【核食在哪裡？用核能技術管理土壤】
#土壤生態管理核技術 #落塵放射核種常用在土壤流失檢測

最近隨萊豬議題發酵，福島食品開放的爭議也蜂擁而至，「核食」兩字更是劈哩啪啦在各地被使用。但你知道嗎？除了遭受核汙染的食品外，核能科技早已經被運用在食品上，除了醫療、能源外，農業與食品加工也是核技術廣泛使用所在(當然也會產生核廢料)，我想比起稱沒有受輻射汙染的福島食品核食，稱應用核科技生產的農食品核食，或許更貼切？

因此，接下來會有系列文章談論核能技術於食品的應用，從土壤管理、育苗技術到食品防腐，讓你全面了解「核食」。兩周前的12月5號是「世界土壤日」，土壤是世上九成生物的家，土內的生物群能幫助土壤儲存更多的碳，因此土壤健康也攸關氣候變遷。這方面，國際原子能機構（IAEA）提供與原子能相關的醫療技術外也略懂略懂。

IAEA和聯合國糧農組織（FAO）在近日加入「保護土壤與土壤生物多樣性」計畫，過去IAEA就已與FAO合作，每年參與約50個技術合作項目，利用同位素和核子相關技術，投入例如改善乾旱區的土壤管理。同位素與核技術可以監測含水、土壤、養分之間的相互作用，進而優化土壤使用效率、改善土壤管理流程。自1995年迄今，來自90多國的專家均受益於IAEA的核技術支援，以下是幾個案例：

1⃣#用微生物肥料與同位素技術 提高大豆產量
位於西非的農業國貝南，土壤貧瘠地力較差，使大豆產量低落，影響國家收入。IAEA與FAO協助貝南的學者開發微生物肥料（biofertilizer），肥料內含的微生物可增加土壤的固氮能力，提高土壤生產力、刺激作物生長，並對環境無害。IAEA也提供同位素檢測法，利用氮的同位素氮15鑑定固氮率，量化農作物從大氣及土壤中捕獲多少的氮，來判斷土壤是否得到改良。結果貝南去年的大豆產量達22萬噸，是2009年的4倍。

2⃣用 #落塵放射核種 驗證傳統農法對保護地力有效性
在突尼西亞，一些肥沃區域的土地因土壤侵蝕而流失，為了防止惡化， FAO/IAEA協助突國，使用落塵放射核種中的同位素銫（Cs）137做為示踪劑（放射性標記物），測量土壤侵蝕速率，並以該技術檢驗突尼西亞傳統農法對保養土壤資源的有效程度。

3⃣利用核技術幫助農民控制水土流失
據FAO資料顯示，馬達加斯加整座島內約有1/3的土地都受土壤侵蝕而退化，除了農業受損，也衝擊島上生物多樣性。FAO/IAEA同樣使用銫137測量土壤侵蝕速率協助馬國國家核子技術研究所的科學家，向馬國農民提供強化水土保持的方案。

4⃣灌溉管理可改善土壤鹽化下的農作物產量
土壤鹽化是影響土壤健康、阻礙農業永續發展的主要障礙。鹽度問題可以自然發生，也可通過如灌溉等人類活動引起，面對土壤鹽化問題，IAEA與FAO合作整理了各國透過水資源和鹽分管理來提高作物產率的方法。例如越南採用氧18同位素(δ18Osw)來識別由灌溉管理不善、導致海水入侵造成之土壤鹽度的增加，其原理是海水中的δ18Osw比例固定，若該同位素在土壤內比重上升，表示海水侵入。

土壤溼度也是研究重點：土壤含水太少會減少收成、但土壤含水太多，土內的微生物會釋出更多甲烷。中國新疆、美國德州與奧地利，便使用「宇宙中子射線感測器（Cosmic-Ray Neutron Sensor）」監測農田的土壤含水量估計值，因為水分子會吸收環境中宇宙高能粒子的能量，因此若檢測土壤中的粒子能量較低，代表土壤含水量高。

