搶救石虎

探索物質世界的偵察機─光

用電話種水稻─農機代耕

蔬果嫁接

園產品抗老回春術

現代化農業

中華民國103年4月

496

103

496

Ministry of Science and Technology

Science DevelopmentNO.

中華民國 103年 4月

Science Development 496NO.

出版者：科技部

發行人：林一平

地 址：106 台北市和平東路 2段 106號電 話： 02-2737-7539傳 真： 02-2737-7248網 址： http://www.most.gov.tw/sd/

編輯委員會

召 集 人：林一平編輯委員兼總編輯：馬哲儒

編輯委員兼執行編輯：張鑑祥

編輯委員：方力行 / 王道還 /李再長 / 李百祺 / 李秀珠 / 李國偉 / 周進洋 / 林崇熙 / 易台生 / 洪茂峰 / 唐震寰 / 徐善慧 / 郭耀煌 / 陳炳宏 / 黃文璋 / 蔡少偉 / 蔡新聲 / 蔡聖鴻 / 顏嗣鈞 / 羅時成 / 蘇安仲

助理編輯：洪美慧

編輯助理：黃利鑾 / 何欣穎 / 鍾美容

稿件投寄：稿件 1式 3份，請寄《科學發展》月刊編輯部地 址：701 台南市大學路 1號　成功大學化工系電 話：06-2383072　 傳真：06-2383085E-mail: nscm@email.ncku.edu.tw

美術編輯：種子發多元化廣告有限公司

地 址：11054 台北市信義區基隆路 2 段 189 號 9 樓之 9 電 話：02-23773689

印 刷 者：凌祥彩色印刷股份有限公司地 址：235新北市中和區中山路 2段 340巷 26號 1樓 電 話：02-22458163

定 價：每冊新台幣 120 元 1 年 1200 元（2 年以上另有優惠價）美金 5 元 1 年 50 元

運費另計

訂閱辦法：

1. 五南網路書店：http://www.wunanbooks.com.tw/2. 郵政劃撥：帳號：22255688戶名：五楠圖書用品股份有限公司

電話：04-243780103. 國外訂戶請以美金支票寄交本會（受款人：科技部）

展售門市

國家書店松江門市

地址：台北市松江路 209號 1樓 電話：02-25180207三民書局

地址：台北市重慶南路 1段 61號 電話：02-23617511五南文化廣場

地址：台中市中山路 6號 電話：04-22260330青年書局

地址：高雄市青年一路 141號 3樓 電話：07-3324910

免費線上訂閱電子報：http://www.most.gov.tw/中華郵政台北雜字第 2044號執照登記為雜誌交寄

你知道三皇五帝中的三皇指的是誰嗎？各種說法中的第 1、2 位都是伏羲和神農，第 3 位就不一定了。可見

自古以來靠著畜牧和農耕讓大家吃飽是天底下最重要的事。

但在吃得飽了之後才發現，我們要出口多少簍的香蕉才能換一台日本照相機？更不要說冰箱、汽車了。以

農立國似乎並非富強之道。出口導向的製造業蓬勃發展造成了台灣的經濟起飛。直到目前，農產品在全國的生

產總值中，只占有一個相當小的比率。社會的架構也跟著改變了，年輕人多向工商業求發展而不願留在農村。

雖然如此，過去幾十年來，台灣的農業與工業相較，一直有更亮麗的表現。在工業方面，投入了大筆的研

發經費之後，卻少見有哪項產品是領先全世界的，似乎都只能辛苦地跟在先進國家的後面。但在農業方面就不

一樣了，過去全世界的洋菇和蘆筍罐頭，曾經幾乎全部產自台灣；現在，世界聞名的水果、花卉和水產養殖品

有許多是民間研發的成果。台灣農民的競爭韌性是可敬的。

我們日常享用的許多蔬果，原來是經由嫁接技術生產的。這些為了解決作物生長過程中的問題而發展成功

的方法真是太有趣了。農業研發機構，如各區農業改良場，把推陳出新的技術推廣給農民，也發揮教育者的角色，

更是功不可沒。農作物育種本是耗時費力的工作，現在，在這些研發機構中，已經可以用基因改造的方式做到了。

農產品的價格與高科技的工業產品相較是相當低廉的，但我們不能認為：只要有錢，喜歡吃什麼便向世界

市場上去買就好了。也要考慮到糧食的自給自足，是一個國家安全上的重要問題。

農業需要大面積的土地，涉及的問題是多方面的，台灣的自然環境是一個複雜的動態平衡循環系統。例如

稻田便是水循環系統中一個相當重要的環節，如果使過多的稻田休耕或改種其他作物，對氣候和生態的平衡會

造成多少衝擊是需要慎重考量的。

過去，台灣每一戶農家耕種自己所擁有的一塊田地，使農地分散，運作上當然不經濟。現在的代耕制度不

但解決了農業人口不足的問題，也使分散的小片農地合併為運作效率高的農場。這本是很好的事，但我們也得

考量一下，如此的發展會不會產生一些負面的影響？對生物的多樣性是否可能造成一些衝擊？例如，石虎的日

子也許更不容易過下去了？

生物的多樣性包括動物、植物、微生物甚至基因的多樣性。有些新的作為難免對其產生不利的影響。以滴

灌栽培有許多優點，可以節水又能減少肥料的浪費，田間的雜草也少了。只是不知那些雜草在植物界的生態系

統中扮演的是什麼樣的角色？

社會上對有機農產品有很大的需求，主要當然是由於農藥對人體傷害的疑慮。如果能夠做到完全不用農藥

而以生物技術防治害蟲，靠蚯蚓生產的堆肥取代化學肥料，自是上上之策，對生物多樣性的維護也是最有利的。

但是，如果能遵照政府所訂的規範適度地使用農藥，所生產的農產品應該也是安全的。根本的問題恐怕還是在

於守法習慣的養成。

編│者│的│話

Science Development

科學發展 2014年 4月│ 496期 01

02 科學發展 2014年 4月│ 496期

中華民國 103年 4月 08Science Development

496

1 編者的話

目 錄CONTENTS 專題報導

4 現代化農業 王仕賢

6 用電話種水稻─農機代耕 鍾瑞永

農機代耕中心充分發揮解決農民生產勞力不足的實質效果。

10 出於越光而勝於越光 陳榮坤∕羅正宗

臺南 16 號是我國第 1 個利用分子標誌輔助選種技術育成的水稻品種。

14 蔬果嫁接 黃圓滿

嫁接是藉由「根砧」的優良生長勢或對環境的適應力，使嫁接其上的「接穗」發揮所長。

20 節水省肥的滴灌栽培 謝明憲

滴水灌溉能節省農作用水，並可精準供應植物需水及肥料量。

28 非農藥治蟲妙法─洞悉柑橘窄胸天牛的行為 林明瑩∕張淳淳

利用害蟲的生活習性，可找出適當切入點以降低其族群密度。

34 園產品抗老回春術 林棟樑

透過調控或抑制乙烯的生物合成可控制植物的老化過程。

40 施肥懶人包─緩效性肥料 江汶錦

緩效性肥料可節省人力，並提升肥料效果，減少環境汙染。

44 蚯蚓化腐朽為神奇 黃瑞彰

蚯蚓能把有機廢棄物轉化成有機肥料使用，促進植物生長。

黃秀雯∕陳昇寬

03科學發展 2014年 4月│ 496期

4937

一般報導

48 搶救石虎 陳美汀∕裴家騏

石虎是控制鼠類數量的瀕臨絕種動物，人們應重視大自然賦予牠的生態功能。

54 探索物質世界的偵察機─光 吳毓純

利用光的特性發明各種技術，以探索物質的神奇奧祕。

60 大眾捷運系統的靈魂─自動行車監控系統 許紀文

適當的列車操控及行車管理與調控，可改善能源利用效率。

台灣新發現

66 圖書館數位互動學習趨勢興起 江欣怡

68 培養學生的軟能力─大型觸控桌上的多人合作互動機構 李銘杰

科技新知

70 少吃蛋白質？∕新疆的史前乳酪∕頑強的細菌∕

促使牝羊發情的費洛蒙∕製造甲醇的新觸媒∕

每天可以吃多少糖？∕地中之海

王道還

科學、技術與社會

76 看台灣的高度，做 STS 的角度 郭文華

1 編者的話

目 錄CONTENTS 專題報導

4 現代化農業 王仕賢

6 用電話種水稻─農機代耕 鍾瑞永

農機代耕中心充分發揮解決農民生產勞力不足的實質效果。

10 出於越光而勝於越光 陳榮坤∕羅正宗

臺南 16 號是我國第 1 個利用分子標誌輔助選種技術育成的水稻品種。

14 蔬果嫁接 黃圓滿

嫁接是藉由「根砧」的優良生長勢或對環境的適應力，使嫁接其上的「接穗」發揮所長。

20 節水省肥的滴灌栽培 謝明憲

滴水灌溉能節省農作用水，並可精準供應植物需水及肥料量。

28 非農藥治蟲妙法─洞悉柑橘窄胸天牛的行為 林明瑩∕張淳淳

利用害蟲的生活習性，可找出適當切入點以降低其族群密度。

34 園產品抗老回春術 林棟樑

透過調控或抑制乙烯的生物合成可控制植物的老化過程。

40 施肥懶人包─緩效性肥料 江汶錦

緩效性肥料可節省人力，並提升肥料效果，減少環境汙染。

44 蚯蚓化腐朽為神奇 黃瑞彰

蚯蚓能把有機廢棄物轉化成有機肥料使用，促進植物生長。

0504 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

現代化農業王仕賢│專題報導特邀編輯

行政院農業委員會臺南區農業改良場

民以食為天，人類由游牧並自野外採集食物改變為農耕養殖，經過數千年的演變，現代

化農業又有了不同的面貌。以農業機械而言，昔日依賴人力或獸力農耕，現今土地利用型的

農業必須使用大型農機農耕操作，從作物播種到採收都可由機械代勞。

台灣因農地面積小，自行購買農機並不符合經濟效益，因此代耕成為主要生產模式。種

水稻只要用電話連絡代耕業者，較粗重的工作便能完成，水稻也成為全面機械化生產的代表

作物。其他如落花生採收機，每台機器人機比可達 100：1，使國產落花生具有產業競爭力，也是農耕機械化的代表。近年來植物工廠更是智慧化、自動化及無人化的代表，以農業機械

人進行農耕操作指日可待。

除了農業機械化之外，人類也改進了許多栽培技術。以目前最重視的水資源而言，利用

滴灌栽培技術可以精確地控制植物的生長，藉由滴灌技術也可均勻施肥，節省大量的勞力，

是精準農業不可或缺的栽培技術。過量的施肥會造成環境的破壞，因此除了利用滴灌適量施

肥外，利用緩效性肥料也能達到適量施肥的目標。只要在種植前把緩效性肥料施入土壤，便

能依照作物的需求適時放出肥料，不僅減少施用追肥的人力，也可依作物種類的不同調配不

同養分的配方，可說是施肥懶人包。

以往的農業偏重在化學物的施用，也可稱為化學農業，例如大量施用農藥、殺草劑及化

學性肥料，造成土壤地力衰退及環境生態的改變，因此現代化農業已朝向永續農業的方向發

展。尤其病蟲害防治都朝向非農藥防治的方向發展，蟲害防治以誘殺方式為主，降低有害昆

蟲的族群便可達到經濟生產的目的。

專題報導

0504 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

世界各國對於部分農藥的使用已採取嚴格的要求，如土壤病蟲害防治早期都以藥劑處理

或蒸氣消毒方式確保作物不受土傳病害影響，在歐美地區的藥劑以溴化甲烷為主，因對臭氧

層有很大的破壞力，各國紛紛禁止使用於土壤燻蒸。因此防治土壤病蟲害便使用抗病的根砧

對抗土壤病害，生產蔬果則由地上部的接穗生產高品質的果品。現今大家喜歡食用的玉女小

番茄，便是利用抗病的茄子砧木負責對抗地下部土壤病害，同時因茄子限制地上部番茄的水

分吸收，可有效增進果實糖度。

以自然為師是現代農業的發展主軸，為減少化學肥料的施用，有機堆肥成為作物生產的

要素。利用蚯蚓分解有機物成為堆肥，使資源再生應用於農業生產，可說是生態農業的代表。

除了資源再生外，減少農產品損耗也是現代農業的議題。人類解開農產品老化的祕密後，

便不斷致力於園產品抗老回春技術。中研院楊祥發院士解開植物老化荷爾蒙乙烯氣體的生合

成後，人們就開發不同的抗老化藥劑進行園產品的保鮮，大幅提升園產品的壽命。尤其觀賞

用花卉，使用保鮮劑後可延長觀賞壽命，我國文心蘭與火鶴花外銷日本並有高達 90 ％以上的市占率，保鮮劑的使用是產業成功的要件。

現代農業要因應氣候的快速變遷，品種的改良也是重要的議題。早期育種家只能依靠作

物的外表進行選拔，因此選拔結果常會受到外界環境的影響，尤其是數量性基因如產量與食

用品質便不易選拔。

本期專題報導介紹新時代的作物育種方法，巧妙地把日本越光米變成適合在台灣地區栽

培，且保有越光米的食用品質，這種偷天換日的育種方法稱為分子輔助回交育種法。臺灣大

學與臺南區農業改良場的研究團隊把兩片段的本土台農 67號基因，藉由傳統回交育種方法導入越光米中，不僅食用米質可以確保，更使溫帶地區品種可適應亞熱帶氣候。

專題報導

06 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

■ 鍾瑞永

稻米是國人的主食，種植面積超過他類作物總種植面積。

台灣農業機械的發展也是從水稻栽培機械開始，

解決了稻作機械化問題，就等於奠定了台灣農業機械化的基礎。

農耕機械化

隨著政府大力推行水稻栽培機械化及水稻作業機械化，研究機構、學校

及農機廠商相繼投入整地機械、插秧機械、收穫機械、調製機械等的研發、

改良與推廣，積極開發適合國內使用的機械。

由於國內農業環境與日本類似，且日本農業機械化發展較早，國內稻

作機械的發展及應用與日本相仿，甚至主要稻作機械如插秧機及聯合收穫

機都直接引進日本機型。

不過，國內農耕作業及機械使用與日本仍有不同，加上代耕制度的盛

行，購置的農機除所有人自己耕作使用外，也提供替其他農民或栽培業者耕

作的服務，大幅提升農機的使用率，使國內水稻機械化栽培制度迅速發展。

目前，國內水稻栽培由整地到收穫後處理已可全面機械化，水稻作業機

械化的程度自整地、育苗、插秧到收穫已達 98 ％。稻作全面機械化及成熟的農機代耕制度造就了國內打電話也可以種水稻的契機，農民或水稻栽培業

者得以用經營企業的方式，進行水稻栽培、稻田管理、收穫後處理等作業。

用電話種水稻─農機代耕

稻作全面機械化及成熟的農機代耕制度使農民或水稻栽培業者得以用經營企業的方式，

進行水稻栽培、稻田管理、收穫後處理等作業。

07科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

■ 鍾瑞永

稻米是國人的主食，種植面積超過他類作物總種植面積。

台灣農業機械的發展也是從水稻栽培機械開始，

解決了稻作機械化問題，就等於奠定了台灣農業機械化的基礎。

農機代耕中心

國內獨特的專業性農機代耕業務在

1970 年代末逐漸盛行，不過早期台灣農業機械化的發展與推廣較偏重水稻，雜糧作

物生產的機械化程度遠低於稻作，影響了

雜糧作物的栽培推廣。以落花生為例，它

是彰化、雲林、嘉義沿海鄉鎮的主要作物

，栽培面積曾高達十萬餘公頃，但因農村

勞力日漸缺乏，栽培面積曾銳減至僅剩三

萬餘公頃。後因落花生聯合收穫機的開發

與推廣，解決了勞力不足的問題，栽培面

積才又逐漸增加。

因此，為促進國內農業全面機械化的

發展，配合農業經濟結構的變遷，促使雜

糧作物生產機械化以提高競爭力，政府於

1982年開始獎勵農民設立雜糧作物農機代耕中心。1982年起為配合稻田轉作計畫，更積極輔導農民設立代耕中心。

獎勵農民設置雜糧作物農機代耕中心

計畫至 1992年止，共輔導設立 426 處，主要集中在雲林、嘉義、台南等地區共 328 處，約占 8成。

1982∼ 1985年農機代耕中心的業務以代整地、代播種為主。1986年起，配合國內研製完成的玉米、高粱收穫機，以及

進口大型收穫機、乾燥機的推廣，並為符

合農民或栽培業者的實際需要，輔導績優

農機代耕中心經營者增添玉米、高粱、大

豆等作物的機械收穫及乾燥設備，服務範

圍由過去的整地、播種、中耕、脫粒等，

擴展至代收穫、代乾燥一貫作業。其間輔

導農機代耕中心經營者擴展代收穫業務 78處，代乾燥業務 73處，新設代乾燥中心 22

處，主要分布在彰化、雲林、嘉義、台南、

屏東、台東、花蓮等地區。

1990年代初，國內落花生聯合收穫機的發展趨於成熟。在當時國產新型農機補

助計畫下推廣了七百餘台，解決國內落花

生收穫期間勞力缺乏的問題，也成了產區

農機代耕中心的主要服務項目之一。

農機代耕中心的設立除了促進農作物

生產效率化及生產技術專業化外，也使農

機作業深度及行株距一致，生長整齊，產

量提升，得以降低農作物生產成本，提高

產業競爭力與農民收益，並促進農業機械

化的推廣與發展。

一貫化代耕作業

農機代耕中心的代耕項目，包含整地、

作畦、播種、插秧、管理、收穫、乾燥等。

整地包括犁耕、翻土、碎土、整平等

作業。整地機械使農田土壤適合農作物生

長，主要有曳引機附掛迴轉犁、動力耕耘

機及中耕管理機。早期，水稻栽培使用動

力耕耘機附掛迴轉犁，迴轉犁轉軸上裝有

爪型耕耘刀，耕耘機前進時可以同時完成

土壤耕起、碎土及整平。

稻作全面機械化及成熟的農機代耕制度使農民或水稻栽培業者得以用經營企業的方式，

進行水稻栽培、稻田管理、收穫後處理等作業。

落花生聯合收穫機的開發與推廣解決了勞力不足的

問題

專題報導

08 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

由於在田間操作動力耕耘機不易，

1971 年，農機代耕經營者為提高競爭力及工作便利舒適，開始引進小型曳引機附掛迴轉

犁。由於也可在迴轉犁後方附掛整平器進

行水田蓋平作業，因而逐漸取代了動力耕

耘機，目前已是最主要的水田整地機具，

馬力也逐漸加大。

插秧即水稻移植栽培作業，是把種子

先育成適當大小的秧苗再移植於田間，可

使稻作生長整齊，產量高且品質穩定。早

期插秧作業以人力進行，1966年由日本引進手推式插秧機。

為配合插秧機的使用與操作性能的

提升，以及水稻育苗技術的開發，政府於

1971年間開始輔導設立專業化水稻育苗中心，提供高品質秧苗配合插秧機使用。這

項制度促使稻作生產機械化快速發展，1989年達到最高峰。當時國內水稻育苗中心設置

總數達一萬一千餘家，供苗面積達三十餘萬

公頃。1989年，引進八行式乘座式插秧機，使用新型高速迴轉插植機構，大幅提升工作

效率。它的高速插植與乘座舒適的特性完全

符合國內農機代耕業者的需求，成為代耕中

心普遍使用的機種。

固定式動力噴霧機主要由電動馬達或

引擎、高壓噴霧器、藥液桶、管線及噴桿

組成，由小貨車或農地搬運車載運。1986年，隨著大型自走式噴霧機的推廣及 1992年開始引進自走式桿式噴藥機，國產桿式

噴藥機於 1998年也通過新型農機性能測定，並列入國產新型農機補助示範機種。

由於農機代耕中心經營者彼此支援，妥善調配機具與代耕作業，

充分發揮應有的功能，有解決農作物生產勞力不足的實質效果。

由於可在曳引機迴轉犁後方附掛整平器進行水田蓋

平作業，因而逐漸取代了動力耕耘機，目前已是最

主要的水田整地機具。

八行式乘座式插秧機使用新型高速迴轉插植機構，

可大幅提升工作效率。

桿式噴藥機的作業能力與機動力都優於固定式動

力噴霧機，因而成為代耕中心代耕服務的機種。

09科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

由於作業能力與機動力都優於固定式動力

噴霧機，也成為代耕中心代耕服務的機種。

在 1955年引進耕耘機及 1966年引進手推式插秧機後，有關稻作栽培的機械開

發也隨之興起，並開始發展水稻聯合收穫

機械。1981年，引進自動化及油壓控制系統的大型水稻聯合收穫機；1992年，引進散裝型聯合收穫機，水稻聯合收穫機的應

用由袋裝改為散裝，機械馬力愈來愈大，

效率也愈高。目前，水稻聯合收穫機已超

過 100馬力，駕駛室有冷氣、音響，作業舒適度大幅提升。

1977年，國內研發完成循環式乾燥機，由於性能良好，稻穀水分乾燥速率均勻，

適合栽培水稻的農民、產銷班或合作農場

使用。早期容量僅 1.5公噸，1978年起配合稻穀乾燥中心的需求，單機容量由 4.8公噸逐漸增至 50公噸甚至 100公噸以上。水稻栽培業者或農民可把收穫後的稻穀直接

