2018年1月11日 星期四

水果又大又甜的秘密-作物育種的學問

水果又大又甜的秘密-作物育種的學問

作者 柴幗馨


清新典雅,桃園3號芋香白米

閃耀迷人,台農17號金鑽鳳梨

嬌豔欲滴,濃郁芬芳愛文芒果

細膩標緻,福爾摩沙的寶島蕉

稻米、鳳梨、芒果、及香蕉都是台灣引以為傲的高品質農產品。亮白彈牙的白米、外觀鮮豔、果肉多汁水果,都是經過了「品種改良」後才有這般美好的滋味。如何進讓水果變美變好吃?就是育種的學問。




育種學,就是把作物中各種對人類有益處的特性-又稱「性狀」,利用遺傳學(雜交、回交、多倍體繁殖、組織培養與雄不稔繁殖、基因工程等技術)導入現有栽培品種之中,產生適合農業生產的作物品種。例如將高產稻米品種與特殊香氣的稻米品種雜交,就能產生又香產量又高的新品種。究竟飲食中常見的「明星農產品」是怎麼育成的呢?



芋香米:口感Q彈、同時帶有清新的芋頭香,是台灣第一個成功推廣的特色香米。

早期育種家發現台稉(ㄍㄥ)4號米具有非常特殊好似芋頭的清香味,但米粒心腹白比例高,米粒顏色呈現白濁不透明,吃起來不Q,便開始針台稉4號米的口感性狀進行改良。經過十多年努力,桃園改良場利用口感佳的台稉2號作為母本,與台稉4號「雜交」後,終於育成台灣自行選育的香米品種-「桃園3號」。

除了桃園3號之外,還有另一個有「台日混血兒」之稱的芋香米品種-台農71號,其母本是來自日本的栽培品種,米粒外觀晶透亮白的涓光米。由於遺傳了母本的特徵,不但具有芋頭香,同時也能保有美麗的外觀與Q彈的口感。

桃園3號米,圖片來源:桃園改良場


金鑽鳳梨:每年3月~5月間,各大超市與傳統市場便能見到鮮黃色的鳳梨。

切開後果實以後,金黃色果肉的伴隨著撲鼻而來的甜香,嘗起來酸甜適中,連果心都細緻到能夠立即食用,這就是台農17號-金鑽鳳梨。早期台灣的鳳梨皆為果肉品質佳但嘗起來較酸的開英品系,其產量非常穩定,病蟲害防治等栽培技術也相對成熟,因此栽培面積廣泛。民國87年農業試驗所將開英鳳梨與具有牛奶風味的外國栽培種「Rough」雜交,成功育出果肉細緻香甜、色澤呈現討喜的金黃色、也適合台灣栽種的「金鑽鳳梨」。




金鑽鳳梨,圖片來源:科技農報


愛文芒果:英文名Irwin,是由早期的農復會從美國加州引進而來。

像這樣從國外引進新的栽培品種的做法,廣義育種學來說稱為「引種」。愛文芒的果外皮成鮮豔的紅色,果肉細緻幾乎沒有纖維,廣受消費者歡迎,便成為台灣主要芒果栽培品種。

然而柔軟多汁的熱帶水果特性,也讓愛文芒果容易感染炭疽病,染病後表皮便產生一點一點的黑斑,導致賣相不佳影響價格,也成為台灣外銷芒果最大的障礙之一。近年來高雄改良場推出了美味程度不輸愛文,但抗病性更佳的「高雄4號-蜜雪」新品種,期望技轉成功之後能讓台灣芒果外銷多添一個生力軍。


愛文芒果,圖片來源:Fickr



寶島蕉:又稱「新北蕉」,是香蕉研究所在實驗室內,利用組織培養方式,選育具有體細胞變異的「北蕉」幼苗,經過篩選純化後的新品系。

比起過去蕉農使用的北蕉品種,寶島蕉抗病性強,產量高,收穫後儲藏時間更久,因此經濟效益高,廣受農民歡迎,成為主要香蕉栽培品種。


香蕉組織培養與繁殖流程,圖片來源:香蕉研究所


無論是芋香米、金鑽鳳梨、愛文芒果、還是寶島蕉,這些都是使用育種家以畢生心血投入傳統育種,絕非基因改造(GMO)的研究結晶。育種技術讓我們對食物有更多選擇,也造福許多辛勤認真的農民。下次選擇這些水果時,不妨仔細瞧瞧是「幾號」品種吧!

