2020年08月10日
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【農機的新時代任務2】育才篇:退休潮來臨,農機研發出現人才斷層危機

文/陳慧萍 攝影/楊為

農村勞動力不足、人口老化已是世界各國共同面臨的問題,朝向自動化、智慧化發展的農業機械,被視為解決農村缺工問題一大利器,不過,臺灣農機研發界,事實上也和農村一樣面臨人才斷層危機,直接影響臺灣智慧農機研發,值得各界重視。

2027年前屆退40人 農機人才恐出現斷

目前行政院農業委員會(簡稱農委會)有關農業機械及智慧農業計畫,主要由各大學生物機電學系及各縣市改良場農機研究人員執行,不過多數將在近年屆齡退休,據統計,包括各大專院校生機系教授、農業改良場、農業試驗所研究人員,今年起至2027年,八年內預計有將近40人屆齡退休,讓農機界憂心不已。

臺灣共有五所大學開設農機相關科系,由北至南分別是國立臺灣大學、國立宜蘭大學、國立中興大學、國立嘉義大學及國立屏東科技大學,2000年後陸續改名為「生物機電工程學系」或「生物產業機電工程學系」,研究方向也跟著轉型,以自動控制、機電整合為課程發展方向,逐漸遠離傳統農機的教學。

「農機傳統必修課程,例如田間機械、畜牧機械,甚至曳引機、內燃機等課程,許多學校都沒有開了。」嘉義大學校長、生物機電工程學系特聘教授艾群表示,嘉義大學目前還保留傳統農機課程,但是隨著農機界研究、教學主力紛紛屆齡退休,未來農機人才培育令人擔心。

「現在各大學,憑良心說,連要找農機的人當老師都很難找。」艾群直言,有實務生產經驗的人越來越少,為了補充新血,嘉大必須早早開始「獵人頭」,鎖定正在唸博士班、高職生機科出身的,或者擁有很多農機證照的人,但符合條件的人還不一定願意來。

嘉義大學校長、生物機電工程學系特聘教授艾群憂心指出,農業機械的發展會影響到臺灣糧食生產,一定要積極因應人才斷層問題,才能延續臺灣農機研發實力。

解決人才危機 農機也需要「矽導計畫」

農委會農業試驗所2017年公布「農業機械產業人才供需調查及分析工作報告」,以問卷調查212位生機系學生,當中有高達59%的學生表示不願意投入農業機械產業,僅有36%的學生表達有意願投入,另有5%的學生對於未來職涯發展仍不確定;不投入理由,包括對產業熟悉度(46%)、自身技能不足以勝任(43%),其他依次為薪水(28%)、產業發展前景(26%)。

「傳統農機因為資訊蒐集較困難,論文不好寫,計畫也比較難申請。」一名大學研究人員坦言,各大學農機系改名為「生機系」後,學生「不務正業」的傾象越來越明顯,「不是想往科技業發展,就是研究所想換領域。」嘉義大學迄今仍非常重視傳統「田間農機」的教學,2014年更成立「農機研發與訓練中心」,開授曳引機田間操作保養檢修班、監控自動化技術班、農產品檢測技術班、稻米乾燥作業機械使用保養與檢修班、單缸柴汽油引擎使用保養與檢修班等課程,邀請業界實務專家與嘉大生機系學者共同授課,迄今共有1,229人上課,讓學生有農業機械實習的機會。

嘉大校長艾群分析,年輕人較不願意進入農機產業,第一是工作環境上不如其他行業舒適,但是現在農機已經改善很多了,以落花生收穫機為例,現在的產品已經到了「駕駛艙沒有冷氣不會有人買」的程度,因此研發可以改善工作環境問題;第二是臺灣市場不大,且農機公司大都是小企業,不易讓人看到產業願景,他認為有必要適當整併,例如農機大廠新荷蘭(New Holland),就是整併三家農機公司,甚至還擁有自己的銀行,協助農民辦理農機貸款,有了規模,才有辦法系統化經營。