運交稻穀乾燥中心，確保稻米品質並減少

農民自行乾燥所需的勞力負擔、運費等。

至此，水稻栽培的整地、插秧、收穫、

乾燥等作業已全部導入代耕或代操作作業，

改變國內稻米生產流程，大幅提升作業效

率。同時，為提升代耕中心現有農機具的

使用率，1987年開始輔導績優農機代耕中

心辦理委託經營示範。此外，基於稻米是

保價收購作物稻作機械化程度很高，也輔

導雜糧作物農機代耕中心兼營稻作代耕業

務，充分利用現有的農機設備，擴大農機

代耕中心的農場經營規模。

成效卓著

由於農機代耕中心經營者彼此支援，

妥善調配機具與代耕作業，充分發揮應有的

功能，有解決農作物生產勞力不足的實質效

果。一般小規模經營的農民或有意離農的農

民可不必自行購買農機，減少農業投資成

本，而同樣能以機械代替人工進行農耕作

業，全心從事農業外的工作以增加收入。

同時，為順應產業結構變化，農機代

耕中心的營運也做了適當的調整，配合產

業導向所需購置機具，以適應未來農業生

產的需求，確保代耕經營者及農民的收益，

持續促進國內農業機械化的發展，提升產

業競爭力。

由於農機代耕中心經營者彼此支援，妥善調配機具與代耕作業，

充分發揮應有的功能，有解決農作物生產勞力不足的實質效果。

鍾瑞永行政院農業委員會臺南區農業改良場作物環境課

目前水稻聯合收穫機已超過 100 馬力，駕駛室的作

業舒適度也大幅提升。散裝稻穀集運作業

專題報導

10 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

■ 陳榮坤、羅正宗

為了選育品質媲美越光，且適合台灣氣候環境的品種，

農委會臺南區農業改良場與臺灣大學農藝系合作，

利用先進的分子標誌輔助選種技術改良日本越光品種，

推出米粒外觀晶瑩剔透，米飯口感及稻穀產量更甚於越光的新品種。

越光米享譽全球

稻米是國人的主食，且以稉型米（蓬萊米）為主。稉

型米中，原產於日本的「越光」（Koshihikari）品種，具備米粒外觀優異、黏性強、風味佳等優點，常做為高級食米輸

出。在台灣，越光米也深受消費者歡迎，價格居高不下。

越光是日本 1956年登錄命名的稻米品種，原登錄的編號是「農林 100號」。命名為越光是因為原產地福井縣及新潟縣在古代稱為越州，越光意謂「越州之光」。

自 1979年躍居日本水稻栽培面積之首後，優良的品質使它迄今仍是日本人米食的首選。

為了選育品質媲美越光，且適合台灣氣候環境的品

種，農委會臺南區農業改良場與臺灣大學農藝系合作，

利用先進的分子標誌輔助選種技術改良日本越光品種，

推出米粒外觀晶瑩剔透，米飯口感及稻穀產量更甚於越

光的新品種「臺南 16號」。這是我國第 1個利用分子標誌輔助選種技術育成的水稻品種，以非基因改造的方式

把越光導入台灣本土水稻品種特有的日長鈍感基因，育

成一個大部分是越光遺傳背景，且適合在台灣環境下栽

培的優質稻種。

出於越光而勝於越光

稻米是國人主食（圖片來源：種子發）

11科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

■ 陳榮坤、羅正宗

為了選育品質媲美越光，且適合台灣氣候環境的品種，

農委會臺南區農業改良場與臺灣大學農藝系合作，

利用先進的分子標誌輔助選種技術改良日本越光品種，

推出米粒外觀晶瑩剔透，米飯口感及稻穀產量更甚於越光的新品種。

橘逾淮為枳

我國大約在 40年前就引入日本越光品種栽培，但台灣水稻生育期間的日照長度

較高緯度的日本短，越光因為對日照長度

敏感而提早開花，大幅降低了產量與品質，

直接影響農民收益與消費品質。

有些植物為了適應環境，演化出對日

照長短敏感的特性，但也可以利用這種特性

增加農業生產的利益。例如，短日照可以促

進開花，長日照則延遲開花，彰化田尾地區

的電照菊，就是利用菊花是短日照植物的特

性，透過人為的照光改變日照長短，調整菊

花開花時期，讓消費者在一年四季都能夠買

到菊花，達到最大的經濟效益。

水稻也是短日照植物，但稻米是基本的

糧食作物，在成本考量下無法使用照光技術

大規模、大面積生產。而利用分子標誌輔助

回交育種的技術，把台灣本土水稻品種的日

長鈍感基因導入越光，培育出一個抽穗開

花期與台灣本土水稻品種相近，但是遺傳

背景大部分是越光的水稻新品種，就成為

讓越光本土化最好的方法。

導入日長鈍感基因

把越光導入日長鈍感基因是採用回

交育種法，以台灣本土品種「臺農 67號」

為提供日長鈍感特性的貢獻親，越光則做

為輪迴親。使兩個品種交配，從其子代選

出帶有臺農 67號日長鈍感特性的，再度

與越光交配，其子代同樣再選擇帶有臺農

67號日長鈍感特性的再與越光交配，重

複進行 3∼ 4次的回交，可以把日長鈍感

特性轉移到越光。如此，後代的遺傳背景

會越來越接近越光品種，但仍然保有台灣

本土品種的日長鈍感特性。

有些植物為了適應環境，演化出對日照長短敏感的特性，

但也可以利用這種特性增加農業生產的利益。

分子標誌輔助回交育種流程

母

父

交配

日長鈍感基因

日長鈍感基因臺農67號

越光

越光

越光 越光 越光

臺南 16 號

專題報導

12 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

但傳統回交育種法是以子代的外表形

態表現，如以植株高低、成熟期早晚等做

為選拔的依據，容易受到環境的影響，造

成無法精準選拔帶有日長鈍感特性的後代，

因而選拔效率低落。

為了提高回交子代的選拔效率，把臺

農 67號日長鈍感基因當作 DNA分子標誌，在每一次篩選子代時，選擇帶有臺農 67號日長鈍感基因，且其他背景與越光相近的

子代，來進行下一次的回交。如此不但可

以取代田間冗長費工的形態選拔，還可以

在不受栽培氣候環境的影響下，精準地把

臺農 67號日長鈍感基因導入越光，大幅提升選拔的效率，這樣的育種技術稱為分子

標誌輔助選種。「臺南 16號」就是我國第1個利用這技術選拔出來的品種，除了少數幾個日長鈍感基因來自臺農 67號外，其他的遺傳背景幾乎與越光沒有差別。

越光、臺農 67 號、臺南 16 號水稻的抽穗日數及染色體組示意圖。

越光 臺農 67號 臺南 16號

一期作 一期作 一期作二期作 二期作 二期作

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

日長鈍感基因

100

75

50

25

0

100

75

50

25

0

100

75

50

25

0

74

47.3

89

69.7

87.3

67.7

抽穗

日數

（天

）

抽穗

日數

（天

）

抽穗

日數

（天

）

13科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

臺南 16 號產穩質優

臺南 16號的遺傳背景與越光相似度約95 ％，只有抽穗期較越光延遲，一期作延遲約 13.3天，二期作延遲約 20.4天，與台灣本土栽培品種相近，可稱為越光抽穗期

近似同源系，比越光更適合在台灣氣候環

境下栽培。

這品種的米粒外觀晶瑩剔透，透明度

高，白堊質粒甚少，品質與越光相近；米飯

口感軟而黏，富彈性與光澤，比越光優異。

陳榮坤、羅正宗行政院農業委員會臺南區農業改良場嘉義分場

越光、臺農 67 號、臺南 16 號水稻的白米外觀，其

中臺南 16 號米粒外觀晶瑩剔透，與越光相似。

臺南 16號

臺農 67號 越光依據越光、臺農 67 號、臺南 16 號水稻的米飯口感

表現（味度是實測值除以 10），臺南 16 號比越光

優異。

10

8

6

4

2

0

臺農 67 號

越光

臺南 16 號

味度

硬度

光澤 平衡度

黏度

此外，因抽穗期延遲導致生育時間增加的關

係，產量比在台灣氣候環境下種的越光增加

30 ％ 以上，已經明顯改善越光極早熟、低產量等缺點，堪稱是台灣版的越光米品種。

臺南 16號的遺傳背景與越光相似度約 95 ％，但比越光更適合在台灣氣候環境下栽培。

專題報導

14 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

■ 黃圓滿

蔬果嫁接類似人類器官移植，

使各具優點的二個植物組織合為一體，已經普遍運用於農作物栽培。

嫁接技術的運用

嫁接操作，其實就是成語「移花接木」的具體呈現。它的歷史悠久，是藉由「根砧」

的優良生長勢或對當地環境的適應力，使嫁接其上的「接穗」發揮所長，二者癒合後

砧穗一體，協調合作完美，在蔬果栽培上很常見。

台灣早期以橫山梨為主要品種，因肉質較粗糙、易褐化且酸澀，不被消費者喜愛，

但適於在台灣中低海拔地區生長。而果肉細緻的日本梨或溫帶梨，因需較低溫才能開

花結果，僅能在高海拔地區栽培。為使低海拔地區也能生產高品質的梨，於是利用嫁

接技術把溫帶品種的花芽於適當時間嫁接在橫山梨的枝條上，以生產出溫帶梨。

百香果近年來已由種子繁殖改為嫁接繁殖，砧木選用黃色種實生苗，嫁接操作採

用「劈接」，使接穗能藉由砧木特性，增加對土壤、氣候的適應力，延長產期與增加

產量。由於砧木與接穗都是百香果，不會影響果實風味。

果樹栽培除了上述充分利用砧木的優勢來經濟生產高接梨與百香果外，也常藉

由嫁接達到異花授粉、品種保存、減少幼年期、提早開花、植體部分枝條受損修補

等目的。

花卉嫁接主要是展現植栽的趣味，如仙人掌嫁接。也可以聚集不同花色的枝條在

同一植株上，增進可看性，如扶桑嫁接、沙漠玫瑰嫁接。

蔬菜栽培中以果菜類運用嫁接較常見。在台灣的栽培環境中，葫蘆科作物的西

瓜和茄科作物的番茄採用嫁接苗最普遍，且栽培數量很多。至於白菜嫁接蘿蔔，或

番茄嫁接馬鈴薯，期能同時採收白菜與蘿蔔，或同時採收番茄與馬鈴薯，早已不是

幻想，只是仍局限於少量種植，藉以展示「蔬菜嫁接」的技巧與趣味，目前尚未形

成經濟規模。

蔬果嫁接

為使低海拔地區也能生產高品質的梨，

可利用嫁接技術把溫帶品種的花芽於適當時間嫁接在橫山梨的枝條上，以生產出溫帶梨。

15科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

葫蘆科作物的嫁接

許多消費者或許一輩子都無法品嘗到

大型西瓜的真正風味，因為台灣大型西瓜

的栽培幾乎都是採用嫁接苗。西瓜嫁接栽

培的手法從日據時期就已開始，迄今已有

九十餘年。

早期使用扁蒲做為根砧，以減緩土壤

病菌的危害。後來發展出以南瓜做為根砧，

但是無論何種根砧，多少都會影響西瓜的

風味。近年則也採用野生西瓜做為根砧，

期使西瓜接穗所發育的果實，能具體呈現

西瓜自然的優良風味。至於小型西瓜，由

於生長期短且栽培時期較集中在暖、熱季，

採用嫁接苗的比率較低。西瓜嫁接操作採

用「頂插接」，不僅普遍且效率高。中南部

早期就發展出許多西瓜專業嫁接場，專門

生產秋末至初春時期不同地區所需大量的

大型西瓜嫁接苗。

隨著苦瓜栽培面積逐漸增加，苦瓜的

耐溼性不足、生長期長、根系纖弱，以及土

壤病菌易危害等栽培困境也日益增加，於是

慢慢發展出苦瓜嫁接技術。根砧種類依栽培

地區的不同，選用絲瓜砧或南瓜砧。不同於

西瓜，苦瓜嫁接採用「舌狀靠接」法（舌靠

接或呼接），且可分為嫁接苗生產與田間嫁

接二種。實務上往往共同運用這兩種操作，

藉由多個根砧增強苦瓜的抗病力或延長生長

期，達到增加產量的目的。

苦瓜果實氣味較濃烈，且多數採烹調

方式食用，因此絲瓜根砧或南瓜根砧對苦

瓜風味的影響不易發覺，只要能使苦瓜接

穗順利生長，根砧可以選用的品種較多。

為使低海拔地區也能生產高品質的梨，

可利用嫁接技術把溫帶品種的花芽於適當時間嫁接在橫山梨的枝條上，以生產出溫帶梨。

花卉嫁接主要是展現植栽的趣味，如仙人掌嫁接。

也可以聚集不同花色的枝條在同一植株上，增進可看性。

西瓜嫁接苗，根砧是扁蒲，採用頂插接，這批苗已

經癒合。

舌狀靠接法。上圖，接穗與根砧的切口先靠緊，嫁

接夾備用；下圖，嫁接夾把接穗與根砧切口固定好

完成嫁接。

專題報導

16 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

儘管每組嫁接苗賣價是實生苗的數倍，但

因苦瓜單位面積栽培株數少，加上栽培期

往往超過半年，以時間換算下來種苗成本

較低，市場價格波動也較平和，使得苦瓜

嫁接容易被農民接受。

不同於苦瓜的栽培特性，胡瓜實生苗

生長迅速，栽培密度高，早期用露天栽培

就能很快採收果實回收現金，採用嫁接苗

則明顯增加種苗成本，使得嫁接苗的發展

不受重視。但隨著設施栽培逐年增加，連

作障礙、土壤病害或鹽基累積等不良因子

嚴重影響胡瓜栽培，使嫁接苗逐漸被採用。

但設施胡瓜栽培除了土壤所引發的困

難外，設施環境影響營養元素的吸收利用及

栽培品種常更動，使得接穗與根砧的共生親

合性缺乏多年的田間考驗，因此嫁接組合不

穩定是目前發展的困境之一。又胡瓜市場價

格暴起暴落，不見得增加產量就能提高收益，

也是嫁接苗發展的另一困境。

胡瓜嫁接根砧以南瓜砧為主，可採用

頂插接或舌狀靠接，端視接穗大小而定。增

強生長勢、減少病菌或土壤不良的危害是目

前胡瓜嫁接的目的，惟實務上常因種植嫁接

株，而肥培管理卻未修正，致使生育過旺，

影響果實發育，反而使產量減低。

絲瓜也有少數採用嫁接栽培，例如白皮

種絲瓜食味良好，卻容易遭受絲瓜萎凋病的

危害。因此，仿照上述苦瓜的嫁接模式，除

了種植白皮種絲瓜的嫁接苗外，同時在田間

種植較抗病的其他絲瓜品種做為根砧，適時

於田間進行嫁接處理。一株接穗擁有數個根

砧，能減輕絲瓜萎凋病的發生，延長絲瓜接

穗的採收期以增進收益。其他食味品質良好

卻易罹絲瓜萎凋病的品種，都能仿效這操作。

西洋甜瓜以新土

佐南瓜為根砧，

結果期的田間植

株狀態。

17科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

甜瓜嫁接又分為西洋甜瓜與東方甜瓜

兩種類型。1997∼ 1999年間對西洋甜瓜

進行不同根砧的篩選研究，發現嫁接於新

土佐南瓜根砧和大冬瓜根砧的西洋甜瓜接

穗生長表現良好。依嫁接實務而言，冬瓜

發芽勢較差，胚軸過短，不利於大量的嫁

接操作。其後以新土佐南瓜為根砧，在容

易發生黑點根腐病的田區進行栽培試驗，

調查不同品種西洋甜瓜接穗的植株生長表

現，發現嫁接株都明顯優於實生苗（未嫁

接株），植株較不易在結果中期萎凋。

2013年再次利用新土佐南瓜為根砧，

以西洋甜瓜「台南 12號」為接穗，把嫁接

株與實生苗栽培在健康土壤園區，發現實

生苗發育正常下，嫁接株生長勢卻明顯過

旺，顯示採用嫁接株栽培，須隨著土壤條

件修正肥培管理模式。

近幾年，設施栽培東方甜瓜的面積增

加很多，少數農民因為設施土壤條件逐漸

不良而採用嫁接苗栽培，卻因為根砧對肥

培管理要求不同而發生著果不良或裂果率

過高，進而影響產量。就成本考量，嫁接

苗價格是實生苗的 4倍，設施栽培的密度

很高，使得種苗成本過高，加上嫁接栽培

並無法明確保障較高產量，果品鮮食的風

味無法維持，使得多數栽培者卻步，嫁接

栽培的面積無法突破一定門檻。

然而，不論是西洋甜瓜或東方甜瓜採

用嫁接栽培，都須注意果實風味受根砧影