世界最大柳橙產地,佛州研究發現:冬季乾旱處理,能延後果實成熟期,有效降低小果率

世界最大柳橙產地,佛州研究發現:冬季乾旱處理,能延後果實成熟期,有效降低小果率

編譯編輯 柴幗馨

每年10月至1月是台灣柳丁的盛產期,柳丁的儲存期可長達4個月,從收穫至隔年的4月期間,市場上都可見到黃澄澄的柳丁。特別的是4月開始,台灣東部會出現一種香氣更濃郁的「香丁,(晚崙西亞橙)」,這種柳丁的成熟期較久,從開花到採收需要14個月,而西部的一般柳丁最多需要只10個月。由於產期與西部錯開,具有價格優勢,且風味獨特,近年來已成為台東特色農產品!美國佛州研究發現:以乾旱處理的香丁果樹,能夠延後果樹開花期,減少收穫時的小果出現比率。



 美國佛羅里達州(簡稱佛州)是全球大的香丁產地,柑橘類果樹的經濟價值高,也造就了許多著名的水果品牌,例如「Sunkist」的香丁產地就在佛州。該州甚至設立了「柑橘研究與推廣中心」,計畫性地進行柑橘品質與產期調節的栽培研究,研究顯示:藉由冬季的乾旱處理,能有延後開花時間,減少採收期不良品的比例,並維持下一期作的產量。

佛州香丁的栽培時程多半在6月前以機械完成採收工作,配合採收後儲存技術,此後到12月均能供應市場需求。原則上每年12月是柑橘的開花期,然而花期後段所結的果實,在6月收穫時往往成為規格腳小的「不良品」,不但造成採收時的人力損耗,也無形中減少了下一期的香丁產量。研究成果已刊登在 HortSciencef學術網站。


研究團隊從2006年12月至2月,採用杜邦公司的農用覆蓋膜(Tyvek® water-resistive barrier material) 進行乾旱處裡。即在果園土表覆蓋一層不透水的塑膠膜,隔離降雨提供的的灌溉水源。試驗田區為13年的「老欉」香丁,分成:

3個月不灌溉並覆蓋膠膜的乾旱處理組
3個月不灌溉,沒有覆蓋膠膜的對照組
正常灌溉,沒有覆蓋膠膜的空白試驗組

與空白試驗組比較後,團隊發現儘管3個月都不進行灌溉,乾旱處理卻不會影響試驗區的香丁產量(包含大小、果汁含量、酸度與甜度等品質)。乾旱處理的果樹,開花期會晚個2至4周,儘管結果初期果實比對照組來的小,但後期果實的生長速度就會趕上對照組。

更棒的是,在6月的收穫期間,乾旱處理的果樹因為花期延後,因此能有效減少「小果」產生的機會,大幅降低收穫後的揀選工時與成本。研究團隊表示:試驗使用的防雨覆蓋膠膜,取得較不容易,因此團隊正在以「種植覆蓋作物」,作為乾旱處理的策略,期望這項栽培管理技術能實際造福種植香丁的農友!



