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草莓種苗設施生產體系之研發與推動

資料來源:行政院農業委員會苗栗區農業改良場/ 吳岱融 副研究員

前言

草莓在臺灣的栽培總面積約500公頃,每年約需2,500萬株草莓種苗。往年種苗來源多由農友自行育苗,因此缺乏專業化設施育苗場之投入。但近年受氣候影響,育苗難度提高,病害折損而缺苗、本田病害嚴重而重複補植等問題日趨嚴重。在草莓產業發展先進國家中,多導入設施栽培體系用以穩定草莓種苗供應。參照國外作法,本研究以設施草莓種苗生產點為試驗基地,結合智慧農業發展趨勢,期建構台灣專屬之草莓種苗設施生產體系。

技術研發與產業化歷程

臺灣草莓栽培面積有90%位於苗栗縣,是苗栗區農業改良場(簡稱:苗栗場)的業務重心之一。近年來因氣候變遷,夏季育苗期面臨高溫驟雨,對產業造成衝擊。104年開始,業務資源聚焦於育苗期輔導,於苗栗縣大湖鄉、獅潭鄉及南投縣輔導6處育苗場區,針對草莓育苗期萎凋病、炭疽病害監測、檢測130萬株種苗及輔導育苗場管理技術,使炭疽病發生率降低至10%以下,最低不到1%,相較於一般30%至50%的折損率,輔導成效顯著。

105年辦理育苗場巡迴輔導,擴大監測範圍至250萬株種苗,並強化病害檢測技術,藉由炭疽病選擇性培養基及生物晶片檢測方式,提高病害檢測效率。同年自農業試驗所引進溫室隔離「高效隔離環境整合管理技術-草莓健康種苗生產標準作業程序」,於生物防治分場架構設施草莓種苗生產試驗基地,就往年育苗場之輔導經驗基礎,結合草莓種苗潛伏病害檢測技術,開展設施草莓種苗生產體系之接續試驗。

106年進行設施體系生產之草莓種苗田間定植試驗,為提高環境測試強度,定植試驗於7-8月間執行。結果顯示隔離控管環境下生產的草莓種苗,具有顯著較低的罹病情況,也有顯著較高的存活率,具有商業應用的潛力,相關技術隨之形成農業試驗所與苗栗場合作技轉授權案「草莓健康種苗隔離量產整合管理體系」套組技術,包括組織培養、病害檢定技術、隔離設施建置規範、隔離種苗量產管理作業等細部技術。同年亦開始蒐集傳統主流草莓品種「桃園1號」(俗稱:「豐香」)種苗於設施之關鍵生育指標數據,如種苗株高、葉片數、冠徑、子株數等,結合生育環境之溫度、濕度、設施外溫度、設施外濕度等,以供未來發展智慧化管理應用之研發。

107年延續106年之草莓「桃園1號」設施種苗生育指標數據蒐集,並開始將設施草莓育苗技術導入位於苗栗縣的產業育苗場1處,形成活化夏季設施與設施草莓種苗生產的實際案例。同年8月防檢局公布「草莓種苗病害驗證作業須知」,確立草莓種苗生產體系的三級化(原原種圃、原種圃、採種圃)發展策略,明確規範各級草莓種苗繁殖場之設施環境需求、病害檢測項目與標準。

藉由106、107年的試驗結果調查顯示,種苗生育指標-冠徑與葉片數具顯著簡單相關,而株高與冠徑、株高與葉片數皆無顯著簡單相關。為豐富生育指標項目,108年以葉片數指標取代冠徑,株高因易受環境影響且不具相關性而不另調查。為了解葉片大小在育苗期之變化,在後續計畫中新增草莓三出複葉之中小葉長為指標。由於產業主流品種的變化趨勢,調查品種除了「桃園1號」外,增加地方品種「香水」及新品種「苗栗1號」(推廣名:「戀香」)。為了解品種間走蔓繁殖時序不同的差異性,另新增走蔓數為調查指標。產業育苗場輔導點則持續推動,並於南投縣新增技術導入點1處。

108年調查「桃園1號」、「香水」、「苗栗1號」三品種於五月之生育指標-走蔓數結果顯示,「桃園1號」、「苗栗1號」的走蔓產生時序早於「香水」。育苗期種苗生育指標-葉片數、中小葉長二階段調查結果顯示,三品種間的數據無顯著差異。簡而言之,三品種生產走蔓時序有別,而後續接苗的排程可無差異,三品種種苗之商品規格可一致訂定。

