研究成果

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區域水土資源規劃利用與產業價值創新

(2017年度) 計畫編號:106農科-8.1.4-子-b1

摘要
1.跨國農業監測合作以遙測進行台灣作物監測
(1)賡續進行國際農業監測組織計畫。
(2)進行國際農業合作互訪與遙測技術交流。
(3)參與GLAM國際組織會議。
(4)協助取得跨國農業監測合作資訊。
(5)藉由國際合作與專家經驗交流,配合國內農業調查需求,整合農業遙測觀測與智慧型農業監測技術,其中包含研究地面調查資料標準化的流程監利、最小遙測應用資料蒐集得比較與應用、進行取得遙測資料與地面參考的整合、並希望進一步能分析國內作物長勢與產量估測技術的開發。
(6)針對協同資料交換與最小資料集試驗田區最佳觀測計畫需求,配合農試所進行地調資料標準化與多元雷達/光學衛星整合。透過建立標準化農業地面調查程序與資料庫後,將方便未來使用資料的研究者或政策評估者以最有效率的方式解讀資訊以及各平台間的資訊分享,預期可促進農業相關科技研究基礎資料的豐富性以及提升各研究計畫間的資料流通性。
(7)衛星遙測技術在區域甚至全球性之尺度上,提供一大範圍、效率高、成本低與高準確率的監測需求,為各國相繼發展進行於農業環境監測之技術之一,目前有許多國家皆已建立完善的監測制度,台灣在此方面雖已有初步基礎,然卻缺乏整合,造成實務的應用有限,可透過此計畫予以研究整併。
(8)以免費取得之相關的衛星資料進行分析,並將成果整合至農試所作物調查研究中。
(9)參與國際研討會與國際農業監測專家或組織進行交流與聯繫,透過合作取得區域農業生產資料之即時資訊。以合作取得之地面調查資料,配合國際糧食作物監測調查整合系統網站,建立區域稻作生產地圖,可提供我國糧食安全政策參考。
(10)透過國際合作監測組織媒合,嘗試整合IRRI 作物模型,建立遙測資料應用於作物產量模式之架構,以加強國內稻米生產及產量模式的估算與預測。
2.農田水利新南向政策輸出技術評估規劃
(1)為配合政府推動農業新南向政策,本計畫擬以我國領先國際之農田水利工程與灌溉管理技術經驗,將相關農田水利經營管理制度、規劃設計經驗及攔水、蓄水技術等商品化、客製化,以因應新南向國家的需求,協助雙方產業升級並創造互利合作的新局面。本計畫以我國不同類型之灌溉系統規劃之實務技術經驗,協助新南向國家如印尼、泰國,改善其農田水利基礎設施,協助其解決看天回不易取得水源之問題。
(2)另將我國農田水利輪流灌溉管理制度及整合及水稻栽培技術,評估應用方法,俾利協助東南亞國家(印尼)提升其水資源利用效率及稻米生產量。 相關彙整成果,可作為推廣至其他新南向國家之工具。本計畫於今(106)年度以我國與泰國專家技術交流及辦理講習訓練促進泰國皇家灌溉廳(RID)Krasiew灌溉計畫區域應用地理資訊系統技術於灌溉管理,增進泰國農業用水效率,促進台灣農田水利科技化灌溉管理技術輸出及與新南向國家合作交流。 另將彙整我國施行多年的節水管路灌溉工程及推動成果,俾利於推動至其他高經濟作物種埴之新南向國家。
(3)本計畫以辦理實質互惠之國際交流為方向,增加我國與新南向國家之互動及合作,期能發展國內農田水利產業新南向輸出模式,提升我國與新南向國家合作契機。
3.水稻節水技術應用推廣及農業水資源管理之研究
(1)於南部地區進行SRI推廣研究,建立農民接受基本SRI少苗、少肥、少藥及少水的田間管理進而轉型成有機SRI的「低投入,高產出」(Less water, Morerice)的稻作栽培。另利用紋溝進行水稻灌溉之效益受紋溝開設寬度與深度影響,定量灌溉評估各種配置對水稻之灌溉效率。
