日本東京農工大學及茨城大學應用微生物製劑防治作物病害之成果(一) - 農業知識入口網

在高溫多濕的氣候中，病蟲害種類繁多，尤其以土壤傳播性病害問題日益嚴重，若化學肥料施用過多、單一作物密集連作，以及藥劑使用不當等因素，均為導致土壤傳播性病害嚴重發生的原因。目前以青枯病（Bacterial wilt）與萎凋病（Fusarium wilt）土壤傳播性病害尚無適合的推薦用藥可進行防治，僅能仰賴栽植前土壤消毒或是輪作等栽培管理方式控制病害發生，但成效不彰。因此，利用微生物製劑與非農藥資材防治鐮孢菌與青枯病引起之病害為目前的可採行的防治策略。

其中，利用微生物資材防治最具有潛力，也是目前世界各國正積極發展的研究重點之一，不僅可以減少化學藥劑的施用，更對於環境友善，同時亦達到防治病害的效果。日本東京農工大學與茨城大學，對於微生物防治作物病蟲害的研究已有良好的成果，從微生物的抗菌活性測試、抗病測試評估、菌種的培養量產技術，以及產業應用方面，已有一套標準的流程，可將研究成果與產業相互連結。本次前往日本主要針對由鐮孢菌所引起的、徒長病、萎凋病等作物病害進行研究資訊成果交流，並與植物病理專家有江力教授 (Dr. Tsutomu Arie) 與土壤微生物學家橫山正教授 (Dr. Tadashi Yokoyama) 進行心得交換與討論，同時針對東京農工大學土壤微生物的研究及其附屬植物工廠的研究進行參訪，並拜訪茨城大學成澤才彥教授 (Dr. Kazuhiko Narizawa)，學習有關植物內生菌防治植物病害的研究及應用。期能將這些研究方法、病害防治及應用策略等資訊攜回國內，並調整日後的研究方向，藉以強化國內有關微生物農藥與微生物肥料的研究能量，期能供業者及農民參考，使產業日益精進。

土壤微生物及微生物肥料研究
在311大地震後，日本政府將所有計畫資源全投入福島災後重建，並提供特別研究基金計畫，重建福島農地發展以其恢復安全作物生產。東京農工大學被分配到的子項計畫為「福島銫汙染農地的整治及重建」，該計畫有三大目標，包含：了解放射性銫在森林移動到農地土壤的路徑及其循環、放射性銫在作物食用部位累積情形，以及如何恢復放射性銫汙染之農地。東京農工大學橫山正教授利用植生復育方式，配合施用菌根菌可使芥菜吸附較多的放射性銫。另外該團隊正進行有關低放射性銫累積水稻品系之篩選，已篩選200個品系種植於放射性銫汙染農地進行栽培試驗。橫山正教授團隊發展出多種多功能生物肥料及生物肥料協同促進劑，該團隊的溶磷菌Aspergilus sp.可增加花生產量，枯草桿菌生物肥料可增加水稻生質量及分蘗數，該團隊施用生物肥料Burkholderia、Azospirillum與Gluconobacter分別可減少小麥、水稻及甘蔗25%的肥料施用量，橫山正教授團隊也篩選多種溶鉀及溶磷菌，目前正朝向商品化的方向發展。另外，橫山正教授團隊也發現施用含有Klebsiella sp.與Enterobacter sp.綜合微生物液肥，配合40 ppm幾丁寡糖可以增加水稻的產量。東京農工大學致力於研發各種生物性肥料，製作成液肥製品配合協同促進劑等物質，可以增強微生物肥料的效果，成果更加顯著。

植物工廠生產技術
藍莓為深受日本大眾歡迎的水果之一，惟其主要產地在北美，進口價格高，因此多年前日本始引進矮叢藍莓（V. angustifolium）進行栽植，但藍莓每年只收成一次，在高消費的東京都附近栽植並不符合成本，故東京農工大學開始著手研究應用植物工廠內之環境調控設施進行藍莓高產技術研究。為縮短藍莓的生產週期，植物工廠內共分為四季不同溫室，讓藍莓每年經歷兩次四季變換，使得植物工廠內藍莓每年可收成兩次。為節省冷卻所需能源，該研究團隊將秋季、冬季溫室設計於地下一樓，光照採用密集的T8日光燈管，養分皆由養液所提供，養液母液分A、B兩液，分別為氮、鈣元素，以及磷、鉀、鎂與其它微量元素，母液利用定比稀釋器汲取進入主管線，再以滴灌管將養液提供給作物。植物工廠內的栽培介質以鹿沼土為主，混和少量泥炭土進行各種作物栽培。鹿沼土原產於日本鹿沼地區的火山區一帶，由下層火山土生成之高透氣性火山沙，保水性和通氣性良好，pH偏酸性5.2～5.6。植物工廠目前以藍莓和草莓為主要的栽培研究作物，藍莓為嗜酸的作物，適合介質pH4.5～5.5，而草莓適合介質pH5.0～6.8，推測鹿沼土偏酸性的特質為植物工廠團隊選擇使用的原因。

為使作物在最合適的介質環境下生長，使用的養液pH也不同，植物工廠的養液皆利用pH感測器進行監控，並隨時進行調整。以藍莓為例，養液pH值維持在5.0左右，溫度維持在日溫20度，夜溫約12度，秋冬溫室日間光照維持在300 μmol s-1 m-2；春夏溫室位於一樓玻璃溫室，自然日照為其主要光照來源，當冬季光照嚴重不足時，會啟用整排高壓鈉燈補充光照。秋冬溫室二氧化碳維持在高於大氣濃度的500ppm，這也說明為何藍莓在該植物工廠雖一年生產兩次，仍然可以維持高產量的因素之一。在植物工廠內的藍莓的栽培技術，除一般整枝修剪外，最重要的是在工廠內軌道上建置可旋轉的圓盤，藍莓植株置圓盤上，可沿軌道移動至所需位置，並利用定時移動的機械，轉動植株所在的圓盤，主要目的是使藍莓植株四面受光均勻，讓植株各面枝條生長及產果均勻，該研究團隊更導入自動採果機，並在溫室內養殖熊蜂，平均約6～8坪使用2～3隻熊蜂，以解決溫室內藍莓授粉問題。

文圖/郭建志 臺中區農業改良場 周浩平 胡智傑 高雄區農業改良場