草莓產業的主流品種於109年開始轉變為「香水」,順應趨勢109年草莓種苗生育調查以強化「香水」數據為主軸。調查期間自走蔓苗接缽開始分為兩個階段(7月7日至8月26日、7月25日至9月14日)。在相同生育日數下比較,第一階段的種苗葉片數顯著高於第二階段,而兩階段種苗的中小葉長則無顯著差異。兩階段缽苗葉片數顯著差異的可能原因為,育苗期面臨低溫將使缽苗葉片數生長速度減緩。產業育苗場之推廣輔導則新增嘉義縣育苗場1處,整體計畫執行期程累積輔導3處。由於生育指標及環境指標已累積數年,109年智慧農業種苗團隊開始執行作物生長預測模式數據演算,並建立各作物項之模式雛形,以做為110年優化模式數據調查之參考。

過去設施苗場嘗試草莓種苗生產時,多直接採用露天栽培法而導致無法成功,然而,經由技術研發及產業輔導過程可知,草莓種苗於設施生產有其獨特的管理方式。為架構種苗創新價值鏈,與推廣設施草莓種苗生產體系整體成果,109年9月25日苗栗場於生物防治分場舉辦「智慧農業草莓種苗設施生產示範觀摩會」,展示設施草莓種苗生產,種苗生育及環境參數的數據化過程,未來於智慧化生產調控應用情境等。會中並邀請農業試驗所李裕娟博士簡報設施隔離生產技術,讓有興趣的育苗場得以一窺堂奧。討論熱烈、活動圓滿,榮獲與會嘉賓肯定及媒體報導。

智慧應用之連結

設施智慧化之前提,需先進入設施自動化。與一般設施不同處在於,自動化設施需搭配相當程度的感測元件,就像是設施自己的感官系統,能自動偵測環境的溫度、濕度、光度等,如同神經傳導透過傳輸線將資訊送到人機介面中。人機介面是控制設施的大腦,統合風扇、灌溉、遮陰網等功能,依感測元件的偵測資訊自動運作。由於自動判斷的參數數值固定,因時因地制宜的應變舉措,通常由人工方式調整,以維持整體正確運作。因此,自動設施大腦具有控制力,但如何應變控制的智慧部分,則由人的腦力補強之。

賦予設施智慧化的過程,需要數據的累積,猶如人需歷經不同的情境,累積經驗,才能適當因應變動進行處理。計畫研究期間,苗栗場蒐集歷年透過設施感測器自動偵測的溫度、溼度、光度等環境數據,結合草莓種苗生育調查結果,透過智慧農業種苗團隊進行種苗生長模式預測分析,目前已完成初步雛形的建模,將在110年持續優化模式,以提高預測準確度。這個模型未來將導入智慧農業種苗團隊開發之作物專家系統中,應用初始是以草莓種苗繁殖起始日(其他蔬菜類作物則為播種日)、出貨日為兩個錨點,使其可在原始環境條件下互為推算。準確性確立後,進而可在已設定之種苗繁殖起始日、出貨日下,由自動化設施自行智慧調控環境條件影響因子(如溫度、濕度) ,使種苗生產得以依產程規畫進行最佳化的設施自動管理。

結語

草莓種苗需每年更新,國內產值超過2億元。傳統草莓種苗生產大多直接採用露天栽培法,然生產風險高,往往造成種苗市場供應不穩定。為接軌國際作法、穩定種苗供應,苗栗場與農業試驗所已開發出設施草莓種苗生產技術並經田間實證,現已推進至產業育苗場實施。歷年種苗生產過程數據化,搭配作物專家系統後可擴大至全臺各地的設施苗場應用,突破草莓種苗區域生產之侷限,形成新型態草莓種苗供應鏈。草莓種苗生產過程中導入設施栽培體系,在臺灣草莓產業中是前所未有的,如今得以落實在設施苗場,實為本研究之一大突破。

產業設施苗場生產草莓種苗實況產業設施苗場生產草莓種苗實況

▲研發團隊:行政院農業委員會苗栗區農業改良場

聯絡人:吳岱融 助理研究員

電話:037-991025#236

E-mail:wudr@mdais.gov.tw

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