(2)於北部區域發展石門水庫管理及灌溉用水管理決策模式,針對缺水地區的灌溉需求、灌溉設施與埤塘串聯利用技術進行研究,以提高水資源利用效率,並將全球氣候模式應用統計降尺度方法建立大尺度大氣因子及雨量關係,推估測站尺度日雨量序列,評估氣候變遷對降雨的衝擊。
4.應用數值影像維護更新農田坵塊現況圖
(1)建置符合農地現況之農田坵塊圖資作為作物調查底圖,方便現地勘查,並同步建立地理資料。
(2)供套疊農作物耕種資料或農業土地覆蓋資料庫,有效掌握特定農作物耕作面積,提供產銷調節措施制定之參考。
(3)農田坵塊現況圖資可支援農糧署署內稻作及敏感性作物種植面積調查;支援轉作休耕及保價收購作物申報現地勘查作業,查報不符資格田坵,節省公帑並保護合格農民申報補貼權益。
5.草莓栽培苗期水介質養分整合管理技術之研究
(1)草莓生產專區苗期管理,因採行介質栽培,可減少土傳性病害發生,由於介質粗細 (蒸發散量大) 、水資源不足及給水頻率不一、保水不易、保肥力低,與高產量需求,慣行栽培施肥量較多,常伴隨降雨及灌溉水,將氮肥流入地下水,造成環境負荷及肥料利用率低。本研究利用灌溉及施肥管理試驗,與作物耗水量估算與量測及生育期營養診斷技術,探討草莓介質栽培灌溉施肥方式對苗質、生育、產量與養分收支的影響,發展以水介質養分管理為基礎的草莓介質栽培技術,生產高優質、健康安全的農產品。
6.有機村推動食農教育對有機產品認知、消費行為影響之研究
(1)有機農產品在世界各國已開始漸漸流行,受到相當多消費者的關注,在台灣亦快速發展中。但大多數消費者還是對有機農產品認識的不多或無適當資訊管道了解,造成有機農產品產量不足或供過於求之窘境。台灣食品安全問題讓大眾開始意識到友善環境耕作、健康烹調食材的重要性。在此潮流之下,食農教育也如雨後春筍般於全國各地展開。
(2)本研究目的在於了解經由食農教育是否對有機村觀點與有機農產品購買意願有所影響,因此以在有機村體驗過食農教育的遊客為研究對象進行問卷調查。
目標
(一)跨國農業監測合作以遙測進行台灣作物監測
1.賡續進行國際農業監測組織計畫。
2.進行國際農業合作互訪與遙測技術交流。
3.參與GLAM國際組織會議。
4.協助取得跨國農業監測合作資訊。
(二)農田水利新南向政策輸出技術評估規劃
1.輸出及協助印尼等以稻米為主要產業國家借鏡我國農田水利輪流灌溉管理技術之應用。
2.輸出及協助東南亞國家印尼建構完善之農田水利蓄水、輸水系統及相關水 工構造物之規劃設計等技術。
3.新南向國家印尼及泰國田間系統管理應用及地理資訊系統技術於灌溉管理技術合作。
4.農田水利現代化節水管路噴滴灌溉技術盤點及應用。
5.現地參訪考察東南亞之印尼及泰國(或視實際需求辦理至其他新南向國家)促進雙邊交流及瞭解其需求。
(三)水稻節水技術應用推廣及農業水資源管理之研究
1.於南部地區進行SRI推廣研究,建立農民接受基本SRI少苗、少肥、少藥及少水的田間管理進而轉型成有機SRI的「低投入,高產出」(Less water, More rice)的稻作栽培。另利用紋溝進行水稻灌溉之效益受紋溝開設寬度與深度影響,定量灌溉評估各種配置對水稻之灌溉效率。
2.於北部區域發展石門水庫管理及灌溉用水管理決策模式,針對缺水地區的灌溉需求、灌溉設施與埤塘串聯利用技術進行研究,以提高水資源利用效率,並將全球氣候模式應用統計降尺度方法建立大尺度大氣因子及雨量關係,推估測站尺度日雨量序列,評估氣候變遷對降雨的衝擊。
(四)應用數值影像維護更新農田坵塊現況圖
1.辦理全台(平地)農田坵塊現況圖資料庫維護更新,並建 立應用數值影像、人機互動判釋程式等資源維護更新農 田坵塊現況圖之標準作業流程。
(五)草莓栽培苗期水介質養分整合管理技術之研究
