發低成本 LoRa(Long Range) 無線傳輸的資料收集器 與建置 LoRa 長距離無線傳輸系統，以節省通訊費用
農 業 化 學
圖 5-16名間茶園 LoRa 無線傳輸設備搭配太陽能板。
圖 5-17LoRa 長距離無線傳輸監測系統架構。
生物炭農地施用對溫室氣體排放之影響 生物炭 因原料來源與製程技術種類繁多，製成之特性與效果 不一。前人研究生物炭施用可降低溫室氣體排放，然 生物炭施用後會因氣候、土壤特性與農事管理而有不 同結果。本研究針對甜蘿蔓園施用三種不同生物炭 ( 木 炭、稻殼灰、炭化稻殼 )、草莓園施用兩種不同生物炭 ( 綠竹炭、炭化稻殼 ) 及玉米田施用炭化稻殼不同添加 量 (0%、0.15%、1%、2%、3%) 進行十次溫室氣體排 放量測。甜蘿蔓園添加三種不同生物炭結果顯示( 圖 5-18)，僅稻殼灰的添加會降低氧化亞氮排放，其餘處 理均會增加甲烷與氧化亞氮排放。草莓園添加兩種不 同生物炭結果顯示( 圖 5-19)，兩種生物炭均會增加甲 烷與氧化亞氮排放。玉米田添加不同量之炭化稻殼結 果顯示( 圖 5-20)，僅施用 2% 炭化稻殼處理會降低氧 化亞氮排放，其餘處理均會增加甲烷與氧化亞氮排放。
由調查結果可知不同生物炭或不同施用量的添加大多 會增加甲烷與氧化亞氮排放，此結果與前人研究不符，
可能與土壤溫度有關，土壤溫度越高，微生物活性越 大，溫室氣體排放量也越大，而對照組因土壤溫度較 其他處理低( 如表 5-9、表 5-10、表 5-11)，因此其溫 室氣體排放量低於其他處理。後續仍將持續調查，以 了解臺灣施用生物炭對溫室氣體排放之影響。
圖 5-18施用不同生物炭之甜蘿蔓園溫室氣體排放結果。
圖 5-19施用不同生物炭之草莓園溫室氣體排放結果。
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表 5-9甜蘿蔓園各處理量測時之土壤環境因子平均值
生物炭種類 生物炭施用量
(Mg/ha)
氮肥施用量 (kg/ha)
土壤溫度 (℃ )
土壤水分 (%)
電導度 (μS/cm)
對照組 0 0 29.5±4.6 9.3±1.9 106±58
木炭 20 0 33.6±5.5 12.1±2.6 264±162
稻殼灰 20 0 30.6±5.2 11.1±3.0 183±102
炭化稻殼 20 0 30.6±6.0 9.2±2.4 96±86
mean±SD.
表 5-10草莓園各處理量測時之土壤環境因子平均值
生物炭種類 生物炭施用量
(Mg/ha)
氮肥施用量 (kg/ha)
土壤溫度 (℃ )
土壤水分 (%)
電導度 (μS/cm)
對照組 0 687.5 25.4±2.6 13.5±1.5 249±144
炭化稻殼 6 687.5 28.4±3.5 12.8±1.8 192±71
綠竹炭 6 687.5 28.6±3.3 13.9±2.2 340±30
mean±SD.
表 5-11玉米田各處理量測時之土壤環境因子平均值
生物炭種類 生物炭施用量
(Mg/ha)
氮肥施用量 (kg/ha)
土壤溫度 (℃ )
土壤水分 (%)
電導度 (μS/cm)
對照組 0 280 27.6±7.2 13.5±3.6 159±138
炭化稻殼 3(0.15%) 280 30.8±6.9 12.8±2.9 204±226
炭化稻殼 20(1%) 280 30.4±7.4 12.5±2.6 234±134
炭化稻殼 40(2%) 280 30.6±8.0 12.8±2.7 237±185
炭化稻殼 60(3%) 280 30.1±6.8 13.7±3.2 337±307
mean±SD.
