農業環境保護
無 人 機 航 拍 影 像 分 析 在 香 蕉 植 株 保 險 勘 災 之
應用 基於本所與相關單位過去在無人機與影像判
釋技術之發展，配合農委會農業保險之推動，富邦 產 險 所 推 出「 香 蕉 植 株 農 作 物 保 險 」， 以 無 人 機
（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）進行勘災，並以 影像判釋技術評估分區定損區域之無收穫災損面積，
作為保險公司理賠之依據。108 年在高雄市及屏東縣 試辦，由民間公司進行面積介於5~42 ha 之間，飛行 高度約110~120 M，影像解析度 3~4 cm 之航拍。本 所協助影像判釋。此應用相較於人工勘災，可縮短
圖5-20 香蕉倒伏災損影像判釋結果。
勘災時程。實際判釋結果，5 號颱風丹娜絲啟動之航 拍，屏東縣九如鄉等20 個鄉鎮投保戶之香蕉園並未 有無收穫面積；11 號颱風白鹿之航拍影像，屏東縣 竹田鄉投保戶之香蕉園有53% 無收穫面積、佳冬鄉 投保戶之香蕉園有24% 無收穫面積（如圖5-20），
超過20% 投保戶無收穫面積自負額，達理賠標準。
另將數化結果與非監督式分類相比，非監督式分類 所判釋之無收穫面積大於數化之結果，而「香蕉植 株保險」因採用逐次累計賠付理賠方式，還須扣除 自負額，較適合使用數化作為影像判釋之方法，非 監督分類適用於災損嚴重度較高且損害範圍較大區 域之判釋。
(A) (B1)
(C1)
(C2)
(B2)
A. 丹娜絲颱風過境屏東縣高樹 鄉投保戶空拍香蕉園未有災 損（面積9.3 ha）。
B1：白鹿颱風過境屏東縣竹田 鄉投保戶空拍香蕉園（面 積0.78 ha）。
B2：B1 投保戶影像判釋無收 穫面積比例為53%。
C1：白鹿颱風過境屏東縣佳冬 鄉投保戶空拍香蕉園（面 積0.27 ha）。
C2：C1 投保戶影像判釋無收 穫面積比例為24%。
農 業 化 學
臺灣中南部地區水田甲烷排放量測與估算 水 稻田在浸水還原狀態下，微生物分解有機物過程會 產生甲烷，為溫室氣體來源之一。本研究以渦流協 變法（Eddy Covariance Method, EC）量測霧峰本所
（103~105 年）及嘉義分所溪口農場（106~108 年）
水稻田全年度甲烷排放，並分析氣溫與甲烷排放量 之相關性，建立本土水稻甲烷排放係數，作為未來 排放清冊更新參考。量測結果顯示，霧峰第一、二 期作甲烷排放量分別約為30~41 與 175~186 kg CH4/ ha/season； 溪 口 則 分 別 約 為 43 kg 與 210~251 kg CH4/ha/season。依據甲烷排放調查結果顯示，插秧 後到最高分蘗期持續淹灌水期間為水稻田主要甲烷 排放時期，最高分糵期排水曬田後甲烷排放均低。
因目前採用之開放式甲烷分析儀，不適用於雨天，
為解決缺值估算問題，係將各期作水稻田所排放的 甲烷通量分為甲烷大量排放時期（浸水期）與此之 外的時期，進行浸水期甲烷排放量與溫度的相關性 分析。結果顯示，湛水管理期間霧峰與溪口第二期 作水稻甲烷排放量均與氣溫呈正相關，可利用線性 回歸估算缺值數據，藉以估算臺灣各氣候區之水稻 田甲烷排放量（圖5-21）。108 年溪口第二季水稻 栽 培 期 間 甲 烷 排 放 量 實 測 值 為236 kg-CH4/ha（圖 5-22），因8/9 及 8/13~18 有明顯雨勢，造成 8/10、
8/17 及 8/18 三天數據缺乏，利用線性回歸估算缺值 數據，108 年度估算溪口水田二期作甲烷排放量為 260 kg-CH4/ha （圖5-23）。
施用不同料源生物炭對青江菜生產之影響 為探 討施用不同料源生物炭對作物產量的影響，由8 處 改良場於該轄區內進行38 種不同生物炭之青江菜 盆栽試驗，使用的生物炭包含果樹修枝炭、竹炭、
殼 炭、 廢 棄 菇 包 炭， 其 炭 化 溫 度 分 別 為400℃、
500℃、600℃， 以 及 2 種 炭 化 溫 度 高 於 750℃ 的 炭 品（N、O）。 炭 品 組 成 經 群 集 分 析（Cluster analysis） 與 主 成 分 分 析（Principal component analysis, PCA）， 生 物 炭 間 的 差 異 主 要 由 有 機 碳