1.探討草莓苗期介質栽培,利用灌溉技術及施肥配合管理試驗,評估生育、品質、產量及氮養分收支等項目,發展以水介質養分管理為基礎的草莓介質栽培技術,生產高優質、健康安全的農產品。
(六)有機村推動食農教育對有機產品認知、消費行為影響之研究
1.蒐集食農教育與消費者行為相關文獻,並進行歸納與探討。
2.依據所蒐集資訊與樣本屬性進行問卷設計,原則以不超過30題為主。
3.調查有機村現行的體驗活動內涵與食農教育的關聯性。
計畫委託單位
行政院農業委員會
計畫執行單位
農田水利處灌溉管理科
執行成果
「區域水土資源規劃利用與產業價值創新」之中文摘要:
一、「跨國農業監測合作以遙測進行台灣作物監測」
一、近年來,對糧食安全而言希望能提供更準確、及時預測全球/區域與國家農業生產的需求日益增加。 糧食市場的價格、糧食負擔與其他輔助資料與遙測資料助於強健糧食安全政策的擬定。新興的系統稱為全球農業監測系統的提議主要是力求使用衛星數據協調各國和各地區的生產評估,以確保對糧食生產進行全面和透明的評估。越來越多的衛星數據用於評估全球糧食生產。參與 全球農業監測活動中的國際合作不僅增強了自身的專業經驗,而且整合了數據收集。 二、本計畫主要透過國際合作利用空間和地球觀測(EO)資訊來提高糧食安全應變能力。計畫主要推動以下工作項目:(一)持續進行參與國際農業監測合作;(二)合作試驗田區的實地考察,並交流遙測數據,經驗和技術;(三)出席GEO/JECAM/Asia RiCE舉行的年度會議,以加強參與成員之間的合作; (四)綜合調查和衛星資料,找出適用的稻作產量模式。

二、「農田水利新南向政策輸出技術評估規劃」
一、本計畫為配合政府新南向政策推動,於農業合作上需加強我國農田水利灌溉管理及組織制度實施經驗及增進農業技術交流,以進一步協助我國農業相關產業拓展新南向國家市場之契機。臺灣灌溉管理及基礎工程技術與經驗領先國際,包括輪灌制度、水工構造物規劃設計、營運管理組織制度,以及現代化節水灌溉技術等,均可進一步配合新南向國家需求,將技術及經驗商品化、客製化,發展國內農田水利產業南向輸出契機,協助雙方產業鏈與供應鏈的重組與升級,創造區域國家間互利共贏的新合作模式。二、本計畫為期3年,本年度為第1年,主要工作目標在於蒐集彙整我國農田水利攔、蓄水、輸水工程技術及管路節水灌溉等基礎設施及灌溉方法,以作為後續年度推動至新南向國家之輸出工具,本年度執行成果,已完成蒐集農田水利蓄水設施埤塘6種內面工類型、微型攔水壩6種型式、長形儲水設施(水龍倉)2種及輸水構造物3種型式之資料蒐集及分析建檔。三、本計畫彙整我國水稻耕作制度及輪流灌溉管理方法,提供協助印尼等東南亞國家提升其水資源利用效率及稻米生產量,促進實質互惠之國際交流,本計畫完成新南向國家印尼的爪哇島稻米耕種區域西爪哇省卡拉旺地區(Karawang Regency)、蘇邦地區(Subang Regency)、印達馬尤地區(Indramayu Regency)、中爪哇省的哥羅普淦地區(Grobogan Regency)等4處,另尚增加分析南蘇拉威西省的馬羅斯地區(Maros Regency)等印尼共計5處主要稻米生產區灌溉現況分析。四、印尼過去曾受荷蘭及日本殖民統治,故輪流灌溉管理概念已深植農民心中,如遇灌溉水量不足,農民可接受輪流取得灌溉用水的想法,容易接受我國輪流灌溉之觀念,工作團隊並依據印尼所提示範計畫(Pilot Project)至示範區進行現勘,蒐集印尼現行之農務運作特性,與我國輪流灌溉技術之應用內容比較後,提出可優先引入印尼之4項農田水利管理制度之建議,包含: (一)建立有法源依據之灌溉管理協會組織,確立協會之權利及義務;(二)建立明確會費收取機制,穩定協會經費來源,永續經營灌溉管理服務;(三)建立灌區大數據資料庫,推動現代化、科學化灌溉管理,提升水資源運用效率;(四)推廣灌溉管理教育訓練,啟發用水協會管理人員,發想適合各自灌區之管理模式。