2018年1月10日 星期三

【鈣與作物品質,進階篇】鈣肥怎麼挑?哪時後施?怎麼用?實習の植物醫生筆記

【鈣與作物品質,進階篇】如何選擇鈣肥?哪時候施?怎麼施? 
(本文由科技農報(智耕農工作室)大虫農業共同企劃)

作物除了需要氮、磷、與鉀肥等主要元素,次量與微量元素例如:鈣、鎂、錳與鐵也是不可或缺的要素。「次量與微量元素往往是影響口感、風味、與蔬果品質的關鍵」。


這概念對專業農友來說已是老生常談。鈣肥種類怎麼選?施用的時機?以及施用方法?以下整理了中興大學土環系吳正宗教授,以及肥料從業人員的經驗分享,期許農友都能「投資肥料有賺有賠,施用前請詳閱使用說明書」。


鈣肥是一種土壤改良資材,用途大多為中和土壤的酸性。依照鈣肥種類,大致上可分為,石灰類、爐渣類、以及生物性的蚵殼與蟹粉。好鈣肥的標準,取決於改善酸鹼值的效率,即「以最少施用量就能顯著改善土壤酸鹼度」,因此就環境保育的角度與經濟效益而言,氯化鈣與硫酸鈣是相對等級較差的鈣肥。


2018年1月3日 星期三

【鈣與作物品質】美尻番茄,鈣不能少! 實習の植物醫生筆記

【鈣與作物品質】美尻番茄,鈣不能少!

 實習の植物醫生筆記

科技農報(智耕農工作室)大虫農業(庭瑜)共同整理)

土壤中的鈣離子(Ca2+)是作物可以利用的鈣元素形式,作物由根部吸收鈣離子,提供地上部的莖葉組織利用。不論是動物還是植物,鈣離子都是背負生長重責大任的要素。特別是在園藝作物的果實發育期間,缺鈣往往直接影響果實外觀及產量。農友常常將產量與氮磷鉀肥連想再一起,而忽略了鈣肥這個「低調」的營養素。


酸性的砂質壤土,是最容易發生作物缺鈣狀況的土壤性質,這種類型的土壤質地疏鬆,鈣離子容易受到降雨及灌溉等,隨著水分流失,導致土壤缺鈣。土壤中的鈣肥,能促進固氮菌和根瘤菌與作物共生,提高作物氮肥利用效率。適量使用鈣肥的同時,也讓作物吸收更多氮肥。


新生的葉片與分生組織最需要鈣肥。由於鈣離子是促進植物細胞的合成細胞壁的要素,充足的鈣肥能使植株更健壯。此外鈣離子能促進植物吸收有機酸分子,必且催化作物細胞的生化反應,在作物的果實充實期,也影響了作物的品質。






《你缺鈣了嗎?》

  1. 植物根部仰賴蒸散作用的動力,吸收土壤鈣離子,並運送到需要鈣肥的新組織。任何會降低蒸散速率的條件,像是高濕、低溫,都會引起缺鈣,即使土壤中的鈣含量是充足的。植物會蒸發水分的部分(新葉、果實)會先表現出缺鈣病徵,番茄的尻腐病(黑屁股)就是典型的鈣缺乏。當肥料中的鈣少於40-60ppm,或是鉀、鎂、鈉的含量過高時,都可能引起缺鈣。

  2. 作物缺鈣時,細胞壁的形成受到阻礙,因此根尖、新葉、莖頂等新組織會出現扭曲的畸型症狀。共同特徵為初期葉色呈現不正常之暗綠色,繼而新葉(或頂芽)彎曲,葉間黃白化,老葉維持正常;嚴重時,黃白化之幼葉(或頂芽)褐變、皺縮、扭曲,乃至枯死。

  3.  不同作物的病徵會有些許差異,像是:新葉葉肉間有雜白褐色斑點、新葉出葉速度緩慢且濃綠皺縮。番茄缺鈣特徵明顯,芽點白化、焦褐,枝條捲曲,莖桿內部空洞,佈滿白色棉狀體,果實出現尻腐症狀。
鈣缺乏在番茄果實上之病徵,尻腐病(黑屁股) /[Blossom-End Rot]
 圖片來源: http://www.cropnutrition.com/crop-nutrients-calcium


作物為什麼需要鈣?