針對農業機械人才危機,艾群建議,政府可以仿效半導體產業的「矽導計畫」,專案補助各大學生機系,聘請擁有農機專業背景的全職教師,負責教授農業機械課程、執行農業機械的研究計畫,幾年後再由學校吸收員額,「有這些人幫農機界打底,才不會在各大學教授退休後,發生人才斷層。」

農委會農業試驗所副所長蔡致榮認為,除了補助經費,讓生機系能夠聘用農機專長的師資,也有必要加強產學合作,讓學生有機會在大學較早階段,就認識相關產業;此外,若能增設農機高職學生進入普通大學就讀的管道,長遠來看也有利於產業發展。

臺灣作物多、市場規模小 農機研發要朝向「變形金剛」發

「農機的研發必須貼近產業需求。」艾群指出,農業機械化曾經是臺灣十大建設之一,因此稻作的農業機械發展齊全,機械化程度已經達到98%,但是臺灣的作物非常多,不可能每一種都可以像水稻一樣,從整地、插秧到收割都有機械可使用。市場不夠大,廠商自然不願意生產機器;也有些作物有市場需求,但所需的機械技術門檻高,廠商做不出來,換言之,「可能叫好不叫座,也可能叫座不叫好。」

為了解決農機研發和產業存在的距離,艾群認為,現代農業機械開發應朝向「變形金剛」發展。「一臺機器只有單一功能很可惜,應往多功能方向設計,只要換一下前端的夾具或者收穫頭,就可以運用在不同的作物,因為內部的動力傳遞是一樣的。」

艾群在嘉義大學帶領學生研發的「甜椒栽培植保機器人」,也是朝「變形金剛」目標前進。原本的機械手臂是為了執行病蟲害防治,未來希望機器可以擴充功能,甜椒種植期間負責噴藥,等果實成熟了,就可以轉型為採收機。

嘉義大學校長艾群帶領研究團隊研發「甜椒栽培植保機器人」。

艾群的研究團隊與嘉大園藝系、植物醫學系合作,在嘉義大學校內的甜椒溫室,將葉蟎、蚜蟲等各種病蟲卵植到葉片上,從植入的那天開始,每天拍照記錄各種病徵,共拍攝2萬多張影像上傳到資料庫,藉由大數據讓電腦學習病毒辨識,已完成九種病徵標註;目前機器人已經可以準確辨識四種病徵,其中蟎類辨識率高達96.7%,薊馬辨識率達83.5%。病毒專家系統建立後,機器人已可在溫室設施內自動行走,檢測甜椒葉片感染哪種病毒,再針對感染部位精準噴藥。

艾群表示,由於農業主要人力年齡層偏高,對於病蟲害專業防制和訓練不足,在作物病蟲害防治上,常有辨識困難及錯誤用藥的問題,尤其在早期防治上,更是一大挑戰,植保機器人經由病蟲害訓練學習,可以達到早期發現的效果,透過持續學習與精進,實地應用到甜椒栽培時,可以減省三成人力需求,並降低50%以上農藥使用量。

嘉義大學研發的「甜椒栽培植保機器人」以「變形金剛」為目標研發,平時機械手臂可用來執行病蟲害防治,未來希望採收時可改裝為採收機。

「甜椒栽培植保機器人」可自動偵測甜椒葉片感染哪種病毒,再針對感染部位精準噴藥。

沒有農機輔助生產 熟悉的作物可能會消

「農業機械的發展會影響到臺灣糧食生產!」艾群指出,農村勞力越來越少且高齡化,需要借重農業機械來減輕勞動強度,改善勞動條件,才能增加年輕人從事農業生產意願;未來如果某一作物沒有機械輔助生產,很有可能因為沒人種植而消失。

「慢慢你會發現市面上很多作物不見,尤其小時候看過的作物怎麼不見了?」艾群說,很多作物仰賴人工生產,例如臺灣古早作物「破布子」,需要人工採收,加工手續繁複,若沒有進一步提升機械化,未來有可能沒有人願意種。「也許有人認為世界上沒有破布子也沒有關係,但是越來越多種作物消失,臺灣特色和文化也會跟著消失。」

