文／游昇俯 攝影／吳尚鴻
農業部推動「智能防災設施型農業計畫」中程計畫，預估自2023至2026年將投入共54.8億元，設施栽培加上智慧化是未來農業顯學嗎？農業人工智慧市場近年在全球呈現指數成長，相關技術愈趨成熟，尤其環控設施生產有助於應對省工、改善栽培管理、氣候變遷下穩定生產等問題，臺灣有物聯網（IoT）、資通科技（ICT）優勢，於亞熱帶栽培環境相對先進的發展亦在國際獨具一格，但智農工具運用仍必須經過學習，資金需求乃至網路基礎建設也都是其推動門檻。
桃園市是臺灣重要葉菜產區，透過設施栽培，短期葉菜即使颱風汛期仍能持續生產，確保糧食安全；引進環控技術智慧灌溉，澆灌降溫克服高溫逆境，穩定蔬菜品質，精準灌溉，用水還能少一半。
彰化縣田尾鄉素有「臺灣花鄉」美名，是國內重要花卉產地，近年全球掀起觀葉植物栽培風潮，生產觀葉植物的田尾「金昌園藝」智慧溫室，利用日照、降雨、風速等感測器掌握氣候條件，遠端遙控天窗、捲簾、遮蔭及灌溉啟閉；設定好氣候參數讓環控設備自動調節，實現「無人化管理」，農場主一週不進場都沒問題。
臺灣大學生物資源暨農學院院長林裕彬指出，全球農業環境面臨耕作環境衰退、溫室氣體排放、水資源匱乏及食安問題等挑戰，「全球農業面臨的問題就是臺灣面臨的問題」；全球暖化除了影響作物產期，也改變降雨分布及強度，讓病蟲害防治更困難，這些環境逆境可以靠適合的新品種來調適，但育種需要的時間很長，因此就需要環控設施來輔助農業生產。
設施型農業計畫再投近55億元 智農技術有助降低新農栽培門檻
2016年國內接連遭遇尼伯特、莫蘭蒂、梅姬等颱風重創，造成眾多溫網室損毀，行政院因此指示農委會（今「農業部」）農糧署推動5年「設施型農業計畫」中程計畫，將溫網室設施補助比例由3分之1提高至2分之1，輔導農民設置結構加強型溫網室，是政府首度以大型計畫推動設施農業；並從2020年起進而補助農民引進自動化及智能化環境調控設備。
去年農業部獲行政院同意推動「智能防災設施型農業計畫」中程計畫，預估自2023至2026年每年再投入13.7億元，共54.8億元，輔導新建加強型溫網室，並導入自動化、智能化環控設備。
設施栽培以環境感測器收集氣候資料，將設施環境資料參數化，讓環控設備可在設定參數條件後自動運作，除了節省人工，也讓栽培管理比仰賴人為感官經驗判斷更精準；設施環境資料經由人工智慧（AI）分析、深度學習，甚至可預測作物產量，針對作物病蟲害及時預警、防治。
「農試所研發『設施作物葉面積監測系統』，已可預估溫室番茄、小黃瓜一週後的產量」，農業部農業試驗所副所長蔡致榮表示，近兩年基於深度學習的影像辨識及定位技術逐漸成熟，不久的將來，影像辨識技術將可判斷溫室栽培番茄是否成熟足以採摘，或是利用作物光譜特徵，辨識是否發生缺水逆境以控制灌溉，以及植株健康狀況等。
中興大學生物產業機電工程學系教授、台灣農業設施協會名譽理事長黃裕益表示，近年氣候異常程度愈來愈高，農民無法再靠經年累積的經驗作生產，因此像農試所建立的「智慧農業數位分身」技術，藉由分析大量環境資料、融合專家知識提供管理建議，甚至可讓新進農民不必長時間摸索，有助降低跨入設施農業的門檻。
亞熱帶設施週年生產環控是標配 資金需求高成智慧工具普及障礙
歐美等高緯度國家農業栽培使用設施原本是為了保溫，但臺灣位在北迴歸線上，充足的日照反而易使設施內溫度過高，因此冬季能栽培小果番茄，夏天就必須轉作瓜類。黃裕益說，國內大部分溫室只有「外殼」，但只要導入適當環控，「充足日照就可以從劣勢轉變為優勢」；溫室小番茄若要週年生產，環控設備可能就是標準配備。
國內農業栽培面對氣候逆境，自1970、80年代即引進多種栽培設施、建立設施栽培技術，但據行政院主計總處每5年一次的農林漁牧業普查，2020年全臺設施栽培面積約3.7萬公頃，約占可耕作地面積55.7萬公頃的6.6%，比例仍不高，其中引進智能環控設備的更少。
