擁抱科技新農業

文‧滕淑芬　圖‧薛繼光

2008 1月

科技帶動農業新革命，育種與基因改良都可讓農作物達到品質、產量、產期穩定的「三定」目標。上圖為台糖公司在台南烏樹林園區的蝴蝶蘭品種實驗室（邱瑞金攝）；下圖為花期長達一個月、養在精密溫室，為台灣外銷旗艦產品的蝴蝶蘭（林格立攝）。

地處亞熱帶的台灣，夏季高溫溼熱、多颱風、水患成災，不利的氣候條件造成農作物生長不良、產量不穩定。

2007年10月強颱柯羅莎來襲，強風豪雨吹得中部地區農作物紛紛倒伏，蔬菜被大雨打傷、久浸水中腐爛，損失慘重，當時空心菜、青江菜等葉菜類，曾一度漲到一公斤100元以上，消費者苦不堪言；一個月後，又因農民搶種而跌落到一公斤10元，菜農血本無歸。

菜金菜土，農產價格猶如洗三溫暖、暴起暴落的戲碼年年上演，農民「揮汗耕種、含淚收割、就地耕鋤（廢棄）」的宿命永遠無法改善嗎？現代科技能幫上什麼忙？

美國南部亞歷桑那州Willcox市，1992年一家名為EuroFresh的企業農場，看中此處冬日充沛的日照，從10英畝農地起家，幾年後就在165英畝的土地上蓋了數百棟被透明材質覆蓋的溫室，種植了六百多萬株蕃茄，沙漠地帶晴朗的天空讓蕃茄全年生長；為了怕夏季氣溫太高，溫室兩側裝有風扇，一株蕃茄可以向上長到6公尺、約兩層樓高，一天生產113噸生鮮蕃茄，年產量達3萬7千噸。

這間溫室農場最特別的是，除了採收、包裝需要使用人力外，植物生長期需要的日照、施肥、灌溉都由電腦自動化精密控制，天冷自動關天窗，天熱就開風扇，因此偌大的農場幾乎看不到什麼人。

屋頂下的一口田

「我們以為農業生產技術很落後的非洲國家肯亞，5年前荷蘭人開始協助當地人蓋溫室、種玫瑰花。現在肯亞的切花銷售金額是台灣的30倍！」專長為農業工程的台大生物產業機電工程學系（前農機系）教授方煒說，從南美哥倫比亞；非洲的辛巴威、伊索匹亞、烏干達；到亞洲的印尼、菲律賓、中國昆明等地，海拔1,000公尺的高原地帶，都因光照強、涼爽、湖泊環繞，成為荷蘭人輸出「設施農業」技術的理想國度，「台灣也應該大力發展高效能的設施農業。」

什麼是設施農業呢？

方煒解釋，中國老祖宗造字很有智慧，富裕的「富」字，從字形上拆解，就是「屋頂下的一口田」。設施農業也就是將農作物種植在一個半密閉空間裡，從網室、溫室到幾層樓高的精密溫室，若再配備各種環控儀器，就可進行微氣候調節，甚至進步到好像科技廠房的生產線般，精準控制廠內的二氧化碳、氧氣、溫溼度、水質、灌溉、光照等條件，讓植物的生長速度、品質和產量穩定，降低農作物看天吃飯的不利因素。

確實有越來越多的作物不是種在田裡，而是養在溫室中，例如杏鮑菇、金針菇等喜愛陰濕、不需進行光合作用的真菌菇類，一輩子就在攝氏5度的無塵環境裡長大；台灣部分養菇場一天產量高達20萬公噸，可以外銷全世界。另外像是雲林虎尾鎮的外銷菊花原是露天栽培，溫室設施由1999年的0.2公頃逐漸擴充到2007年的16公頃，單位面積產量由露天的每0.1公頃3萬枝，增加到4.5萬枝，增幅達50％；花形、葉片大小的良率也由50％提高至80％。其他像超市販售的豆芽、豌豆苗、甘藍菜等，很多也出自溫室栽培。

方煒表示，很多人以為「設施農業」比較適合美、澳這種擁有大面積農地的國家，但由於美國已習慣使用大規模機械化來提高生產力，其設施農業反而不如耕地小、人口密度高的地域更有效益，例如面積和台灣相差不大（4萬2千平方公里）、人口只有1,500萬的荷蘭，就是高度採用設施農業的國家。

