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友善驅鳥新科技有助於減緩鳥害來襲

農業科專服務小組/許家銘 專案經理

農作物栽種與收成期間,除了極端氣候所產生的自然災害,鳥類與昆蟲大舉侵襲及傳遞病原菌,往往會造成農作物產量大幅銳減之窘境,亦將產生難以估計之產業損失。本文即淺談國內外應用不同高粱分子機制,說明如何降低麻雀對於高粱種子之啃食災害,以及透過雷射科技輔助田間工作者減緩鳥害所造成之產業問題。

當麻雀對高粱作物產生選擇性

傳統農民為有效杜絕鳥害問題,嘗試使用劇毒農藥、防鳥網、稻草人、爆竹、反射彩帶及音爆器等方法來防止農作物受損,惟前述方法對於環境、生態之永續發展容易造成不良影響,對於人力成本及實施效率亦較難突顯其成效。由國際學術期刊《Cell》子刊《Molecular Plant》所發表之一項研究成果,當高粱結穗期至成熟期,容易吸引麻雀到田間啄食果穗,使果穗破損發霉並同時傳播病蟲害,導致作物減產超過50%。

研究團隊於前期預試驗投入571份高粱自然變異樣本,實驗結果發現,麻雀較不啄食Tannin1高粱基因果穗,反而對於tan1-a/b高粱基因果穗則具有相當大吸引力,該團隊認為Tannin1基因座是發揮驅鳥效用之重要關鍵因素。在餵食試驗中,麻雀偏好高梁原始種子,而不喜好親近含有花青素、原花青素或單寧酸之種子,因單寧與單寧酸皆屬於酚類化合物,具有輕微的酸性或苦味,可能會干擾麻雀對於種子之口感及消化能力等食性行為產生變異。同時研究團隊也發現麻雀食性行為中,對於高粱包殼、穗型、芒、種皮顏色及單寧等性狀條件,惟有單寧含量與驅鳥效用呈顯著相關性。因此,後續在高粱育種方面,單寧可成為培育高粱抗鳥品種之新選擇,亦可利用其開發新型生物製劑,持續防範農業鳥害。

Tannin1高粱基因對麻雀有趨避效用

▲ 圖1、Tannin1高粱基因對麻雀有趨避效用,圖片參考資料:https://www.eurekalert.org/multimedia/pub/211817.php

雷射科技應用成為農民對抗鳥群之新選擇

在光電科技產品方面,雷射光除了應用於影像遙測、活動警示、醫療用途及軍事行動等不同領域,對於農業驅鳥行為也得到熱烈迴響。美國羅德島大學植物科學系Rebecca Brown教授設計一套雷射驅鳥裝置,於羅德島州廣大之甜玉米產區進行田間試驗,有鑑於過往遭受椋鳥與紅翅黑鸝這群不速之客啃食之甜玉米,其產量減少達75%,農民因深受其害多以槍彈驅趕,惟此方法不僅較不人道,亦因獵捕聲響進而影響附近居民生活品質。實驗過程中,將雷射驅鳥裝置設計近似於「雷射稻草人」,將雷射模組與感測器置於5加侖之桶狀機構中,搭載蓄電量更持久之太陽能充電電池,以綠色雷射光束環繞整個玉米田,並能調節高度確保光束能完全覆蓋在田野上,由於鳥類生理對綠光波長反應較為敏感,達到既無聲又可保護甜玉米作物之趨鳥效果。

具驅鳥功能之雷射稻草人

▲ 圖2、具驅鳥功能之雷射稻草人 ,圖片參考資料:https://today.uri.edu/news/uri-researcher-laser-scarecrows-successful-at-keeping-birds-from-eating-sweetcorn/

事實上,近年來雷射光應用於防範鳥群侵害農作物在各國已有相關研究,以我國為例,已有研究團隊研發雷射光柵片,且利用繞射原理,使光束透過光柵片之雙狹縫光形設計產生之干涉現象,將會形成多個點狀圖形,該圖案投射至田野間,對於鳥群會有嚇阻作用,為避免時間一久使鳥群視覺疲勞,可藉由更換光柵片之圖案降低鳥群產生慣性,亦有別於傳統雷射光束之單一指向性功能,在光學設計上具有優化效果。

此外,田間場域除了可利用雷射光驅鳥之外,國內亦有學者研發無人機自動驅鳥系統,研發具有導航控制、影像辨識及精準判斷功能,強化驅鳥效果,當田間感測器偵測鳥群飛入農田時,該系統即能辨識鳥群並啟動無人機前往驅逐,且能設定固定時間讓無人機進入巡田作業,由行動APP回傳訊息給農民,為智慧農業科技應用之一大突破。

綜上,開發單寧含量較高之高粱新品種或添加於生物製劑,以及運用雷射驅鳥、無人機應用等不同領域技術及產品,皆可有助於減緩鳥害來襲。當然,農民在營造友善驅鳥環境之餘,亦會考量產品成本與效益,如作物新品種與原始品種加工後之差異性、生物農藥之使用頻率與成本、驅鳥感測器及無人機之購置價格等,皆會是農民評估導入後續田間管理之關鍵因素。為維持並提升農作物預期產量,以友善趨鳥新科技顛覆傳統趨鳥手段,期能提升驅鳥效率與降低農作物損失,創造產業最大效益。

參考文獻

  1. "Control of Bird Feeding Behavior by Tannin1 through Modulating the Biosynthesis of Polyphenols and Fatty Acid-Derived Volatiles in Sorghum", Molecular Plant., 12, 1315–1324, October 2019.
  2. "Discovery of sorghum gene that controls bird feeding could help protect crops", News Release, Retrieved September 23, 2019. https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-09/cp-dos091919.php
  3. "URI researcher: Laser scarecrows successful at keeping birds from eating sweetcorn", Retrieved August 26, 2019. https://today.uri.edu/news/uri-researcher-laser-scarecrows-successful-at-keeping-birds-from-eating-sweetcorn/
  4. "Laser scarecrows? It’s science, not horror fiction, at URI", Retrieved August 26, 2019. https://www.providencejournal.com/news/20190826/laser-scarecrows-its-science-not-horror-fiction-at-uri
  5. GRB政府研究資訊系統。https://www.grb.gov.tw/