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番茄設施育苗場之病蟲害監測預警系統

資料來源:行政院農業委員會臺南區農業改良場/吳雅芳、陳昇寛

國立臺灣大學生物機電工程學系/羅傑瑞、林達德

番茄為臺灣重要的蔬果作物,每年種植面積約在4,500-5,500 公頃之間,年產值可達50 億新臺幣以上,主要栽培地區分布於臺灣中南部。但在中南部高溫及設施栽培的氣候環境下,種植番茄面臨不少病蟲害的威脅,其中包括青枯病、萎凋病、根瘤線蟲等土壤傳播性病害,以及小型害蟲及其傳播的病毒病害等,因為不易防治而成為番茄栽培的重要限制因子。經過亞蔬中心研發、臺南區農業改良場(以下簡稱臺南場)協助田間試驗,肯定抗病根砧可以有效降低土傳病害的問題而積極推廣,因此目前番茄嫁接抗病根砧的技術普遍為育苗場採用。然而生產番茄嫁接苗工序繁多,從接穗及砧木的播種培育、人工嫁接、嫁接苗癒合、馴化、健化到出苗,處在密集栽培及高濕度的設施環境下,病蟲一旦入侵後容易快速繁衍,若無法即時發現處理,可能造成極大的損失。臺南場與國立臺灣大學生物機電工程學系(以下簡稱臺大生機系) 針對番茄設施育苗場內的主要病蟲害研發監測預警系統,利用「智慧型害蟲自動影像偵測與辨識系統」,即時監測設施內小型害蟲的族群變化,並利用環境參數與病害發生的相關性,預測育苗期間重要病害的發生。

經過長期的監測調查,設施育苗場內的番茄病蟲害主要包括粉蝨、薊馬、蚜蟲、夜蛾類、細菌性斑點病、黑葉黴病及灰斑病等,其發生可以從病蟲來源、環境因子及人員操作等幾個因子進行分析。於設施育苗場內不同位置設置黏紙進行長期的小型害蟲族群動態監測,再加上空間中風扇、氣流、人員操作等的影響評估,可以掌握害蟲在空間與時間中的分佈熱點(圖1 )。臺大生機系開發的「智慧型害蟲自動影像偵測與辨識系統」(圖 2 )之感測模組由微型攝影機、溫濕度感測器、光強度感測器整合建構組成,依據育苗環境,可於設施內的害蟲密度熱點做單點或多點佈點監測,其中微型攝影機可以設定不同時間間隔擷取黏蟲紙影像,連同環境感測資料以無線網路傳輸至遠端伺服器進行深度學習影像辨識處理,辨識結果經由大數據分析,將害蟲每日增加數量的嚴重程度分級警示,透過行動裝置提供警示訊息,即時因應害蟲種類、數量及環境的改變,降低蟲害風險。

病害的發生,除了可能的種子帶菌之外,種苗移動也可能是病原菌散佈的機會,當病原菌進到設施育苗場,其發生及傳播與場域內的溫濕度有很大的相關性,經長期監測發現,育苗場內平均濕度多在75-85 %,是多數病害好發的濕度條件,因此溫度變化便成了病害發生的關鍵,以番茄育苗場內較重要的細菌性斑點病及黑葉黴病為例,設定濕度為80%,進行病原菌接種,測試在不同溫度下病害的發病速度,由試驗結果分析其相關性,做為病害發生預警的基礎資料(圖3)。經由長期的環境監測及數據分析,當環境因子進入病害好發的條件時,分級預警病害可能發生的嚴重性,並透過行動裝置提供預警訊息,可提早因應,減輕病害帶來的損失。

智慧農業種苗團隊已將環境監控系統導入設施育苗場,將來可配合種苗生理參數的數據分析,進行精準的種苗生產,在育苗過程,透過病蟲害監測預警系統,監測害蟲的族群變化,預警病害發生的機率(圖4),除可提供場域業者進行有效率的防治處理外,進一步結合場域內的溫室環控系統進行智慧化管理,調控溫室環境如風扇、降溫系統、遮陰網等,優化設施環境條件以降低病蟲害的烕脅,提升種苗生產效率及品質。

▲研發團隊:臺南區農業改良場/國立臺灣大學生物機電工程學系

聯絡人:吳雅芳 副研究員

電話:06-5912959

E-mail:yfwu@mail.tndais.gov.tw

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