圖 5-20 施用不同添加量生物炭之玉米田溫室氣體排放結果。
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農作物災損影像資料收集與資料庫建置 農作物 受颱風等天然災害侵襲造成嚴重損害，政府投入許多 人力進行勘災與補償，相當耗費人力、時間與金錢，
因此，如何加速災害救助流程，協助農友儘快復耕成 為重要課題。本計畫以農業生態系長期試驗區，應用 無人飛行載具 (unmanned aerial vehicle, UAV) 蒐集水 稻與易受損作物、果樹不同生長階段、人為模擬受災 與實際受災下之航拍影像及地面調查資料，並研發農 作物受損災情影像判釋技術，以輔助災損判釋，加速 災害救助流程。為能掌握無人飛行載具航拍影像應用 於不同作物之災損判釋成效，本年度延續前兩年之試
驗區空拍監測作業，進行嘉義分所溪口農場( 圖 5-21 A1, A2)與臺南改良場雲林分場( 圖 5-21 B1, B2)長 期生態研究 (long-term ecological research, LTER) 的水 稻試驗田及高雄、屏東地區之香蕉、蓮霧、芒果等試 驗區果樹之不同生長期及災害影像航拍，以建立影像 判釋與分析之基礎。透過影像資料庫之規劃，進行航 拍影像的空間圖層、詮釋資料與屬性資料的整合，並 透過 Google Earth 雲端分享各作物專業區與災害監測 點之影像資料庫( 圖 5-22)，提供未來應用航拍進行 勘災所需之影像判釋基礎，以協助並加速災後勘災作 業。
A1
A2
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圖 5-21災損影像判釋分析成果。(A1：嘉義分所溪口農場 - 水稻各生長期空拍影像；A2：嘉義分所溪口農場 - 水稻各生長
期空拍影像分析 -NDVI；B1：臺南改良場雲林分場 - 水稻各生長期空拍影像；B2：臺南改良場雲林分場 - 水稻各生長期空 拍影像分析 -NDVI)。
圖 5-22Google Earth 作物專業區多時期影像資料 / 網路查詢暨展示系統。
B1
B2
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農牧循環經營模式之環境監測 截至 107 年，全 國有 418 場畜牧場取得沼液沼渣作為農地肥分使用同 意，為了解畜牧肥水農地再利用對環境的影響，本計 畫利用地理資訊系統（geographic information system, GIS）繪製西南部畜牧肥水農地再利用場址分布圖並 套疊全臺土壤質地( 圖 5-23)，針對彰化縣與雲林縣 篩選 5 處施灌密集與環境敏感區域進行地下水質與土 壤品質監測。其中以位於砂質性土壤及鄰近河流之地 下水監測井測得 NH4+-N 濃度較高且各季間變化大( 圖 5-24)，須持續監測地下水質週期性變化與土壤品質，
了解再利用案增加是否會造成環境二次污染。自 93 年起，於農試所 85 號試驗田進行施用等氮量養豬肥 水 ( 糞肥 ) 或化肥，每年兩期作水稻栽培試驗。依糞 肥中銅、鋅平均濃度 24、63 mg/L，與質量平衡原理 概估，每年土壤銅、鋅增加量分別約為 0.9、2.2 mg/
kg，從分析結果顯示，連續試驗 12 年後，施用糞肥 每年增加表土中銅含量約 0.6 mg/kg，而鋅含量則無
顯著增加( 圖 5-25)。在植體分析結果中，化肥與糞
肥處理間僅鋅含量有顯著差異，主要累積於稻稈( 圖 5-26)，因此建議在耕作一段時間後，可移除作物殘 體，減少田間鋅累積。此試驗地自 105 年停止施灌糞 肥，由 107 年底分析結果得知原施用糞肥之表土中銅 含量有減少趨勢，將持續調查其土壤恢復能力，可作 為畜牧肥水再利用案執行規範之參考。
圖 5-23全臺土壤質地與西南部畜牧肥水農地再利用場址分
布圖。
(a)
(b)
(c)
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圖 5-25農試所試驗田施用不同肥料下表土 (0~15cm) 與裏土 (15~30cm) 銅、鋅含量累積情形。
圖 5-245 處監測區域之施灌農地分布圖與地下水質 NH4
+-N、NO3-N 含量四季變化。(a) 彰化縣福興鄉 -FX；(b) 雲林縣崙背 鄉西側 -LUA；(c) 雲林縣崙背鄉東側 -LUB；(d) 雲林縣土庫鄉 -TK； (e) 雲林縣口湖鄉 -KH。
(d) (e)
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圖 5-26農試所試驗田施用不同肥料下植體銅鋅含量分析結果。