其他如加拿大、俄羅斯、北歐等寒冷國度，或是中東、非洲等沙漠地帶，氣候不是太過寒冷，就是缺水，根本無法用傳統方式栽培農作物，完全控制型的設施農業也能發揮很大效益。

位於台南善化的亞蔬中心，集結來自12國的農業研究員；示範田裡正進行著以雞糞為堆肥或添加液肥對蔬菜生長差異的實驗。

農業科技新思維

打從人類懂得農耕以來，如何靠有限耕地的作物餵飽無窮盡的胃，一直是農業改革的重要課題。

1798年，英國學者馬爾薩斯在《人口論》一書中預言，地球生產的糧食永遠也趕不上人口呈幾何級數暴增的速度，世界人口爆炸將導致飢餓、貧窮與戰爭等災禍。

所幸，馬爾薩斯所在的歐洲大陸並未如預言的發生大飢荒，原因就在於，工業革命開啟了以機械取代人力的自動化序幕，農業生產技術諸如輪作、育種、農地管理、灌溉技術改良、使用化學肥料等，發揮了提高作物產量的效益。

1940年代，美國農業學家柏洛格啟動了以改善農技為手段，培養可抗病蟲害品種的「綠色革命」，他期待能夠憑藉科技昌明之助，在20世紀達成世界上每個人都擁有「一日之麵包」的基本需求；柏洛格也在1970年榮獲諾貝爾和平獎。

「綠色革命」在1960年代創造了產量奇蹟，但過度施肥、用藥，造成地力衰竭、污染地下水，新病蟲害等問題叢生，卻也遭到環保界質疑；加上全球暖化、熱帶雨林減少、表土流失、海平面上升淹沒耕地、環境汙染等困境，全球可用耕地越來越少，農業技術也來到了新階段。

在不破壞自然生態的原則下，適當運用科技，掌控作物產量與品質，成為現代化農業的新思維，「設施農業」和「精準農業」也應運而生。

每逢颱風過境，台灣農田就遭殃，菜價更因短缺而狂飆，若能加蓋可防風雨的溫室，應該可以減少損失。圖為台北社子島菜園被颱風豪雨蹂躪，農友冒著大雨採收蔬菜。

精確掌握作物產量

以佔據台灣耕地39％、面積最大的水稻來說，若能預估次年生產將會不足或過剩，農政單位就可以進行預先進口或轉為外銷的產量調解，以避免價格大幅波動。

「台灣農民對水田的施肥通常都超過建議用量的50％至100％，肥料中的氮肥若無法被作物吸收，就會流入地表水層和地下水層；由於氮肥會轉化成氧化亞氮，而氧化亞氮正是溫室效應管制中的一種氣體，對環境生態的影響很大，」中興大學土壤環境系教授申雍說，以水稻為例，精準農業的目標就在控制水稻的施肥量、了解水稻的生長狀況，並預估來年產量。

作法則是先利用全球衛星定位系統、地理資訊系統鎖定耕地位置，再以「遙感探測」技術判斷由衛星或空照圖取得的影像資訊。

「遙感探測」是一種可見光與看不見的電磁波譜，技術包含「載體」、「感測器」及「處理系統」3部分。舉例來說，當眼睛（感測器）隨著身體（載體）移動，看到遠方有人走過來時，視覺會立即將影像傳至大腦記憶區（處理系統），經過快速比對後，就可以判斷來人是誰、高矮、美醜等。

台灣水稻的栽培現況是，「由於肥料太便宜，農民的心態就是買保險，以為灑得越多越好。但是氮肥用量除非高得太離譜，否則農友目測看不出來，對產量的影響也不大，」申雍比喻，就像人虛胖一樣，氮若施的過多，植株反倒會因長的太過茂密而容易罹患稻熱病，遇到刮風大雨時，稻穗往往整片倒伏，讓農民猝不及防。

2006年申雍針對台北關渡、桃園、彰化、台中外埔、嘉義太保等5個地區，共500公頃的水田，利用遙測技術分析土表和作物葉片的反射光譜，從反射率高低推算葉肉細胞的層次、大小、排列方式等，藉此得知土壤水分、養分、生長和病蟲害情形。例如當氮缺乏時，葉片的反射值會因葉綠素濃度降低而增加，此時就應增施氮肥。

以估計產量來說，這套科學分析法，比現在農糧署以航照圖判別水田面積、再用人力估算單位產量得到的數據，相距不遠，但更省時省力；未來他還將進一步研判稻田的生長狀態，若發現水田肥料過量，就可以建議農民下一期稻作減少用量。

