不能只是依靠大型跨國食品供應商，尼德蘭的世界園藝中心(world horti center)正為糧食需求的問題研發新技術，在溫室內設定各種氣候環境，找出需要調整的栽植條件，以確保每個地區的氣候都能產出與尼德蘭相同產量的作物。尼德蘭正在規劃—成為世界各地的開發商，將知識出口以及於世界各地建造生產設施，建造連結網絡，農業方能永續。