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ℹ補充：落塵放射核種
天然存在的落塵放射核種（fallout radionuclides、簡稱FRN），例如銫137、鉛210、鈹7等，在大氣中含量非常少，因為大部分都已透過雨水沉積在地球表面，由於它們只出現在表土層，當該土層的一部分被土壤侵蝕而流失時，這些核種的濃度就降低了，故FRN可用來偵測土壤流失的程度。銫(Cs)137是最常用的FRN，但卻不是天然核種，而是一種人造放射性同位素，在1950~1960年代間，因核子試爆而釋放到環境中，可以此估計最近幾十年的土壤侵蝕率。（有趣小影片：https://reurl.cc/v1YrGy）

█參考資料：
世界土壤日IAEA新聞稿：
https://reurl.cc/k0xDKd
利用同位素技術提高農作產量：
https://reurl.cc/gmVKXR
落塵放射核種評估地力：
https://reurl.cc/8nEdm4
中子射線感測器監控土壤濕度：
https://reurl.cc/R15Avz
核技術在土壤鹽化的應用：
https://reurl.cc/Xk17n3

農業物聯網如何實現智慧感知、預測？未來發展路徑會怎樣？

2020年2月17日 星期一
來源：RFID世界网 作者：烽云物联

作為整合新一代資訊技術的策略性新興產業之一，物聯網備受各界關注。農業是物聯網技術的重點應用領域之一，也是物聯網技術應用需求最迫切、難度最大、整合性特徵最明顯的領域。

近幾年，物聯網技術已被應用到農業的諸多領域，包括農業環境監測、溫室大棚生產控制、節水灌溉、氣象監測、產品安全與溯源、設備智慧診斷管理等方方面面。

對於物聯網技術在農業中的應用，基礎技術是感測器網路的完善。感測系統的完善與否，直接影響著整個農業物聯網技術的運行。

農業物聯網由感知層、傳輸層和處理層構成。感知層的感測器技術、條碼技術、全球定位等技術採集的數據資訊，透過傳輸層的有線、無線感測器網路技術，和行動通信技術，傳輸到處理層的農業預測、診斷、控制、決策，以及預警等智慧化模組。

一、關鍵技術

1、農業物聯網感知技術

感知層主要包括各類感測器及節點技術、全球定位系統技術和條碼技術等，實現對土壤水分、環境溫濕度、家禽水產健康狀況等資訊的採集功能，是農業物聯網的關鍵技術。

目前，光溫水氣熱等環境感測器應用相對成熟，土壤感測器是研究的熱點，透過電磁波反射或吸收能量水平的大小，可判斷土壤結構，根據離子選擇性膜電極，與被測離子溶液間的點位輸出，可測定土壤裡的特定離子。利用光學和電磁學原理，製成的動植物生命資訊感測器，也是研究的熱點和難點之一。

2、農業物聯網傳輸技術

當前，農業物聯網中的傳輸技術，主要為無線和有線感測網路技術，以及行動通信技術。其中，無線感測網路技術的應用最為普遍，國際上無線感測器網路應用，已經到了實踐階段。

荷蘭的一個農業物聯網項目，將無線感測器網路技術，應用到馬鈴薯生長環境的監測中，生產者可根據監測結果控制疫病，從而實現防患於未然。

農業物聯網的資訊傳輸技術處於試驗階段，有學者建構無線傳感網路監控系統，該系統可對種植環境進行即時監測，園區佈置的感測器節點，可採集土壤與空氣的溫濕度、CO2 的濃度以及光照強度等參數。

3、農業物聯網處理技術

農業物聯網處理層的技術，包括雲計算、雲服務和模組化決策，這個層面是將採集的數據資訊，轉化為實際的操作，利用控制模型和策略，對相關農業設施進行智慧控制，比如打開水龍頭、關閉燈光、自動施肥等。