響的程度。欲使影響降至最低，果實成熟

度須提高，使果實散發較濃的香氣，以掩

蓋根砧造成的異味感。

茄科作物的嫁接

台灣栽培番茄已多數採用嫁接苗，

以茄子為根砧，採取斜切接加套管的方

式。所使用的茄子根砧並非多數人所認

知的茄子類型，而是經過亞洲蔬菜研究

發展中心多年篩選與測試後所選定的特

定品種。台灣番茄嫁接茄子的嫁接法最

早由該中心研發，採用橡膠軟管固定砧

穗接合面是它的特色。橡膠軟管成本低，

會隨著植株生長而自然脫落是它的最大

優點。經過該中心與臺南區農業改良場

十餘年的推廣，嫁接場每年培育上千萬

株番茄嫁接苗供農民種植。

應用抗病茄砧可有效減緩青枯病、

萎凋病等土傳病害的危害程度，以及設

施內的線蟲危害問題。隨著極端氣候越

來越劇烈，不定時驟雨的淹水逆境增

多，茄砧也能有效減輕其危害。雖然嫁

接株所生產的單果較輕，卻因為根砧抗

病與抗逆境的優點，使全期產量增加

40 ％ 以上。

其他茄科作物如茄子、甜椒或辣椒，

也有少數人採用嫁接苗栽培，惟不論栽

培需求度或栽培規模都不如番茄高。

番茄嫁接苗示意圖。以茄子為根砧，採用斜切接，

以套管固定砧穗。塗顏色的部分是嫁接部位。

茄子 番茄 番茄嫁接苗

專題報導

18 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

蔬菜作物嫁接原理

嫁接操作時，根砧與接穗接合面的薄壁

細胞受機械傷害後，開始分化癒傷組織。癒

傷組織的形成不限於維管束，砧穗接合面的

薄壁細胞都有生成癒傷組織的能力，因此蔬

菜作物嫁接較果樹嫁接容易成活。砧穗間接

合面的癒傷組織增殖旺盛，使砧穗二者緊密

結合而難以區分接合面。隨著新生維管束分

化，砧穗二者彼此連接共生為一體，這時嫁

接株達成活階段，這期間視嫁接組合與癒合

環境的不同，需時 6∼ 10日。嫁接苗再經

過數日適應期，就可定植田間。

蔬菜作物無論用何種嫁接操作，難度

並非很高。而嫁接苗成活最大的關鍵在於

嫁接後的癒合環境，癒合階段須特別注意

保溼，並維持各類蔬菜所需的適溫。

為了抗土壤病害的目的而採用嫁接

苗，須特別注意不能讓接穗發生不定根伸

入土中，無論是肉眼可見的不定根，或發

生在瓜類根砧髓腔內的不定根。前者可藉

由不使接合面接觸土面而防止，後者則須

藉由嫁接手法來減低其比率。若是為了增

強接穗生長勢的目的而採用嫁接苗，並無

抗土壤病害的需求，這時接穗是否長不定

根並不重要。

簡易保溼設施可促進嫁接苗癒合

19科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

接作業相當耗工，所需技術層次高，專業

熟練的嫁接操作員的僱用及訓練不易。

為解決人工嫁接的勞力問題，慢慢發

展出機械嫁接。機械嫁接研發以日本與韓國

的起步最早，無論款式或作業效率都日益提

升。我國則於 1998∼ 2004年由臺灣大學、宜蘭大學與臺南區農業改良場共同研發出 2款機械嫁接機，分別適用於西瓜與番茄，這

無疑是蔬菜嫁接操作的一個里程碑。

黃圓滿行政院農業委員會臺南區農業改良場作物改良課

為了抗土壤病害的目的而採用嫁接苗，須特別注意

避免接穗於根砧髓腔中發生不定根。

機械嫁接新里程碑

在東亞地區如日本、韓國、大陸與台

灣，對蔬菜嫁接的需求越來越高。然而嫁

國人自行研發的

番茄自動嫁接機

專題報導

20 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

■ 謝明憲

滴灌直接把水送到植物根部，一滴水也不浪費在泥土裡。

利用肥液滴灌，灌水同時施肥，肥也不浪費在泥土裡。

灌溉讓人們從完全看天吃飯的農

業中解放，也讓人們能在乾旱的土地

上持續耕作。而為維持穩定的農業生

產，解決農業用水缺乏的問題，灌溉

方法也不斷改變，從早期的畦溝灌溉

（溝灌或淹灌），近代的噴灑灌溉（噴

灌），到最新的滴水灌溉（滴灌），

都是為了節省灌溉用水。

滴灌又稱為微灌，是應用具有「迷

宮流水通道」的滴水器，使水以點滴、

緩慢、均勻又定量的方式滴於土表，

再滲入植物根部，這是地表式滴灌。

若把滴水器埋在地表下直接供水滲至

植物根系生長區域，則是地表下滴灌。

因為滴灌滴水器的供水位置非常接近

植物根部，並以低壓力低流速從滴水

器流出，可精準供應植物所需水量，

不會灌溼整個田區。滴灌的水分利用

效率可達 90∼ 95 ％，遠高於溝灌的35∼ 50 ％及噴灌的 60∼ 80 ％。

節水省肥的滴灌栽培

滴灌灌水器點滴供水

內鑲式滴水器。圖上方是標準黑色 PE 滴灌管的滴孔外

觀，圖下方是透明 PE 滴灌管的迷宮流水通道（樣品）。

21科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

為兼顧節水與省肥的雙重目的，可在

滴灌水中加入肥料，於灌溉同時也精準供

應植物所需的肥料。因為在滴灌水中加入

肥料，可以按照作物需肥規律進行少量多

次施肥，也可以減少因揮發、淋洗而造成

的肥料浪費，節省肥料施用量達 30∼ 50 ％以上，大幅提高肥料利用率。

滴灌原理

應用滴灌給水是確保作物主要根系活

動區的土壤始終保持在合理的含水狀態。

一般木本植物或果樹吸收水分與養分的根

部，在樹冠垂直至地面的範圍，這位置是

滴灌滴水器最佳的安置點。而草本植物如

蔬菜與花卉，則以距離莖或主幹 5∼ 10公分為安置的合適點。

為兼顧節水與省肥的雙重目的，可在滴灌水中加入肥料，

於灌溉同時也精準供應植物所需的肥料。

滴灌直接供水至植物根系的局部灌溉示意圖

灌溉水溼潤區

灌溉水溼潤區

滴灌管

砂土 壤土 黏土

滴灌地表下砂土、壤土與黏土的灌溉水溼潤區（藍色）寬窄和淺深差異示意圖。

專題報導

22 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

滴灌時，滴水器下方土壤會形成類似

球狀溼潤區域（溼潤球）。相同的滴水器出

水流量，在黏質土壤中形成淺而寬的溼潤

球，在沙質土壤中則形成窄而深的溼潤球。

因此，在黏質土壤使用滴灌系統，會排除

使用滴灌管（帶）滴水器間距過密及出水

流速過高的產品，除避免灌溉區土壤中的

球狀溼潤區域過度重疊外，也避免水分向

下滲入不及而在土表形成逕流。

基本裝置

節水省肥的關鍵在於肥液滴灌操作簡

單化，即僅需安裝能定量吸取肥料溶液，並

注入灌溉水輸水管中的小型注肥器，就可快

速簡單地把肥料母液定量加入灌溉水中。

現今注肥器普遍使用 2種類型。第 1種是文氏管注肥器，它的原理是當水流經文氏

管的喉部（這處截面積最小，也是肥液的吸

入點）時，由於流速增加，其壓力下降，下

降到小於一個大氣壓時，肥液就從位於喉部

的吸液管被吸入到文氏管裡與主水流混合。

水流通過喉部後，流速下降，壓力回升一

些。在吸入點開始吸入肥液時，需要一定的

流水壓力損失，大多數文氏管需要有 20 ％的流水壓力損失才能開始吸入肥液，即文氏

管的出口壓力比入口壓力小 20 ％。第 2種是比例式注肥器（定比稀釋注肥

器）。這種注肥器安裝在供水（液）管道上

後，不用電驅動，而以進水（液）壓做為驅

動力。當水（液體）流過設備時，推動內部

比例泵體作活塞運動，把高濃度溶（肥）液

按照設定好的比例吸入泵體，與灌溉水混合

後輸送到下游管路。這種施肥器的優點是稀

釋倍數比較精確且可以調整、混合液直接經

出水口注出、工作壓力低、運轉噪音小；缺

點是水壓損失大、價格高。

最重要組件

滴水器是滴灌系統最重要的組件，又

稱為滴頭。一般型滴水器在供水壓力範圍

內，具有出水流量小和穩定的特點。新型

滴水器具有壓力補償機制，在特定範圍內

文氏管注肥器裝置及操作示意圖

① 進水口

② 限灌水用開關閥

③ 施肥開關閥

④ 文氏管注肥器

⑤ 吸肥管

⑥ 肥液筒

⑦ 旋轉水流（混合肥液）

⑧ 出水口

①

②

③

④

⑤

⑥

⑦ ③

⑧

23科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

的水壓變化下仍可維持恆定出水流量。它

主要是借助水流壓力使彈性體部件或流道

改變形狀，水通過的斷面面積發生變化，

讓滴水器出水流量穩定。壓力補償式滴水

器的優點是在滴管管路無法水平安置於地

表時，仍能自動調節原設定的出水量，出

水均勻度高。

常見的滴灌滴水器有二類。一是滴灌

帶（管）或內鑲式滴水器，軟管直接熱壓

成形，並在熱壓射出的同時，熱融入內鑲

式滴水器。滴灌帶（管）可以是壁厚在 0.9 mm以下的薄壁軟管，或壁厚在 0.9 mm以上的厚壁軟管，前者稱為滴灌帶，使用壽

命較短，後者稱為滴灌管，使用壽命較長。

內鑲式滴水器也有壓力補償式類型。

另一類是管上式滴水器，安裝時直接

在滴灌管上打孔，然後把滴水器插在滴灌

管上，鈕釦型、微管型、滴箭型等滴水器

都屬於這一類。管上式滴頭一般是安裝在

PE管（滴灌管）上，特點是滴水器安裝間距可按栽培作物的種植株距調整位置，滴

水器可在工廠安裝，也可在施工現場安裝。

① 進水口

② 限灌水用開關閥

③ 施肥開關閥

④ 定比稀釋注肥器

⑤ 稀釋比例調節閥

⑥ 吸肥管

⑦ 肥液筒

⑧ 旋轉水流（混合肥液）

⑨ 出水口

①

②

③④

⑤

⑦

⑥

⑧ ③

⑨

定比稀釋注肥器裝置及操作示意圖

內鑲式壓力補償式滴水器滴灌管。上圖是滴水器內

鑲於滴灌管內；中圖是滴水器內含矽膠墊片，配合

滴灌管內水壓變化調整迷宮流水通道的孔徑大小；

下圖是滴水器內組件。

專題報導

24 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

簡單家庭式滴灌系統主要組件配置圖，電磁閥是以 9V 乾電池驅動的開關。

① 儲水桶

② PVC 管

③ 手動球閥

④ 電磁閥（定時開關）

⑤ 定比稀釋注肥器

⑥ 肥液筒

⑦ 碟形過濾器

⑧ 滴灌管

① ②

③④ ⑥ ⑦ ⑧

⑤

鈕釦型管上式滴水器，橘色組件內含迷宮流水

通道。

微管型管上式滴水器，管徑較粗部分內含迷宮流水

通道。

滴箭型管上式滴水器，滴箭接頭位置含迷宮流水

通道。

滴箭型管上式滴水器使用時插入栽培介質

25科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

鈕釦型滴水器可額外接或不接微管出

水，也可連接二分或四分接頭再連接一微

管，水從各分流管線形成多個出口流向作

物。微管型滴水器是以很細內徑的微管含

一小段迷宮流水通道。滴箭型滴水器是依

賴沿滴箭插針頭部含有的迷宮流水通道來

調節流量大小，出水可沿滴箭插入土壤的

地方滲入。

家庭式滴灌系統

以 100平方公尺土地面積為例，應用小型儲水桶滴灌系統需有 200公升儲水桶、1公尺高儲水桶放置架、管徑 20 mm PVC管、球閥及其接頭、管徑 16 mm滴灌管（流量1.2公升／時、滴水器間距 30公分）及其快速接頭。這系統 1次儲水量可灌溉 20分鐘。

這塊土地上若分 10條滴灌管鋪設供水，長 15公尺，至少可種株距 60公分蔬菜如番茄、茄子等約 250株；種株距 30公分蔬菜如結球白菜、結球萵苣、甜椒等約 500株；種株距 10公分蔬菜如洋蔥、胡蘿蔔等約1,500株。

應用優勢

由於滴灌僅灌溼作物根區土壤，作物

栽植行間區域可保持乾燥，雜草不易滋生。

對溫室內作物而言，滴灌不會弄溼枝葉，

可降低病害發生。

滴灌輸水管系統已廣泛使用聚氯乙烯

（PVC）及聚乙烯（PE）製成的管材，有

滴灌管（帶）普遍使用的快速接頭。1：管首接頭；

2：管中接頭；3：管尾束。4：以管中接頭為例，

接頭是端點管徑略粗、中間略細，滴灌管套入接

頭後，把藍色套環往接頭端點拉緊，就可固定滴

灌管。

滴灌系統可適應形狀奇特的田區、不平的地形或各類土壤質地，

對於畸零地或角落土地，也能充分鋪設滴灌管（帶）灌溉，增加土地利用率。

1

2

3

4

專題報導

26 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

多種直徑及制式規格，不僅容易組裝，且

有快速連接頭，如 PE 滴管連接 PVC 輸水管的管首接頭、PE 滴管的管中接頭及管尾束，這些配件也供滴管破損時即時維修用。

相較於噴灌供水水泵工作壓力需 50∼80 psi（磅／每平方英寸），滴灌系統的供水水泵工作壓力較低，田區取水入口處是 20∼ 25 psi，滴灌帶是 10∼ 12 psi，市售小型加壓水泵或家用自來水水龍頭的出水壓力已

足以應用。

滴灌可運用交流電或電池供電的控制

器，進行簡單灌溉管理或程式化管理，能

降低灌溉勞動力成本。

滴灌系統可適應形狀奇特的田區、不

平的地形或各類土壤質地，對於畸零地或

角落土地，也能充分鋪設滴灌管（帶）灌

溉，增加土地利用率。

注意事項

滴灌對灌溉水質要求較高，若水中含

有稍大粒徑的懸浮固體顆粒，可能會在滴

水器水流通道口形成一個弧形堆積帶，造

成堵塞。

要防止弧形堆積帶的形成，過濾器必

須能把大於 1／7出水孔直徑的雜質全部攔截。一般取自溪流、池塘或水井的水，都

需過濾雜質及水質處理才可用於滴灌。

謝明憲行政院農業委員會臺南區農業改良場作物改良課

溫室番茄土耕栽培應用滴灌管灌溉，少有雜草滋生。

27科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

專題報導

28 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

■ 林明瑩、張淳淳、黃秀雯、陳昇寬

柑橘窄胸天牛是一種棲息在柚園土中的害蟲，幼蟲以柚樹的根為食，

使受損植株生長不良。這種天牛的成蟲是夜行性，

習慣產卵在果園各處的縫隙中，利用這樣的習性可設計出對應的防治妙法。

現今的農產品只要標榜「有機栽培」、「無毒生產」或「自然農法」，都普遍受到消費

者的青睞，迫使農業生產者朝這些目標努力。然而，栽培者必須面對作物種植管理階段的各

種挑戰，其中病蟲害的管理幾乎是所有農作物生產者必須面對的課題。

台南麻豆地區由於天然環境適宜，生產的麻豆文旦、麻豆白柚等柚類的品質甚佳，遠近

馳名，是當地重要的經濟果樹。然而在柚園中，觸目可見長相不佳的柚株，葉片稀疏，呈衰

弱狀。若進一步觀察，會發現這類植株的鬚根明顯較少，且在根圈附近有許多白色形似「雞

母蟲」的幼蟲，這就是柑橘窄胸天牛。牠們長年在土中取食柚樹的根，致使植株生長不良。

近年來，臺南區農業改良場調查了柑橘窄胸天牛的生態習性，發現許多牠們的特殊行為，

也因此設計出有別於防治他類天牛的措施。

柑橘窄胸天牛的習性

一般人對天牛的認知是一種會在樹幹蛀食，導致樹幹基部產生許多木屑狀排泄物的害

蟲，較常見的有：為害柑橘的斑星天牛、為害桑樹的桑天牛等。

但是柑橘窄胸天牛與其他的天牛不同，生活史中除成蟲及卵以外，幼蟲終年棲息在土中

以植株的根部為食。更特別的是成蟲是夜行性，僅在5∼6月的成蟲期晚上才會出現在柚園中。成蟲鑽出土表後，在短時間內便需交尾，之後雌蟲把卵產在柚園既存的縫隙中。雌蟲在當晚

便會產下腹部所有的卵，每隻雌蟲約可產 400∼ 500粒卵。成蟲的羽化、交尾、產卵都在夜間進行。在成蟲羽化的高峰期，約 1分地的柚園一個晚上常可捉到上千隻成蟲，密度相當高。

