環境永續 ! 日本農研機構的最新智慧放牧技術成果
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文章來源 : 農業科技決策資訊平台 2024-09-13
日本畜牧業食用牛發展現況
根據日本農林水產省2022年公開的「畜牧業新農與離農調查報告」顯示，負責食用牛繁殖與培育的新進養牛戶，自2018年到2021年每年增加220人以上，但自2022年卻急速減少177人。與其同時，離農轉職者每年約有1,500人。等同於每年減少有1,300人以上食用牛的養牛戶。離農者的增加勢必影響休耕地，連帶缺工問題，休耕地活化也陷入惡性循環。
從離農原因調查顯示，主要有高達半數以上的原因來自養牛戶的高齡化(47.1%)，以及的後繼無人(6.7%)。另一方面，食用牛所需牧草飼料佔總體經營成本的4~5成左右，在飼料價格不斷攀升情境下，導致經營不善與惡化則占了一成(12.5%)。對此，根據農林水產省最新公開2024年4月畜產與酪農農情資料(圖)，目前的進口價格相較於之前最低價差距有兩倍之多。
此外，近年來世界動物衛生組織(WOAH)倡議的動物福祉，實際落實於畜牧業的現場飼養管理仍面臨一定困境，加上面對人力不足問題，導入智慧放牧技術成為解決的途徑。【延伸閱讀】- 以動物做實驗--談3R
兼具產值提升與友善環境的智慧放牧技術
在日本的中國地方與四國地方，有高達八成的中山間地域(1)的休耕地陷入活化困境，根據農研機構西日本農業研究中心的研究人員表示，休耕農地活化、高效省力的生產經營、削減牛犢生產成本，降低進口飼料成本及加強飼養管理等目標，皆可利用智慧放牧技術解決。
該研發團隊於2022年投入為期兩年的「休耕地活化對環境維護之成效與高產值智慧放牧之示範驗證計畫」，於2024年發表五大研發技術成果：
1. 放牧草地的形成與維護管理
(1) 休耕農地活化技術
利用休耕地餵養牛隻具有活化農地、維護環境永續的優點，然而過去人工除草或是除去牛隻無法食用的樹木和帶刺的植物則耗費相當多的時間與勞力。新型割草機上裝載的功能，則是可以直接利用機台內部刀刃將樹枝植物對著地面垂直旋轉擠壓粉碎，省去人工收集跟堆疊雜草屑的時間與勞力。其他尚有因應山坡地傾斜程度(最多傾斜40度)、無線裝置等多項功能。
(2) 牧草種植計畫支援系統與延長放牧期間
牧草是牛隻飼養最重要糧食，為有效低成本與拉長放牧期間，牧草的種植計畫更是缺一不可。研究團隊開發一套牧草種植計畫支援系統，可因應飼養牛隻頭數，管理所需的牧草數量，避免浪費與不足問題發生。
(3) GPS導航的雞糞施撒技術
除了國際飼料的攀升，近年來化學肥料的價格同樣不斷上漲，地方轉向使用價格較低廉且氮肥成分比牛糞還高的雞糞作為牧草種植肥料。然而，如上所述，放牧草地大多為非平坦劃分不均且高低傾斜的山坡地，特別是在施肥操作上，由於無法完全透過目視掌握總體現況，加上數公頃規模的施肥，難以避免重複施肥或遺漏施肥的可能性發生。
研發團隊開發一台結合GPS導航和撒播功能的高性能雞糞施肥機，除了可以降低化肥成本，同時讓沒有經驗的操作者也可以簡單且有效操作，創造施肥成效的最大值之外，因應政策推動的綠色糧食戰略，更能夠實現無化學栽培的綠色農業。【延伸閱讀】- 農業脫碳!AI、自動化的先端技術X日本綠色糧食戰略發展
2. 放牧家畜與電力柵欄之管理
(1) 放牧牛位置勘查技術
相較於牛舍飼養，放牧的優點在於可以省下餵食與打掃的時間，牛隻可以任意自由移動。缺點則是牛隻脫離柵欄或造成事故風險。本研究利用GPS與ICT技術，讓飼養者憑智慧型手機可以輕鬆掌握牛隻所在位子，無需擔心牛隻動態，更可以省下人力搜尋的力氣。【延伸閱讀】- 日本利用ICT技術栽培溫泉草莓
這項技術應用關鍵在於在牛隻脖子上裝載GPS，藉由無線發送位置訊息，對接放牧周邊裝置的母機，將牛隻行動的位置轉化為智慧地圖，協助飼養者管理牛隻移動路徑與位置。
(2) 電力柵欄管理技術
一般利用休耕地放牧地通常會設置柵欄限制牛隻移動範圍，若是為防止受到野獸侵害則會使用既可省力又有用的電力柵欄。然而，電力柵欄仍有它的侷限性與仍須避免造成的風險災害。例如，樹木倒坍、野生動物的侵入、漆包線的脫落、雜草叢生導致漏電等。倘若放牧管理者可即早發現修補，則可防範於未然。因此，研發團隊發明一種可以監視電力柵欄的電壓值裝置，透過訊號傳送至智慧型手機，可以大幅削減管理勞動力。【延伸閱讀】- 虛擬圍欄技術應用於畜牧業
注１：「中山間地域」指不利於農業生產條件的丘陵山坡區域（資料來源:農業部）。
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