（Corg）含量、氫碳莫耳比（H/Corg）、保水能力、
有 效 性 鉀（M3-K）、 有 效 性 鈣（M3-Ca）、 總 量 鉀以及總量鈣。盆栽試驗結果顯示，生物炭施用量 為2%，平均可增加土壤 pH 0.3~2.0，各場連續種植 青江菜產量結果如圖5-24所示，施用於酸性土壤的 產量高於施用於中性土壤，相較於對照組產量增加 7~17%；施用於中性土壤中產量多為下降，可能與 生物炭施用後使土壤pH 呈現微鹼性，不易青江菜生
圖5-21 湛水管理期間霧峰本所(103~105 年 ) 與溪口農場
(106~108 年 ) 水稻第二期作甲烷排放量與氣溫之相 關性分析。
圖5-23 108 年溪口農場第二期作之水田甲烷估算排放量。
圖5-22 108 年溪口農場第二期作之水田甲烷排放量。
農 業 化 學
長，但隨著耕種次數增加，產量有逐漸增加的趨勢。
比較施用3 種溫度（400℃、500℃、600℃）炭化之 不同料源生物炭，對青江菜產量沒有顯著差異，但 優於炭化溫度高於750℃ 之生物炭（圖5-25），建 議選用炭化溫度介於400~600℃ 之生物炭於酸性土 壤中，可得到較好的效益。
圖5-24 施用2% 生物炭對青江菜產量差異。
圖5-25 於酸性土壤中施用不同炭化溫度對青江菜產量影響。
畜牧廢水農地再利用之減碳效益評估 畜牧廢 水農地再利用為循環農業之一環，為評估其相對於 原三段式廢水處理系統（含施用化肥）是否具減排 效益。本研究引用本土及IPCC 之排放係數估算畜 牧廢水生命週期之溫室氣體排放量，並換算成CO2
當量進行比較。以飼養2,000 頭之養豬場，每日排 放50 Mg 廢水、廢水氮濃度 400 mg/kg、牧場與施
灌地距離5 km、施灌水旱田 20 ha、農地 400 kg-N/
ha/yr 氮肥施用量為例進行估算。估算結果顯示，農 地再利用可較三段式廢水處理於水田耕作中降低73 Mg-CO2 eq/yr，於旱田耕作中降低 57 Mg-CO2 eq/yr
（表5-3）。而兩種處理方式，在生命週期中均以 施用於水田後產生之溫室氣體為最大排放量，各別 佔排放總量77% 及 64%，其次為施用於旱田後之溫 室氣體排放（圖5-26）。由結果可知，將三段式廢 水處理改為畜牧廢水農地再利用可有效的降低溫室 氣體排放。
表5-3 不同畜牧廢水處理於水旱田之碳排放量
不同廢水處理方式 水田 旱田
Mg-CO2 eq/yr
直接農地再利用 285 117
三段式廢水處理 + 施用化肥 358 174
圖5-26 兩種不同畜牧廢水處理過程各階段溫室氣體排放量
(a) 畜牧廢水農地再利用；(b) 三段式廢水處理。
(a)
(b)
農 業 化 學
資訊與通訊技術應用於農業長期生態研究 長期 生態研究之目的是希望藉由收集與整合長期的生態 資料來解決短期、小尺度所無法回答的生態問題，
所以持續收集新資料與原本累積資料有效被保存顯 得非常重要。為了節省農業生態監測長期消耗的人 力、物力與時間，長期生態研究站應用資訊與通訊 技術，佈署各類感測器自動收集資料（圖5-27）。
其架構為感測器端建置長距離無線傳輸技術（LoRa, Long Range）提供免通訊費之區域網路（8 公里）長
距離無線傳輸，最後搭配行動通訊技術（4G），將 所有感測器監測數據透過網際網路傳回伺服器，可 降低人工與通訊成本。伺服器端結合視覺化程式流 程開發工具（Node-Red），將接收到的數據即時顯 示網頁，並自動化分類儲存於相對應詮釋資料的感 測器資料庫（圖5-28），藉由生態後設資料語言模 組（MetaCat）有效資料倉儲管理，且提供網頁介面 對資料倉儲查詢、交換與分享的功能，有助於長期 生態資料的保存、整合、共享與分析應用。
圖5-27 長期生態研究站應用資訊與通訊架構。
圖5-28 資料傳輸與資料倉儲架構。
農 業 化 學
資訊與通訊技術應用於生態服務功能之評估 過 去 評 估 生 態 系 統 之 服 務 功 能 及 其 變 化 往 往 需 要 勞 動 密 集 之 定 期 調 查， 以 致 其 消 耗 大 量 之 人 力 與 時 間，且調查頻率亦有所侷限。隨著資訊與通訊技術