新技術若用於經濟敏感性高、價格易因產量和品質而大幅震盪的作物如大蒜、花生等，效益會更大。成功大學測量及空間資訊所教授曾義興2006年即接受農糧署委託，利用遙感技術研究價格較敏感的大蒜產能。

以往農政單位都以農民自行登記的方式估算大蒜年產量，但農民提供的數字往往不夠精確，以致產量始終無法好好控管。如今利用新利器，農政單位就可以更清楚掌握補貼農業損失的金額是否超過預算，以避免形成財政負擔。

行銷全球的紐西蘭奇異果，以衛星技術來預估栽種面積、產量，確保產銷不會失衡。圖為紐西蘭農友以儀器測試奇異果的甜度。

科技相輔相成

然而，不可諱言，露天栽培的作物，受天候的影響仍大，大自然中有太多難以控制的因子，例如罕見的冬颱說來就來，若能將新科技用於溫室，也就是「精準農業」搭配「設施農業」，效果會不會更大？

3年前，台大教授方煒和南投斗南鎮農會合作，在3個里放置攝影機，配備可以監測溫、溼度的感測器，希望能精準控制馬鈴薯、胡蘿蔔的灌溉時間，並防範病蟲害。但因整套設備放在露天農地，擔心價值50萬元的感測器被偷，研究沒有持續下去。

方煒思路一轉，改將感測器放在生產雞蛋的養雞場。由於雞的排泄物會釋出高濃度二氧化氮，有礙健康；架設感測器後，雞農不用整天守在雞舍，甚至可以預設警報系統，一旦雞舍裡的二氧化氮濃度超過標準值，系統就會發出警示訊號，傳至管理者的手機，再進行處理。

在學者看來，溫室作業環境良好、省時省力、容易控制病蟲害等，好處多多，但綜觀台灣農業現況，多數農夫仍是腳穿膠鞋、渾身泥濘地在田裡工作，憑著過往經驗謀生，而收入與辛苦程度往往不成比例。

估計，台灣農戶平均農業年所得只有台幣20萬元，只能溫飽，哪有餘錢蓋設施？以可防風雨、減少80%蟲害的簡易溫室來說，一坪成本要上萬元，一分地（293坪）就要200萬元以上；加上近年鋼筋建材飛漲，實非一般農友可以負擔。

「台灣農業必須靠投資來降低風險，投資包括設備和人力，才能達到品質、產量、產期穩定的『三定』目標。」方煒以蔬菜的灌溉方式為例說，台灣中部以南因地層下陷，農田地勢較低，以致排水不佳，為了讓作物根系長得好，就採用在田裡作畦（兩個土堆中作溝）的「溝灌」模式。這套已經沿用百年的傳統灌溉方式，其實很浪費水、肥料和農藥；新技術則是採用田裡鋪設有洞塑膠管的「滴袋灌溉模式」，不用作畦，耕地使用面積提高，少量定時給水，也更節省資源。

但改採新技術的前提是必須先解決農田排水不良的問題，否則夏天一下大雨，菜就爛掉、市場缺貨、菜價上漲；冬天氣候穩定產量高，菜賤傷農，農政單位就要求農友不要採收，直接耕鋤當肥料，再補貼農友損失。

方煒指出，一樣要花錢補貼農友，為什麼不把錢用來提升設備，將露天農地加罩，或將網室提升為簡易溫室、簡易溫室提升為精密溫室，從基礎上提升農業的競爭力呢？

方煒以多在冬寒時節開花的蝴蝶蘭為例，為了搶在春節前含苞上市，蘭友往往委託代工業者到山上利用夜間低溫催花，從大苗到花梗出來，耗時約2個月，人力成本一株25 元；如果在平地溫室使用冷氣催花，從大苗到花梗成形，3個月的電費成本是12 元，效益很明顯。

方煒建議，農政單位可以仿效「只租不賣」的科學園區、生技園區，由政府興建工程品質有保障的溫室農業園區，再便宜出租給農民，以生產高品質的農作物。

在能源成本高漲的年代，全球即將面對「沒有石油的明天」，此時提倡耗能的設施農業與精準農業，或許會遭來環保團體的異議。但退一步思考，杜絕人為與氣候造成的災損，讓生產更有效益，地區性農業也能走得更穩健，足以抗衡全球化競爭、減少進口食品長程運輸。只要善用技術和工具，地盡其利，台灣農業變身為科技新產業的一天，為時不遠矣。