科技議題

精準農業 Precision Agriculture
European Union
2014
European Union
10.2861/58758
http://bookshop.europa.eu/en/precision-agriculture-pbQA0114326/?CatalogCategoryID=1uwKABstHaoAAAEjB5EY4e5L
一、研究目的
本研究報告目的在於分析精準農業(Precision Agriculture,PA)在2014至2020年歐盟共同農業政策(Common Agriculture Policy,CAP)中之發展、應用與限制。目前全球農業所面臨的重大問題包括人口增加的壓力、農業發展對環境之衝擊、氣候變遷對農業之影響以及在多變異的環境因素下從事農業獲益之高風險特性。而精準農業以現代化科技為技術工具,包括全球衛星定位系統(Global Navigation Satellite System,GNSS)、遙測技術(remote sensing,RS)、地理資訊系統(Geographic Information System,GIS)等,搭配現代化的農業操作系統及管理技術(包括病蟲害控制、肥培管理、灌溉管理等),應用於糧食作物、果樹、蔬菜乃至畜牧業,或可有效管控成本、增加農產品質量、減少對環境之衝擊與降低農業投資風險等,成為解決當前農業問題重要方法之一。報告中針對精準農業在歐盟成員國實際獲利或失敗案例進行分析,提出精準農業在應用上之誘因與限制。透過研究分析,本研究亦建議未來歐盟應投入更多資源與心力,建構精準農業操作指引手冊、鼓勵研究及應用,並建立農場諮詢服務(Farm Advisory Services,FAS)組織或機構,以提升精準農業之應用層面。

二、研究方法:
本篇研究為歐洲議會(European Parliament)聯合研究中心(joint research center)政策部門(policy department)之研究人員於2014年所提出之農業與鄉村發展政策研究系列報告之一,研究方法為透過文獻回顧與案例分析,提出歐盟成員國推行精準農業之建議。報告中以精準農業在農糧作物、果樹、蔬菜、葡萄栽培乃至畜牧產業之應用為例,透過經濟分析、環境衝擊分析、風險分析、社會影響層面分析等,進行文獻中案例成敗之分析比較,並提出2014至2020年歐盟共同農業政策之政策工具與精準農業相關部分進行探討,亦論及精準農業對於農場資料蒐集、作物模式改進、整合管理控制系統及農產品地理溯源(geo-traceability of farm product)系統之助益。本篇報告共參考59篇官方資料或學術論文,內容涵蓋定義面、管理面、政策面、執行面與建議面,不僅可用於歐盟,亦可作為我國評估發展精準農業之參考依據。

三、研究結果:
精準農業之定義為「追求農產品品質與產量最佳化、減少成本、降低人為干擾及自然界不可預期的變異,且對環境友善之農業管理系統」。如何依據生產用地的氣候條件和土壤性質,在最少的人為投入與操作下,選植適合的作物品種,並採用最佳化栽培管理策略,依據適地適作的策略原則,達到生產高品質及產量之農產品,為精準農業發展之關鍵。將精準農業的定址管理應用於田間的生產管理必須是一個整合時空即時(real time)資訊,藉著完整詳細的資料庫模擬,並經由專家的決策模式評估,再連結到田間自動化操作的管理系統。具備上述完整功能的定址管理系統必須要包括五大項軟硬體設施與操作系統:
1. 土壤與作物生長資料庫:經由土壤性質與作物生長資料庫的比對,以地理統計(geostatistics)對影響作物生長的指標性質進行空間變異分析,可有效降低大量田間採樣與實驗室分析的時間和費用,並建立考慮土壤性質空間變異性的作物生長模式。

2. 資料與決策管理系統:以地理資訊系統的輸入、輸出、更新、保存、比對、決策分析和展示等強大的資訊管理功能,彙整不同來源的土壤與作物生長資料庫,對不同區域提出不同的作物管理決策與操作措施。並經由遙測快速取得龐大的最新資料,能與既有資料庫重新比對分析,將空間資訊的時變性(temporal variation)有效的應用於作物管理的決策。

3. 定位系統:全球地位系統(GNSS)是目前在建立空間資料必備的工具,是改善資料準確性和田間管理精確度不可或缺的工具,以期能有效的達成對田間作物生產的即時監控。尤其經由差分技術校正定位之精確度已達數公分之內,能具體提升定址管理的效能與應用性,甚致可進一步將定址管理的概念應用於溫室內的種苗、蔬菜和花卉的精緻栽培。

4. 監測系統:遙測(RS)是一種能快速取得龐大最新空間資料的方法,依據土壤環境的現況與作物生長的情形,目前已能經由衛星或航空器取得不同地表反射光譜用於辨識土壤境況和作物生育。其功用在於能以最新的資料與既有資料庫重新比對分析,將空間資訊的時變性有效的應用於作物管理的決策

5, 自動化農機械操作系統:定址管理的理想就是因地制宜和適地適作,經由遙測(RS)即時得到農地和作物生長資訊,以全球定位系統(GPS)確認座標,並依座標位置於地理資訊系統(GIS)取得既有農作記錄和土壤基本資料,再依據作物生長模式的模擬和營養生理的診斷推薦,提出施肥、給水或用藥的決策管理措施,將決策系統提出之建議經由田間自動化農機械操作予以精準的施作。

上述操作方式已用於美國、澳洲及許多歐盟國家(包括英國),並已有不少成功獲利的案例,而農場的規模與操作者對於精準農業各模塊的操作技術為影響精準農業能否成功獲利的關鍵。也因此文末特別提到在政策面及操作面上的相關建議,以提升執行精準農業之可行性。

四、 結論與建議:
精準農業可促進永續農業發展,然而以台灣農業現況而言,推動精準農業條件尚未成熟,主要障礙在於台灣農業型態多屬小農、老農,缺乏具有規模之農企業,缺少完整且大面積之耕地,具備精準農業軟硬體設施及操作概念之農民亦屬少數。因此在面對可有效控管成本、提高收益之歐、美、澳洲精準農業之競爭時,往往只能以糧食安全為前提,透過政策手段保護我國農業生產。筆者建議農政單位,擴大且積極推動目前「小地主大佃農」、「百大青年農民」等政策,並投入資源於國內精準農業相關研究,為日後推動精準農業奠基,達到農業升級之目的。
陳柏青
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