數量稀有的特定作物,往往很難外銷到國際,投入研發成本顯得「不划算」,艾群指出,日本、韓國、中國政府都有設立「農業機械研究院」或「農業機械研究所」等專責機構,甚至國家也有專責法規,有策略地發展農業機械;若有一種國內作物很稀少,就可以透過這個組織,自己開生產線研發、製造機器,賣給國內農民;可以外銷的機械,再讓產業接手做。「他們有一個使命,有固定的機械可以生產,這樣至少可以維持國內某種作物不會消失。」

「臺灣農業要永續,農業機械是根本。」農村人口短缺、高齡化的時代,沒有致力發展農機,農業很難永續發展,但是相較日、韓等鄰近國家,有農機專責機構和專屬法規,臺灣目前僅把農業機械視為「農業資材」,和肥料隸屬同一單位管轄。

「有專責機構、專責法律,才能有固定預算、組織,做產業無法做的事,確保臺灣的農機研發,就是確保臺灣的糧食生產。」艾群的語氣,有憂心,有無奈,也有期望。

農業機械的發展會影響到臺灣糧食生產,艾群指出,農村勞力越來越少且高齡化,如果某一作物沒有機械輔助生產,未來很可能因沒人種植而消失。

 

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文.圖/曾宥綋 行政院農業委員會臺中區農業改良場土壤肥料研究室助理研究員 郭雅紋 行政院農業委員會臺中區農業改良場土壤肥料研究室主持人 本文介紹的羽毛循環再利用產品,則著重於發揮羽毛具有的特性及優點,搭配微生物進行轉化,雖然會限縮羽毛處理量能,但可提高後端產品應用價值。 依據行政院農業委員會(簡稱農委會)的農業統計資料,臺灣每年約生產2萬8,000公噸廢棄羽毛。羽毛為家禽副產物,角蛋白含量豐富,氮含量一般為12~15%,其分解釋放的寡胜肽或胺基酸具有生物刺激素的功能,例如色胺酸為吲乙酸的前驅物,可促進作物根系生長、提高氮同化作用效率、增進微量元素吸收;某些研究亦指出,施用富含脯胺酸的蛋白質水解物,可促進作物生成細胞分裂素,可見羽毛分解後的胺基酸可做為製肥原料之一。(表一)。 羽毛在農業生產上的應用與特性 傳統利用羽毛副產物於作物生產上,常以強鹼處理羽毛後再經酸鹼中和,雖然酸鹼處理法的流程較為簡便,水解時間也短,然而以此方法產製的羽毛水解液,有腐蝕性酸鹼液操作危險、必須廢液處理、成品無法應用於有機農業及缺乏額外促進作物生長的物質等缺點。因此,如以微生物水解羽毛可生產較高應用價值的產品,並進一步減少環境汙染問題。羽毛具有抗分解的特性,可用於生產長肥效的堆肥產品,藉由添加適當菌株並依不同作物類別,調配合適的堆肥資材組成及配比,透過堆肥化過程提高成品保肥力並促成養分釋放,使堆肥成品同時兼具離子養分及有機養分,離子養分可立即供作物幼苗吸收,而有機養分如胜肽及胺基酸可促進作物根系生長,亦可於作物生產過程中,持續分解釋放離子養分,達到緩效供肥的效果。由於緩效供肥及成分穩定的特性,羽毛堆肥可直接作為離地栽培介質,在不額外施肥的情況下仍保有基礎生產力,可取代泥炭等非短期再生的自然資源、減少追施肥料用量及頻率,以及減少介質鹽化等價值。 菌株TCPiA讓羽毛發揮更大功效 研究指出,羽毛分解菌是羽毛堆肥的接種菌劑,羽毛分解菌能以羽毛做為生長的碳氮源,不同菌株具有不同額外功能及生理特性,農委會臺中區農業改良場(簡稱臺中農改場)篩選的羽毛分解菌——巨大芽孢桿菌TCPiA具有生成吲乙酸、溶磷、分解蛋白質等特性,可促進作物根系生長、加速高氮有機肥分分解並提高養分利用率。此外,含內生孢子的菌液亦可與蝦殼粉混合造粒,產製固態菌劑,每公克菌劑有7.1×108 CFU/g可應用於羽毛水解。