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二、農業生產之韌性與逆境調適

農業生產之韌性與逆境調適

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發表者王毓華 組長
李長沛 副研究員

子項一、農藝作物韌性調適發展技術

依據IPCC於2018年發佈報告顯示,依現行升溫速度大約在2030-2052年間,全球溫度升溫將突破1.5℃。臺灣近年來降雨型態改變,導致各集水區的蓄水量短缺進而加劇農業用水資源不足的現象。此外,全球氣候變遷引起異常和極端天氣帶給國家社會、經濟發展及民眾生命財產有極大的威脅。為因應氣候變遷對農藝作物(水稻和雜糧特作)生產所帶來的衝擊與影響,必須提早開發農藝作物調適技術以強化農業生產韌性,進而達到永續農業經營發展與維護糧食生產安全。

  1. 111年期中執行成果

1. 水稻高溫逆境調適技術與提高水分生產力之管理方法

    1. 在高溫下,調適措施有增加完整米率的趨勢,台稉9號導入耐熱性基因的近同源系,在未熟率及白堊質率有優於輪迴親的表現。
    2. 以乾溼輪灌方式來建立水稻節水栽培模式是可行的,試驗中以田間水位進行乾溼輪灌,當水位以5公分至0公分間之交替給水,可達到減少至少10%之灌溉水量,且評估其對水稻生產之結果發現並不會有所影響,說明此模式確實可省水且維持生產。

2. 水稻花粉活力耐高溫篩選技術

已完成20個111年國內水稻優良推廣品種第一期作花粉於不同溫度(30℃、35℃、40℃及45℃)下進行花粉活力調查。其中台稉9號與台農67號被歸類為中等耐溫型品種,台農84號、桃園5號與台農秈22號被歸類為耐高溫型品種,而台稉14號則被歸類為極耐高溫型品種。

3. 夏稻冬麥輪作栽培體系

    1. 2021-2022年小麥全生育期用水量為2,850 M3。對照處理水稻於2月10日插秧 ,6月15日收穫,每公頃灌溉用水量為9,880 M3(表一),小麥節水達71.2%。後續將持續進行中間作水稻(夏稻)及慣行二期稻作栽培需水量調查,以確立完整夏稻冬麥栽培體系最終節水效益。
    2. 4月10日完成冬麥病蟲害相資料調查,顯示主要病害為白粉病,蟲害為大螟。

4. 一期作利用早熟水稻延後插秧可較慣行栽培節省用水

嘉義鹿草地區早熟水稻於一期作於3/3插秧,較該區正常插秧期(2/11)延後約3周,生育期間用水量為6,707(M3/公頃),較2/11插秧之中晚熟水稻臺南11號(7,894M3/公頃)節省15%用水。後續進行產量構成要素分析及米質分析。

5. 水稻乾式直播栽培管理系統
已完成推廣品種中栽培面積最大的8個水稻品種直播初期栽培適性評估,以台中秈10號、台稉9號與台中192號與台中秈199號最適合乾式直播栽培。目前正在進行台稉9號與台中秈199號的乾式直播田間試驗,以建立栽培管理要點。

6. 乾旱逆境下甘藷之逆境指標分析

    1. 完成甘藷模擬缺水旱境盆栽試驗。乾旱組之葉溫顯著較高,CK組較低。CK之莖蔓長、 鮮乾重顯著高於節水組,而重度乾旱組顯著最低。
    2. 完成模擬旱境盆栽處理後,甘藷葉片2種光合色素及1種逆境指標測定。甘藷莖蔓長降低20.9%、莖及根部重量分別下降63.8%(莖鮮重)、43.0%(莖乾重)、84.0%(根鮮重)及78.6%(根乾重),光合色素含量分別減少40.0%(葉綠素a)、30.7%(葉綠素b)、35.5%(總葉綠素)及23.7%(類胡蘿蔔素),葉溫上升1.4°C、葉片丙二醛(MDA)含量增加 201.7%。

7. 茶樹澇害管理措施及咖啡風災修剪調適模式
已進行青心烏龍及臺茶13號進行長期浸水處理。青心烏龍於浸水後21天開始出現葉片萎縮的徵候,臺茶13號於30天開始產生葉片萎縮。咖啡進行4種修剪操作,觀察經不同修剪方式對新生直立枝及第二側枝生長之影響,藉以並評估枝葉生長密度可能對風災侵襲時造成的折損情形。

  1. 後續規劃及展望
    1. N22屬早熟品種,國內推廣品種的生育期有較大的差異。拉長高溫處理時間,消耗過多加溫時所需經費。將於調適試驗上以改換國內推廣品種台農77號,以減少加溫所需時間。
    2. 水稻韌性生產調查將以生長期間植株性狀為主,目前尚未收穫,且產量調查因疫情關係需進行人員與場所調配所需時間更長。
    3. 國內推廣品種的生育期有較大的差異,無法在孕穗期和抽穗期同時進行低溫處理。於低溫逆境篩選平台進行低溫處理,需要較多的人力。未來將各試驗材料的生育期分為早熟和中晚熟,分別進行低溫處理。
    4. 今年度因雨水充沛,以致管路灌溉作業至今灌溉1次,其他生長所需水源來源皆為雨水,若後續午後雷陣雨頻繁或有颱風降雨,有可能導致管路灌溉效益降低,試驗結果產出不佳。為了降低露天降雨的影響,6月15日於設施網室內進行灌溉試驗,以設施噴灌系統為處理,地表灌溉對照,比較兩者效益。 

子項二、園藝作物韌性調適技術開發

  1. 111年期中執行成果

1. 「次郎」甜柿於暖冬逆境穩定生產關鍵技術開發

    1. 和平大雪山地區次郎甜柿藥劑催芽初步試驗結果:以稀釋100倍之氰胺基化鈣澄清液(含氮40%)於預估正常萌芽期(3/8)前4週(2/9)噴施次郎甜柿有最佳打破芽體休眠之效果。
    2. 2021/2022期間(連續降雨)之開花萌芽時間約較2020/2021期間(乾旱)提早1周,但對開花率無顯著影響。

2. 建立穩定荔枝開花栽培管理模式

    1. 初步發現外施細胞分裂素(Kinetin)可些微提高‘台農5號’荔枝開花率,但效果仍不穩定。
    2. 荔枝品種當期產量預測模式,以玉荷包、黑葉與糯米糍的決定系數較高。玉荷包、黑葉與糯米糍荔枝分別在每日低於26˚C、14˚C與21˚C的小時數加總與當期產量進行迴歸分析的決定係數(R2)可達0.8765、0.8604與0.8802。瞭解十二月的氣溫為當期產量最關鍵的月份。所以應於十月、十一月時確實完成相關停梢工作。

3. 開發龍眼暖冬生產因應技術
龍眼因應暖冬生產模式(春季催花)試驗植株藥劑處理及後續萌芽、抽穗及開花資料調查,催花植株約於3/21抽穗(86%),花期較對照組約延後2-3週,對照植株因花芽分化及抽穗期雨量較多,有花穗逆轉現象,開花普遍不佳(抽穗率18%)。

4. 蓮霧低溫逆境調適生產技術
蓮霧氣溫降低期間可以設施覆蓋提高溫度及搭配設施內加熱機加溫處理者,則可維持設施內溫度,避免臨界溫度降至14℃以下而受害。另除目前設施暨加熱機加熱增溫處理外,可明顯降低強勢株於低溫發生寒害比例。另利用設施及生物製劑等處理,初期結果則發現設施遮覆處理可降低5~6月間蓮霧病果率,但隨著下雨天數增加,病果率隨果實成熟度增加而提高。

設施內加溫處理可維持強勢株避免寒害
低溫期間設施內加溫處理組維持設施內攝氏20度

5. 建立梨山地區低需冷性梨品種栽培技術、高接梨穗防寒金鐘罩

梨山地區低需冷性梨品種
豐水梨穗導入加熱微霧設備高接梨園,有降低高接梨穗寒害受損率10%以上

6. 提高高溫逆境下蔬菜生育之調適

    1. 甘藍品系255預期可以在平地4-6月或9-10月採收,甘藍品系256預期可以在平地10-11月尚有頂燒症壓力下採收,但要配合黑腐病藥劑防治。
    2. 顯示以栽植槽覆蓋泰維克布的花球最重,栽植槽覆蓋電鍍布、白色雜草抑制蓆與不覆蓋 處理,以及露地栽培中覆蓋泰維克布等4個處理次之。因此栽植槽覆蓋泰維克布栽培花椰菜較露地栽培佳。建立花椰菜田間簡易遮光設施模組1種。
    3. 篩選出篩選出耐旱品種3種,以減低用水量,達到減碳之目的耐旱品種3種(油菜‘美味’、青梗白菜‘夏王’及小白菜‘蚵仔白’),以減低用水量,達到減碳之目的。
    4. 洋蔥‘708’,畦面覆蓋處理在定植後一個月以無覆蓋之對照組葉數(4.1片)、株高(24.2 cm)與莖粗(0.57 cm)為顯著最低,無論是使用何種覆蓋材料均能改善植株的生長,其中又以白色抑草蓆為整體最佳。
    5. 依據大蒜土壤含水量監測數據結果,慣行栽培大約於土壤含水量低於20%時進行灌溉,灌溉後土壤含水量上升至25%以上。畦面覆蓋處理土壤含水量下降速率較無覆蓋處理約減緩50%左右。

7. 甘藍耐逆境新品系

8. 降低高溫逆境對花椰菜生育之影響

花椰菜採用栽植槽栽培(左)與陸地栽培(右),及其覆蓋情形
完成花椰菜田間簡易遮光設施建置

9. 不結球白菜種類及品種之耐旱程度

耐旱品種-油菜‘美味’、小白菜‘蚵仔白’及青梗白菜‘夏王’

10. 使用畦面覆蓋材料改善洋蔥植株生長

應用畦面覆蓋材料改善洋蔥植株生長之情形

11. 利用土壤含水量監測器量測大蒜栽培期間土壤含水量數據1式,提供大蒜 栽培水分控制依據

大蒜不同階段缺水影響植株性狀調查
大蒜不同階段缺水影響盆栽採收前外觀
  1. 後續規劃及展望
    1. 荔枝不同試驗處理因今年盛花期降雨頻繁,均發生嚴重落果。未來荔枝以環刻等方式保果,並選用不同開花期之試驗品種避開授粉期降雨。
    2. 龍眼夏季控梢處理益收混合巴克素施用時,部分枝條落葉較嚴重。未來將於第二次控梢再觀察植株生長勢作應變調整,並調整明年度試驗規劃。
    3. 蓮霧果實花期早晚不一致問題,也造成低溫防護上效益差異出現。雨季天數過長或雨水量過高,均造成成熟果加速腐果發生。未來在蓮霧套袋前適時疏除弱枝或內部枝條之花果,避免處理以主要花果為處理時間,避免果實生育慢造成低溫防護效益不足。蓮霧果實在雨季期間適時採收避免過熟腐果增加。
    4. 寶島甘露梨產量及單價均高,為目前梨山地區新的主流品種,相對更新梨台中1號興趣較低。梨台中1號在梨山地區採收期在8月上旬,梨寶島甘露則在9月下旬到10月上旬,風險性較低且分散產期,故具有產業價值。
    5. 甘藍滴灌設備洽詢價格68萬3千元,超過原預算額度20萬元。未來甘藍修改其模式,預計在經費額度20萬內執行。
    6. 花椰菜五月定植後連續陰雨天,不同遮光率處理間降溫效果差異不顯著。後續七月及九月將分批定植觀察,確立不同遮光率處理間降溫效果。

子項三、降低農糧作物受有害生物危害之韌性調適技術開發

  1. 111年期中執行成果

1. 氣候變遷下重要病蟲害(柑橘葉蟎、鳳梨嫡粉介殼蟲、亞洲柑橘木蝨與稻熱病)發生分布預測與其調適策略

    1. 台灣柑橘類害蟲(蟎)種類根據文獻,共整理出353種昆蟲綱害蟲及17種蛛型綱害蟎,共計有370種害蟲(蟎)。鳳梨害蟲名錄於黃與王(2016)所發表的「台灣鳳梨害蟲名錄之修訂」,已針對以往有關鳳梨害蟲(蟎)之發表文獻進行詳細的學名比對與整理,於2016年後,並無查詢到有關鳳梨害蟲發表記錄,因此共有15種害蟲及1種害蟎,共計有16種害蟲(蟎)。
The taxonomy category of citrus pest
The taxonomy category of pineapple pest
    1. 除LT3與LT4菌群菌株在不同溫度下產生的孢子病原性無明顯差異外,其餘三個菌群菌株因在32℃下的產孢量較少,造成病原性減弱。整體而言,稻熱病菌在24-28℃下的病原性高於32℃。

2. 氣候變遷下作物調適病害發生的策略支援分析
透過地理資訊系統(geographic information system, GIS)資料的收集,將已發生的植物病害流行病學資料,以相同格式的資料,分享給未來在流行病學防治上的參考使用。如圖為嘉義縣番茄萎凋病與炭疽病的發生風險地圖。

3. 建立由強降雨所引發作物病害的管理技術
強降雨前後青蔥疫病田間防治技術: (a)使用健康種苗;(b) 避免高氮肥;(c)自雨季前1 個月起每10天各施用一次中性亞磷酸製劑,雨季前3天內、雨季間歇期及雨後2天內 各施用一次防治疫病的化學藥劑 (鋅錳滅達樂,或氟比拔克),可使發病度由50%降至 10%以下。

4. 降低落花生果莢黑斑病危害率30%,土壤含水量減少15%,提高產量 及品質。

    1. 不同色彩之塑膠布覆蓋下對落花生病原菌之影響:依據氣候自動監測儀顯示111年3-6月試驗 田間地下10公分、20公分所測土溫最高達33.4℃、31.0℃,平均土壤含水量為26.5-30.3 %、26.8-29.1%,而覆蓋黑色塑膠布所測到地下10公分、20公分土溫最高可達35.5℃、32.1℃,平均土壤含水量可維持30.7-32.6 %、30.4-31.3%。
    2. 落花生採收後翻耕時間點對病原菌之影響,以採收後直接翻耕灌水,降低土壤病原菌含量表 現最佳,地下10公分、20公分真菌數可降低82.5%、86.8%。細菌數可降低34.5%、68.6%。降低落花生果莢黑斑病危害率45%。

5. 氣候變遷下大宗作物(瓜類)關鍵病蟲害對其衝擊與緩解策略

    1. 高溫對粉蝨獲毒影響:粉蝨傳播病毒的能力是粉蝨體內病毒累積量而定。溫度在20℃、25℃與30℃之間,溫度影響病毒在粉蝨體內繁殖累積的速度。30℃與35℃則無明顯差異,病毒累積速度快速於20℃與25℃。
    2. 淹水與乾旱條件對花胡瓜根瘤線蟲發病影響之溫室試驗:南方根瘤線蟲卵塊經乾燥處理後,可降低二齡幼蟲的孵化率,卵塊乾燥處理達7天以上,無二齡幼蟲孵化。淹水處理無法抑制對南方根瘤線蟲二齡幼蟲的孵化,在淹水的情境下可連續孵化二齡幼蟲達70天,以淹水前10天為孵化高峰期。
飼養於不同溫度下,單隻粉蝨可以PCR測到病毒的比例
粉蝨4齡若蟲飼養於捲葉病株6天後,抓取單隻粉蝨以PCR檢測帶毒形
淹水處理後不同天數的南方根瘤線蟲二齡幼蟲累積孵化數

6. 氣候變遷下大宗作物(瓜類)關鍵雜草調查與管理調適策略
針對中南部包括臺中新社絲瓜田區、彰化溪州小黃瓜田區和高雄美濃小黃瓜田區等3個地區共計6處瓜類產區,調查並比較不同地區瓜類田區之雜草相差異,其中臺中新社地區的雜草主要包括禾本科、酢漿草科和莧科等4種雜草。彰化溪州地區的雜草包括:莧科、藜科、馬齒莧科、莎草科、通泉草科、菊科、大戟科、禾本科、旋花科、十字花科、石竹科、豆科、酢漿草科、蓼科和茄科等28種雜草。高雄美濃地區的雜草包括:莧科、馬齒莧科、莎草科、禾本科、茄科和豆科等10種雜草。

  1. 後續規劃及展望
    1. 氣候變遷主要危害情境發生時,與標的作物項栽培地區不同。
    2. 作物相栽培圖層GIS定位資料取得不易。
    3. 作物病蟲害歷史資料不全或闕如,重新調查費時又費工。

子項四、漁畜產業韌性調適技術開發

1. 水產養殖因應調適

    1. 石斑魚:為因應極端氣候之高溫逆境,預先建立珍珠龍膽石斑之高溫養殖數據並進行分析以完成管理模式。
    2. 吳郭魚:開發不同脂肪酸來源配方與添加維生素E提升吳郭魚低溫耐受性,縮短投餵期程,減少飼料花費。
    3. 白蝦:試驗以未剪眼柄雌蝦來繁殖生產蝦苗並進行鹽度緊迫及攻毒試驗期望能量產優質SPF白蝦苗。

2. 畜禽生產因應調適(乳牛、鵝、鴕鳥及乳羊)
針對氣候變遷對畜牧業動物產量所造成的影響擬定因應對策,強化國內白羅曼鵝耐熱抗逆境能力與耐熱生產效率之調適措施,建立調適性作業技術,降低因熱緊迫之經濟損失,進而穩定產業供應體系,提升產業競爭力。

3. 乳牛產乳量因應調適

    1. 全國約6萬頭泌乳牛,年生乳產量386,362 公噸,產值101億。因熱緊迫,每日減產0.5公斤生乳,一年損失即高達 2.86 億元。
    2. 依據全國酪農業生產區域的溫度、濕度及相關氣象因子,及2030年、2040年及2050年氣候變遷RCP 4.5、RCP6.0與RCP8.5情境下,推估熱緊迫對臺灣乳牛產業生產效率的影響。藉由THI指數(溫濕度指數)的應用推廣,使畜牧業者提早因應進行調適減災作為,以減少經濟損失。
  1. 111年期中執行成果

1. 石斑魚高溫致災調適策略
短暫高溫(4小時)處理,38℃時所有體型石斑魚皆無法撐過一周,而37.5℃及 37℃時可耐受短暫高溫處理。體型較小之石斑魚(2吋下)恢復就餌時間明顯較長,而約2吋以上魚隻,無論是37.5℃或37℃恢復就餌時間皆約2-3日,其中又以5吋以上魚隻於37℃時恢復最快。若以體型作為應付高溫逆境之參考,建議石斑魚中間育成業者儘早放苗,或是放較大的魚苗(如4吋以上)來應對夏季高溫。

短暫高溫後恢復就餌時間
不同體型之珍珠龍膽石斑篩選

2. 建立乳牛體溫、呼吸速率表型及基因體之對應資料庫
已部分完成乳牛體溫、呼吸速率表型及基因體之對應資料庫,並完成150頭牛對應基因體(50k SNP晶片)數據資料庫之系譜整理。預計於熱季完成體溫與呼吸速率基因體檢測結果進行比對與驗證後,選留耐熱牛群後完成評估效益。

拔取乳牛毛囊以供進行基因體檢測

3. 建立鵝舍飲水降溫系統及高溫高濕逆境環境調適技術
應用鵝舍飲水降溫系統,分配至4種不同飲水裝置之處理組,分別為鐘型自動飲水器常溫水、乳頭式飲水器常溫水、鐘型自動飲水器降溫水及乳頭式飲水器降溫水,試驗後蒐集相關數據,期達到舒緩熱緊迫之目標,未來可供產業因應氣候變遷調整飼養管理作為之參考。

4. 應用農業氣象資料與調適策略降低熱緊迫對臺灣乳牛產乳量 應用目前及歷史氣象資訊,結合目前臺灣酪農業生產情形,推估熱緊迫對於生乳產業的過去及未來影響,並將熱緊迫對於乳量的直接影響,結合地理資訊系統產製乳業影響地圖。目前畜試所與中央氣象局合作於該局的農業氣象觀測網監測系統,呈現130處觀測站的THI(溫濕度指數)變化。藉由THI指數的應用推廣,使畜牧業者提早因應進行調適減災作為,減少經濟損失。每日減產0.5公斤生乳,全國一年損失即高達2.86億元。