五、在先進灌溉管理技術交流方面,本年度以推動與泰國皇家灌溉廳(RID)之技術合作為主題,完成提供GIS資料庫、搜尋引擎、展示系統及地理資訊模組/工具等用於灌溉水管理之技術指導。工作團隊並完成地理資訊系統應用於泰國Krasiew灌區營運管理計畫所需建立田間系統資料庫,可供應用於繪製營運管理計畫灌區位置圖、主幹線、支線及灌區坵塊圖等。此外,工作團隊於11月13日至18日完成前往泰國皇家灌溉廳完成「地理資訊技術於灌溉管理講習訓練」之辦理,配合新南向計畫之技術及產業輸出目標,今年邀請業界中華電信及SUPERGIS共同擔任講師。六、研究團隊結合業界開發GIS灌溉模組,其功能包括: (一)空間資料蒐集和盤點- SuperSurv;(二)資料分析- SuperGIS Desktop灌溉模組;(三)發布及管理線上服務- SuperGIS Server。七、本團隊推廣之SuperGIS灌溉模組獲得RID工程師熱烈迴響,踴躍討論其延續應用範圍及結合作物模式、淹水模式等讓模組以達更廣泛應用之可行性,後續版本預期將更能符合RID業務之需,同時帶領臺灣GIS及物聯網業界前往泰國等南向國家開拓市場。經由本團隊今年度的努力,再一次增進與泰國農業部門之合作關係。在節水管路灌溉技術盤點部份,工作團隊依對於爪哇島相關水文分析結果,完成符合其具競爭性之經濟作物及其配套設施栽培型式與灌溉方法之建議,並完成噴灌、滴灌及穿孔管之推廣技術資料蒐集與英文版摺頁之內容彙整,經工作團隊精進相關編排內容,已完成推廣用摺頁並加值完成上述三種節水灌溉設施推廣手冊之製作。本計畫依據「第2屆臺印尼農業合作諮商會議」灌溉集水技術及基礎建設發展計畫提案之會議決議,完成至印尼勘訪其所提示範計畫,所籌組之技術團經於本(106)年度8月10日至17日至印尼進行現地勘訪,完成示範區工程之評估及初步規劃,各示範點之工程規劃構想、經費估算與期程安排等工作,並於9月8日完成勘訪報告函送農委會,提供新南向政策執行參考。技術團並完成針對印尼所提出之示範計畫內容,於卡拉旺縣、蘇邦縣及印達馬尤縣之示範計畫區進行現勘,收集農務運作特性,並依示範計畫區環境提出輪流灌溉管理、設施管理及灌溉管理組織等提出分析,對於印尼灌溉基礎設施示範計畫之建議,可提供我國與其進一步交流之參考。八、本計畫已完成執行計畫期末評核標準之規定項目,工作團隊期以本年度之工作成果,賡續秉持達成計畫目標及積極辦理之精神,持續推動後續年度工作項目,以提升計畫辦理成果,並為國家之新南向政策推動工作盡最大的努力。

三、「水稻節水技術應用推廣及農業水資源管理之研究」
本計畫執行之成果,分述如下:
一、水稻SRI栽培法之試驗推動與環境參數調查: 完成水稻SRI栽培法之試驗推動與環境參數調查相關之研究,且分別於10/24、11/11辦理SRI 栽培法觀摩說明,以及於11/23於本計畫成果發表座談會中發表研究成果及推廣座談。
二、水稻紋溝灌溉之溝寬對節水效益影響分析:完成水稻紋溝灌溉之不同溝寬(5 cm、10 cm、15 cm、20 cm與未開溝)等五種情境對灌溉水量影響與水稻產量之關係。試驗結果顯示單位灌溉水量之稻米產量分別為 0.45、0.53、0.51、0.67及 0.51,因此溝寬20公分之稻米產值比例高於慣行農法,而且溝寬越寬產值比例越大。
三、石門水庫灌溉水源管理模式及氣候變遷降雨衝擊:完成發展以K最近鄰居法(knearest neighbor method, KNN)為基礎建立空間降尺度模式 ,以推估高解析度之測站尺度日雨量序列。研究結果顯示,所發展的統計降尺度方法表現優異。未來可配合GCM模式的未來情境映射其它區域水文變化,探討氣候變遷情境下,未來降雨的變化。