多數天牛成蟲會取食樹幹或葉片甚至訪花，一般稱為後食行為，但是柑橘窄胸天牛的成

蟲並不如此。成蟲主要以交尾、產卵，完成繁殖為目的，例如雌蟲會在適宜的場所，短時間

內產下體內所有的卵，產完後就死亡，因此在成蟲期並未取食。

非農藥治蟲妙法─洞悉柑橘窄胸天牛的行為

29科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

柑橘窄胸天牛的生活史依觀察可分為：

卵、幼蟲、前蛹、蛹、成蟲前期、成蟲等

階段。依生長發育過程，牠們的外部形態

分別描述如下。

卵─紡錘形，長約 3 公釐左右，初產

下的卵呈乳白色，孵化前轉為淡褐色。

幼蟲─體直，呈圓柱形，乳黃色，具

有咀嚼式口器。初孵化的幼蟲體型相當細

小，體長約 3公釐左右，與卵大小相同。

初齡幼蟲就開始蠕動，掉落在地面上時便

鑽入土中，在土中築一個橢圓形，較本身

體型大的「幼蟲室」供自身棲息。幼蟲前

胸硬皮板（shield）有乳白色溝紋，呈「T」

形斑紋。老熟幼蟲體長可達 20∼ 28公釐，

與初齡幼蟲相差近 9倍，以體積相比則差

異更大。

幼蟲鑽入土中後，以植物的根部為食，

致使受害的柚樹鬚根遭啃食不見，僅剩主

根。柚樹根部若受啃食，傷口易導致病原

菌侵入而腐爛。

前蛹─國曆約 3月左右，在土中幼蟲

室內的老熟幼蟲逐漸呈體直不活動狀。這

時期已不取食，幼蟲表皮皺縮，胸部特別

明顯且向內隘縮。雌蟲的體型明顯較雄蟲

大，在攝氏 26度的室溫下約 7天就脫皮

進入蛹期。

蛹─紡錘形，淡黃色，裸蛹。剛開始

時是乳白色，逐漸轉為淡黃色，複眼及大

顎也由淡轉為近褐色，可明顯看出蟲體的

複眼、觸角、大顎及三對足。由蛹的外觀

可明顯分辦雌雄，雄蟲的觸角明顯較身體

長，雌蟲的則較體長短。蛹期在室溫下約

為 15天。

成蟲前期─蛹脫皮後就進入這時期，

並具有成蟲的外部形態。不過牠仍蟄居在

蛹室中，觸角收於腹部下緣，呈不活動狀。

至於受到何種因子的刺激才讓土中成蟲羽

化鑽出，目前尚不清楚。

成蟲─羽化時期集中於5月至6月初，

成蟲在夜間同步羽化，後便交尾、產卵等。

體呈棕褐色，雌蟲體型較寬大，雄蟲較小，

兩複眼巨大，雄蟲兩複眼間幾乎相連，雌

蟲則明顯較雄蟲寬。觸角細長，雄蟲觸角

長於體長，雌蟲觸角長達翅鞘的一半。

柑橘窄胸天牛幼蟲是土棲並以植株根部為食 土棲的幼蟲會築一土甕身處其中

專題報導

30 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

雄蟲常於夜間在柚園中飛行，剛羽化就能振

翅飛翔。雌蟲則因腹部充滿大量卵粒，以爬行為

主。成蟲期間並不取食，主要以繁殖為主，而且

牠們的壽命短，多數在交尾產卵後當晚就死亡。

若飼養在室內，則壽命約為 4天。

利用夜行性特性進行防治

柑橘窄胸天牛成蟲都在夜間羽化，由於夜行

性的昆蟲大都有趨光性，因此羽化期間可在柚園

以白光燈泡誘殺。燈泡上方可用罩子保護，下方

則放置裝水容器，並在水中加入少許的洗潔劑。

利用這種方法可誘殺大部分在園內活動的成蟲，

降低園中天牛成蟲的密度。

利用產卵行為進行防治

柑橘窄胸天牛的雌蟲交尾後隨即產卵，且

雌蟲在產卵前會以腹部末端的產卵管試探產卵位

置，主要把卵產在柚園中有縫隙的部位，如樹皮，

支架、水泥柱、土縫、落葉堆中。當找尋到適宜

的產卵位置後，雌蟲便會把產卵管伸入產卵，通

常以數十粒至百粒成一堆。

利用這種特殊行為，建議農友以人工方式把

可形成大量縫隙的資材置放在田間，讓雌蟲得以

柑橘窄胸天牛的雄蟲（左）及雌蟲（右）。 夜間交尾中的柑橘窄胸天牛

夜間燈光誘殺的情景

受燈光誘殺的成蟲

捲皺摺報紙供柑橘窄胸天牛產卵

31科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

雌蟲正在報紙的縫隙中產卵

產在報紙上的卵堆

產卵。如利用舊報紙捲成皺摺狀包於樹幹

基部，可誘使雌蟲在找尋適當產卵位置時

停留於上。在報紙上的卵尚未孵化前，約 5

天左右，就更換報紙，並把換下的報紙裝

在垃圾袋中集中燒毀，如此可降低來年園

中幼蟲的密度。

由於捲報紙仍較費工，且需在卵尚未

孵化前集中回收，加上不易檢視報紙內是

否有卵，最近針對上述缺點做了些改進。

首先以 2片重疊的木板來製造縫隙，放置

在柚園中供雌蟲產卵。農友若要檢視木板

是否有卵產下，直接掀開就可知曉，再把

卵從木板上移除便可達到防治的目的。木

板仍可放置在柚園中，直至天牛羽化期結

束後再回收集中。若妥善地保存，木板可

用上 2∼ 3年不會損壞。

觀察害蟲的生活習性，可找出適當的切入點，

並以非農藥防治的方式降低害蟲在田間的族群密度。

專題報導

32 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

筆者曾比較捲報紙與放置重疊木板的

誘引效果，結果顯示不論是平均產卵數或

總產卵數，都以後者效果較佳。更特別的

是，在木板上產下的卵堆，平均的卵粒數

都比報紙上的高，顯示木板所提供的縫隙

效果應較報紙佳，能讓柑橘窄胸天牛雌蟲

信賴並把腹部所有的卵粒產下。

以噴灑農藥來防治農業的害蟲似乎是

多數人的認知，其實這並非最佳的選擇，柑

橘窄胸天牛就是一例。觀察這種害蟲的生活

習性，就可找出適當的切入點，並以非農藥

防治的方式降低害蟲在田間的族群密度。

害蟲的密度降低，作物受害的程度便

可減輕。另者，運用非農藥的方式，提升

了果品的安全性，讓消費者可買到更安全

的農產品。甚且，對環境的永續經營也相

當有利。如此三贏的局面，應是農業管理

者持續邁進的方向。

林明瑩、張淳淳、黃秀雯、陳昇寬行政院農業委員會臺南區農業改良場作物環境課

深度閱讀資料

林明瑩、陳昇寬、張煥英（2004），柑桔窄胸天牛（Philus antennatus）之形態與發生調查，植保會刊， 46，177 - 180。

陳文雄、張煥英、陳昇寬、林明瑩、李建毅、李兆彬（2004），柑桔窄胸天牛之生態與防治，台南區

農業改良場技術專刊，128。

林明瑩、陳昇寬、陳文雄（2005），柑桔窄胸天牛之生態及防治之研究，台灣柑橘產業發展研討會專刊，

187 - 196。

林明瑩、宋一鑫、陳昇寬、張煥英、陳文雄（2006），柑桔窄胸天牛之生活史及管理，農業世界，

280，42 - 48。

張淳淳、黃秀雯、陳昇寬、林明瑩（2013），柑橘窄胸天牛管理措施誘引產卵方法的比較，農業世界，

358，44 - 50。

運用非農藥的方式，提升了果品的安全性，

讓消費者可買到更安全的農產品，對環境的永續經營也相當有利。

上圖：利用 2 片重疊木板製造縫隙供柑橘窄胸天牛

產卵；下圖：以 2 片重疊木板誘引產卵的成效甚佳。

33科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

運用非農藥的方式，提升了果品的安全性，

讓消費者可買到更安全的農產品，對環境的永續經營也相當有利。

專題報導

34 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

■ 林棟樑

香蕉皮為什麼變黃？秋天的葉子為什麼變紅？

花開花謝的祕密是什麼？這些都與植物生長激素乙烯的作用有關。

乙烯的生物合成途徑是由楊祥發博士發

現的，一般稱為蛋氨酸循環或楊氏循環。合

成乙烯的前體物質是蛋氨酸（甲硫氨酸），

先轉化為 S－腺苷蛋氨酸，並在 ACC合成

酶的作用下，生成 1－氨基環丙烷－ 1－羧

酸（ACC）及 5,－甲硫腺苷。5,

－甲硫腺苷

可以經過一系列反應再轉化為蛋氨酸形成循

環，ACC則可以與氧氣反應得到乙烯。

目前很多抑制植物成熟的轉基因方法，

都是透過抑制 ACC合成酶的作用產生，也

就是透過調控或抑制乙烯的生物合成來控制

植物的老化過程，使香蕉皮不再變黃，番茄

不會變紅，蘭花花朵不易凋謝。

自然老化的祕密

促使產品老化的乙烯是一種植物荷爾蒙，以氣體狀態存在。植物在逆境時會產生乙

烯來調適，後熟性水果在後熟時也會產生大量的乙烯來自我催熟。植物在生長過程中本

身就會產生乙烯，也可能碰到外來乙烯氣體而促進老化，尤其是切花類植物如康乃馨、

玫瑰等。

園產品抗老回春術

乙烯是一種植物荷爾蒙，能促進植物的老

化過程。（圖片來源：種子發）

35科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

■ 林棟樑

香蕉皮為什麼變黃？秋天的葉子為什麼變紅？

花開花謝的祕密是什麼？這些都與植物生長激素乙烯的作用有關。

乙烯會促使花朵快速萎凋，縮短瓶插壽

命。後熟性水果則可使用外來乙烯或類似物

質來催熟，控制後熟品質。經由對乙烯的調

控，如去除乙烯或使產品對乙烯的敏感性降

低，都可有效降低乙烯的不良影響。

乙烯是一種低分子量氣體，會降低觀

賞植物產品的品質。常見乙烯為害的徵狀

包括：康乃馨的睡眠病，即花瓣向內捲曲，

花朵不張開的現象；金魚草花序上小花的

散開；荷苞花花瓣的脫落；蘭花萼片的乾枯；

盆栽植物葉片的黃化或落葉等。

乙烯的禍害遍及各種植物。在鮮花方

面，往往只要有有十億分之三十至六十（30∼ 60 ppb）濃度的乙烯，就足以造成產量減少。觀葉植物，雖較鮮花有抵抗力，但

也在乙烯濃度達 1.0 ppm時會受到傷害。乙烯的來源有數種。幾乎所有的植物都

會自行合成乙烯，蔬菜、水果也和花卉一樣

會產生乙烯，尤其是成熟的蔬果，因此花卉

不宜與蔬果共同貯藏，觀賞植物也不宜與柑

桔類共同運輸。患病或受傷的植物產生的乙

烯量比健康正常植物高。在城市及附近區域

的大氣層中，往往含有足以引起花卉生理病

變的乙烯，它的主要來源是各種形式的內燃

機或燃燒石油的發熱爐。另外，霓虹燈管漏

氣會引起乙烯外洩，在某些情況下，電動馬

達或照明設備也可能釋出乙烯。

老化造成損失

水果、蔬菜及花卉屬園產品，園產品

的特性是易劣變或腐敗。在已開發國家，

園產品採收後的損耗約 10∼ 20 ％，其他國家則高達 20∼ 50 ％。造成損耗的原因有環境因素及植物本身的生理劣變，因而加速

產品的老化現象。

全球人口不斷增加，造成糧食不足的

危機，愈落後的國家愈嚴重，除了生產技

術不足，缺乏保鮮處理技術造成採後的大

量損失也是重要因素。為了降低損耗或改

善品質，園產品採後處理技術的研究成為

近年來重要的農業課題。

採後處理技術的改良使園產品能抗老

回春，而有較佳的保鮮貯運期。國內已有

許多農產品因採後處理技術改良而擴展外

銷及改善市場到貨品質，如結球萵苣、胡

蘿蔔外銷預冷保鮮處理，火鶴花、文心蘭、

洋桔梗等切花外銷保鮮技術，芒果、木瓜

等外銷貯運條件的建立等。

真空預冷保鮮技術

高溫是造成產品老化及腐敗的重要因

素，因此溫度管理是農產品保鮮的基本手

段。大多數產品可使用低溫保鮮，低溫可

抑制乙烯作用而延緩老化，降低蒸散作用

而減少因失水導致失去外觀品質，以及抑

制病原菌生長而減緩腐爛。但外銷時，短

時間內要使大量產品降溫並不容易，需有

特殊的技術及設備。

產品在運輸或貯藏前，在短時間內使大

量產品降溫的技術稱作預冷保鮮技術。一般

要使產品降溫，最先想到的是放入冰箱或冷

藏庫中。但使用冷空氣降溫速度慢，尤其結

植物在逆境時會產生乙烯來調適，

後熟性水果在後熟時也會產生大量的乙烯來自我催熟。

專題報導

36 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

球型葉菜類，靠熱傳導使產品中心降到接近

攝氏 0度要數小時到 1、2天的時間，而產品新鮮度往往在降溫過程中已降低。

歐美、日本等國家早先就有一種方法

使農產品快速均勻降溫，稱為真空預冷。

就是把產品放置在可耐低壓並配置真空幫

浦的真空槽中，啟動真空幫浦使真空槽減

壓。由於壓力降低時水的沸點也會降低，

當壓力由 760 torr（1 torr是 1個標準大氣壓的 760分之 1）降至 4.7 torr時，水的沸點會降至攝氏 0度，也使得產品表面的水分會不斷蒸發直到產品溫度達到攝氏 0度。通常攝氏 30度左右的產品會在 20分鐘內降至 0度，且內外均勻降溫。

台灣農產品外銷時，最缺乏的是大型

低溫集貨處理場。為解決降溫問題，便引

進真空預冷技術，並自行開發商業應用設

備，產品在包裝後裝櫃前，採用真空預冷

設備預冷保鮮。預冷機每次處理量是 4∼6棧板，每 2小時可預冷一個 40英尺貨櫃量，一台中型真空預冷機每天最高可處理

6∼ 10櫃。由於預冷保鮮技術改進，使國

產結球萵苣的市場到貨品質優於美國。自

2001年起開始外銷，至 2012年外銷量已達

8,311公噸，外銷期達半年，外銷值達 2億

3千萬元。主要外銷國是日本，占 69 ％，

其次是新加坡、韓國等。

抗老激素的應用

台灣屬熱帶及亞熱帶地區，很適合火

鶴花的栽培。1999年起，台灣由荷蘭引入

多色系的火鶴花新品種生產切花外銷，13

年後外銷日本年達 1,500萬支，占日本市場

的 89.6 ％。

火鶴花產業的發展並不是一開始就很

順利，業者在種植新引入的品種後，發現

瓶插壽命較原有紅色的丘比特品種短，無

法長途運輸，當初要外銷日本的夢想可能

因而無法實現。

後來，採後處理的專家研究並建立一

套外銷處理標準流程，包含適當採收方式，

採後處理技術的改良使園產品能抗老回春，而有較

佳的保鮮貯運期。

真空預冷機應用於結球萵苣外銷保鮮

37科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

全程用消毒水進行衛生品管，再用抑菌劑

保鮮套管運輸。在包裝前噴上具有保鮮效

果的 BA生長激素，能使已經略顯黃化的花序轉為新鮮的綠色，切花貯運期也由 7天延長至 21天。業者稱這是回春效果，含有BA生長激素的保鮮液則稱為回春液或青春液。這生長激素濃度很低，成本不高，保

鮮效果明顯，切花外銷量因而不斷衝高。

抗老保鮮劑

文心蘭開黃色小花，花朵頗似穿著膨

鬆舞裙迎風招展婆娑起舞的女郎，因此又

稱為跳舞蘭。切花主要外銷日本，但長途

運輸中會碰到由乙烯引起的落花問題。由

於花朵分岔多，包裝時多少會受傷而誘發

乙烯，使花朵離層掉落。為克服乙烯的不

良影響，研究人員採用乙烯作用抑制劑來

改善。

1966年，美國 Sisler實驗室發現一些環丙烯類具有很強的乙烯抑制作用，其中以 1－甲基環丙烯（1－methylcyclopropene, 1－

MCP）效果最穩定，美國環保署也確認它對

人畜及環境無害。

1－MCP對乙烯是一種競爭性抑制劑，

經 1－MCP處理的產品會失去對乙烯的敏

感性，後熟性水果會暫時失去後熟能力，

蔬菜黃化情形會受到抑制，花朵老化也會

減緩，保鮮效果在攝氏 24度下長達 12∼

15日。1－MCP在常溫下是氣體，因此處

理園產品時，需有密閉的設備，在溫控下

以燻蒸方式處理。

文心蘭切花採收分級後，包裝前進入

冷藏庫中以 1－MCP氣體燻蒸處理，可以

有效延長切花貯運壽命。經處理後的切花

以海運（9天）外銷日本，較空運（4天）

未處理有更長的瓶插壽命。由於保鮮技術

的提升，產品由空運改為海運，成本降低

一半以上。在競爭力提升下，外銷量不斷

擴增，2012年外銷日本達 2,700萬支，占

日本市場的 91.9 ％。

另一因抗老回春技術應用成功而攻占

日本市場的是洋桔梗切花產業。洋桔梗花形

使用回春液保鮮處理的外銷火鶴花

專題報導

38 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

優美、花色多、吸水性佳、瓶插壽命長，發

育完全的花蕾也能順利開花。這些特性使得

洋桔梗受到消費者的喜愛，尤其在日本。

由於氣候條件的限制，日本的洋桔梗

產地在冬季需以溫室加溫才能生產，成本

較高。但這時台灣天然溫度條件正適合其

生長，因此 11月至隔年 3月是栽培洋桔梗外銷日本的好時機。由於品質受到日本市

場的肯定，外銷訂單逐年增加，但外銷量

增加後，單價則逐漸降低。為降低成本提

高利潤，希望由空運改為海運，但保鮮貯

運技術則需要提升。

為確保洋桔梗切花海運外銷的新鮮

度，採後的處理流程主要分為 3部分。首先，加強溫度管理，田間採收時應避免

田間熱，勿曝曬於高溫中，並儘快送到空

調集貨場分級包裝，再置於攝氏 5度的冷藏庫中預冷。其次，把切花基部放在含糖

及抑菌劑的保鮮液中保鮮，運輸時則不再

使用保鮮套管。再次，於攝氏 20∼ 25度下以乙烯作用抑制劑 1－MCP 燻蒸處理4小時。洋桔梗切花經以上保鮮技術處理後，2012年外銷日本達 884萬支，占日本進口量的 95.85 ％。

自從解開使植物老化的乙烯生物合成祕密後，

對植物老化機制及其調控的研究獲得重大的進展，也逐漸應用在園產品的保鮮技術上。

乙烯作用抑制劑 1 － MCP 抑制洋桔梗切花老化。

CK

瓶插 7 天

1 - MCP + 6 ％Sucrose

39科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

保鮮技術改進為先

自從解開使植物老化的乙烯生物合成

祕密後，對植物老化機制及其調控的研究

獲得重大的進展，也逐漸應用在園產品的

保鮮技術上。例如使用最佳的溫度管理技

術降低產品對乙烯的敏感性，以乙烯拮抗

生長激素 BA促進花卉的新鮮度，使用乙

烯作用抑制劑 1－MCP 去除乙烯的不良影

響，延長切花瓶插壽命等。

產品在良好的保鮮技術下，得以延長貯

運期、降低運輸成本、提高品質，使農產品

外銷競爭力大大提升，創造具有國際競爭力

的農產業。相信未來對農產品保鮮技術的深

入研究，能創造更多新興的國際產業。

林棟樑行政院農業委員會臺南區農業改良場

產品在良好的保鮮技術下，得以延長貯運期、降低運輸成本、提高品質，

使農產品外銷競爭力大大提升，創造具有國際競爭力的農產業。

專題報導

40 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

■ 江汶錦

傳統肥料加些創意與科技，就成了新產品的施肥懶人包，

緩效性肥料造福了許多農友與不會施肥的民眾。

種植作物最麻煩的就是必須搭配生長期

分好幾次施肥，若嫌麻煩而一次下太多肥料，

則植物容易肥傷，且過剩未被植物吸收的肥

料會造成土壤劣化和汙染水源。若肥料下得

輕，雖然較環保，卻需常耗費人力補充追肥。

施肥懶人包─緩效性肥料─就應運而生。

原理與機制

一般農業用的化學肥料都是水溶性的速

效性肥料，因溶解太快，常常植物還沒吸收

完，剩下的就隨著水滲到地下水層。或因肥

料瞬間溶出太多，導致土壤養分飆高，滲透

壓上升，使植物根部吸水困難而生長不良。

為克服這些問題，在化學肥料外層包覆一些

疏水物質或隔水材料，避免肥料溶解太快，

這就是緩效性肥料的原理。

施肥懶人包─緩效性肥料

在化學肥料外層包覆一些疏水物質或隔水材料，避免肥料溶解太快，這就是緩效性肥料的原理。

緩效性肥料示意圖

外層膠膜

氮磷鉀

肥料核心

功能添加物

41科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

因為多了一次包覆加工，所以緩效

性肥料常比一般化學肥料貴。為了降低

加工成本，就先由易淋洗、用量多的氮

肥著手改良。最早發展的是裹硫尿素肥

料，以工藝技術把硫磺粉包在尿素顆粒

外，利用硫磺的微溶性阻隔水分進入尿

素內核，達到緩釋的效果。但因外層硫

磺粉的物理強度不佳，容易破碎，若存

放不當或環境潮溼，常發生外層剝落而

失去緩釋功能。

因此，發展出不受外膜限制的方法。

利用化學的縮合反應使尿素與醛類混合

產生縮合尿素肥料，主要有甲醛縮合尿

素、乙醛縮合尿素、異丁醛縮合尿素等。

縮合完全的尿素肥料呈低溶性，必須經

由微生物轉換才能被植物吸收，但因縮

合化學反應不一定完全，所以會有醛類

殘留。而目前甲醛已認定是會致癌的化

學管制藥品，需經特別申請才能使用，

且製作過程一定要有氣體回收裝置，以

免汙染環境與為害人體，因此必須提高

風險評估。

另外，有人跳脫減少溶解度的框架，

轉而考慮土壤中氮肥有效性降低的原因：

因微生物參與氮循環過程，其中又以硝

化作用與脫氮作用最為關鍵，氮肥在土

壤中經一系列的生化反應後，最終以 2種方式流失，分別是硝酸態氮淋洗，與

以氮氣、一氧化氮、二氧化氮、氧化亞

氮等氣體形式逸散。於是把硝化抑制劑

拌入肥料中，阻斷氮循環過程中的硝化

作用，以減少氮肥的損失。

發展與規範

目前緩效性肥料的發展仍以外層包覆

聚合物為主，並搭配作物生長曲線，把所

需的氮磷鉀肥料按作物需要的時間釋放。

這種能夠控制養分供應速率的肥料，稱為

控釋型肥料。

隨著磷礦、鉀礦、石油等非再生資

源減少，世界各國都積極發展控釋型肥料

以提高肥料施用效率。國內試驗改良場所

也投入相關研究，政府並訂有肥料管理法

規，規定含氮的裹覆複合肥料所含的氮必

須是水溶性，且氮素初期溶出率須在 50 ％以下。

常見的外層包覆材料可分為無機和

有機材料兩大類。無機包膜材料主要是硫

磺、碳、石膏、矽酸鹽、磷酸鹽等礦物，

優點是取得容易、成本低、不汙染土壤、

同時提供作物多種營養，缺點是膜性不佳

易脆、有孔洞、易被微生物分解，因此養

分控釋性能不穩定。

有機包膜材料主要是高分子聚合物，

可分為天然和人工合成二類。天然的高分

子材料有松脂、天然橡膠、澱粉、纖維素、

木質素、腐質酸、植物油、蟲膠等，優點

是取得容易、不汙染土壤，缺點是易被微

生物分解，因此控釋性能不穩定。人工合

成的高分子材料主要是樹脂類，有醇酸樹

脂、聚氨酯樹脂、熱塑性樹脂等，優點是

對土壤溫度、酸鹼值、微生物等條件不敏

感，因此控釋性能可由聚合物的性質控制；

缺點是價格高、加工技術複雜、常需要有

機溶劑溶解、膜層難分解並易汙染環境。

在化學肥料外層包覆一些疏水物質或隔水材料，避免肥料溶解太快，這就是緩效性肥料的原理。

目前緩效性肥料的發展仍以外層包覆聚合物為主，

並搭配作物生長曲線，把所需的氮磷鉀肥料按作物需要的時間釋放。

專題報導

42 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

釋肥特性

控釋肥起初多用在園藝盆栽上，因為

盆栽容積小，緩衝能力差，須謹慎施肥，採

用的釋放曲線一般是直線型和拋物線型（L型）。但若要把控釋肥施用在大田農藝作物

上，則以搭配作物生長的S型釋放曲線較佳。一顆好的控釋肥顆粒，會隨著水分的

進入，肥料慢慢溶解，溶解越多，單位面

積膜承受的張力越大，張力越大肥料膜越

膨脹，膜也越來越薄，如此釋放會進一步

加快，直至肥料完全溶解為止。這時，膜

承受的力量最大，釋放也最快。之後隨著

膜內的溶質慢慢釋放到膜外，由最高飽和

濃度的溶液狀態轉為低濃度，於是釋放越

來越慢，呈現 S型釋肥曲線。這麼多種控釋肥與不同的釋放曲線，到

底何者最好？控釋肥的好壞不在釋放期的長

短，而是必須與作物的生長需肥曲線配合。

一般作物至少會有營養生長期、生殖生

長期 2個需肥高峰，通常單一形式的控釋肥很難製出 2、3個釋肥高峰，因此若把不同的控釋肥按需肥比例混合，則可

配出適合作物生長的綜合控釋肥，俗稱

B.B.肥。

控釋型肥料

雙峰與拋物線型

肥料釋放曲線

24 51 167 288 358 455 820 1466

120

100

80

60

40

20

0

EC累

積溶

出率

（％

）

時間（小時）

43科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

成效卓著

歷經千辛萬苦開發的控釋肥的成效如

何？據國外的試驗報告，許多作物如水稻、

番茄、洋蔥、草莓、萵苣、牛蒡、山藥、

木瓜、蘋果、桃、李、草皮等，都有產量增、

品質提升、省肥等優點。

國內自行研發的控釋肥，在水稻試驗

可增產 21 ％，美濃瓜可省肥 20 ％而產量

相同，洋香瓜在少肥 20 ％狀況下還增產

8 ％，小葉菜類省肥 25 ％，提前 1天採收

產量相同，小黃瓜省肥 20 ％還增產 18 ％，

效果卓著。這顯示施用控釋肥確實有省肥、

增產、提高品質、早收等優點，還可節省

人力、提高肥料效果、減少環境汙染，唯

一的缺點是價格偏高，約為傳統化學肥料

的 2∼ 4倍，這也是不易推廣的主因。

日本早已把控釋肥運用到大面積水田，

中國大陸更啟動緩釋肥補助計畫，試圖提

升整體農業水準，美國、以色列等農業技

術先進國家更把控釋肥賣到世界各地。

傳統肥料加些創意與科技，就成了新

產品的施肥懶人包，緩效性肥料造福了許

多農友與不會施肥的民眾。期望「緩效肥

料一小匙，人人都是綠手指；簡單方便大

家行，環境美好永經營」。

江汶錦行政院農業委員會臺南區農業改良場作物環境課

蔬果施用控釋肥（左）比施用傳統化肥（右）生長得更好。

專題報導

44 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

■ 黃瑞彰

蚯蚓可消化大量有機廢棄物，並轉化成蚓糞堆肥做為有機質肥料。

蚓糞堆肥及傳統堆肥的品質、成分及養分釋出能力，

因原料和製程的不同而異。

堆肥化概念

堆肥來源包括植物肥料或動物肥料及其排泄物，把這些原料混合後就可製出

堆肥。

把生物殘體及動物排泄物混合，調配碳氮比、水分及通氣性後，經一段時間堆

積，藉由微生物進行堆肥化反應（即發酵）後的腐熟產品就是堆肥。在堆肥化的過

程中，某些有害物質也會被微生物分解，完熟後的堆肥是很好的肥料和土壤改良劑。

堆肥化是現在最熱門的垃圾處理方式，針對家庭廚餘、果菜市場剩餘的植物殘

體、畜牧業難以消耗的廄肥、工業廢水處理後的汙泥等廢棄物，不斷嘗試利用，把

垃圾變成黃金。

蚓糞堆肥是藉由蚯蚓及微生物的作用，把廢棄物轉變成無臭味並具較低有害化

合物，較高植物養分、微生物生質量、土壤酵素，類似腐植質的東西。大部分蚯蚓

每天可消化相當於自己體重的有機廢棄物，且增殖快，因此蚯蚓對環境問題可提供

較快且較便宜的解決方法。

蚯蚓化腐朽為神奇

蚓糞堆肥是藉由蚯蚓及微生物的作用，把廢棄物轉變成無臭味並具較低有害化合物，

較高植物養分、微生物生質量、土壤酵素，類似腐植質的東西。

45科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

■ 黃瑞彰

蚯蚓可消化大量有機廢棄物，並轉化成蚓糞堆肥做為有機質肥料。

蚓糞堆肥及傳統堆肥的品質、成分及養分釋出能力，

因原料和製程的不同而異。

堆肥蚯蚓

目前世界上已命名的蚯蚓有二千五百多

種，但在農業耕作上常見且具重要性的不多。

紅蚯蚓也稱為虎蟲，身體有非常明顯的

紅、黃交替彩色條紋，幾乎世界各地都有。另

一種蚯蚓呈深栗色，通稱食糞蟲，特別需要高

濃度如糞、廚房有機物才能生存，不易存活於

田園土壤。這兩種都是所謂的堆肥蚯蚓。

台灣釣魚人口約有百萬，戶外養殖做為

魚餌用的蚯蚓不少，但以消除廚餘垃圾減少公

害為目的的堆肥蚯蚓，室內飼養則尚未起步。

飼養方法

蚯蚓飼養環境的基本要求是溫度在攝氏

15∼ 35度，最佳溫度是攝氏 20∼ 28度；溼

度在60∼85 ％，寒冬時60∼70 ％；以細、溼、

軟的有機物為食物；環境 pH在 6.5∼ 7.5之

間，避免強光、紫外線、殺蟲劑或化學藥劑、

油、鹽，通風要良好。

飼養箱以透氣佳的木箱最好，也可使用

塑膠箱，下方打洞方便透水和透氣，箱子以

不占太多空間及人力所能搬動約 40×40公分大小為佳。

可用植物培養土或菇類廢棄物為養殖

土，直接放入蚯蚓；或加入木屑、果皮、

發酵過的雞糞，均勻混合後放入蚯蚓。但

有些種類的蚯蚓對氨較敏感，不適合添加

雞糞等動物性有機肥。首先在飼養箱底部

平鋪止滑板，覆上紗網，再置入 10∼ 15公分厚的養殖土，充分灑水並翻攪材料。

30∼ 40公升的飼養箱可移入 1公斤左右的蚯蚓，視每日預估的有機廢棄物數量多

寡而定。成蚓每周產 1∼ 2個卵囊，蚓卵經3周就孵化出幼蚓，每卵孵出 1至數條不等。

飼料可用各種果皮、蔬菜、豆渣，直

接放在養殖土表面或置於養殖土中，柑橘

類及香辛類蔬菜則不適合。先把每日有機

廢棄物堆積在有蓋塑膠桶內 3∼ 5天，累積一定數量後再一起投入均勻鋪置在養殖

土上，再在表面輕輕灑水溼潤。蚯蚓在適

應環境後，就開始大量進食，如有機廢棄

物不足，會以養殖土為食。蚯蚓在其排泄

物不斷分泌、增厚時，會自動爬上新置的

材料層繼續覓食。

蚓糞堆肥是藉由蚯蚓及微生物的作用，把廢棄物轉變成無臭味並具較低有害化合物，

較高植物養分、微生物生質量、土壤酵素，類似腐植質的東西。

紅蚯蚓也稱為虎蟲，身體有非常明顯的紅、黃交替

彩色條紋，幾乎世界各地都有。

菇類廢棄物可當蚯蚓養殖土

專題報導

46 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

蚓糞採集

一般而言，蚯蚓飼養後約每 8周收取

一次排遺物，其顏色呈褐色，類似土壤，

可嗅到新鮮沃土氣味。目前國內蚓糞採集

仍以人力為主，國外大規模養殖場則採用

蚓糞收集機。

採集方法有飼養箱倒置法和燈照法。

前者是把飼養箱倒放，把底層刮除，約留上

層 10公分左右就是蚓糞堆肥，剩餘上層是

大部分堆肥蚯蚓活動區，可再移入他箱繼續

飼養。後者就在箱上吊一盞燈，蚯蚓為避免

燈光刺激而向下移動，移走上層堆肥後，重

複操作 4∼ 5次，就可獲得蚓糞堆肥。

蚓糞堆肥功效

蚓糞堆肥化主要是蚯蚓消化大量有機

廢棄物，舉凡農業廢棄物、工業廢棄物、

禽畜糞、有機垃圾、廚餘等都可以經過蚯

蚓消化分解，轉化成蚓糞堆肥做為有機質

肥料使用。其成分雖因季節和原材料配比

的不同而略有差異，但都能滿足植物生長

的各種需求和養分，對植物有特別的肥效，

有「有機之王」或「肥王」之稱。

蚓糞堆肥可使有機物和微生物結合，

促使黏土疏鬆、砂土凝結及土壤空氣流通，

改善土壤品質，促進土壤團粒結構的形成，

提高土壤通透性、保水性及肥力。

以人力收集蚓糞堆肥

利用蚓糞堆肥（2 及 3）種植小白菜，產量較化學

肥料（1）高。

1 2 3

蚓糞堆肥對植物、人、畜無害，還可以增強植物對病蟲害的抵抗力，

抑制植物土傳性病害，改善作物品質，恢復自然風味。

47科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

蚓糞堆肥富含有機質、腐植酸及微

生物菌群，利於微生物的繁殖，可促進

植物的生長與根系的形成，有利於植物

養分吸收，提高植物的生產力與產量。

蚓糞堆肥可當生物過濾器分解土壤

中的礦物質供植物利用，或與其他化學

肥料混合使用。此外，蚓糞堆肥能吸著

鹽基成分產生交換作用，而且是良好的

金屬離子吸附劑，對氮、磷、鉀具吸附

功能，可以緩慢且持續地提供植物養分，

防止過量使用化肥帶來的危害。

蚓糞堆肥對植物、人、畜無害，還

可以增強植物對病蟲害的抵抗力，抑制

植物土傳性病害，改善作物品質，恢復

自然風味。

傳統的堆肥化處理需有較高的廠房、

機械設備和維修資金，且需多次翻堆，

並需要有較長的製程時間及較佳的除臭

設備，造成業者沉重的負擔，進而影響

垃圾減量和廢棄物資源再利用。

蚓糞堆肥化土成金

蚯蚓已存在並耕耘了地球億萬年，

蚓糞本質上是大自然的產物，能真正滿

足植物生長的需要，且在任何濃度下，

即使是非常嬌貴的種子或花壇植物都不

會因過量而受到灼傷。達爾文曾說：「除

了蚯蚓糞粒之外沒有沃土。」

由於蚯蚓體內的特殊構造，可分泌

蛋白質、脂肪、碳水化合物等，經由腸道

中微生物作用所排出的蚓糞，不但可使土

壤保水、保肥，又可混合有機質與土壤，

減緩有機質的礦化，並提高土壤潛在的

碳吸收能力，促進植物生長。

化學肥料的濫用汙染了環境，破壞生

態並影響我們的健康。現今環保意識抬頭，

蚓糞堆肥不僅帶來商機，更能減輕地球的

負擔。如果將來有一天蚓糞堆肥全面取代

化學肥料，或許我們就不會有那麼多的毛

病，生物也可以開開心心地生活在世上了。

現今環保意識抬頭，蚓糞堆肥不僅帶來商機，更能減輕地球的負擔。

黃瑞彰行政院農業委員會臺南區農業改良場作物環境課

蚓糞堆肥對植物、人、畜無害，還可以增強植物對病蟲害的抵抗力，

抑制植物土傳性病害，改善作物品質，恢復自然風味。

傳統堆肥需較大的空間與設備

蚓糞堆肥可以家庭式養殖生產

48 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

一般報導

若不提古老的化石證據，台灣的原生貓科動物有兩種，而且有豹有虎，只是這豹非「花

豹」而是「雲豹」，這虎並非「老虎」而是「石虎」。雲豹在台灣已銷聲匿跡幾十年了，甚

至懷疑已經絕種。倒是石虎雖然被列為瀕臨絕種的一級保育類動物，但如果給予這個物種多

一些關注和保育作為，還有可能與牠們在淺山邂逅。

非虎也非貓

石虎屬於豹貓屬，英文名是leopard cat，因此又稱「豹貓」。因身上有類似錢幣大小

的斑點花紋，也稱為「金錢貓」。又由於在

山區活動，也有人叫牠們「山貓」。

雖然石虎的名稱中有個「虎」字，但體

型與家貓相仿，體重約 3∼6 公斤。身體的特徵包括吻部短、耳朵圓；尾巴稍短，長度約

為頭體長的 40∼50 ％；體色由灰褐色到黃褐色不一；身體、四肢和尾部都是土黃色的毛

皮上有類似錢幣大小的棕黑色斑點。這些特

徵是否很像家貓中的灰褐色虎斑貓呢？

無論是大至野外的老虎、花豹，或是小至家裡的貓咪，

美麗的毛皮花紋、優雅的體態和難以捉摸的習性，是一般人對貓科動物的印象。

但許多人可能並不知道家裡的貓咪其實是外來種，

也不清楚台灣有哪些原生貓科動物。

■ 陳美汀、裴家騏

石虎雖然被列為瀕臨絕種的一級保育類動物，

但如果給予這個物種多一些關注和保育作為，還有可能與牠們在淺山邂逅。

搶救石虎

和石虎相似的灰褐色虎斑貓

49科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

隨著近年道路的開闢與拓寬，交通流量逐年增加，

石虎的棲息地已經被切割為許多完全隔離或橫越困難的破碎環境。

乍看之下，石虎和虎斑貓確實有些相

似。不過，石虎額頭和眼窩內側的白色條紋

非常明顯，尤其在耳後有明顯的白色塊斑，

這也是多數野生貓科動物的特徵。另外，石

虎的尾部較粗短蓬鬆，散布著黑色斑點，與

虎斑貓尾部末端的黑色環節十分不同。

棲地環境

石虎是除了家貓外分布最廣的貓科動

物，分布區域包括中俄邊界、大陸、韓國、

日本、台灣、東南亞、印度和巴基斯坦北部。

石虎的棲地類型相當多樣，包括各種

海拔高度和自然棲地，如溼地、雨林、闊

葉樹林、針葉林，甚至受人類干擾過的環

境，像次生林、農墾地、油棕園、果園等

都是牠們會利用的棲地環境。

雖然貓科動物具有吸引人的特質與魅

力，但野外的生態研究很不容易，除了密度

不高、靈活隱密外，牠們又是趾行性動物，

行走時無聲無息，使得研究人員在林間很難

發現牠們的蹤影。因此，除了大型的老虎、

獅子外，其他貓科動物的野外族群狀況和生

態研究都非常缺乏。台灣對石虎生態的了解

也是近幾年才稍有成果。

苗栗銅鑼山區的成年石虎 2012 年 7 月 19 日，民眾在三義山區開挖農地時所

發現的雌性石虎幼仔，當時約 2 ～ 3 周齡，照片約

為 5 個月齡。

苗栗通霄鎮圳頭里丘陵環繞，農耕地與草生地、次

生林鑲嵌，是適合石虎棲息的典型淺山環境。

50 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

一般報導

過去新竹和苗栗的低海拔山區都有石

虎出沒，現在卻只有苗栗地區曾記錄到石

虎。但隨著近年道路的開闢與拓寬，交通

流量逐年增加，石虎的棲息地已經被切割

為許多完全隔離或橫越困難的破碎環境，

前途也不樂觀。

另外根據近年其他的研究和救傷資料，

大致可推測目前從苗栗到嘉義之間的低海拔

丘陵山區，應該還有石虎族群分布。這些淺

山環境主要是農墾地、草生地、埤塘、水圳、

農戶聚落和次生林，不僅嚙齒類的歧異度和

密度較高，也是野兔喜歡的棲地，同時有許

多常在地面活動的鳥類如竹雞、三趾鶉等，

這些恰好都是石虎潛在的食物來源。

食物習性

根據在苗栗野外所獲得的排遺內容物分

析，石虎主要以鼠類、松鼠、野兔等小型哺

乳動物為食，其次是鳥類，而蜥蜴、昆蟲甚

至蛇類也是機會主義者的石虎會捕食的對象。

石虎在食物鏈中扮演著高階消費者的

角色，而在一個生態系中，如果缺乏高階

的掠食者，則具競爭優勢的獵物種類很容

易因為沒有掠食者的壓制而大量增加，以

致排擠其他同屬獵物階層物種的生存空間，

減少當地物種的多樣性而產生許多問題。

與石虎同在一個生態系的食肉動物，

除了哺乳類的食肉目動物外，還有鳥類的

猛禽和爬蟲類的蛇等，但這些共域的食肉

動物，其覓食行為都有所差異。由此可以

看出，石虎在這個生態系裡是控制鼠類數

量的重要角色。今日，無論是鼠類對人類

農作物所造成的損失，或是其所傳播的疾

病對人類健康的威脅，都顯示人們應該重

視大自然所賦予石虎的生態功能。

活動範圍

儘管石虎的體型不大，但相較於其他

體型相當的食肉目動物，如麝香貓和食蟹

獴，石虎的活動範圍確實大了許多。雄性

苗栗幾種石虎主要獵物的日活動模式，除了老鼠只在晚上出沒，野兔全日都活動外，日出和日沒前後有其他

較活躍的獵物可以獵食。

松鼠 野兔 鼠類 竹雞

照片數百分比

時間

00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20 22

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

51科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

的活動範圍可達 5∼ 6平方公里，雌性的

活動範圍也有約 2平方公里。這類大活動

範圍的物種，尤其容易受到棲息地切割的

衝擊而使數量減少。

在貓科動物中，除獅子外，其他都是

獨行俠，平時各自在其領域內活動，只有

在繁殖季節才會短暫接觸，石虎也不例外。

在台灣，石虎應該是全年都可繁殖，但冬

季是生產的高峰期。在交配過後，雄性與

雌性石虎就分道揚鑣，由雌性石虎單獨負

起育幼的重任。

雖然如此，一隻石虎的活動範圍內仍

會有其他的石虎存在。牠們通常藉由身上

的腺體和尿液在樹幹上留下自己的氣味，

讓其他石虎知道自己的存在或避免直接衝

突，或尋找交配對象。另外，排遺也是石

虎標識活動範圍，並與其他石虎溝通、交

換資訊的方法。

生存危機

雖然石虎的分布很廣，適應環境的能

力又強，但和其他許多貓科動物一樣，石虎

因美麗的毛皮而惹來殺身之禍。中國是石虎

毛皮最主要的輸出國，1980年代每年輸出

量曾高達 20萬張，再加上其國內的流通量，

不難想像當時石虎被捕捉數量的龐大。

在台灣，非法獵捕石虎並非來自毛皮

需求，但是食補觀念、寵物飼養，以及與

人類的利益衝突，例如偷襲農家飼養的放

山雞，使農民採取陷阱捕捉或布放毒餌的

防衛措施，都使石虎面臨很大的獵捕壓力。

加強生命教育，以及協助農民以非傷害性

的方法有效降低石虎所造成的損失，應該

是現階段的重要工作。

但危及石虎生存最嚴重的是棲息地的

破壞。一般來說，淺山地區多屬私有地，

近二十、三十年來，農業形態改變、鄉

在苗栗通霄地區進行的無線

電追蹤研究結果，5隻石虎

的活動範圍（圖中多邊形

線條所框出的範圍）約在

1.5～6.5平方公里間，個體

之間會重疊，但每隻石虎各

自密集活動的核心區（圖中

的實心色塊）則不與其他隻

重疊，表示牠們有一定程度

的領域行為。這5隻石虎的

活動範圍都未跨越台1線和

縣121、128線公路，顯示交

通流量稍多的鄉、縣道路也

會阻擋石虎的行動。

台1縣

縣128

縣 121

6.3 平方公里

5.8 平方公里

2.1 平方公里

NW

SE

圖例

1.9 平方公里

1.5 平方公里

14（♂）活動範圍

29（♂）活動範圍

33（♂）活動範圍

37（♀）活動範圍

39（♀）活動範圍核心區

1429333739省道

縣道

0 495 990 1980

1 : 20,000Meters

52 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

一般報導

圖中各種棕色色階的區域是林地，其餘是農地、工業用地、城鎮等。根據林地內自動相機所獲得的石虎出現

頻率，推測新竹、苗栗淺山地區的石虎分布狀況，棕色越深表示族群密度越高。石虎的分布情況也顯示道路

所造成的棲地破碎化，和高密度石虎族群的不連續現象。

石虎出現頻率0.00

0.01 - 0.43

0.44 - 0.88

0.89 - 1.31

1.32 - 1.75

國道

省道

縣道

其他

城鎮

工業用地

水庫

農業地

石虎預測值High

Low

N

W

S

E

國道1

國道1

縣117

縣117

縣11

5

縣11

5

縣 118

國道 3

縣120

縣12

0

縣122

縣122

台 1 縣

台 6

新竹市

國道1

國道3

縣 124

縣12

4縣126

縣 128

縣121

縣119

縣12

8

縣 126

縣130

台8

縣

後龍鎮

苗栗市

台6

線

大湖

卓蘭

台3 線

縣 130

台13

線

苑裡鎮

通霄鎮

三義

縣119

銅纙

0 1.5 3 6 9 12

縣119

Miles 0 30 60 120kilometers

1 : 3,000,000

53科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

村土地開發加速，新興社區如雨後春筍

般出現，增加道路開闢及公共建設的需

求，造成野生動物可利用的面積快速減

少與破碎化。不僅棲地品質劣化，也由

於土地變遷過於頻繁，和缺乏遠離人類

干擾的迴避空間，非常不利於生存。例

如，因土地開發工程施作驚嚇了正在哺

育幼獸的母石虎，導致棄巢而使小石虎

無法成長的事時有所聞。

道路的興建與拓寬更增加了石虎因而

路死的危險，道路更是小面積棲地間的障

礙，明顯限制動物穿越道路兩側的機會，

造成小族群間的隔離，非常容易使瀕危物

種滅絕。當然，道路也會引入更多的人為

活動，例如各種汙染物質、噪音、寵物、

外來種，甚至是增加的人群，對石虎產生

不同程度的新干擾。

台灣本島的雲豹和水獺應該已經幾近

消失了，台灣黑熊和石虎則處於瀕臨絕種

的險境，而石虎因為生活在淺山地區，難

免面臨比黑熊更多的人獸衝突與棲地消失

的威脅。食肉目動物的逐漸消失，對台灣

要維持豐富的生物多樣性及健康的生態環

境非常不利。

保育與復育

過去，石虎曾普遍分布在台灣全島低

海拔地區，現在已知只有苗栗後龍往南，

經西湖、通霄、苑裡、三義到銅鑼的區域，

是石虎分布的熱點。同時，這區域的食肉

目動物群聚結構完整，物種多樣性較豐富，

生態系也較健全。因此，當地淺山地帶的

經營管理，包括土地的開發利用和農林地

上產業形態的轉變，都關係著石虎族群的

未來。而苗栗族群的維繫，對於石虎或台

灣其他瀕危物種的存續具有指標意義。

應該如何保育和復育石虎？社區保育

是目前積極推動的方向之一。藉由與當地

社區居民對話和互動，釐清居民與石虎間

的關係和衝突，讓大家對石虎有更深入的

了解，進而化解衝突及尋求支持維護淺山

生態系的健全。

由於棲息地的不連續性影響層面很廣，

因此應該儘快建立各種合用的生態廊道，

以連接包括石虎在內的野生動物孤立族群。

不過，由於一項成功的生態廊道設計，有

賴於對目標物種的深入了解，但我們對石

虎的個體行為、繁殖表現、族群播遷模式、

族群的性別和年齡結構、數量波動的周期

現象等重要資訊，以及會影響這些現象的

生態因子的了解都還不足。因此，即使有

了生態廊道，仍有必要監測動物使用的狀

況，以做為持續改善設計的依據。

目前，台灣所設立的國家公園或其他

大面積的保護區都尚未發現有石虎，顯示

即使我國的保護區面積所占國土比率約為

五分之一，已屬非常高了，但對石虎以及

其他類似遭遇的物種可能仍無法發揮保護

的效果。這更凸顯把石虎的保育推廣至台

灣其他淺山生態環境的必要性和迫切性，

當然，也期待大家對淺山環境的野生動物

研究加倍重視。

陳美汀屏東科技大學生物資源研究所

裴家騏屏東科技大學野生動物保育研究所

54 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

一般報導

在古早時代，人們已經懂得使用簡單的經驗法則來分辨某些混合物，例如以淘洗的方法

把金礦從河沙中篩選出來；或利用鹽酸分解碳酸鹽類可產生二氧化碳氣泡的原理，來區分外

觀十分相似的方解石（碳酸鈣）與石英（二氧化矽）。這些所謂的生活經驗，其實就是利用

各種物質的特性，如密度、硬度，甚至光澤等差異，來幫助區分物質。

然而時代變遷，科學技術的發達使得合成物質中的成分漸趨複雜，傳統經驗法已不足以

應付現今工業社會中大量且精密檢測的需求。當人們對產品的品質要求越來越高時，就必須

尋求更準確有效的方法，以期更有效率地分析物質的成分與純度。

一沙一世界

英國詩人布萊克（William Blake）曾說過：「一沙一世界、一花一天堂。」確實，

單是一粒沙、一朵花就已完全包含了整個

物質世界。現在，就讓我們從大到小，來

細細觀察這一粒沙吧！

以肉眼觀察，沙粒似乎只不過是一個

小粗粒。若更進一步看，它可能是許多微

小「礦物」的聚集體。而當觀察的尺度更

小時，便會發現其實每個微小礦物都是由

無數個原子所組成的「晶格」架構而成。

原子與原子間則是被不同形式的鍵結所牽

無孔不入的光是造物者賜予我們最強而有力的工具，

透過各種能量的光散射、繞射及穿透的特性，光波可帶領我們深入物質深處，

探索物質世界的萬花筒。

■ 吳毓純

探索物質世界的偵察機─光

一沙一世界，簡簡單單的一粒沙已包含了物質世界

的全部。

沙礦物

原子核電子

分子

晶格

55科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

引著，形成了所謂的「分子」。而位在原

子結構中的電子，則扮演分子鍵結的重要

角色。被電子環繞著的原子核內則擠滿了

密密麻麻的中子與質子，而中子、質子又

是由夸克所構成。

在廣大的物質世界裡，需要使用不同

的觀察工具來了解物質。這時候，無孔不

入的「光」就是最有效的工具！「光」是

幫助我們看清楚物質的重要媒介，它也是

能量的一種形式，而光波的頻率就是能量

大小的計量單位，能量越大頻率越高波長

就越短。不同波長的光就像偵察機一樣，

帶領我們進入不同尺度的物質世界中，探

索物質內部的奧祕。

光明與黑暗之間

當光照射在物體上時，一部分會穿透

物體，另一部分在表面上反射。如果物體

表面是平坦的，則光會依循反射定律，以

相同於入射的角度從表面法線的另一邊反

射。法線是垂直於物體表面的線，隨著物體

表面的彎曲而改變方向。因此當光線照射在

非平面的物體上時，因為法線角度的不同，

入射光便會以不同的角度朝四面八方反射，

這樣的現象稱為「散射」。

事實上，投射在我們眼中的物質影

像，大多是源自於光的散射。散射作用與

物體的表面平坦度直接相關，也因此我們

得以勾勒出物體的外貌輪廓。

至於物體的透明與否，與光的穿透

和散射比例有關，而這比例又與物體內

散射粒子的大小有關。若不考慮光的吸

收，光的散射量會與粒子的尺寸成正相

關。也就是說，在相同的波長下，越大

的粒子散射的效應會越明顯，而物體的

透明度隨之降低。

以霧面玻璃為例，當在透明玻璃上

用粗砂磨出一道一道的刮痕時，光會在這

些刮痕上嚴重地散射，使得玻璃變得霧霧

的，即透明度降低了。同樣的道理，牛奶

中因為含有許多巨大的蛋白質及乳糖分

子，光線因這些大分子而產生嚴重散射，

牛奶因此呈現不透明的乳白色。反之，含

有許多鹽類離子的海水，因為鹽類離子的

尺寸非常小，所以可保持澄清透明狀。

從上述可知，光的透明度會隨著觀

察物的尺寸降低而提高。因此可以想像，

如果有一天人類研發出尺寸很小的奈米纖

維，用這個奈米纖維所製成的衣服就會完

全透明！如此一來，穿著透明斗篷不再是

遙不可及的夢想了！

入射光 反射光

穿透光穿透光

散射光

散射是物質表面的凹

凸不平所造成的不規

則反射

56 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

一般報導

物質世界的放大鏡 — 電子顯微鏡

在「尺寸效應」作用下，眼見不一定為

真，因為許多小東西可能因「尺寸效應」而

隱形了起來。既然如此，科學家如何觀察物

質世界中的微小物質呢？英國物理學家瑞利

（Rayleigh）發現光的散射量與波長的四次方成反比，他的發現說明了為何當太陽光穿

過充滿細小懸浮物的大氣層時，多數顏色的

可見光線都直接穿透大氣層，唯有波長較短

的藍色光被散射出來，因此晴朗的天空會呈

現美麗的湛藍色。根據瑞利的理論，要讓微

小物質顯影出來的最簡單方法，就是利用波

長較短的光去觀察它。

電子顯微鏡便是使用電子做為觀察光

源的分析技術。電子的波長不到 1奈米，比原子還小，因此再小的物質在電子的照射下

都會變得一覽無遺。電子顯微鏡就是利用高

達數萬伏特電壓的作用，使燈絲釋放出的大

量電子變成電子束，當這電子束投射到物質

表面上時，便會產生顯著的散射效應而以不

同角度散射出來。當這些散射電子撞擊到塗

有螢光粉末的螢光幕上時，便可把電子訊號

轉換成肉眼可見的影像。

電子顯微鏡又分為掃描式與穿透式兩

種。掃描式電子顯微鏡的原理與光學顯微鏡

類似，它的投影螢光幕可以直接偵測從物質

表面散射出來的電子，使我們得以清楚看見

物體的表面輪廓。穿透式電子顯微鏡則是從

物體的另一邊觀察電子，就像是觀看皮影戲

一樣。由於電子的散射作用很強，能夠穿透

物質的電子數量非常少，因此從投影螢幕上

便可以清楚看見物質的影子。

電子顯微鏡的放大倍率可高達數萬倍，

在高解析度電子顯微鏡的協助下，甚至可

以觀察到原子的排列狀況。

電子顯微鏡是利用高電壓的電子槍來激發出大量電

子束，並藉由電子的散射效應觀察物質表面的一種

分析技術。

5 nm

以電子顯微鏡觀察原子的排列狀態（放大倍率 8萬倍）。

57科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

物質結構的照妖鏡 — X 光繞射儀

電子顯微鏡幫助我們看見肉眼無法偵察到的

微小粒子。然而，它為我們顯露的僅是物質的輪

廓，若要探索物質深處的結構，就要利用到光的

另一個特性，那就是「繞射」。

當光通過原子間的縫隙時，如果這個間隙比

光的波長還大，光會直接穿透過去；若間隙比光

的波長還小，這道光會被反彈回來。特別的是，

當光的波長與間隙的大小接近時，光的穿透與反

射比例會變得差不多，在穿透與反射兩者加成抵

銷後，只剩下某個特定角度的光會被加強，其餘

都被抵銷了，這樣的現象就稱為「繞射」。

關於繞射現象，科學家布拉格（Bragg）

在 1913 年提出了布拉格定律，也就是λ= 2d sinθ

這個關係式，其中λ是波長，d 是二相鄰原子層

間的距離，θ是光的入射角度。只有在符合以上

關係式的狀況下，繞射現象才會發生。

布拉格定律提供一個觀察物質內部結構的絕

佳方法。物質都是由一個一個的晶格堆疊而成，

在每個晶格內，原子以固定的對稱結構排列

著，而排列間有固定的原子間隙。原子的尺

寸大約是 0.1奈米，因此原子間隙也大約落在相同的範圍內。X光的波長範圍介於 0.01至 10奈米之間，正適合用來誘發晶格結構的繞射作用。

當使用波長約為 0.1奈米的 X光，以某個固定角度（θ）打入晶體結構中時，只有

某個對應大小的原子間隙（d）會反應出繞射現象。因此在進行物質結構分析時，只需

要調整 X光的入射角度，便可披露出結構中的每個原子層間隙。今日科學家們已經把上

萬種不同的物質結構整理成一份資料庫，只

要把繞射圖譜與資料庫比對，就可以鑑定出

物質的結構。

X光繞射技術就像是一面照妖鏡，把物質的骨架照得清清楚楚。有了它，可以輕易

分辨玻璃與鑽石的差異，也能夠看穿任何外

表相似，但內部結構不同的物質，不必再擔

心被它們虛假的外貌蒙蔽了。

X光繞射技術就像是一面照妖鏡，把物質的骨架照得清清楚楚，不必擔心被它們虛假的外貌蒙蔽了。

（左）掃描式電子顯

微鏡；（右）穿透式

電子顯微鏡所觀察到

的物質影像。50 奈 米15.0kV  X30.0K   1.00μm

1微米

58 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

一般報導

各得其所的電子

除了前面提到的電子顯微鏡、X光繞射儀之外，也可以從「能量」的觀點來分

析物質。事實上，物質並不如我們想像般

的平靜無波，從分子鍵結到原子核內部，

都有程度不一的能量表現。在物質世界中，

能量運動最活躍，且能量特性最鮮明的，

非「電子」莫屬。電子是帶著負電荷的粒

子，它像是圍繞著太陽運轉的行星，在力

學的平衡之下，分布狀態是一層一層從原

子內部向外擴張的，在不同的電子軌域上

繞著帶正電荷的原子核旋轉。

就像被地球重力緊緊吸引住的我們，

站在地表上位能是最低的，越往高樓位能

就越高。被原子核緊緊吸引住的電子也是

一樣，位在最接近原子核的內層電子，受

到原子核的束縛能是最明顯的，位能最低；

而越往外層，束縛能就越來越弱，位能越

高。由於每種元素的原子核內都各帶有不

同數量的質子與中子，對於電子的束縛程

度也隨之改變。因此，位於不同原子、不

同軌域上的電子都會帶著不同的位能。

電子位能就像是元素的指紋，可為我

們鑑定出元素的身分。其中，最能提供詳

細鑑定資料的，就是離原子核最近的最內

層電子。

X 光的繞射現象解析了晶格內原子的排列狀況

d1

d2

d3

d1

d2 d3

繞射強度

800

600

400

200

20 25 30 35 40 45 50

X 光入射角度

高能量的 X 光把內層電子激發成游離的光電子，當

外層電子遞補進內部電子空缺時，會釋放出特定的

螢光。

原子核

X光

光電子

螢光

X 光繞射儀可同時調整 X 光的入射角度，以及偵測

器的觀察角度，來分析 X 光在晶格中的繞射情形，

以計算出晶格中的原子排列情形。

59科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

直擊原子內部

測量內層電子位能最常用的方法，就

是 X 光能量散布光譜儀（energy dispersive X- ray spectroscopy），簡稱 EDXS。EDXS的量測方法是利用高能量的 X 光把內層電子撞擊離開原子束縛，變成游離電子。而

失去內層電子後的原子會變得相當不穩定，

為了使原子恢復原先的狀態，外層電子會

順序遞補進入內層軌域，把原先的這個電

子空缺填滿。由於這個遞補過程是由帶有

較高位能的外層電子進入低位能的內層軌

域，基於能量守恆原理，電子的位能差異

會以螢光的方式釋放出來。

我們只需要量測這螢光訊號的能量，

就可以計算出電子的各個能階差，進而鑑

定出元素的種類。除此之外，EDXS也可根據各個特徵峰的螢光強度，推算出各元素

所占的比率。

除了 EDXS外，還有一種精密的元素分析儀器，就是 X光光電子光譜儀（X- ray photoelectron spectroscopy），簡稱 XPS。

XPS的工作原理與 EDXS類似，同樣是以高能量的X光激發出原子的內層電子，

但不同於偵測電子遞補過程所釋放的螢光

強度，XPS量測的是游離電子的能量。經過高能激發的電子，在脫離原子控制後會

轉變成帶有動能的光電子，而它所帶的動

能大小，相當於給予的激發能量扣去電子

被原子核吸引住的束縛能。我們可以透過

精密的偵測器，直接量測光電子的動能，

就能計算出電子的束縛能並推算出元素的

種類。

過去，科學家發現了光的一些特性，

如今，科學家已懂得利用光的這些特性，

發明各式各樣強而有力的分析技術，幫助

我們更清楚地了解物質的世界。人們藉由

分析儀器發現許多物質的特性，再把這些

物質特性結合眾多的精密設備元件，轉化

成更有力的分析工具。如此相輔相成，讓

我們得以把這世界看得更清楚、更明白。

利用光的特性已發明各式各樣強而有力的分析技術，

幫助我們更清楚地了解物質的世界。

吳毓純成功大學資源工程系

60 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

一般報導

核心系統

捷運系統的工程技術大都沿用傳統

鐵路上使用過的成熟技術，本質上是個整

合不同專業領域的龐雜系統，主要包括電

聯車、軌道設施、供電系統、號誌系統、

通訊系統、空調系統、自動收費系統、土

建設施、廠站機電、維修設施等子系統。

傳統的號誌系統在結合了日新月異

的通訊及資訊科技後，演進成為現代化

捷運系統的核心系統之一的自動行車監

控系統，除能提供捷運系統全自動化無

人駕駛環境外，更扮演著確保行車安全

及服務品質，提升系統運能的重要角色。

自動行車監控系統基本上包含自動

行車保護系統、自動列車駕駛系統及自

動行車監視系統 3個子系統。自動行車保護系統確保行車安全，避免列車超速、

對撞、追撞或出軌等危險發生。自動列

車駕駛系統則可在確保行車安全的前提

下，協助列車駕駛員或自動執行列車的操

控及駕駛。而為確保營運服務的品質，營

大眾捷運系統的靈魂─自動行車監控系統

大眾捷運系統是各國解決都會區交通與空氣汙染問題的重要選項，

但若發生行車延誤或意外事故，就會對整個捷運網路的營運產生嚴重的衝擊。

■ 許紀文

大部分都會區捷運系統都有專用路權，

先天上已具備了安全、快速、準點及高

運量的行車環境。（圖片來源：種子發）

61科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

運人員可藉由自動行車監視系統蒐集整個捷

運路網的行車資訊，規劃並執行捷運路網的

行車調控作業。

自動行車保護系統

為確保行車安全，自動行車保護系統

引用了閉塞區間的概念，以確保列車彼此

間能保持適當的安全行車間距。閉塞區間

法基本上可分為固定式與移動式兩種。

固定式閉塞區間系統是透過在軌道上

布設軌道電路的方式，把軌道分隔成許多

閉塞區間。原則上一個區間僅允許一部列

車占據，當系統藉由軌道電路偵測到某一

區間被一列車占據時，會透過軌道電路把

行車速限傳遞給鄰近區間的列車，執行必

要的減速控制，達到禁止其他列車進入同

一區間的目的。

車載行車控制電腦會透過速度偵測器

隨時偵測列車的行車速度，並比對所允許

的行車速限。當列車超過行車速限時，會

產生警告訊息，若駕駛員不予理會，則車

載控制電腦會自行啟動緊急剎車功能，迫

使列車在禁止進入的閉塞區間前停車。

隨著數據無線電通訊的快速發展，採用

移動式閉塞區間法的通訊式行車監控系統是

目前最先進的，也會是本世紀自動化行車監

控系統的主流。移動式閉塞區間系統是透過

雙向無線數據通訊系統傳遞線上各列車所在

的位置，並據以對前後相鄰的列車設定一個

行車權限，形同在列車前後劃定一個閉塞區

間。同樣地，行車監控的準則是確保每一列

車所伴隨的閉塞區間都不被其他列車闖入。

移動式閉塞區間系統的區間是伴隨著

列車移動，後車的行車權限可跟著前車不

斷地調整，不像固定式閉塞區間系統，必

自動行車監控系統除能提供捷運系統全自動化無人駕駛環境外，

更扮演著確保行車安全及服務品質，提升系統運能的重要角色。

固定式閉塞區間系統透過在軌道上布設軌道電路的方式，把軌道分隔成許多閉塞區間。

實際行車速度

禁止他車進入的閉塞區間

行車控制中心

車站自動行車監控電腦

閉塞區間占據偵測

（透過軌道電路偵測）行車速限

（透過軌道電路傳送或

道旁號誌燈警示）

62 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

一般報導

須等前一部車離開軌道電路所劃定的區間

後，才能開放後車進入該區間的權限。因

此，移動式閉塞區間系統對安全行車間距

的調整較有彈性，可縮短前後列車的跟車

距離，提升系統的運能。

自動列車駕駛系統

自動行車監控系統會根據時刻表及行車

調度的需求，在自動行車保護系統所給定的

行車速限或權限下，產生一個站間目標行車

曲線，包括加減速度、最高行車速度、列

車滑行、減速靠站的啟動時機等參數資料。

自動列車駕駛系統的目的，便是循著

目標行車曲線自動操控列車的啟動、加減

速、靠站、開關車門等駕駛作業。車載控

制電腦會隨時量測實際的行車速度及行車

距離，並對照目標行車曲線的列車位置及

相對應的行車速度，而實際的行車資訊與

移動式閉塞區間系統是透過雙向無線數據通訊系統傳遞線上各列車所在的位置，並據以對前後相鄰的列車

設定一個行車權限，形同在列車前後劃定一個閉塞區間。

自動列車駕駛系統的目的，是循著目標行車曲線自動操控列車的啟動、加減速、靠站、開關車門等駕駛作業。

車載行車控制器（PID, 模糊控制）

推進系統∕ 剎車系統 馬達及車輪

行車速度及距離量測

實際行車速度∕列車位置

列車位置+ -目標行車曲線

行車

速度

行車速限

禁止他車進入的閉塞區間

無線數據通訊系統（傳遞列車位置及行車權限）

行車控制中心

道旁自動行車監控電腦

實際行車速度標識線圈

（校正列車位置）

63科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

目標行車資訊間的誤差，便可用來調整

推進系統或剎車系統的出力。在設計上，

傳統的 PID控制、模糊控制或基因演算法等理論都可應用。

有些捷運系統會在月台邊裝設月台

門，以確保候車旅客的安全，並減少人

員及物品掉落軌道而對行車產生的危險

或干擾。也因為月台門的設置，列車靠

站時與月台門間的對位精準度更必須妥

為安排，以免影響旅客上下車的流暢性。

輪軌界面黏滯力不足所造成的打滑

現象及動力系統的延遲反應，都可能造

成列車定位的不準確。因此，為提高自

動列車駕駛系統的精準度，系統會在沿

線適當地點布設一些標誌線圈，當列車

經過這些標誌線圈時，車載控制電腦會

自動校正行車位置，並在列車靠站過程

中，修正距停車點的距離及比對目標行

車速度，以調整列車的加減速指令，使

列車能順暢準確地自動靠站停車。

自動行車監視系統

旅客流量的變動、旅客行為與設備故

障的不確定性是無法避免的，也都會影響

捷運系統的穩定度與可靠度，連帶影響服

務品質與系統運能。

自動行車監視系統主要在協助營運人員

規劃及排定捷運路網的營運作業計畫，如行

車時刻表，並掌控整個捷運路網的行車及營

運狀況，適時採取適當的行車調控策略，以

確保路網行車順暢準點。其中，自動列車調

控系統及線上行車管理系統對於確保捷運系

統服務品質及運能，扮演著相當重要的角色。

捷運系統都會設置行車控制中心，並

透過自動行車監視系統隨時蒐集整個捷運

路網的行車資訊，而自動列車調控系統及

線上行車管理系統會分析所蒐集的資訊，

並自動產生行車監控的建議策略，行車控

制中心人員可以手動或讓系統以自動的方

式執行所建議的控制策略。

自動列車靠站停車

標誌線圈

停車點對準標誌車站

列車位置

靠站停車目標曲線

行車

速度

64 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

一般報導

一般而言，在誤點情形較小時，可調

整行車性能，如行車速度、站間行車時間、

列車靠站時間，以改善誤點情形。當誤點

情況較嚴重時，則會重新調整行車時刻表

或行車班次。

在自動列車調控系統與線上行車管理系

統的設計上，專家系統、基因演算法、LQ

控制法、近似動態規劃法等技術都可運用。

節能減碳的考量

鐵路系統相較於其他交通運輸工具，是

一高能源利用效率的運輸系統，但節能減碳

仍大有可為。根據國際鐵路聯盟對先進軌道

科技所做的探討，以及英國倫敦帝國學院對

其軌道運輸標竿聯盟成員所做的訪查，當前

鐵路界對推動節能減碳以進一步降低營運成

本及確保環境永續發展，已有相當的共識，

且在工程技術上是可預期的。

這些節能減碳措施包括煞車再生能源的

儲存與利用如超級電容、超導儲能，低耗能

材料如高溫超導元件、高效率半導體元件、

LED照明的使用，車輛減重如採鋁合金、強

化玻璃纖維，能源管理如採智慧型空調及照

明系統，提高乘載率、空間利用率等。

此外，適當的列車操控及行車管理與

調控，除能提升系統運能及服務品質外，

也可改善能源利用效率。例如，透過排程

或適時控制列車的加減速，把剎車時所產

生的再生能源回饋給線上其他列車使用。

或者，在不影響列車準點率的情形下，於

鐵路系統相較於其他交通運輸工具，是一高能源利用效率的運輸系統，

但節能減碳仍大有可為。

自動行車監視系統的主要功能

離線營運規劃及評估功能 線上行車監控和管理功能 系統操作支援功能

時刻表編訂

離線運轉模擬

服務品質評估分析

運轉事件調查分析

調閱運轉紀錄

自動行車調控

自動路徑設定

線上行車管理

號誌設備的監控

列車運行狀態資訊蒐集及監視

系統警示事件管理

系統操作管理及紀錄

運轉紀錄存檔及管理

捷運系統都會設置行車控制中心，並透過自動行車

監視系統隨時蒐集整個捷運路網的行車資訊。

65科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

適當時機切斷行車動力系統啟動滑行機制。

這些做法都可進一步降低能源消耗，或提

高能源使用效率。

效能提升可期

就民眾來說，如何確保搭乘捷運系統的

安全、便捷、準點及舒適，是捷運系統能否

發揮紓解都會區交通問題的先決條件。而如

何建造一可靠度高且進一步降低營運維修成

本的捷運系統，更是營運者所關切的課題。

隨著近年來通訊、電腦及資訊處理科技

的快速發展，目前捷運系統在功能及性能上

已有相當幅度的躍升，尤其行車監控系統跟

早期的號誌系統相比，更不可同日而語。

儘管如此，捷運系統在節能減碳、運

能提升等方面仍值得進一步探討，而軌道

界對這些課題的關切也不曾間斷過。

有鑑於捷運機電系統所涉及的工程科

技領域相當廣泛，如何呼應軌道界的需求，

相信在已有的基礎上，並在各領域專家學

者集思廣益下，進一步提升捷運運輸系統

整體效能的目標是可樂觀期待的。

鐵路系統相較於其他交通運輸工具，是一高能源利用效率的運輸系統，

但節能減碳仍大有可為。

許紀文臺北市政府捷運工程局機電系統設計處

自動列車調控系統

自動行車監視系統

行車時刻表

調整靠站時間

車載行車控制電腦

站間行車時間、行車速度、行車性能的調整

行車資訊（站間旅運時間、到站、離站時間、列車位置）

隨著近年來通訊、電腦及資訊處理科技的快速發展，

目前捷運系統在功能及性能上已有相當幅度的躍升。

66 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

台灣新發現

NSC-supported Research

書刊數位化的潮流

隨著網際網路的蓬勃發展，人們開始善

用各種搜尋引擎或社群網站吸收、傳播及儲

存資訊，使圖書館不得不從過去用索書號找

書的模式，演變成利用線上公用目錄（online

public access catalogue, OPAC）系統查詢所

需的書目。如今，隨著數位科技輔助圖書館

創新服務的興起，愈來愈多的研究都在讓儲

存大量知識的圖書館能利用新科技，提供更

方便的資訊環境。

一個典型數位科技輔助圖書館創新服

務的樣貌，可以從 2012年年中開幕的國立

公共資訊圖書館窺見一二。走進該館，除

了一進門可看見的大型導覽牆外，還可看

到自動借書機和電子標籤（radio frequency

identification, RFID）的自動還書分檢機。

在兒童學習中心裡，有擴增實境設備，孩

子把書直接放在電腦設備下，就可如實境

般看到書中介紹的主題內容。在樂齡資源

學習區，還有擴視機協助放大書刊的字體，

甚至有數位閱報機放大報紙內容，讓年長

者閱讀起來毫不費力。

圖書館數位互動學習

趨勢興起■ 江欣怡

然而，一間圖書館要達到數位化並把

內容以更有效的方式傳遞給讀者，其實方

法還很多，尤其動輒有數百萬藏書的大學

圖書館，更需要發展可有效把圖書資訊傳

遞給學生的數位化服務。政治大學圖書資

訊與檔案學研究所陳志銘教授近來就提出

好幾種讓圖書館更貼近學生的方案，讓圖

書館的形象煥然一新，也吸引學生願意重

新泡在圖書館內。

數位互動學習效果佳

目前各中小學都在推動閱讀計畫，但

圖書館卻普遍缺乏人力，更沒有提供使用

圖書館的課程，使學生無從善用圖書館。

陳教授設計了一套能應用在小學圖

書館環境內的擴增實境教育學習系統，相

對於以電腦模擬圖書館整體情境的虛擬實

境，擴增實境是把教學系統放在實體環境

內，以一半虛擬、一半實境的方式，讓學

生利用電腦的攝影機、標記卡片與各種手

勢，和電腦內的虛擬物件互動，學習使用

圖書館。

67科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

這套系統和老師實地教學相較，兩者不

僅成效一致，甚至發現在老師親自教學下，

還容易出現效果不一的情況。但利用擴增實

境進行圖書館教學時，由於可以與環境連結，

學生在應用（根據標題分類）與理解上（書

本歸位）的效果比老師的教學更好，讓這套

系統更有價值。

數位化模式多元

圖書館要數位化還不只如此，像是可利

用布建無線網路基地台建置定位系統，學生

以自己的行動裝置進入圖書館後，就會直接

被這個系統定位。若有想借閱的書籍，只要

在系統內設定關鍵字，不管走到圖書館哪一

個角落，系統就會自動跳出附近與關鍵字相

關的書籍內容，使學生更容易找尋圖書資源。

目前廣泛使用的 QR code也可以應用在圖書館互動學習上，例如把 QR code貼在圖書館內想提供連結學習資源的位置後，學生只需

拿出具有 QR code條碼讀取軟體的行動裝置，並以內建的攝影機對準 QR code，就會出現一預先連結建立的數位頁面提供對應訊息，讓學

生在館內做關聯性學習。

總之，圖書館以虛擬實境、擴增實境、

QR code三種模式進行數位化，可發展出與使用者有不錯互動性的輔助學習系統。陳

教授的研究顯示，以互動性來說，擴增實

境的效果大過虛擬實境，QR code的互動性則較低；但以成本來看，虛擬實境高過擴

增實境與 QR code。至於圖書館要選擇以怎樣的模式，則需以圖書館本身的預算以及

使用者的需求為主要考量因素。

江欣怡本刊特約文字編輯

因應網路興起，圖書館早已進入數位時代，各種數

位創新服務設備也應運而生。

68 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

台灣新發現

NSC-supported Research

我國傳統的教育方式常局限於上對下

的知識傳授，教師在台上講課，學生僅單

向接受資訊，鮮少給予教師回饋。這樣的

教學方式並非全無優點，教師先一步篩選

資訊再授予學生，學生能更有效率地獲得

專業知識，對於「硬能力」如知識、經驗、

技能的培養，仍是一種有效的方式。

但具備專業知識只是成功的基本條件，

而決定成功更重要的因素，例如創新、態

度、溝通、團隊合作，以及解決問題等「軟

能力」，是傳統的教育方式無法企及的。

因此，近年來許多教師嘗試減少單向知識

傳授的教學方式，把更多的時間用來設計

活動，培養學生的軟能力。

在小班教學時，教師可透過嚴密的監

控，確保團隊合作的任務是由全體組員共同

完成的。然而，一旦學生人數增加，教師無

法顧及所有人，造成有些看似由小組完成的

活動，實際上僅是某一個人的功勞；抑或是

部分小組成員沒有參與活動，卻因小組仍舊

完成任務而蒙混過關。無論是哪一種情況，

都會失去分組教學的意義。

面對這個問題，電腦的多人多點觸控平

台是一個理想的解決方案。運用這種平台進

行團體任務教學時，即使教師未能顧及所有

學生，學生仍必須按照電腦的指示，以團隊

合作的方式解決眼前的問題，而不會發生少

數人搭便車或責任分配不均的現象。

過去的觸控平台是以拖與放的機制來

搬移複製檔案資源，但這樣的操作機制遇

到大型觸控平台時，會受限於操作者的手

培養學生的軟能力─大型觸控桌上的多人合作互動機制

■ 李銘杰

透過電腦的觸控平台可以培養學生團隊精神（圖片

來源：種子發）

69科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

臂長度而造成不便。而後有人設計了選與

放、拖與彈出、推與拋等操作模式，解決

了拖與放範圍受限的問題。但這些設計是

以單人操作為主，並未考量多人多點操作

的情況。這些技術運用在團體任務教學時，

操作者會有較差的知悉性。知悉性是指一

個人在團隊工作時，可藉由其他人的活動

獲取某種程度的共享知識。操作者擁有較

高的知悉性時，較有利於團隊溝通。

有鑑於此，中央大學網路學習科技研

究所與資訊工程學系合聘教授黃武元的團

隊設計開發了 60英寸大型觸控桌，並發展出一套拖與回應多人合作互動機制，嘗試

突破現有多人觸控平台所面臨的困境。

資源收集區是拖與回應機制的一個重

要設計，操作者可選擇接受或拒絕資源收

集區的資料，以達成指定任務。此外，黃

教授的團隊也使用了「目標橡皮筋」功能，

當操作者進行拖曳時，會產生目標縮小的

預覽圖以及拖曳的路徑，給予操作者視覺

上的回饋。結果顯示，拖與回應的互動機

制的資源交換效率優於拖與放的互動機制，

並可提升操作者對於工作空間的知悉性，

使團體任務更容易達成。

黃教授及其團隊設計的拖與回應機制，

不僅克服了傳統小組教學的潛在問題，也

突破了過去觸控機制的局限性，為合作互

動教學樹立了新的里程碑。

李銘杰本刊特約文字編輯

黃武元教授及其團隊設計的 60 英寸大型觸控桌和拖與回應多人合作互動機制，有助於培養學生的軟能力。

7170 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

▍王道還

科技新知

少吃蛋白質？

今年 3月初，美國南加大與澳洲雪梨大學的團隊同時公布了研究報告，結論與我們

的養生常識正相反：為了長壽、保健，我們

應該少吃蛋白質，多吃碳水化合物。此外，

對於「限制熱量」的「延壽」效果，那兩個

團隊也力排眾議，認為那是因為每日攝取的

蛋白質減少了，而不是總熱量。

雪梨大學的研究人員把 858隻小鼠分為25組，每一組餵食營養組合不同、熱量也不同的飼料。他們發現影響老化與壽命，以及

健康狀態的關鍵因子，是蛋白質與碳水化合

物的比例，而與每日總熱量無關。以壽命的

中位數而言，降低蛋白質／碳水化合物比例

最多可以延壽 30％。南加大團隊則利用包括 6,381名 50歲

（含）以上美國人的資料庫，追蹤時間長達

18年。他們每日平均攝取熱量 1,823大卡，51 ％來自碳水化合物，脂肪 33 ％，蛋白質16 ％（動物蛋白質 11 ％）。研究人員以每日從蛋白質取得的熱量比率，把這些人分為

高中低 3組，再分析各組的死亡風險。結果，蛋白質攝取量較高的（高、中）兩組，死於糖尿病（及相關風險）的風險較高。進一步分析，他們發現低蛋白質食譜對健康有益，主要是

在中年階段；人一旦進入老年，那些益處就逐漸消退了。

於是研究人員把那些人分為兩個年齡群，一群包括 50∼ 65歲的人，另一群 65歲以上。結果，50∼ 65歲的一群，蛋白質攝取量與所有死亡風險都顯著相關，包括心血管疾病、癌症、糖尿病等。高蛋白質飲食組的相對死亡風險增加 74 ％；他們死於癌症的風險，則是低蛋白質組的 4倍以上。此外，飲食中的脂肪或碳水化合物比率，對於蛋白質的健康風險並沒有顯著影響。也就是說，飲食中的蛋白質比率是最重要的健康因子，特別是動物蛋白質，多吃有害健康。

至於 65歲以上的人，蛋白質與健康的關係就逆轉了：高蛋白質食譜有延年益壽的功效。那也許是因為老人吸收蛋白質的能力降低了，需要吃下更多蛋白質才能滿足身體需求。

參考資料： Couzin - Frankel, J. (2014) Diet Studies Challenge Thinking on Proteins Versus Carbs, Science, 343, 1068 (7 March 2014) DOI: 10.1126 / science.343.6175.1068

科學家發現，控制飲食中的蛋白質含量，才是健

康長壽的撇步。（圖片來源：種子發）

7170 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

圖片來源：種子發

頑強的細菌在實驗室裡能消滅細菌的抗生

素，在動物體內往往沒有同樣的效

力，科學家一直不明白是怎麼回事。

最近蘇黎世瑞士聯邦理工學院（愛因

斯坦的母校）的研究團隊以小鼠做實

驗，發現了重要線索。研究人員先以

沙門菌感染小鼠，再用抗生素治療。

他們發現，進入小鼠腸道的沙門菌可

分為兩大類：一類生長迅速；另一類

非常緩慢。抗生素能消滅大部分細

菌，但是生長緩慢的沙門菌，有些會躲進腸道淋巴結的突觸細胞（一種白血球）裡，等宿主

體內的抗生素代謝完畢，牠們便能出頭肆虐。

無獨有偶，英國倫敦的一個研究團隊也發現：沙門菌被小鼠白血球吞噬後，白血球內的環

境會使牠們產生表現型變異，有些細菌因而停止分裂。等到宿主體內的抗生素濃度下降，那些

細菌便可能作怪。換句話說，即使對抗生素不具抗藥性的沙門菌，也可能逃過抗生素的追殺。

參考資料：Stubborn microbe finds hiding spots. Nature, 507, 11 (06 March 2014) doi:10.1038 / 507011a

新疆的史前乳酪新疆塔里木盆地小河墓地是個著名的史前遺址，包括幾百個墓葬，分布在 5個層位中，

出土過許多乾屍。2002∼ 2004年，發掘第一、二層墓葬的考古人員注意到有些乾屍頸部、胸部散布著直徑 1∼ 2公分的淡黃色塊狀物。根據碳十四定年法測定的年代，那些墓主人生活在 3,600年前。

中國科學院大學科技史與科技考古系副教授楊益民與德國專家合作，分析那些淡黃色

塊狀物中的蛋白質組成，判定是乳酪。而且製做那些乳酪的方法很特別：並沒有使用動物凝

乳酶，而是把乳酸菌、酵母菌等共生微生物加入奶中，任它緩慢發酵。在歐洲，這種乳酪叫

Kefir，據說發源於高加索山北麓。考古學家推測，人類 7,000年前已開始飲用家畜的奶。至於乳酪，一直只有情況證據。

小河墓地提供了第一個堅實證據：3,600年前，人已經會製做乳酪。參考資料：Yang, Y. et al. (2014) Proteomics Evidence for Kefir Dairy in Early Bronze Age

China. Journal of Archaeological Science, 45, 178 -186, doi : 10.1016 / j.jas.2014.02.005

抗生素在動物體內，往往不能將細菌斬盡殺絕，科學家終

於找到了線索。（圖片來源：種子發）

7372 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

科技新知

製造甲醇的新觸媒管制二氧化碳排放是遏阻地球暖化趨勢的必要手段，但是更積極的對策是找出利

用二氧化碳的方法。植物以光合作用把二氧化碳轉化成高能分子─葡萄糖─是一個範

例，無奈化學家仍然無法克服相關困難。

另一方面，90年前德國科學家已開發出以合成氣（含一氧化碳、氫的氣體）合成甲醇的工業製程，那是必須在高溫高壓下以金屬觸媒促成的化學反應。而合成氣可以

用二氧化碳與天然氣（甲烷）製備，也就是說，以二氧化碳合成甲醇的技術早就存在，

只不過生產門檻太高。

美國史丹福大學的一個研究團隊最近開發出直接以二氧化碳與氫合成甲醇的新製

程，不需在高壓下進行，因為研究人員找到了新的觸媒：鎵化鎳（Ni5Ga3）。比起傳

統觸媒，新觸媒在低壓下就可生產同量的甲醇，甚至更多，而且副產品一氧化碳更少。

參考資料：Studt, F. et al. (2014) Discovery of a Ni-Ga catalyst for carbon dioxide reduction to methanol. Nature Chemistry, doi :10.1038/nchem.1873

促使牝羊發情的費洛蒙荷爾蒙又稱為激素或內泌素，主要功能是調控動物自身的發育與生殖。費洛

蒙（pheromone）則是「『外』荷爾蒙」（外泌素），可控制、影響其他個體的生理與行為，例如蜂后以費洛蒙抑制女兒（工蜂）的生殖系統。哺乳類也有類似的

例子，如雄羊的氣味可以促使母羊發情，只是學者還沒有發現其中的機制。

最近東京大學獸醫動物行為學研究室副教授武內友加里（Yukari Takeuchi）的團隊，在雄山羊頭上蒐集到 18 種揮發性物質；它們都是嗅覺訊號分子。然後研究人員以雌山羊做實驗，偵測牠們腦子裡的生殖中樞對那些嗅覺訊號分子的反

應。結果發現其中一種（4 - 乙基辛醛）可以啟動位於下視丘的「促性腺（激）素釋放激素」（GnRH）控制神經元，這是第一個能夠啟動哺乳類中樞生殖軸（下視丘─腦下垂體─性腺）的嗅覺分子（費洛蒙）。

參考資料：Murata et al. (2014), Identification of an Olfactory Signal Molecule that Activates the Central Regulator of Reproduction in Goats. Current Biology, 24(6), 681-686, http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2014.01.073

7372 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

圖片來源：種子發

每天可以吃多少糖？

2008年，肥胖人口已占世界人口的 11 ％。為了遏制肥胖人口的增長趨勢，世界衛生組織（WHO）擬在最新的飲食指南中，建議降低糖的每日攝取量：在每日攝取的熱量中，糖占的比率應從 10 ％降到 5％。今年 3月初，WHO公布草案，向各界徵求意見。這裡所謂的糖包括單醣與雙醣，也就是食品中添加的糖，以及水果、蜂蜜等食物中的天然糖。要是以一般

成年女性平均每日攝取 1,800大卡來計算，每天不能超過 5 ％ = 90大卡，相當於 22.5公克的糖。而一罐可口可樂就含有 39公克的糖。

11年前，WHO建議的糖攝取量是不超過每日總熱量的 10 ％。當年引起了食品業的反彈，立即發動遊說。美國食品業者甚至要求健康福利部長向WHO提出異議，因為他們認為WHO並沒有舉出堅實的科學證據，無法證明糖是健康風險因子。（可是根據美國疾病管制局（CDC）的估計，2003年在美國，與肥胖有關的醫療花費高達 750億美元，超過我國國家總預算。）

這一次WHO提出的科學證據，是由紐西蘭與英國的團隊分別完成的研究報告。今年 2月初，美國 CDC的研究團隊發表的報告也指出：糖攝取量是心血管疾病的風險因子；糖吃得越多，死於心血管疾病的風險越高。

參考資料：Owens, B. (2014) Storm brewing over WHO sugar proposal. Nature, 507, 150 (13 March 2014) doi :10.1038 / 507150a

糖攝取量過多不僅會造成肥胖，死於心血管疾病的風險也提高。（圖片來源：種子發）

7574 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

王道還中央研究院歷史語言研究所人類學組

地中之海地球半徑超過 6,300公里，地殼平均厚 40公里，地殼以下直到地下 2,900公里是地函。

地函可分上下二層，中間有一過渡區，約在地面下 410∼ 660公里處。地球科學家分析地震波在地球中的傳導，發現地震波的速度到了上地函與過渡區、下地函之間，會突然變化。學

者推測那是因為上地函的主要礦石橄欖岩（矽酸鐵鎂）發生了高壓相變，也就是結晶結構因

高壓而變形。

在隕石中，科學家就發現過橄欖岩在高壓下變成的同素異形體尖晶石。地函中應該也有

這種尖晶石，但是大多數科學家並不指望能看見來自地函的尖晶石，因為來自地函過渡區與

下地函的礦物標本非常稀少，只可能存在於鑽石中。而來自地函過渡區的鑽石不僅稀少，它

們在上升到地殼的過程中，結晶結構還會因周遭壓力逐漸下降而恢復原狀，除非鑽石隨著過

渡區的岩漿以高速迸射到地球表層。

科學家在實驗室中使橄欖岩發生高壓相變，研究它們異常的結晶結構，發現有一些能儲

存水分子。實驗結果顯示，尖晶石可儲存 2 wt ％（重量百分比）的水。最近一個國際團隊在來自地球深層的鑽石中發現了尖晶石，並且估計其中含水量達 1.4 wt ％，這是地函中有一含水區的第一個直接證據。由於尖晶石在地函過渡區下半部（地面下 520∼ 660公里）非常穩定，要是那裡的尖晶石都吸飽了水，總水量會相當於地球表面所有海洋積蓄的水，那裡才是

真正的「地中海」。

參考資料：Keppler, H. (2014) Earth's deep water reservoir. Nature, 507, 174 - 175 (13 March 2014) doi :10.1038 / 507174a

科技新知

7574 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

圖片來源：種子發

廣告

7776 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

科學

技術與社會

在大學部「科技與社會導論」課裡，

我常用田野調查當期中報告。這個被戲

稱為「校園找碴」的作業，它的構想沒

有太高論調，只是運用科技與社會研究

（STS）想法，對生活周遭現象做具體的了解與分析。

這個作業每學期的規畫不同。我有時

會出假設性狀況，比方說「如果學校開放

公車設站，應該設幾個站，設在哪裡」，或

者是「宿舍區要不要有臨時停車位」之類

的問題。有時課堂助教（本校研究生）會

找同學想探討的問題，比方說「找出校園

裡的置物櫃」、「圖書館的使用狀況」、「床

位分配的現況」等。除此之外，課堂也歡

迎同學自己提問題做分析。

這個作業不標新立異；本校早有類似課

程，鼓勵同學思考校園環境。但這些年來同

學看到的多半是不滿意的現象，比方說網路

速度太慢，置物櫃、機車位不足，球場球具

不好借之類的問題。在目前批判的風潮裡，

似乎找出問題就是王道，也難怪這個作業被

稱為「找碴」，大家在裡面痛快地批評學校，

吐吐苦水，語不驚人死不休。

當然，學校有許多申訴管道，「爆料」

也不是這個作業的目的。講解作業時，我

使用由清華大學科技與社會研究中心開發

的「發想卡」，強調「觀察」（observe）只是運用 STS想法的第一步。他們還需要知道如何詢問（enquire），如何深入問題（elaborate），並尋求改變（transform）的可能。在這些步驟中，重點是面對個別現

象時有無綜觀全體，而分析問題時能否超

越與學校對立的框架，找出有力、清楚而

可行的切入點。

以無菸校園為例，有組同學查了「菸害

防制法」的規定，知道 2009年起大專院校室內全面禁煙，也跟學校詢問校園中的 3個吸菸點。之後他們在網路上針對校內吸煙狀

況進行問卷調查，從 50份有效樣本裡分析「為何有人還是覺得有人在學校內抽煙」，

發現列出的 20個位置幾乎都看過抽菸者，但高密度的抽菸處並不是設想的校門口，而

是靠近宿舍與餐廳附近施工中的地方。

因此，配合其他答案，同學指出施工

人員或許是校內二手菸的來源。雖然因為

缺乏相關法令與執行方案，這些人不容易

處理，但知道問題後，學校可以透過對施

工單位的規勸，達到無菸校園的理想。

直到〈看見台灣〉（2013）這部電影的上映，同學比較能有具體案例了解何謂看

看台灣的高度，

做 STS的角度

▎郭文華

7776 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

問題的「高度」。如電影名所示，〈看見台灣〉

是台灣地景人文的紀錄片，導演齊柏林原

服務於國道新建工程局，機緣下接觸空中

拍攝（aerial filming），20年間陸續展出以生態與地景為主題的攝影作品。

在 2009年八八水災後，齊柏林進入災區，對千瘡百孔，滿目瘡痍的土地有所感

觸，加上另一部環境紀錄片〈搶救地球〉

（2009）的刺激，讓他決定挑戰空中拍攝。3年來他添購專業器材，租用直昇機，成立公司集資，投入 9千萬元拍攝這部影片。他這樣表示：「很多人愛台灣，卻不了解

這塊土地，影像會說話，我希望讓大家看

到福爾摩沙之美、悲歌美麗島，進而守望

台灣！」

而〈看見台灣〉沒讓齊柏林與支持者

失望。它創下首映 3天票房飆破千萬的佳績，也獲得金馬獎的肯定。更重要的是，

從這樣的高度它讓很多人看到沒有看過的

家園。它是仙女的魔棒，讓我們天天生活、

不起眼的台灣點化成壯麗的大江大海。片

中觀眾看到連愛山者都不見得能一窺的壯

麗山景，衝浪者都沒能掌握的瑰麗海洋。

平凡的田間水圳竟成為萬頃的縱橫阡陌，

山中小湖如外太空一般奇幻幽靜。連行禮

如儀的燒王船與廟會都沾染一種「鬥熱鬧」

的熱情，變成一場場慶典。

另一方面，〈看見台灣〉也像照妖鏡，

讓我們抽離常規，冷眼看我們身處的土地。

在台北 101與東區外，我們不知道台北還有一半的老舊公寓構成台北的都市地景。

我們不知道在日出景點祝山的另一面，竟

是即將崩塌，危機重重的山坡。只聽過超

抽地下水的觀眾會驚訝那萬頭鑽動，翻過

堤防的汲水管路。而行過橫貫公路，讚嘆

秀麗山水的，會發現他們腳下的山路原來

如此柔腸寸斷，路基脆弱不堪。

相較於近年商業電視台競相以「遊台

灣」、「吃台灣」、「瘋台灣」為號召的外景

節目，〈看見台灣〉的調性是視覺中心而生

態導向的。在金曲獎得主，為〈賽德克巴

萊〉製作配樂的何國杰操刀下，這部電影

有豐富的音樂，來自原住民的天籟之聲。

不過，無言的影像與簡短的旁白留下許許

多多解釋的空間，而放在台灣的政治環境

裡成為紛擾而無解的噪音。

以清境濫墾來說，它早在齊柏林之前

的作品，如《悲歌美麗島》、《鳥目台灣》

等便已經呈現過，訊息也很清楚。但在〈看

見台灣〉上映後，這些違規有年的民宿突

7978 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

科學

技術與社會

然成為社會焦點。政論節目與新聞台拿著

影片質疑政府；縣政府急急勘查違建，卻

跟中央的處理態度不同調；台電撇清民宿

與霧社水庫淤積的關聯；農民認為自己只

是安分種菜，擔不起破壞環境的帽子。

於是，就如其他新聞一般，這件事也

在各界指責喊冤的喧鬧中消失在螢光幕前，

取代的是星光雲集的「南投‧清境」跨年晚

會，希望「守護清境，夢想齊飛」。

這不是齊柏林的本意。〈看見台灣〉上

映後，他回應說：「從不想藉由影片傷害任

何人，尤其是這麼複雜糾結的問題。」「每

次災難後，人們怨天、怨地、怨政府，那

自己呢？」以高山蔬菜來說，如果不是有

人想要享受，供應商覺得有利可圖，也不

會出現淺根性植物爬滿山頭的後果。因此

他想用這部影片訴求每個造成環境影響的

每個人，希望大家「捫心自問，在這環境

傷痕裡面你參與哪個部分」。

這樣的訴求不出奇。在〈搶救地球〉之

前曾引起討論，探究全球暖化現象的〈不願

面對的真相〉（An Inconvenient Truth, 2006）與本土自製的紀錄片〈正負二度C〉（2010）都有類似的敘事結構，把焦點放在喚起危機

意識。看過〈不願面對的真相〉的朋友大概

會對美國前副總統高爾（Al Gore）用來描述氣溫高漲的專用升降梯印象深刻，而〈正負

二度 C〉也有不少聳動說法，比方「台灣土地侵蝕率每年 2 ％」或是「氣溫每上升攝氏一度，降雨增加百分之百」等。

撇開數據爭議，值得注意的是在看見

問題之餘社會如何因應。誠然齊柏林感嘆

「環保問題與經濟發展是永遠的矛盾對立與

無解」，但如果社會的處理方式總是互相推

諉與指責，喚起問題卻沒有引導出建設性的

討論或方案，那這樣的紀錄片雖然有雲一樣

的高度，卻也像雲一樣容易被緋聞祕辛所沖

淡。換句話說，我們不只需要有社會的「吹

哨人」，還需要有健全永續的公民參與機制。

所幸，撰寫本專欄後，我陸續有機會觀

察過幾個從 STS研究立場出發的社會運動。它們或許沒有像〈看見台灣〉的可見度，卻

在最近這十年間，從不同的面向去理解與釐

清〈看見台灣〉看到的問題，並且在詢問與

深入下，探索改變現狀的方式與切入角度。

2003年的「協力造屋」是我回台灣後第一個接觸的 STS運動，由甫創立的汗得學社（HAND e.V.）與謝英俊建築師所籌劃。當年年初我收到一封很激勵「想放棄又不

甘放棄的努力」的邀約信，來自社會學家

7978 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

胡湘玲。她累積在德國的經驗，希望可以

用自力造屋的工法，為南投地震災區示範

一棟「會呼吸的房子」。她這樣說：「在整

個混沌不明的未來展望中，我們希望以樂

觀的心態，進行一些愉快的社會實踐。」

我沒有參與勞力激盪，沒有與志工們

在山上相遇，不知從何著手的經驗，但房

屋落成前我有機會進入從大學畢業後就再

沒回去的部落，體驗「人與人交往、人與

自然和解、人與物體交融」的感覺。

翻開當時筆記，上面這樣寫：「之前認

為湘玲在提倡一種創新觀念同時也兼具創

意的環保建築物，但這個房子真得很平凡，

屋頂是我們在鄉下所習見的，窗子也無甚

特色。但是，隨著一個個心得的分享，我

開始了解胡湘玲想提倡的或許不是蓋一棟

『先進的』房子。她想在反璞歸真，滿足

大家『技術的鄉愁』之餘回味一齊工作，

屬於社區的一種群體感覺。居所，不盡是

一種物理上的棲息環境，其建造過程是一

種凝聚集體回憶與經驗的儀式，進而反映

在營造空間的每個角落。」

我也看到造屋網絡的必要性。「以歡迎

大家的基督像為前導，（潭南的）斜坡以中

央大道為界，左右排列著各地所捐贈的各

色建築，像個展覽會：一旁是長老教會的

西式公寓、一邊是日本扶輪社的組合屋。

還有一些國內可見的的平頂水泥房，也有

環保問題與經濟發展是永遠的矛盾對立與無解。（圖片來源：種子發）

8180 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

科學

技術與社會

傳統的石板屋⋯⋯到底，在大地動的年代

後，我們平地人給了這村子什麼變化？這

棟屋所依附的是這樣的一段外來者捐屋的

歷史，還是它最終會與在地的生活放在一

起，成為村子的另一個傳奇？」

不管是為了什麼原因，這批原本由湘

玲號召來的 STS人馬，把參與及觀察轉化成學術的《技術、文化與家》（2003），胡湘玲也出版《不只是蓋房子》（2004）記錄這些汗水與友誼的點點滴滴。看著書中的落

成合照與一張張年輕的 STS研究者面孔，或許他們也認同協力造屋的想法，認為「蓋

STS的房子是我們的溝通方式」吧。汗得學社也沒停下。隨著胡湘玲來往台

德之間，它在兩地落地發芽，成長茁壯。除

了圖文並茂的《到天涯的盡頭蓋房子：我們

在白俄的造屋假期》（2004）與《我家房子160歲》（2005）外，汗得以能源綠建築為中心，用大致兩年推一個計畫的速度，在白

俄、在印尼、在那瑪夏、在龍潭與大溪，為

台灣與其他國家的人們提供活潑有力、友善

環保，還可以交朋友的新生活願景。

2009年春天，我在陽明大學科技與社會研究所看到胡湘玲。她風采依舊，演

講題目不是協力造屋，而是更大的太陽能

源。聽著她說明電力網的設置，翻著《太

陽房子》（2006）與剛出爐的《太陽能源》（2009），我讚嘆她像太陽一般的活力與熱情，也期許她在協力造屋的基礎上，為台

灣構築「透過對話，以雙手實踐人道的、

另類可能的、與自然和解的生活方式」。

在胡湘玲演講的聽眾裡，有科技與社會

研究所的林宜平。如果〈看見台灣〉讓政府

正視河川汙染的問題，那林宜平的研究就是

追蹤早就被政府遺忘，但依然留在人們身體

與心中的環境負債。從平溪的矽肺症、彰化

〈看見台灣〉讓政府正視河川汙染的問題。（圖片

來源：種子發）

8180 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

的鎘米，到奈米風險與 RCA訴訟，她不但運用公共衛生專才分析科技資料，用扎實田野

同理被害者，更用 STS研究的角度統合這些不相關的學術研究，看見它們看不到的盲點。

也是因為這樣的「現場勘查」主義，當

時成立一年餘的台灣 STS學會在理事長林崇熙的帶領下參訪台塑六輕廠區，跟廠方對話，

也到北門的烏腳病園區了解烏腳病的歷史，

與園方洽談合作的可能。但是故事還沒有結

束。在林宜平的策劃下，這些早被人遺忘的

公害問題重新出土，為環保論述增添歷史的

面向與反省的力道。更重要的是，呼應 STS學者 David Hess的「（該做卻）未做的科學」（undone science）理念，一批學者跨過科技與人文的藩籬，重新審視 RCA公害事件。

這個名為「公害、職災與科學：RCA事件」的專輯，在台灣科技與社會研究學會的

機關刊物《科技、醫療與社會》（2011）出版，裡面不但涉及學界關心的風險與爭議，更有

對公共衛生研究的反省，以及在法庭上該如

何使用科學證據等討論。它不但得到原先對

學術界或有失望的工運與社運圈的重視，更

在目前依然纏訴中的職業傷害補償案件裡成

為法官與兩造律師的參考資料之一。

當然，這樣「法庭外的專家」論述，呼

應 STS研究所指出「專家／常民」兩分法的

問題。但從切入角度而言，林宜平等學者所

成就的是更關鍵、STS研究的學術實踐精神。〈看見台灣〉裡有在八八風災後，高

屏溪上滿滿的，看得到令人痛心的漂流木

淤積，也有在高山，脆弱不堪的原住民部

落。但是災害畢竟是一時的。從 921地震開始，一路天災下來，我們可曾因此學到

肯認差異、同理在地、尊重文化、超越技

術治理的社區再造？

與協力造屋相呼應，從事醫療研究的

STS學者吳嘉苓從災區重建裡，看到「家」與「社會」同時改造的重要性與必要性。

之前我們有機會討論 SARS的社會效應，也勘查過被莫拉克風災襲擊的那瑪夏，但

一直到 2013年秋天，才有機會在科技與社會研究所的講座裡，完整地聽到她長達 10年，對於建築與社會的思考。

說到自力造屋，大家想到的可能是謝

英俊團隊。但是在這場名為「永久屋前搭

涼棚：災後家屋重建的建築設計與社會改

造」的演講中，吳嘉苓從兩個方向跨出這

個「唯一解法」的迷思。

首先，在重新用「社會技術網路」來

界定災後重建的家屋後，她發現有 4種不同的網路：著重社會功能的謝英俊設計的

中繼屋、強調文化傳承的石板屋、符合生

8382 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

科學

技術與社會

活機能的永久屋、住民因應自身生活需要

所增建的涼棚。其次，在家屋重建的「社

會／技術網路」中，住民有不同的參與形

式與選擇，建築風格並非決定選項。並且，

增建的廳前涼棚呈現文化符號與個別差異，

是做為「設計者」的住民兼顧實用與認同

的創意設計。

與林宜平相同，吳嘉苓在研究同時也

積極連接其他領域的研究者，比方說智慧

屋計畫等，其中標榜使用者經驗與互動設

計的「科技 X互動」部落格值得注意。這個場域中不但有專業設計者，也有關

心使用者的人文學者，不時有跨界的驚奇。

STS學者陳東升在「從設計到社計的社會學想像」的發文解釋互動的必要：「社會學研

究社群組織和結構問題，提供設計專業另外

一種視角，轉換一種設計思考的角度⋯⋯兩

個學科的對話可以創造視角轉換的效果，如

果這種視野轉換的效果出現，我們期待設計

變成社計，設計師變成社計師。」

當然，設計師不見得都需要變成社會

學家。在胡湘玲的造屋網絡上，愈來愈多

打出「互動科技」的臉書與部落格，開出

由下而上，「STS社群改造」視野。這些參與者不是接了什麼「產學合作」的計畫，

也不期望馬上有成果。它是以個人興趣，

各取所需的社會改造模式，藉由頻繁地、

自由地在這個社群中找到連接、發現朋友、

尋找機會來發展，而社群也會因為這些互

動穩固而茁壯。

聽吳嘉苓演講時，我想起另一個時時

互動的團體「週週爬郊山」。如名稱所示，

2009年時我參加某週的爬山活動，認識它的主持人，社會學家林宗弘。雖然同在人

文學界，林宗弘與我的領域不同，算是「課

外活動」中認識的朋友。但不久後陽明大

學邀請「千里步道協會」副執行長，同時

攻讀博士的徐銘謙演講，才發現實踐 STS的無限可能。

徐銘謙大學讀歷史，博士班研究兩岸

關係，都跟環境無關。但在課堂外，她保

持登山興趣，從研究所起參加「週週爬郊

山」活動，從膝痛經驗裡體認步道是連接

身體與土地的關鍵，因此發起步道協會，

立志掃除水銀燈、除草劑與水泥護欄的所

謂「鄉野三害」，十幾年來始終如一。

從使用者出發，兩年後徐銘謙把興趣

轉化成學術研究，而我也從她與林宗弘合

寫，發表在《科技、醫療與社會》的論文

〈山不轉路轉：公民社會與台灣步道工程

技術的轉型〉（2011）中，重新認識這兩位學界的山友。

8382 科學發展 2014年 4月│ 496期科學發展 2014年 4月│ 496期

如果〈看見台灣〉顯示柔腸寸斷的山

間道路是對政府失能的控訴，那這篇論文

則更有力地使用 STS研究裡技術典範轉移（technological paradigm shift）的概念，配合「國家 versus 社會」與「專業者 versus 使用者」的兩個主軸，從登山步道的發展中整理

出 4種工程技術模型：社群自給模式、國家征服模式、國家景觀模式、公民參與模式。

雖然過去的步道興建，不論是過去的

國家征服或國家景觀模式，技術規範與資

源的控制權都集中在國家與專業，但隨著

步道使用者的增加與公民社會的積極參與，

原先競合的社群自給模式與國家景觀模式

開始互動與協調，產生技術、規範、資源

與實體材料的轉型。

「週週爬郊山」與 STS的結盟也預示具有積極意義，新社會運動的可能。不只

是協力造屋的揮汗勞動，也不只是學界的

跨界與串連。在貼近使用者，關照科技與

社會全局後，我們發現不管是專業者還是

一般人，大家都是社會的一分子，也都有

關心科技，關心社會的能力。〈看見台灣〉

提供觀照自己的高度，但 STS研究提供了詢問、深入與改變的幾種角度。

我不禁回想醫療與社會研究。從公保

勞保到現在健保下的「醫療崩壞」，從「台

灣第一」的醫療競賽到將本求利的消費性醫

療，從妙手回春到內外婦兒的「四大皆空」，

我們藉由各種新聞報導、投書、專輯中知道

醫療版的「看見台灣」，但是在「醫界需要

關懷與呵護」之外，具有科技與社會角度的

協力合作或者是跨界串連，與使用者的共同

參與的反省聲音是否已經出現呢？

最後列出這些走過台灣 STS的團體們：

汗得學社：

http://www.hand.org.tw/《科技、醫療與社會》期刊：

http://stm.ym.edu.tw/「科技 X互動」部落格：http://www.cw.com.tw/blog/blogIndividual.action?id=287「人文創新 X社會實踐」臉書：https://www.facebook.com/innovationnpractice?fref=ts週週爬郊山：

http://profileengine.com/groups/profile/428760005/weekend-hiking-organization

郭文華陽明大學科技與社會研究所

廣告

廣告