1. 鈣肥是細胞壁內果膠酸鈣的成分,因此細胞伸長和分裂,都需要鈣肥。鈣肥充足便能提高抗病蟲害的能力。


2. 鈣離子是作物生理重要的調節因子,它能維持細胞膜結構的穩定性,以及和調節細胞膜的通透性。鈣離子和鎂離子、鉀離子在細胞內外的轉運,可調整細胞質的酸鹼值。


3. 作物吸收鈣肥的同時,也促進了吸收其他營養的能力。由於鈣離子能促進固氮菌與作物共生,幫助固氮細菌在豆科植物的根部形成根瘤,獲取大氣中的氮氣,將之轉換為植物可利用的型態,促進氮肥吸收。





商品化鈣肥:船牌白珍珠肥

YaraLiva (生理鹼性肥料)

肥進(複)字第0395008號

成分:全氮15.5%  (硝態氮14.5%、銨態氮1.0%)
水溶性氧化鈣25.5%













資料來源:
1. Crop-nutrients-calcium2. Plantprob
2. 蔬菜作物營養障礙診斷圖鑑_缺鈣

2017年12月29日 星期五

募資來「蓋一間農場裡的廁所」,日本的農場為什麼需要「無障礙」?

募資來「蓋一間農場裡的廁所」,日本的農場為什麼需要「無障礙」?

編譯整理 林彥輝責任編輯 柴幗馨

農業勞動力流失的現象,臺灣與日本皆面臨相同的困難。雇用身心障礙者,彌補農業勞力的不足是日本農村發展新興的潮流。

日本11月17號於中日新聞的報導內容指出:「根據農林水產省的調查,2015年時,農夫的平均年齡為66.8歲,在過去的二十年間上升了7.7歲,而農夫的人數減少了一半降至210萬人。但2015年,受雇於農業林業以及海洋產業的身心障礙者則相較於2010年,成長了1.79倍,達到2825人,呈現上升的趨勢。」(註1)


「量身打造無障礙的廁所」,成為農場經營者的當務之急。


位在日本三重縣名張市南古山的非營利法人團體-Agri no Mori,日文名稱,あぐりの杜(もり),(註2)在 募資網站上發起了「蓋一間農場裡的無障礙廁所」。



圖說:日本非營利團體發起了以「農場裡有乾淨舒適的無障礙廁所」作為號召的募資計畫
圖片來源:Ready for Japan


Agri no Mori 於2013年10月創立,專門協助身心障礙者的日常生活,並訓練學員從事農業生產,例如參與水耕栽培小松菜、水菜、美生菜以及包裝等,這在當地算是相當前衛的嘗試。


在群山環繞的農場,當地並沒有下水道與自來水等公共衛生系統,只有簡易的流動廁所和木板搭建的衛浴設備。對於身心障礙者而言,上廁所以及盥洗替換衣物是一件非常艱難的任務。


該NPO的事務局長,井上早織表示:「這附近的許多農園並沒有廁所。畢竟這跟農場的產能沒有直接關係,在這個產業,廁所的需求往往被大眾視而不見或置之不理。」有需要的時候,大家很自然的就會借助附近便利超商。


對於學員的如廁需求,Agri no Mori,的作法是:為了便於女性學員使用,相較於普遍日式的蹲式馬桶,不僅加裝了西式坐式馬桶座椅,在廁所周圍也有遮蔽措施。


JA共濟總合研究所(註3),高齡社會與生活福祉調查部的濱田健司研究員表示:「當周遭沒有提供衛生服務設施,像是超商或公共建築,此時政府跟公眾就該提供經濟協助。」「從廁所開始著手改善工作職場環境,不僅對於身心障礙者是必要的,對於吸引其他領域的人們踏入農業產業也是°」


在日本的群眾募資網站,Readyfor(註4) Agri no Mori希望募到200萬到350萬日圓以裝設適合的衛生設備與空間。截止期限在2017年12月26號日本時間晚上十一點(12/26日為止,該計畫已募得261萬多日圓,約台幣65萬左右)