經200公升的簡易醱酵槽體試驗,菌株TCPiA可分解5%乾羽毛,分解率為92%,羽毛水解液特性為pH值8.9、EC值12.0 dS/m,成分包含氮0.6%、磷0.04%、鉀0.11%、鈣0.28%、鎂0.02%,另外可以此水解液為基礎,調配不同肥料配方,應用於作物生產。羽毛水解液再經過濾烘乾,則可製成羽毛粉,其特性為pH值5.1、EC值11.1 dS/m,成分含氮10.7%、磷0.4%、鉀4.1%、鈣0.5%、鎂0.2%,一般市售膨化羽毛粉則是pH值5.5、EC值9.7 dS/m,成分含有氮12.5%、磷0.2%、鉀0.1%、鈣0.5%、鎂0.1%。兩種羽毛粉的體外相對蛋白質消化率,以菌株TCPiA的水解羽毛粉較高(88.0±0.7%),膨化羽毛粉僅有65.6±2.1%。顯示經微生物水解的羽毛粉,其養分較易為動物消化吸收。 羽毛生物堆肥緩效供肥省肥量,價格更勝泥炭 臺中農改場以菇類培植廢棄包的木屑及羽毛(以羽毛為主),經堆肥醱酵二至三個月生成的羽毛生物堆肥成品,其pH值6.8、EC值5.9dS/m、氮2.6%、磷1.7%、鉀2.0%,而碳氮比為13,雖具高EC值,然而經試驗證明可直接做為洋香瓜(臺南13號)的無土栽培介質,栽培期間不額外施肥亦有生產效益。若以純羽毛堆肥再額外施用滴灌養液(追肥),堆肥的高EC性質並不會影響作物生長,反而有良好的洋香瓜葉片性狀及果實品質。若跟純椰纖搭配滴灌養液做對照,洋香瓜的單果重未有顯著差異,顯示羽毛生物堆肥具有長肥效的特性(表二)。此外,試驗結果顯示羽毛堆肥可替代泥炭介質,有助於減少追肥頻率及用量,降低農友生產成本,甚至提高果實風味。 此外,考量離地栽培的生產模式,一期作後經常會發生介質分解導致需額外充填介質的情形,常用的補充介質為泥炭或椰纖,部分椰纖在使用前需以清水洗鹽,讓補土程序更為繁瑣,而泥炭雖不需清洗,但價格較椰纖昂貴。以腐熟羽毛堆肥做為充填介質,此介質不需額外水洗處理,且價格比泥炭便宜,可降低農業生產成本,其保有的肥分及逐漸釋放的有機養分,使洋香瓜幼苗生長狀況良好。除農業生產外,因羽毛生物堆肥質輕、穩定及緩效供肥,可應用於家庭園藝或都市農場,不會生成或吸引蚊蠅、發惡臭,且在不需額外給肥的情況下,能保有最少一期作的生產。以草莓為例,種植於裝填羽毛堆肥的盆栽,並定時給水,草莓便可順利生長和結果,經調查每株草莓於此條件下可生產22顆果實,每顆果實平均18.0公克重,最大果重達39.0公克而最小果重為7.6公克,果實糖酸比為12.4,若是栽種於家庭,既可做為視覺觀賞,又可享用有機草莓,一舉兩得。此外,多肉植物經羽毛生物堆肥,並維持一週澆一次水的頻率,生長情況也相當良好。 副產物的處理與應用之間,必須找到平衡點 羽毛為相對抗分解的高氮有機副產 物,再利用性的價值極高,然而目前針對羽毛循環再利用,大多是以處理羽毛為目標,這樣勢必考量處理時間及處理量,因此現今以化學藥劑水解羽毛或添加大量羽毛於堆肥中為大宗。而本文介紹的羽毛循環再利用產品,則著重於發揮羽毛具有的特性及優點,搭配微生物進行轉化,雖然會限縮羽毛處理量能,但可提高後端產品應用價值,未來如何找尋平衡點,除了期待技術商品化,實際於市場中獲知應用效益,仍需同步進行科技研發和改良。 (參考文獻請逕洽作者)   更多文章請見《豐年雜誌》2020年7月號

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