四、桃園地區灌溉用水管理決策模式與埤塘串聯操作機制研擬:以桃園水利會之桃園大圳第八支 線灌區,灌區內計有32口埤塘 ,供灌面積為2,284公頃為研究對象。透過結合短期氣候預報之河 川水量推估模式與埤塘水源分析方法,建立配合中央氣象局之週 、月及季預報資料,進行可引入埤塘之水源的河川水量推估模式建立,以作為埤塘操作機制研擬之參考,並完成提高水資源利用效率的灌溉與埤塘串聯之研擬機制。
五、統籌整合及辦理研究成果發表: 連繫協調本計畫各工項間之連繫與資源整合,並協助與整理農田水利發展相關研究需求;並於11/23假屏東農田水利會辦理完成106年度「水稻節水技術應用推 廣及農業水資源管理之研究」計畫成果發表座談會,計有農委會 、農試所及各地水利會等約近 80位人員參與,除彙編成果論文乙冊贈送與會人員參閱,並針對 「水稻節水技術應用」2篇論文進行成果發表與意見交換討論。

四、「應用數值影像維護更新農田坵塊現況圖」
一、建置符合農地現況之農田坵塊圖資作為作物調查底圖,方便現地勘查,並同步建立地理資料。
二、供套疊農作物耕種資料或農業土地覆蓋資料庫,有效掌握特定農作物耕作面積,提供產銷調節措施制定之參考。
三、農田坵塊現況圖資可支援農糧署署內稻作物種植面積調查;支援轉作休耕及保價收購作物申報現地勘查作業,查報不符資格田坵,節省公帑並保護合格農民申報補貼權益。

五、「草莓栽培苗期水介質養分整合管理技術之研究」
一、本文檢測市售有機栽培介質理化性分析,椰纖土特徵表現為酸鹼度值及鈉含量分別為7.6及70 mg/L為供試介質中最高,礦物性氮含量為4.2 mg/L為最低。親株繁殖期介質種類於不同灌溉量對水養分收支及生產之影響。參試栽培介質有超媚土、椰纖土、泥炭土及沃鬆土等四種。供試草莓品系有豐香、天來及香水等3種。不同灌溉量對介質之水養分收支之影響,就以沃鬆土介質含水量3.29 - 4.13倍為最好,可減少排水量(11.03-11.48 %)與無機態氮( 12.72-14.06 kg/ha )排出。親株走蔓繁殖調查結果,採用沃鬆土介質,毎棵親株產生走蔓數及子苗數分別為6.3-9.4條及62-76棵,為供試介質中表現最佳。二、子苗肥培管理對子苗品質及定植後生育的影響,肥培管理採緩效性肥料(12-9-10),每缽肥料用量分成0公克、0.5公克、1.0公克及2.0公克等4種變級處理。參試草莓品系有豐香、天來及香水等3種。結果就苗期存活率表現,以豐香及天來二組品系,都以每缽施用氮肥 60 mg,存活率分別為91.7 % 及72.2 % 為該組最高。定植後60天調查開花率,結果以天來品系表現最佳,以苗期每缽氮肥施用 120 毫克為最高,可達到80.5%,比較開花率達50%時,可提前4-13天的效果。育苗期缽苗氮肥量對子苗品質及定植後開花率息息相關,以試驗結果評估考量,氮肥用量建議每缽 60-120毫克為宜。

六、「有機村推動食農教育對有機產品認知、消費行為影響之研究」
一、隨著氣候變遷及環境惡化,各項環境議題及食安問題逐漸受到國人關注,並重視綠色生產及消費。二、本研究主要目的是有機村推動具有食農教育意義的體驗活動時,提供生產者與消費者交流的機會,讓消費者認識產地的農業生態價值與信任農民的生產,進而活絡地方經濟。研究發現有宜蘭花蓮有機村推動食農體驗具有(一)「綠色環境及產銷」傳達有機村友善耕作的理念(二)「食在地。享當季」體現有機村的食農教育價值(三)「親手做」將認知化為具體行動的支持等三項特色及內涵,有助於政府發展食農教育的政策,並推廣有機村農產品品牌及價值。