（ICT）之快速發展，其已被便利地應用於生態調 查之許多不同面向，透過ICT 可大幅取代費時費力 之生態調查。本研究之目的係應用傳統調查與ICT 技術比較慣行農法與有機草生栽培農法對環境、生 物多樣性及生產之影響，以進行ICT 應用於生態服 務功能之評估。試驗於臺灣西部農業發達之名間鄉
表5-5 慣行與有機農法茶園之氮淋洗比較表
農法 年 淋洗量 氮素投入
肥料/ 降雨 / 灌溉
銨態氮 (NH4+)
硝酸態氮 (NO3-)
mm kg-N/ha kg-N/ha kg-N/ha
有機農法 2011 425 0 10.4 0.0 0.9 40
慣行農法 2011 782 973 10.4 28.5 6.7 245
有機農法 2012 671 0 42.6 0.0 6.0 95
慣行農法 2012 971 617 34.0 11.0 3.3 409
有機農法 2013 -a 0 60.1 0.0 2.0 56
慣行農法 2013 -a 667 127.0 84.4 4.1 318
a2013 年淋洗量資料不完整故無資料呈現。
表5-4 慣行與有機農法茶園之生物與環境因子比較表
(1) 資料收集之監測方法與監測時段
項目 方法 時間
生物多樣性
動物物種數( 種 / 年 ) 人工調查 2013~2017
植物物種數( 種 / 年 ) 人工調查 2013~2019
兩棲類無尾目自動錄音( 種 / 月 ) ICT 2014.08~2015.07
環境因子
每小時平均土壤溫度(℃) ICT
2018.07~2019.07 每小時平均土壤濕度(m3/m3) ICT
每小時平均土壤電導度(mS/cm) ICT
(2) 統計結果
項目 慣行茶園 有機茶園 p 值
生物多樣性
動物物種數( 種 / 年 ) 3.6 ± 2.9 8.7 ± 7.3 **
植物物種數( 種 / 年 ) 10.0 ± 2.1 32.9 ± 9.6 ***
兩棲類無尾目自動錄音( 種 / 月 ) 32.8 ± 43.2 26.1 ± 34.5 0.07 環境因子
每小時平均土壤溫度(℃) 23.6 ± 2.9 23.5 ± 2.9 ***
每小時平均土壤濕度(m3/m3) 10.8 ± 1.4 13.3 ± 3.54 ***
每小時平均土壤電導度(mS/cm) 0.45 ± 0.08 0.40 ± 0.16 ***
p 值：*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001。
兩處不同農法之茶園進行，本研究成功運用ICT 技 術輔以人工調查進行生物多樣性與環境之監測，以 減少高頻率之勞動力與時間消耗，此外，結果顯示 有機農法為生物多樣性與環境帶來明顯的好處（表 5-4），如慣行耕作區之施肥過度造成嚴重地下水之 氮污染（表5-5），然而有機農法之生產力遠低於慣 行農法（表5-6），雖茶菁平均單價較高，但仍不及 慣行農法之產值（表5-7），且施行有機農法之茶園 生產力有逐年下降之趨勢，可能需進一步評估生態 補貼，以補償農友顧及環境效益而減少收入之損失。
農 業 化 學
表5-6 慣行茶園與有機茶園之年產量比較表
年 慣行茶園(kg/ha) 有機茶園(kg/ha)
2010 24,000 7,704
2011 18,000 6,360
2012 -a 5,520
2013 - a -b
2014 10,610 2,446
2015 8,019 -c
2016 23,690 3,455
2017 20,212 1,882
2018 22,057 -c
a慣行茶園自2012 年進行台刈作業，故於 2012~2013 年無 產量資料。
b有機茶園於2013 年進行深剪作業，故當年度無產量資料。
c有機茶園於2015 及 2018 年產量極低，故無收穫。
註：年產量為濕重。
表5-7 慣行茶園與有機茶園之年收入預估值
農法 年 茶菁平均單價
( 元 /kg)
年產值 ( 仟元 /ha)
慣行農法
2014 800 1,886
2015 480 855
2016 1,500 505 2017 1,000 4,492
有機農法
2014 2,500 1,359 2015 1,600 -a 2016 2,500 399 2017 2,500 1,046
a有機茶園於2015 年產量極低，故無年產值統計資料。
a有機茶園於2015 年產量極低，故無年產值統計資料。