子計畫十二：農業精準栽培管理技術開發
主持人：申雍
團隊成員：賴鴻裕、郭寶錚、林慧玲
一、子計畫推動重點、成果與特色亮點
建立利用無人機拍攝水稻生育狀態影像，偵測水稻插秧期至抽穗期間稻株氮營養狀態的遙測推估技術，可用於水稻精準施肥，減少氮肥的過量施用，降低過量施肥對環境生態所造成的危害。已開發結合專家知識、遙測影像和中央氣象局降雨紀錄及預報資訊，每5天透過自動發送簡訊的方式，提供茶園是否需要灌溉的資訊，不僅可協助茶農節省灌溉費用，同時能節省寶貴的水資源，水果外銷長程低溫氣調、被動氣變包裝與主動氣變包裝貯運技術與流程、番石榴輸美低溫檢疫外銷長程貯運冷鏈標準化流程與技術、和文旦柚輸日低溫檢疫外銷長程貯運技術與流程，並製成健康營養成分宣傳單張，有助於提升台灣外銷優質果品外銷量，提升產業附加價值，開拓新興國際市場，拓展台灣水果知名度。
110年推動重點:
- 水稻及茶園精準栽培管理技術開發與改良
(1)已建立利用無人機拍攝水稻生育狀態影像，偵測水稻插秧期至抽穗期間稻株氮營養狀態的遙測推估技術，可用於水稻精準施肥，減少氮肥的過量施用，降低過量施肥對環境生態所造成的危害。
(2)已開發結合專家知識、遙測影像和中央氣象局降雨紀錄及預報資訊，每5天透過自動發送簡訊的方式，提供茶園是否需要灌溉的資訊，不僅可協助茶農節省灌溉費用，同時能節省寶貴的水資源。
- 非農藥資材和農產品保鮮技術開發與改良
已建立水果外銷長程低溫氣調、被動氣變包裝與主動氣變包裝貯運技術與流程、番石榴輸美低溫檢疫外銷長程貯運冷鏈標準化流程與技術、和文旦柚輸日低溫檢疫外銷長程貯運技術與流程，並製成健康營養成分宣傳單張，有助於提升台灣外銷優質果品外銷量，提升產業附加價值，開拓新興國際市場，拓展台灣水果知名度。
- 蔬菜重金屬含量健康風險評估
將蚓糞堆肥施用於兩個受重金屬污染的土壤之中，除了可以增加土壤土壤肥力及促進小白菜生長之外，也可以降低小白菜對於重金屬的累積濃度，尤其是鎘；研究結果也發現，川燙可以讓高移動性化學型態的重金屬濃度下降，進而降低因食用所導致之健康風險。
(一)人才培育面向 持續培育水稻、茶、果樹、園產品處理、植物醫生及遙測影像處理等不同面向人才。培育碩博班人才學生人數30人，培育碩士21人、博士9人。申雍教授團隊的王依蘋博士，榮獲台灣農學會提供之110年度謝和壽先生研究獎金，於2021/12/3於中興大學圖書館接受頒授證書。
(二)學術研究面向 - 國立中興大學機構內跨領域合作團隊，以微奈米天然資材於農產品生產與保鮮之循環經濟應用項目，榮獲2020年國家新創獎；以快速檢測磷酸根之離子選擇性感測晶片項目，榮獲110年度科技部未來科技獎。
- 申雍教授以UAV建立偵測水稻插秧期至抽穗期間稻株氮營養狀態的遙測推估技術，研究成果發表於Precision Agriculture IF: 5.385，Rank: 5%，本研究應用配備多光譜傳感器的四旋翼無人機獲取航拍影像，並引入變量 N 指數（待評估植物的 N 含量與未施氮肥的植物之間的比率），來解決與植物營養階段氮含量快速變化相關的問題。也將開發的模型用於顯示實驗田內植物氮狀態的時空異質性，作為案例說明如何使用該模型。在該案例中，應用SPAD測值作為各種 DAT 下植物氮含量的替代物，以建立將 N 指數圖轉換為 SPAD分佈圖以實現進行可變率的精準施肥管理。《論文連結》