智慧決策是預先把經驗，和專家知識輸入模組，透過推理模擬思維，為農業生產提供技術參考，比如對農田肥力、灌溉、病蟲防治、動物飼料配方和園藝設施等方面，提供技術支持。智慧預警是以數學模型為手段，對實際不正常狀態進行警示，給出危害提醒。

二、核心應用領域

按照監測對象的不同，物聯網系統可以分為農業生產環境監控物聯網、動植物生命資訊監控物聯網、農機作業監控物聯網、農產品品質檢測，與品質安全追溯物聯網等。

1、農業生產環境監控物聯網

農業生產監控物聯網，主要指利用傳感器技術採集，和獲取農業生產環境各要素資訊，如種植業中的光照、溫濕度，二氧化碳濃度、土壤肥力、土壤含水量等參數，水產養殖業中的酸鹼度、溶解氧、氨、氮、濁度和電導率，畜禽養殖業中的氨氣、二氧化硫、粉塵等有害物質濃度等參數，透過對採集資訊的分析決策，來指導農業生產環境的調控，實現種養殖業的高產高效。

農業感測器
　　
農業生產環境複雜，需要在高溫、高濕、低溫、雨水等惡劣多變環境下，連續不間斷運行，且感測器節點佈置稀疏不規則，布線不方便；而無線傳感器網路組網簡單、無需布線，具有低成本、靈活的優勢，成為當前農業生產環境監控系統主要應用方式。

2、動植物生命資訊監控物聯網

對植物資訊採集的研究，主要包括表觀可視資訊的獲取，和內在資訊的獲取，表觀資訊如作物苗情長勢、病蟲害、果實膨大狀況、生物量、莖乾直徑、葉面積等資訊。內在資訊包括葉綠素含量、作物氮素、光合速率、種子活力、葉片溫濕度等，主要監測手段，為光譜技術及圖像分析等；

對動物生命資訊的監測，主要包括動物的體溫、體重、行為、運動量、取食量、疾病資訊等，透過相關監測，瞭解動物自身的生理狀況和營養狀況，以及對外界環境條件的適應能力，確保動物個體健康生長，主要監測手段包括動物本體監測感測器、影像分析等。

3、智慧農機物聯網

近年來隨著土地流轉的進行，農機作業範圍不斷擴大，農機作業資訊滯後、時效性差、缺乏有效的監管手段，機收的組織者和參與者對資訊快捷、準確、詳細的要求，難以滿足等問題逐漸突顯。

如何透過技術手段，有效地進行農機作業遠端監控與調度，提高工作效率和作業品質，尤其是保障農機夜間作業品質，和農機裝備的智慧化水平，是農機物聯網發展的迫切需求之一。

農機物聯網主要研究方向，包括農機作業導航自動駕駛技術、農機具遠端監控與調度、農機作業品質監控等方面。

4、農產品質安全追溯物聯網

農產品資訊感知技術，主要包括農產品顏色、大小、形狀及缺陷損傷等外觀資訊，和農產品成熟度、糖度、酸度、硬度、農藥殘留等內在品質資訊。

農產品質安全與追溯，對農業物聯網的運用，集中在農產品倉儲及農產品物流配送等環節，透過電子數據交換技術、條碼技術和 RFID 電子標籤等技術，實現物品的自動辨識和出入庫，利用無線感測器網路，對倉儲車間及物流配送車輛，進行即時監控，從而實現主要農產品來源可追溯，去向可追蹤的目標。

在未來，隨著農業物聯網的發展不斷深入，從政府推動企業變革轉變為企業主動變革，這是未來農業物聯網化的終極趨勢。未來有部分企業，將會依靠大量農業數據的分析、共享，挖掘利用來賺錢，改變農產品的生產方式和消費方式。

影片：https://www.youtube.com/watch?v=j4HBlOf5ZDA

資料來源：https://3smarket-info.blogspot.com/2020/02/blog-post_17.html?m=1&fbclid=IwAR07Hvz7yYgnvPuwMrDayBSKdOoSzoOynnFo_-jBVfYGnEwQE2xOWAiVu3Y