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微衛星遙測資料可用於大規模偵測 改善農業永續介入措施成效

根據微衛星遙測資料,在最低產量耕地以施肥器取代人工,幾乎可讓產量倍增。Nutritech Solutions India

美國一項新研究證實,可擴充(scalable)且低成本的微衛星(microsatellite)遙測資料,可用於規模化偵測並讓農業永續介入(sustainable intervention)措施的影響力倍增,能大規模跨地區應用於比對與提升作物產量、縮小耕地間的產量差距(yield gap)。

據Farms.com報導,國際玉米與小麥改良中心(CIMMYT)資深研究員Balwinder Singh指出,全球的食物生產60~70%來自小規模農戶,且其耕地層次的作物產量差距最大。密西根大學(University of Michigan)教授Meha Jain表示,許多研究人員正投入找出縮小產量差距、提升低產量地區收穫的方法。

密西根大學、CIMMYT、史丹佛大學(Stanford University)、康乃爾大學(Cornell University)合組的研究團隊在印度Eastern Indo-Gangetic Plains的小型農戶進行研究,以驗證低成本的微衛星影像可量化與改善作物產量增長。這項研究在2019年10月7日發表於10月號的Nature Sustainability期刊。

提升作物產量與餵飽日益增加的人口是未來數十年在氣候變遷的環境下將面臨的一些最大的挑戰,因此找出低成本增加食物產量的方式至為關鍵。史丹佛大學教授David Lobell表示,為能受惠最大的農戶提供解決方案有助於提升其接受度與回報,他希望透過這項研究吸引更多關注與投資於為農戶尋找最能滿足其需求的科技。

能偵測與掌握農業永續介入措施的影響力,便可大規模施行於能增加或產生最大效益與受惠最大的耕地位置。微衛星是小型、低成本、重量通常不超過100公斤在低軌道運行的衛星,運用微衛星遙測資料大規模、精準的施行農業介入措施,將有助於提升其效益,能以低成本與永續方式提升食物產量。

研究團隊在127個農場運用裂區設計(split-plot design)進行跨數年的實驗,一半的麥田採用傳統人工方式施用氮肥,另一半則採用新型的低成本施肥機。此外並運用微衛星與Landsat衛星的遙測資料,來比對耕地與地區產量。研究人員採用通常被視為衡量作物產量的黃金標準,亦即在作物收成後就地稱重,以評估使用施肥機這項介入措施對產量的影響。

研究團隊發現無需任何額外的輸入,使用施肥機在所有耕地、農場、年份都至少能讓產量成長達4.5%,相當於縮小現有產量差距約3分之1。而若根據微衛星遙測資料以最低產量的耕地為施行目標,將能以相同的介入成本與精力讓產量幾乎倍增。此外從產量成長獲得的平均利潤高於施肥器的成本,因此所有參與研究的農戶都願意再次進行相關投資。

這項研究顯示5%的耕地採用施肥器時,若為隨機採用則產量增長為4.5%,若是針對產量最低耕地採用則產量增長可達8.3%;10%的耕地採用施肥器時,若為隨機採用則產量增長為4.5%,若是針對產量最低耕地採用則產量增長可達7.8%;20%的耕地採用施肥器時,若為隨機採用則產量增長為4.5%,若是針對產量最低耕地採用則產量增長可達7.2%。

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