2013年開始,日本政府開始針對無障礙設施進行補貼,可申請一半的補助費用。目前有145項計畫獲得了補助,其中大多數用於居住、儲藏和其他生產力設施,僅百分之一與廁所衛生條件的建設有關。


資料來源: Japan Times Nov 27, 2017   The Japans Times Nov 27,2017 Japan’s farms struggle to upgrade restrooms as people with disabilities bolster depleted ranks


註1:中日新聞,平成29年11月5日,星期日,三重版,"農福連携,普及へ一歩",
註2:羅馬拼音Agri no Mori意指為,あぐりの杜,這個團體。
註3:人名翻譯與單位全名,一般社團法人JA共濟總合研究所
註4:翻譯進行時,該募資案已部分達標,募資案連結介紹在此,有失效可能。

2017年12月27日 星期三

【鉀與作物品質,進階篇】實習の植物醫生筆記

【鉀與作物品質,進階篇】實習の植物醫生筆記

科技農報Nancy 大虫農業,實習植物醫生--庭瑜共同整理)


「頭家,你遮有鉀肥無?我欲落肥,安怎創才好」。鉀肥百百種,同樣叫鉀肥,當中所含的鉀型態不一定相同!就像氮肥有硝酸鈣、硝酸銨、硫酸銨、尿素等眾多種類,怎麼選擇適合自己的鉀肥呢!


《鉀肥的分類》

鉀肥有分成礦石及加工精製兩大類,台灣因不生產鉀礦,故使用不普遍;而加工鉀肥是將鉀礦石加熱溶解,製成粗製鉀鹽再精煉而成。常見鉀肥有氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀、磷酸一鉀、硫酸鉀鎂、碳酸鉀等等,而每種類型適合施用的土壤、作物皆不同,以下整理常見的鉀肥資訊,大家挑選前得可仔細做功課。

1. 氯化鉀,適宜在棉麻等纖維作物上施用,喜鉀但忌氯作物要慎用。因氧化鉀含量高,被認為是最經濟的鉀肥而普遍使用,對氯敏感的作物建議少用氯化鉀,如煙草及馬鈴薯,長期施用也不利於作物及環境。

2. 硫酸鉀,適宜在蔥薑蒜根菜類及菸草等作物上施用,但必須注意土壤酸化。

3. 硝酸鉀,所含硝態氮和鉀均為作物生長所必需的主要元素,在果樹後期使用相當多。無氯無鈉,鹽指數低,因此在溫室土壤使用硝酸鉀,可避免鹽分的過度累積。特別注意,硝酸鉀有助燃易爆的特性,需儲藏在乾燥且遠離火源的環境。

4. 磷酸鉀類,包含高磷鉀/磷酸一氫鉀/磷酸二氫鉀,含有磷酸成分,因此也有磷肥的效用。




常見鉀肥外觀,圖片來源:http://slidesplayer.com/slide/11328500/







這些作物最愛鉀

鉀元素有助於合成蛋白質、維生素、澱粉、纖維素等大分子的化合物。但是禾穀類作物吸收鉀的能力較強,因此所施用的鉀肥可較少,有時甚至不施鉀肥仍能正常生長。

以下為需鉀量較多之作物:

1.根莖類作物、纖維作物、以及糖料作物:鉀與碳水化合物的合成及代謝關係密切,因此對於需要累積澱粉、纖維、糖份的作物很重要,例如:甘藷、馬鈴薯、芋頭、棉花、麻類、甜菜、等甘蔗。


2.油料作物:油脂是由碳水化合物轉變而來,因此對於需要累積油份的作物很重要,例如:芝麻與油菜。

3.豆科作物,鉀與蛋白質的合成關係密切,並且能促進根瘤菌的固氮作用,對於豆科作物很重要,例如:大豆與花生。


4.果樹:香蕉、葡萄等,需要有「口感」的果樹類作物。以及重視風味的經濟作物,例如菸草、茶、桑等。





商品化鉀肥: 速甜精(K40)

