【核食在哪裡?用核能技術管理土壤】
#土壤生態管理核技術 #落塵放射核種常用在土壤流失檢測
最近隨萊豬議題發酵,福島食品開放的爭議也蜂擁而至,「核食」兩字更是劈哩啪啦在各地被使用。但你知道嗎?除了遭受核汙染的食品外,核能科技早已經被運用在食品上,除了醫療、能源外,農業與食品加工也是核技術廣泛使用所在(當然也會產生核廢料),我想比起稱沒有受輻射汙染的福島食品核食,稱應用核科技生產的農食品核食,或許更貼切?
因此,接下來會有系列文章談論核能技術於食品的應用,從土壤管理、育苗技術到食品防腐,讓你全面了解「核食」。兩周前的12月5號是「世界土壤日」,土壤是世上九成生物的家,土內的生物群能幫助土壤儲存更多的碳,因此土壤健康也攸關氣候變遷。這方面,國際原子能機構(IAEA)提供與原子能相關的醫療技術外也略懂略懂。
IAEA和聯合國糧農組織(FAO)在近日加入「保護土壤與土壤生物多樣性」計畫,過去IAEA就已與FAO合作,每年參與約50個技術合作項目,利用同位素和核子相關技術,投入例如改善乾旱區的土壤管理。同位素與核技術可以監測含水、土壤、養分之間的相互作用,進而優化土壤使用效率、改善土壤管理流程。自1995年迄今,來自90多國的專家均受益於IAEA的核技術支援,以下是幾個案例:
1⃣#用微生物肥料與同位素技術 提高大豆產量
位於西非的農業國貝南,土壤貧瘠地力較差,使大豆產量低落,影響國家收入。IAEA與FAO協助貝南的學者開發微生物肥料(biofertilizer),肥料內含的微生物可增加土壤的固氮能力,提高土壤生產力、刺激作物生長,並對環境無害。IAEA也提供同位素檢測法,利用氮的同位素氮15鑑定固氮率,量化農作物從大氣及土壤中捕獲多少的氮,來判斷土壤是否得到改良。結果貝南去年的大豆產量達22萬噸,是2009年的4倍。
2⃣用 #落塵放射核種 驗證傳統農法對保護地力有效性
在突尼西亞,一些肥沃區域的土地因土壤侵蝕而流失,為了防止惡化, FAO/IAEA協助突國,使用落塵放射核種中的同位素銫(Cs)137做為示踪劑(放射性標記物),測量土壤侵蝕速率,並以該技術檢驗突尼西亞傳統農法對保養土壤資源的有效程度。
3⃣利用核技術幫助農民控制水土流失
據FAO資料顯示,馬達加斯加整座島內約有1/3的土地都受土壤侵蝕而退化,除了農業受損,也衝擊島上生物多樣性。FAO/IAEA同樣使用銫137測量土壤侵蝕速率協助馬國國家核子技術研究所的科學家,向馬國農民提供強化水土保持的方案。
4⃣灌溉管理可改善土壤鹽化下的農作物產量
土壤鹽化是影響土壤健康、阻礙農業永續發展的主要障礙。鹽度問題可以自然發生,也可通過如灌溉等人類活動引起,面對土壤鹽化問題,IAEA與FAO合作整理了各國透過水資源和鹽分管理來提高作物產率的方法。例如越南採用氧18同位素(δ18Osw)來識別由灌溉管理不善、導致海水入侵造成之土壤鹽度的增加,其原理是海水中的δ18Osw比例固定,若該同位素在土壤內比重上升,表示海水侵入。
土壤溼度也是研究重點:土壤含水太少會減少收成、但土壤含水太多,土內的微生物會釋出更多甲烷。中國新疆、美國德州與奧地利,便使用「宇宙中子射線感測器(Cosmic-Ray Neutron Sensor)」監測農田的土壤含水量估計值,因為水分子會吸收環境中宇宙高能粒子的能量,因此若檢測土壤中的粒子能量較低,代表土壤含水量高。
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ℹ補充:落塵放射核種
天然存在的落塵放射核種(fallout radionuclides、簡稱FRN),例如銫137、鉛210、鈹7等,在大氣中含量非常少,因為大部分都已透過雨水沉積在地球表面,由於它們只出現在表土層,當該土層的一部分被土壤侵蝕而流失時,這些核種的濃度就降低了,故FRN可用來偵測土壤流失的程度。銫(Cs)137是最常用的FRN,但卻不是天然核種,而是一種人造放射性同位素,在1950~1960年代間,因核子試爆而釋放到環境中,可以此估計最近幾十年的土壤侵蝕率。(有趣小影片:https://reurl.cc/v1YrGy)
█參考資料:
世界土壤日IAEA新聞稿:
https://reurl.cc/k0xDKd
利用同位素技術提高農作產量:
https://reurl.cc/gmVKXR
落塵放射核種評估地力:
https://reurl.cc/8nEdm4
中子射線感測器監控土壤濕度:
https://reurl.cc/R15Avz
核技術在土壤鹽化的應用:
https://reurl.cc/Xk17n3
土壤濕度 感 測 器 應用 在 台灣物聯網實驗室 IOT Labs Facebook 的精選貼文
他種的米直送教宗餐桌,區塊鏈如何翻轉台東青農命運?
2019.10.09 by 高敬原
他種的米,不僅上架亞馬遜進攻北美市場,還躍上教宗的餐桌,卻也曾經面臨銷售不佳的困境,如今因為區塊鏈背後的信任基礎,他的米挑戰的是全球市場。
火車一路往台東池上接近,沿途的綠色稻田像是覆蓋在大地上的地毯,這裡有許多農民投入有機稻米種植,水鴨、白鷺鷥、環頸雉都是田裡的常客,在泥土上留下路過的腳印。
從這些痕跡,可以看出一塊農田生態環境是否良好,然而當我們購入一包米時,要怎麼知道種植的條件,是否真正有機、對環境友善?
10年前回到池上接手家中農田,第三代的青農魏瑞廷,對於科技技術根本一竅不通,一年前憑著一股衝勁,跟區塊鏈新創奧丁丁合作生產履歷。
彷彿是一塊敲門磚,區塊鏈讓魏瑞廷的品牌「池上禾穀坊」打開銷售通路,不僅上架亞馬遜進攻北美市場,端上教宗的餐桌,展開一場他從沒想過的驚奇之旅。
對區塊鏈一竅不通,卻讓教宗、亞馬遜都買單
過去一年,魏瑞廷接受數十次的媒體採訪,《金融時報》甚至飛越太平洋來到台東,就是想一探這塊藏著區塊鏈祕密的稻田。
不僅受到媒體關注,銷售上也得到實質回報。今年年初,魏瑞廷自掏腰包花了十幾萬做清真認證(Halal Certification),也通過美國食品藥物管理局(FDA)核准,讓池上的米,攻進了杜拜、阿曼、香港民眾的餐桌;今年夏天,池上的有機米從台灣直送教宗居住的聖馬塔之家(Casa Santa Marta),成為教宗的午餐;九月時,更進攻電商亞馬遜(Amazon),席捲加州華人的味蕾。
世界上產米的地方這麼多,為什麼名人、知名電商、中東大國都認可魏瑞廷的米?區塊鏈就是不需要翻譯的關鍵密碼。
不到40歲的魏瑞廷,從大學到博士班都是生態農業背景,10年前返鄉接手三代耕耘的稻田,一開始為了推廣家中稻米,周末都到台北市集擺攤,銷量卻不如預期,賣沒幾包。
五年前開始經營自家品牌「池上禾穀坊」,在Facebook上小量販售,為了強調有機種植,魏瑞廷把種植過程全部上傳粉專,不僅建立起口碑,在去年偶然被奧丁丁集團創辦人王俊凱注意到。
「本來都不認識,根本不曉得他是圓的還是扁的。」在奧丁丁找上魏瑞廷合作區塊鏈生產履歷前,魏瑞廷對區塊鏈根本毫無所悉,甚至以為奧丁丁是想發幣,「後來我自己去查了很多資料,大概知道是怎麼一回事,去年八月就開始合作將生產資料上鏈。」
上鏈的資料可能造假嗎?
大膽放手一試,卻也差點合作不下去,開始合作的第一個月,魏瑞廷不斷跟工程師吵架,「那時候真的很不想做了,非常不順,平常的工作也受到影響。」關鍵在於,科技人不了解農業知識、稻田實務面臨的狀況,而魏瑞廷對技術也不理解,雙方完全不在同一個溝通頻率上,問題一個接著一個冒出,奧丁丁的工程師最後決定親自走一趟台東農田,雙方合作終於上軌道。
生產履歷,是奧丁丁落地成功的區塊鏈應用之一,概念是將到種植的環境資訊,上傳到區塊鏈上,藉由不可竄改的特性,消費者掃描貼在產品上的QR Code貼紙,就能清楚稻米生產歷程,食安出現問題時,也能有查證依據。
過去農委會也有推行產銷履歷,第一線農民觀察,驗證基準並不嚴謹,產品若要外銷,背後並沒有強大信任機制供檢驗,中東市場、教宗之所以買單魏瑞廷的米,就是因為相信區塊鏈背後的信任機制,為產品品質做另類擔保。
奧丁丁的生產履歷貼紙,是根據鏈上記錄的產量狀況,發放相對數量的貼紙給農民,農民自己沒有辦法印製,且每個Code都有一組序號,可以避免重新包裝的狀況,Code只要被掃瞄,馬上就會推播通知到農民手機上,如果Code被掃描的次數過多、被掃描地點異常,工程師也會發出示警,代表可能有被仿冒的疑慮。
針對區塊鏈技術的討論中,會被質疑上鏈的資料是否有造假的可能性。這可以分兩個層面觀察,透過感測器即時上傳的紀錄,幾乎沒有造假空間,會有灰色地帶的是農民手動上傳資料的部分。
農民認為,實務上來說,食品若真要造假,並沒有一種方法能夠100%防堵,就連國際上的清真、FDA認證,也不會天天有人盯場。也因為區塊鏈的角色並不是驗證資料真偽,而是像一本筆記本,老老實實的把資料紀錄,供日後查驗,主動將種植數據上鏈,也成為另一種信用的型態存在。
而區塊鏈價值在於事後沒有竄改資料的空間。食品生產履歷上鏈,對相信區塊鏈的人來說,可以加強信任感,並增加商品價值,像是一種說服買主的信用狀。魏瑞廷認為,區塊鏈生產履歷也是一種使用者付費的概念,消費者想知道關於產品的更多細節、認同品牌理念,自然會願意付錢購買。
導入微形氣象站,紅冠水雞、白鷺鷥出沒都知道
一開始,奧丁丁在魏瑞廷地農田裡放置物連網(IoT)感測器,每兩分鐘會記錄一次日照、土壤濕度、土壤溫度等資訊,並將資訊上鏈儲存。
其實稻田環境的變化並不大,兩分鐘記錄一次的頻率不僅太高,更累積大量相似的數據。退一步來說,日照、土壤濕度、何時插秧這些資料,對於消費者在判斷是否要購買產品上,並沒有太大的價值。
奧丁丁今年初做了一次改良,跟擅長農業科學化生產管理解決方案的新創「阿龜微氣候」合作,在田裡架設微型氣象站,靠著太陽能板發電供給運作,能夠加碼紀錄雨量、紫外線、風速、風量等數據,並將資料上鏈的時間從每兩分鐘延長到每兩小時,機台內裝有SIM卡會即時自動上鏈。
也在田裡裝設紅外線攝影機,拍攝出現在農田中的動物,「這個也是判斷產品好壞的依據。」田裡穩定出現紅冠水雞、白鷺鷥、鼬獾代表環境狀況良好,如果動物種類減少,就可能是環境受汙染的警訊。
並非所有農田內的風吹草動都會自動上鏈,像是使用的肥料種類、紅外線攝影機拍到的動物種類、播種時間、整地、除草,感測器都無法判判斷,必須仰賴農民手動輸入上鏈。例如,為了符合清真認證以及教宗飲食規範,就必須使用植物性肥料;因為沒有影像辨識功能,魏瑞廷必須查閱動物圖鑑,判斷究竟是拍到哪一種動物,再將資料輸入上鏈。
這些資料也能帶給農民許多好處,用更科學的方式種稻。以施肥來說,老一輩的農民大多憑經驗下肥料,透過感測器對農田環境的變化紀錄,農民可以以此為依據,判對該下多少肥料,可以對肥料的用量成本精準控制,且不會造成浪費。
另外,也能從風速判斷稻穀是否會有稻熱病的風險、透過氣溫提醒農田是否需要斷水,甚至判斷這塊田,在每一期適合種植哪種品種的稻米、預期產量有多少,管理農田更有系統,農民不再看天吃飯。
區塊鏈也並非沒有缺點,剛開始手動上鏈資料時,魏瑞廷時常記錄錯誤,但因為上鏈的資料無法修改,只能再補記一筆資料,解釋先前的錯誤。對年長的農民來說,操作手機更是一大挑戰,他建議,未來應該結合聲控功能,讓農民直接用說的方式紀錄資料,此外,紅外線攝影機也應該增加影像辨識功能,讓資料紀錄流程更加自動化。
因為區塊鏈,台東青農也能接觸國際市場
經過一次次調整後,現在消費者掃描生產履歷的QR Code,可以看到生產者的姓名、產地座標、產品簡介、當期產量等資訊,如果想了解更細一點,也能看到稻米種植時的光照變化、環境溫度,以及整地、施肥、收成、碾製、裝袋的時間,資料上鏈時,都會同步翻譯成英文,產品銷往海外也沒問題。
魏瑞廷認為,區塊鏈的優點,是可以讓每個農民更容易凸現出產品特色,「每個人想要強調的重點不同、想解決的問題也不同,可以透過資料紀錄,操作不同議題。」像是魏瑞廷的稻米強調有機生態,所以加裝紅外線攝影機記錄動物足跡。
如果專攻清真認證食品、瞄準海外市場外銷的FDA認證,就能在上鏈時,特別強調這些資訊,同樣是稻米,卻能透過生產履歷做出產品區隔,打入不同市場。
食品生產者究竟要不要導入區塊鏈技術,核心的關鍵,是必須想清楚用區塊鏈的目的,「為了區塊鏈而區塊鏈,就是本末倒置。」
跟著魏瑞廷穿梭田中採訪,他說,因為區塊鏈議題,以及網路的傳播力,這一年來多了許多科技業背景的顧客,甚至有人會照著著QR Code上記錄的稻田座標,直接到現場驗證,「他們來了跟我說:『你真的在這裡工作喔?』我不在這裡工作要在哪裡工作。」這時的魏瑞廷忍不住笑了出來。
因為區塊鏈,讓在池上種稻的魏瑞廷被世界看見,他說,最大的收穫就是接觸到許多海外通路、不同背景的顧客,讓更多人認識台東有機米。回顧這一年的驚奇旅程,魏瑞廷望向看不到盡頭的翠綠稻田,大聲的說:「這一年超屌的,屌到炸。」
附圖:不到40歲的魏瑞廷,從大學到博士班都是生態農業背景,10年前返鄉接手三代耕耘的稻田。
攝影 / 高敬原
消費者掃描貼在產品上的QR Code貼紙,就能清楚稻米生產歷程,食安出現問題時,也能有查證依據。
攝影 / 高敬原
奧丁丁與新創「阿龜微氣候」合作微型氣象站,夠加碼紀錄雨量、紫外線、風速、風量等數據。
攝影 / 高敬原
田裡裝設紅外線攝影機,拍攝出現在農田中的動物,紅冠水雞、白鷺鷥、鼬獾都是常客。
攝影 / 高敬原
播種時間、整地、除草,因為感測器都無法判判斷,必須仰賴農民在手機上,手動輸入上鏈。
攝影 / 高敬原
消費者掃描生產履歷的QR Code,可以看到生產者的姓名、產地座標、產品簡介、當期產量等資訊。
奧丁丁的生產履歷貼紙,是根據鏈上記錄的產量狀況,發放相對數量的貼紙給農民,農民自己沒有辦法印製。
攝影 / 高敬原
因為區塊鏈議題,以及網路的傳播力,魏瑞廷這一年來多了許多科技業背景的顧客,甚至有人會照著著QR Code上記錄的稻田座標,直接到現場驗證。
攝影 / 高敬原
資料來源:https://www.bnext.com.tw/article/55056/owlting-agriculture-blockchain?fbclid=IwAR2ZTq5haX64_0Z8gXYZ75XCpEKrh2SKWVHeTHeZNxmFyCIVKU8mUWnjv2s
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如何利用IoT餵養全球77億人口?
• 2019年7月24日
•
• Kristoffer Rist Skøien,Nordic Semiconductor資深研發工程師
本文將討論如何使用物聯網來協助解決地球上新出現的問題之一:生產足夠的食物來養活每個人,同時還要盡可能地節省資源。
種植足夠的農作物來養活地球上呈爆炸性成長的人口,是一個日益緊迫的挑戰。食物生產過程中會消耗大量的資源,例如水和肥料;那麼,物聯網(IoT)如何在農業解決方案中發揮作用呢?
筆者在之前的一篇文章探討過物聯網開發人員協助農友管理牲畜的市場機會,本文將討論如何使用物聯網來協助解決地球上新出現的問題之一:生產足夠的食物來養活每個人,同時還要盡可能地節省資源。
最新的估計指出,全球人口為77億人,並且每年將會增加8,200萬人。由於種植農作物的空間有限,如何養活世界人口將會成為前所未有的艱鉅挑戰。
物聯網如何協助農業生產
透過針對當地條件進行本地化回應來最佳化農業運作的概念並不是什麼新奇的概念,精準農業(precision agriculture,PA)或特定地點農作物管理(site specific crop management,SSCM)等的想法已經在市面上流傳一段時間了。隨著解決方案變得更加智慧化並且價格隨著時間的推移而降低,這些使能技術(enabling technology)可以協助實現PA應用。
使用智慧感測器收集的資料,使得人們在追蹤農友的業務運作狀況時,可以掌握到比以更多的細節。而提供針對有關特定地點的天氣條件、土壤濕度、土壤酸度、作物生長進度和其他生產力指標等資料的意見分析,可以為農友提供真正的價值。
智慧設備可以協助進行成本管理,減少浪費和實現自動化,從而實現更高效率、建立更有生產力的農業業務。實施更高的作物品質標準並且加強控制產量問題,意味著這樣的系統可以改善任何以農業為基礎的企業的長期運營狀況。
現在,讓我們更詳細地瞭解一下這些市場機會。
本地土壤監測
想像一下,有一款價格適中的低成本感測器能夠測量土壤和當地的天氣參數。這款產品的設計應當堅固耐用,並且採用太陽能驅動,從而將維護工作保持在最低限度。
這樣的多感測器設備可以在全天中定時向中央伺服器傳送資料。之後,農友可以查看他的莊稼地圖,地圖上會將土壤濕度低的區域和出現酸度問題的區域突顯出來。這樣的解決方案有助於以更好的方式使用水和肥料,因為只要把水澆在所需的區域,而肥料也是只要施做在所需的區域。
不難想像,在未來幾年間這類方案可與自動駕駛車輛技術相結合。因此,農友只在需要的地點和時間進行澆水、施肥或噴灑殺蟲劑。如今,我們已經擁有感測器和自動駕駛車輛,未來面臨的主要挑戰是技術、資料聚合和分析三者的結合。
一旦互通性獲得改善並且開發出一站式解決方案,我們就可看到這類智慧農業系統會被廣泛使用。
更大規模的作物管理
來自感測器mesh網路的資料不僅可協助農場的日常管理,還可以在更大的空間和時間背景下提供效益。
隨著時間的推移,土壤和天氣資料以及從中發現的長期趨勢將可提供非常有價值的資訊,協助農友確定出現問題的區域。這些生產力不佳的區域可以憑藉種植更適合當地特定條件的其他作物而加以重新利用。
作物管理的整體目標是提高產量。監測各個區域的作物生長和天氣情況可協助農友瞭解隨著時間推移發生的趨勢和異常情況,否則他們無法瞭解到這些情況。
即時資料的呈現為農友提供了新的工具,可在早期階段採取糾正措施。這將具有將歉收年變成達平均收成水準的潛力,或者將平均收成水準提升變成豐收年。因此,隨著時間的推移,農友可以實現更具持續性與預測性的業務運作。 智慧農業的市場商機
這個市場仍在持續地發展之中,而對其發展潛力是無庸置疑的。BI Intelligence預測到2020年將有7,500萬台連網農業設備,年成長率為20%。到2025年,整體的市場規模將會成長到153億美元,是2016年市場規模的三倍。
許多現有的智慧農業設備是專有的,因而將農友限制在特定的企業生態系統中。如果這家公司破產或改變政策,農友可能就會蒙受巨大的損失。
在這個領域中,我們將會看到標準化程度提高、互通性增強以及新穎的產品上市。這將使得精準農業技術獲得更廣泛的採用,從而憑藉更有效的生產運作提高農作物的產量,同時還降低成本和對環境的影響。
資料來源:https://www.eettaiwan.com/…/20190724NT71-Feeding-the-World-…