- 賴鴻裕教授研究蚓糞堆肥以改變土壤重金屬之有效性，研究成果發表於International Journal of Environmental Research and Public Health IF: 3.39，Rank: 23%，將蚓糞堆肥施用於兩個受重金屬污染的土壤之中，除了可以增加土壤土壤肥力及促進小白菜生長之外，也可以降低校白菜對於重金屬的累積濃度，尤其是鎘；令研究結果也發現，川燙可以讓高移動性化學型態的重金屬濃度下降，進而降低因食用所導致之健康風險。《論文連結》
- 賴鴻裕教授研究蚓糞堆肥提升作物的抗蟲效果，研究成果發表於Sustainability IF: 3.251，Rank: 45%，利用不同食物來源產出不同之蚓糞堆肥，研究成果顯示土壤施用蚓糞堆肥可以提升土壤肥力及作物之生長表現，部分食物來源製成之蚓糞堆肥能提升作物的抗蟲效果。蚓糞堆肥的性質受到食物來源之影響，整體而言，土壤施用蚓糞堆肥可以增加其養分含量並促進小白菜之生長，而由於添加餵食高麗菜製成之蚓糞堆肥後讓土壤中的有效性硫含量增加，小白菜葉片的硫含量隨之增加，因此抑制了斜紋夜蛾之生長。《論文連結》
本計畫團隊成員將全力開發相關技術與設備，並藉由校際及產學合作的方式與國內學術研發及業界產生良性互動與影響，將研發之技術轉移給廠商，期能推廣給更多農民及使用者。非農藥防治技術已技術移轉與多家廠商，並實際應用於田間，可防治甲殼類蟲害以及真菌系病害，有效降低農藥使用，取代部分農藥使用，友善環境，提高農民安全。持續與Eurochem Agro GmbH合作進行肥料試驗，瞭解新型肥料及施用策略對於土壤性質、作物產量及作物品質之影響。透過這些新型肥料之試驗結果，其能降低溫室氣體產量及農業行為對於環境之影響。茶園管理方面，已和茶廠接觸，將協助合作茶農之茶園的土壤健康診斷服務，進行茶樹生長勢能檢測，提供管理服務指導。
(四)國際鏈結面向 - 申雍教授獲邀於2021/1/21在UC Davis Global Tea Initiative’s 6th Annual Colloquium “The Stories We Tell: Myths, Legends, and Anecdotes about Tea” 中，以Applications of AI Technologies for Tea Plantation Management為題目進行專題報告，參加2021/1/22的Global Tea Scholar成立大會。並於2021/4/23參與UC Davis Global Tea Initiative舉辦之全球視訊會議Spring 2021 sequel event (Talking about Tea: A Conversation and Networking Event)並擔任Panellist。
- 林慧玲教授已投稿泰國舉辦The 3rd Asian Horticultural Congress 2020 (AHC2020), 因全球新冠病毒疫情，無法出國進行研討會論文報告。並持續與泰國、日本、越南進行雙邊學術交流。
- Chen, Y. C. Y. H. Lee, W. H. Lee, and H. L. Lin. 2020. Fruit ripening behavior and quality of passion fruit under the year-round production system in Taiwan. 3rd Asian Horticultural Congress 2020, Bangkok, Thailand. (Abstract accepted)
- 在安全農業方面推動國內精準農業技術的開發與應用，減少過量施肥和用藥對生態環境的為害，減少農作物藥劑超標及殘留問題，保障人民食品安全，降低農民於肥料和農藥方面之花費。在農產品保鮮方面，已成功建立外銷芭樂長期保鮮貯運流程、輸日荔枝保色保鮮技術以及百香果長期保鮮貯運流程，有助於保持台灣外銷水果優良品質，將優質台灣水果外銷至國外，開拓新興國際市場，拓展台灣水果知名度，提升產業附加價值。
- 已成功建立水果外銷長程低溫氣調、被動氣變包裝與主動氣變包裝貯運技術與流程、番石榴輸美低溫檢疫外銷長程貯運冷鏈標準化流程與技術和文旦柚輸日低溫檢疫外銷長程貯運技術與流程，有助於保持台灣外銷水果優良品質，提升產業附加價值，開拓新興國際市場，增加台灣水果外銷量，穩定國內水果市場，拓展台灣水果知名度。
圖. 水果外銷長程低溫氣調、被動氣變包裝與主動氣變包裝貯運技術
圖. 番石榴輸美低溫檢疫外銷長程貯運技術和文旦柚輸日低溫檢疫外銷長程貯運技術
- 在茶樹管理研究方面，在2021/12/8(三)9:00~11:00，於茶樹種植面積最大的名間鄉，辦理茶樹研究成果研習，辦理地點為竹圍村辦公室，參與活動農民達20人，藉由實際面對面交流資訊，針對農民問題提供解答。
積極邀請國外專家學者來台演講及分享國外農業情況，辦理研討會等。並時常協助接待國際賓客(日、泰、美、中等)，藉此互相交流、介紹產業並獲取合作機會。配合農試所、改良場、學校等單位，收集近幾年台灣氣象及天災資料，製作台灣重要果樹栽培曆及防災栽培曆，並提供給與相關政府單位使用，以期可以協助農民達到防災、減災、復災的效果，後續擬利用此防災栽培曆資料製作防災APP供栽培者查詢使用。
二、未來展望 - 持續研發水果新型包裝資材，如新型微孔包裝膜及新型包裝方式並進行實證場域驗證，落實產業應用，降低水果外銷長程貯運損耗率，並維持高果實品質，提升產業競爭力，開拓新興國際外銷市場。增加台灣水果外銷量。
- 擬建立水果外銷長程低溫氣調及氣變貯運技術與流程，建立精準畫氣調及氣變條件，提供智慧化器邊包裝系統資料庫枝建置，降低水果外銷長程貯運損耗率，並維持高果實品質，提升產業競爭力，開拓新興國際外銷市場。
- 開發整合型的「作物栽培管理專家診斷系統」，收集具有田間作物栽培管理的實務經驗教師的專業知識和經驗，協助受過訓練的農事推廣人員，進行導致作物生長勢變差的原因分析，並據以推薦適當的栽培管理措施，以期能有效降低肥料和農藥濫用的狀況，達到保護環境與生態、維護消費者健康、以及提升土壤品質與健康的正向循環。
2021未來科技獎 | 快速檢測磷酸根晶片【農資學院申雍教授、吳靖宙特聘教授、賴鴻裕教授】
https://youtu.be/pO8vOAt8370
興大農資學院申雍教授、賴鴻裕教授與吳靖宙教授團隊的「快速檢測磷酸根之離子選擇性感測晶片」，獲得科技部主辦的第五屆「未來科技獎」，該研究成果可以快速檢測農地土壤現況，提供農友正確的農地管理策略，例如施肥量是否正確、農藥是否過量，而不再是憑農友傳承的經驗來「望(生長情形)、聞(味道)、切(農作物)、問(經驗法則)」，也能有效配合其它智慧農業措施，減少土地負擔。
https://youtu.be/pO8vOAt8370
興大農資學院申雍教授、賴鴻裕教授與吳靖宙教授團隊的「快速檢測磷酸根之離子選擇性感測晶片」，獲得科技部主辦的第五屆「未來科技獎」，該研究成果可以快速檢測農地土壤現況，提供農友正確的農地管理策略，例如施肥量是否正確、農藥是否過量，而不再是憑農友傳承的經驗來「望(生長情形)、聞(味道)、切(農作物)、問(經驗法則)」，也能有效配合其它智慧農業措施，減少土地負擔。
照片圖說：吳靖宙、申雍、賴鴻裕教授團隊榮獲2021科部未來科技獎