肥料登記證字號:肥進(微)字第0826031號/
肥料品目:液態雜項次量微量要素肥料。

全氮 3.5% (內含硝酸態氮 3.5%)
水溶性氧化鉀 25.5%
水溶性氧化鎂 2.0%
水溶性硼 0.02%
水溶性錳 0.05%
全鋅 0.05% (500 mg/kg)
全銅 0.050% (500 mg/kg









參考資料:


延伸閱讀:鉀與作物品質】實習の植物醫生筆記

https://gyowadeimia.blogspot.tw/2017/12/blog-post_27.html

【鉀與作物品質】實習の植物醫生筆記

【鉀與作物品質】實習の植物醫生筆記

科技農報大虫農業共同整理)


「鉀」常被形容成「品質元素」,是影響作物品質的關鍵,好吃且外觀優良的農產品,自然市場價格好。鉀元素對外觀與口感的影響有外觀、口感、以及加工後的延伸價值。鉀肥固然重要,但也要和氮肥相輔相成,才能發揮最功效。


鉀對作物的影響分成三部分:

一、外觀:
改善外觀--大小、形狀、光澤、顏色
增加感官--堅固性、質地、外皮厚度
降低缺陷--破裂、皺痕、汙點、瑕疵

二、口感
增進風味--酸、甜、苦、鹹,以及水分含量
改善質地--柔軟、堅硬、脆度、纖維度

三、延伸價值
增加儲藏及貨架時間:藉由減少水分流失及腐爛、變色、擦傷,或是其他機械損傷、枯萎、變質。同時提高加工品質與穩定營養價值。





《鉀肥的重要性》

l   氮與鉀的交互作用
「氮」與「鉀」皆為植物生長所需的巨量元素,但並不是施肥越多就越好。肥料三要素的「氮」和「鉀」,兩者間並非競爭關係,而是要相輔相成,許多人施肥習慣是高氮肥,但如果這些氮肥無法有效被植物吸收,再多也是浪費,平衡施肥是最有效率的施肥方式。選擇最少的投入量達到最大的產值,以免增加成本的同時,對環境和作物生長都造成負面影響。

l   氮與鉀的平衡施肥,有助於:

一、提高氮肥利用效率( nitrogen use efficiency, NUE ),從而增加作物產量及品質。依照最小養分的(木桶理論) 和氮鉀間交互作用的關係,過量施肥反而導致氮肥利用效率降低。國際鉀肥研究所(IPI) 所進行的許多試驗都顯示,通常每公頃施用鉀肥(K2O) 30-150kg時,可以提高氮肥利用率10%-40%

「鉀肥」能提高氮素同化酶的活性,以及作物對氮素的利用效率,促進氮的吸收和同化。有利於作物合成蛋白質,以及氮素轉移至植株地上部,因此產量變高。

二、提高抗病蟲害能力,高氮使作物生長嬌嫩而易感病,提高鉀素施用量可以增強抗病能力。

三、提升食物安全性及保護環境。
鉀肥不足,或是氮肥和鉀肥沒有平衡施用,就會降低氮肥的利用率,導致土壤中殘留大量的硝酸態氮(NO3-)。這些硝酸態氮經由淋洗作用滲透到地表或地下水,或經過脫氮作用,以一氧化二氮(N2O)等溫室氣體形式逸散到大氣中。

文獻指出,鉀肥充足時,再增施氮素後,作物收穫時氮素含量較高,但土壤中殘留的NO3-較少,也意味著地下水或其他環境被汙染的風險較低。

商品化鉀肥資材:速利鉀--天然鹼性智利硝石,
由天然礦石精製而成之硝酸鉀肥料,富含鎂、硼、鈉、硫、碘、鉬等多種微量元素。

資料來源: