【糧食危機vs生機專題】友善地球的農業和食物科技

| 27 6 月, 2022 at 21:37

作者：王姵文

糧食危機一直是正在進行中且亟需解決的重要問題，但世界糧食供需的問題遠比想像的複雜。過去占世界人口不到20 ％的發達國家，消耗了全球80％的資源，這種供銷不均衡的問題因為全球化趨勢而更加嚴重，縱使如此，問題還是要解決。

解決的關鍵在於如何運用生物、材料、機電以及資通訊等科技，結合農業科技，進行跨領域科技整合，建立一套穩定、高產、質優與高效率的糧食生產體系。「基因改造作物」（Genetically modified organism, GMO）、「精準農業」（precision agriculture）以及「植物工廠」（plant factory）是其中最被期待的解決方案。

植物工廠

植物工廠指的是在設施內透過控制植物之生長環境（光、環境、濕度、二氧化碳濃度、養分、水分等條件）進行栽培，並對植物生長環境及生育狀況加以觀察，配合高度環境控制及生育預測，使蔬菜等植物可進行全年性、計畫性生產的栽培設施。此農業生產模式優點是不受天候影響，具備定期、定品質、定量生產農作物的特點，頗類似於工業界的量產工廠。

缺點是生產成本高，為了建立工廠，初期需要在各類型的設備投入較高的成本。此外生產所需的水、電費用也相當高。光源（為植物發展的高壓鈉燈，熒光燈，LED等）的電力成本，如此高生產成本在經濟上可行是有限的，必須生產高單位經濟作物投資才有辦法回本。

台灣的量產型植物工廠起步甚早於中韓兩國，尤其具備全環控精密溫室的發展條件，最具代表性的高經濟價值的作物為蝴蝶蘭種苗與梗苗的栽培，為成功的產業模式。近年來熱門的植物工廠以研究規模的完全人工光型植物工廠為主，企業與學界合作進行的也多是此類型設施。主要栽培短期葉菜類，近期藥用植物與香料作物亦頗受矚目，小型觀賞作物也是可行的選項。

台灣具備發展植物工廠的優勢，台灣本身的半導體產業發達，相關產業舉凡空調、無塵室、隔熱資材、節能燈具、控制系統、滅菌技術、機電設備等廠商眾多，這些也都是建構植物工廠需要的設備。近年有諸多業者紛紛投入完全人工光控制型植物工廠進行研究，同時亦有廠商專注於小型化，開發研究型、店鋪型專用的小型植物工廠，甚至將其家電化、家具化，走入社區或家庭。

植物工廠投入設備成本高，但不受天候影響可定期定量生產。(圖片來源)

基因改造作物

基因改造食品（英語：Genetically modified food，GMF），又稱轉基因食品、基改食品，就是利用現代分子生物技術，將某些生物的基因轉移到其他物種中去，改造生物的遺傳物質，產生遺傳修飾生物體（genetically modified organism，GMO，又稱基改生物），使其在形狀、營養品質、消費品質等方面向人們所需要的目標轉變，從而形成的可以直接食用，或者作為加工原料生產的食品。

2012年全球基因轉移作物種植面積達到約1.7億公頃，按照種植面積統計，全球約81%的大豆、35%的玉米、30%的油菜和81%的棉花是基因轉移產品。報告顯示，基因轉移作物種植面積排在前五位的國家是美國、巴西、阿根廷、加拿大和印度。中國種植面積約400萬公頃，居世界第六位，其中絕大部分是基因轉移抗蟲棉。

基因改造食物雖然能增加產量，但一般人對基因改造食物接受度不高。(圖片來源)

精準農業

精確農業（precision agriculture）又稱精確農作（precision farming）或者是定點作物管理（Site－specific crop management），是指利用現代信息技術進行精耕細作。精確農業研究的目標是為整個農場管理定義一個決策支持系統（DSS），目的是在保留資源的同時優化投入的回報。

精準農業作物生產過程中的決策是基於各類在田間獲取的定點數據。採用全球衛星定位系統（GPS）、地理信息系統（GIS）、遙感技術（Remote Sensing）、決策支持系統（DSS）以及變量（撒布）技術（VRT）的精準農業系統一般可以分成三大組成部分，田間數據採集、數據處理及處方決策、按處方變量撒布（噴灑），使用精準農業系統，可以在施用種子、化肥、農藥或灌溉時，對於「多少？」，「哪裡？」，以及「何時？」等問題給出比較精確的答案。

使用精準農業系統可望提高生產效率，一樣的投入會提高產量；或是在相同產量下所要投入是減少的。目前在已開發國家精準農業（及設備）生產已經初具規模。由於精準農業生產會增加技術與設備費用，人們目前對於現有精準農業系統在實際的生產中的投入與回報問題尚有討論。但是，不爭的事實是：實施精準農業可以提高田間作業的生產效率，減少農業對環境的污染。