農業長期生態研究網建置 鑑於舊版農業長期生 態研究網系統老舊、開發模組已停止更新、不利於 後續更新且未有資料共享功能。107 年度起進行農業 長期生態研究網之重建。本次農業長期生態研究網 的架構以最新版本的 Linux Ubuntu 18.04 LTE 作業系 統作為伺服器，以 Drupal 8 為核心，配合 apache、
Tomcat、php、MySQL 等工具建構農業長期生態研 究 網， 並 使 用 Views、Google MAP、íFram、Slide、
Gallary 等數個 drupal 模組，使網站的功能得以完整 ( 圖 5-27)。基於長期生態研究網頁架構上，橫向串聯 MetaCAT 資料管理系統及 NODE-RED 開源 IoT 開發 介面，將農業長期生態研究多年來的資料、元資料，
以農業長期生態研究網為核心，呈現於網頁中，方 便研究人員檢索資料、查詢需要的資訊( 圖 5-28)。
而 NODE-RED 開源 IoT 開發介面則將過往設計的田 間無線感測網絡 (WSN) 資料收集設備整合，並達成 資訊即時呈現於長期生態研究網。經由前述整合，現 今僅靠單一的入口網站，即可監控田間的感測器數據 即時資訊，並可檢索長期生態研究多年來的研究資料 ( 圖 5-29)。如今農業長期生態研究網已經提供包含
「農業長期生態研究站簡介」、「最新消息發布」、
「研究樣區資訊」、「即時監測資料瀏覽」、「活動 相片輯」、「研究資料檢索下載」、「相關應用程式
及資訊下載」等功能，並有中、英雙語化界面，是農 業長期生態研究未來資訊發布、資料倉儲、即時監測 的重要平台( 圖 5-30)。
圖 5-27農業長期生態研究網首頁。
圖 5-28農業長期生態研究站結合 MetaCAT 資料管理系統 檢索畫面。
圖 5-29農業長期生態研究網即時監測畫面。
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圖 5-30相片輯收藏研究站之重要活動照片。
斗南農場耕作制度、施肥管理與氧化亞氮 (N2O) 排放係數探討 107 年於雲林分場斗南農場，以 FTIR 分析儀 (FACE-EB3200) 與密閉罩法，對 2 種耕作制度
（水稻連作 LL 區與水稻花生輪作 LU 區）、3 種氮 肥等級（CK 區無施肥；1 期 SA 區 100 kg N/ha、CA 區 180 kg N/ha；2 期 LL-SA 區 80 kg N/ha、LL-CA 區 140 kg N/ha、LU-SA 區 20 kg N/ha、LU-CA 區 45 kg N/ha）， 及 各 田 區 1-4 重 複（CK 區 無 重 複、LL 區 4 重複、LU 區 3 重複）、田區內佈點 3 重複，總
計 16 個田區與 48 個採樣點進行監測。107 年 1 期 52 天的監測結果（圖 5-31）推算 1 期 N2O 累積通量：
LL-CK 區 0.7680、LL-SA 區 0.9724、LL-CA 區 1.0194、
LU-CK 區 0.3952、LU-SA 區 0.8375、LU-CA 區 0.8842 kg N2O-N/ha。 若 以 N2O 累 積 通 量 對 氮 肥 施 用量作圖之迴歸方程式推算，則排放係數為：LL 區 0.14%、LU 區 0.28%(kg N2O-N/kg N)；若以 N2O 累積 通量除以氮肥施用量計算，則逸散百分比為：LL 區 0.57~0.97%、LU 區 0.49~0.84%(kg N2O-N/kg N)。107 年 2 期 55 天的監測結果（圖 5-32）推算 2 期 N2O 累 積通量：LL-CK 區 1.7343、LL-SA 區 1.6788、LL-CA 區 1.6411、LU-CK 區 1.4550、LU-SA 區 1.3809、
LU-CA 區 1.2995 kg N2O-N/ha。若以 N2O 累積通量對 氮肥施用量作圖之迴歸方程式推算，則排放係數為：
LL 區 -0.07%、LU 區 -0.34%(kg N2O-N/kg N)； 若 以 N2O 累積通量除以氮肥施用量計算，則逸散百分比 為：LL 區 1.17~2.10%、LU 區 2.89~6.90%(kg N2O-N/
kg N)。水田 N2O 排放峰值發生於曬田期 (5/1~5/10、
9/20~9/30)、間歇灌水初期或施穗肥後一週，花生田 則發生於 8 月中至 9 月上旬，兩者土壤水分含量體積 百分比皆介於 10% 至 20% 間；顯示 N2O 排放受到氮 肥與水分管理影響。
圖 5-31107 年 1 期 N2O 排放每日通量趨勢變化圖。
（左上 LL-CK、中上 LL-SA、右上 LL-CA、左下 LU-CK、中下 LU-SA、右下 LU-CA）