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能源/生態環境
前瞻技術脈動：智慧農業（202501）
關鍵字：
氣候假設
；
農業產量
；
作物
；
二氧化碳
；
集岩塵
；
農業凝膠
；
線蟲
；
瀏覽次數：
1421
｜ 歡迎推文：
科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊 發表於 2025年2月7日
圖、前瞻技術脈動：智慧農業（202501）
挑戰長期以來的氣候假設：地球變得越來越熱，但土壤變得越來越潮濕
由於人類活動引起的氣候變遷造成持續升溫，科學家愈來愈擔心土壤可能變得更加乾燥。將
2011
年至
2020
年的地面觀測（為同時有許多美國地區土壤濕度測量數據可用的短暫時期）與衛星數據進行比較。
由哈佛大學研究團隊發表於《
Nature Water
》期刊的研究成果指出，與預期由於氣溫升高而導致土壤變得更乾相反，該團隊發現從
2011
年到
2020
年，美國土壤濕度上升，而主要驅力是降水增加，挑戰了科學家關於氣候變遷對土壤濕度影響的長期假設。研究發現突顯了在長期土壤濕度趨勢存在不確定性的情況下，準確的降水預測和有效的水資源管理在農業中的重要性，因其對農業產量的影響。
參考資料：
Challenging Long-Standing Climate Assumptions: Earth Is Getting Hotter, but Soil Is Getting Wetter. SciTechDaily. 2024/03/24.
科學家們寄望於葉子，以獲得更長的根，從而種出更好的作物
植物根部愈深，它吸收的大氣二氧化碳就能更長時間地封存在土壤中，因二氧化碳被葉子吸收後運輸至根部。在美國境內的四個地點種植
30
個基因上不同的玉米品種，在接下來的六年裡對這些地點的土壤和葉子進行測試。
由賓州州立大學研究團隊發表於《
Crop Science
》期刊的研究成果指出，該團隊開發出非破壞性的
LEADER
技術，用於分析植物的葉子以測量其根部在土壤中的深度。透過利用不同土壤深度的礦物質和元素的分布，
LEADER
找出這些元素在葉子中的存在與根部深度的相關性。該方法較傳統的根部測量方法具有優勢，後者耗時費力且無法對同一植物進行再次測量。研究團隊在美國境內的四個地點種植了
30
個基因上不同的玉米品種，在接下來的六年裡對這些地點的土壤和葉子進行測試。
LEADER
展示了與傳統技術相當的準確性，特別是對於根部超過
30
公分長的植物。該方法適用於所有植物類型，為提高作物對環境挑戰的抵抗力和生產力提供了一個有前景的路徑。
參考資料：
Scientists look to leaves for longer roots on better crops. New Atlas. 2024/03/25.
二氧化碳捕集岩塵可將作物產量提高達
16%
岩石在分解過程中自然吸收大氣中的二氧化碳，隨著其碎裂程度的增加，碳封存潛力增加，因此需要大面積暴露其表面以實現有效的二氧化碳吸收。在
University of Illinois Energy Farm
針對輪作種植玉米和大豆的田地進行為期四年的實驗，其中一些區域保持未處理狀態作為對照組，而另一些區域則每年以每公頃
50
噸的速率施用玄武岩塵。
由
University of Sheffield
研究團隊發表於《
PNAS
》期刊的研究成果顯示，將碎石塵施用於農田不僅可減少溫室氣體，還可使作物產量增加達
16%
。研究團隊基於「增強岩石風化」(
enhanced rock weathering)
的概念，即將岩石研磨成塵粉，並撒布在田地上以固定大氣中的二氧化碳。在為期四年的研究中，施用玄武岩塵的田地產量比未施用的區域高出
12%
至
16%
，這歸因於土壤
pH
值的提高和植物對養分的吸收增加。研究成果顯示該技術在減緩氣候變遷、提高農業生產力和改善土壤健康方面的潛力。
參考資料：
CO2-capturing rock dust boosts crop yields by up to 16%. New Atlas. 2024/04/01.
環保農業凝膠以線蟲代替有毒殺蟲劑
最近入侵非洲和亞洲的大量草地貪夜蛾，導致了殺蟲劑使用量前所未有的增加，尤其是在玉米種植方面，但這些化學品對健康和環境構成危害，促使人們呼籲採用替代的控制方法。對原生的盧安達線蟲進行基因改造，以專門針對草地貪夜蛾(
fall armyworm)
幼蟲，並創建了一種含有活體線蟲懸浮在無毒基質中的水凝膠，然後在盧安達進行了田野試驗，志願者每兩週使用壓膠槍將凝膠塗抹在玉米植株上，並將其效果與商用液體線蟲配方、氯氰菊酯殺蟲劑和未處理的區域進行比較。
由瑞士納沙泰爾大學
(University of Neuchâtel)
研究團隊發表於《
PNAS Nexus
》期刊的研究成果指出，該團隊成功研發出一種含有線蟲(
nematode)
的凝膠，可在不使用對環境有害的殺蟲劑的情況下保護作物免受害蟲侵害。其主要成分線蟲通常生活在土壤表層，其中一種類型稱為病原線蟲(
entomopathogenic nematode)
，會在昆蟲體內產卵並分泌毒素殺死寄主昆蟲。然而，將病原線蟲從土壤中取出時，由於暴露在紫外線下或乾燥，它們會迅速死亡，使將其應用於植物葉片上具有挑戰性。為了解決該問題，研究人員對盧安達本地的一種病原線蟲進行了基因改造，以專門針對草地貪夜蛾(
fall armyworm)
幼蟲，並創建了一種含有活體線蟲懸浮在無毒可生物分解的基質中的水凝膠。在盧安達進行的田野試驗中，研究團隊發現將凝膠塗抹在玉米植株上，與未處理的區域相比，可將受害蟲感染的機率減少約
50
％，進而增加玉米產量。該凝膠預計將成為一種成本效益高且具永續性的替代品，用於控制諸如草地貪夜蛾等害蟲。
(1649
字；圖1
)
參考資料：
Eco-friendly agricultural gel replaces toxic pesticides with worms. New Atlas. 2024/04/16.
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