以農業部2017至2021年「設施型農業計畫」為例，補助全臺設置加強型溫網室共1,894公頃；2020年起補助農民購置包括溫室環控系統、水養液供應系統、內循環風扇、降溫風扇、光控式電動內遮蔭、微霧降溫系統、自走懸吊桿式噴灑系統、溫室電動天窗、屋頂電動捲揚設備、栽培高架設施等10類環控設備，但申請的智慧溫室面積僅204.8公頃、約占1成多。
蔡致榮直言，農民引進智慧工具困難之處在於投入資金高，往往需3至5年才能回本，同時栽培者必須具備智慧化工具在設施栽種管理的相關知識，才能讓投入的設備發揮效益。 他舉例，花卉品質容易受到氣候不利影響，農試所為花卉智慧設施栽培建置「生育監控及產銷戰情整合服務平台」，內含生產產程管理、生育異常生理檢測等模組技術，已應用於蝴蝶蘭、文心蘭等主力外銷花卉，考量投資報酬率，未來較有機會針對洋桔梗、火鶴花等高價、週年生產的外銷型花卉作物推廣。
環控排程需具備作物生理知識 智農應用仍遇農村頻寬不足
「循環扇推廣了20年，但農民現在才（普遍）使用」，黃裕益表示，植物的真菌性病原菌普遍存在空氣中，但只要使用室內循環扇讓設施內空氣流通，就可大幅降低作物發病風險，但農民以前沒有這些觀念；又如許多農民會將感測器裝設在設施立柱高處，而非作物實際生長的下方空間，因此即使智農技術可隨著數據累積形成最佳管理曲線，若自始感測器收集的資料就有誤，機器學習的方向當然會跟著錯，農民使用智慧工具也需要學習、受過基本訓練。
協助金昌園藝建置智慧溫室的鍠麟機械公司總經理洪福良指出，西部地區常見午後雷陣雨、西北雨，農民第一反應常是將天窗全部關閉，但其實雷陣雨常發生在午間時段，設施內蓄積高溫高溼就容易使作物萎凋，因此遇雨首要應是啟動通風、降低溼氣。他表示，環控不單是開關，還要擬定排程、管理策略，農民應到各試驗改良場所、農業部「農民學院」學習，認識植物生理、設施栽培方式，才知道控制策略如何擬定。 「推廣智慧農業，不拉電信公司加入就沒有可能」，洪福良強調，許多人煙罕至、沿海的農村地區，常因電信業者考量成本未架設基地臺，導致訊號非常弱，智慧栽培有大量影像傳輸的需求，但「我們常遇到（影像）丟上去跑了20分鐘還跑不出結果，農民就不看了」，農村的頻寬相當不足，農業要智慧生產，就必須及早加入5G、甚至6G網路。
國際智農產業成長快速 臺灣競爭力在亞熱帶栽培Know-How
鍠麟機械是將智能環控技術整合應用在農業設施的公司，其在2014年創立，起初資本額僅20萬元，但隨著近年智慧栽培需求成長快速，不到10年，至今資本額已暴增50倍，達1,000萬元，是國內近年成長快速的智慧設施產業標竿。
全球農業發展已進入以無人操作為特徵的智能農業時代，世界銀行（World Bank）推估全球農業人工智慧市場規模於2017年約2.4億美元，但2023年將快速成長到7.9億美元；林裕彬指出，智農市場呈指數型成長，主因就是氣候改變導致栽培愈來愈困難，臺灣的智農技術並不比荷蘭（按：正式名稱為尼德蘭Netherlands）等先進國家差，智農產業未來將成為臺灣重要的技術輸出產業。
「全球設施栽培技術最進步的是荷蘭，為何臺灣沒有普遍使用荷蘭溫室？」黃裕益指出，臺灣溫室多數採用自然通風，但荷蘭是高緯度國家，設施採密閉型的操控方式，「無法體會熱帶、亞熱帶強日照、高溫的栽培情形」，環控觀念無法落地；反之，臺灣有熱帶、亞熱帶設施經營的經驗，東南亞地區未來將是國內設施產業很大的市場。
洪福良指出，臺灣物聯網（IoT）、資訊及通訊科技（ICT）技術很強，還有非常厲害的育種、栽培專家，只要將農業專家的達人經驗寫進控制設備，建立亞熱帶、熱帶栽培模組，進軍東南亞市場就無法被取代。他舉例，鍠麟曾跟臺中農改場技轉文心蘭「智能補光技術」，為文心蘭栽培導入補光概念，切花品質可從B級變A級，農民收益增加，自然樂於使用。 鍠麟機械具有多明尼加、印尼、菲律賓等國整場輸出的經驗，洪福良細數越南大叻、馬來西亞金馬崙及泰國等東南亞潛力市場，他表示，中國智慧設施產業良莠不齊，「10支感測器排開，（度量）可以差異到3度」，反觀臺灣產品品質好、價格有彈性，比日本產品更有競爭力；但一座智慧溫室不能光有環控設備，他更期待聯合國內設施業者組成國家隊，一起打國際市場。
智慧設施是實踐農業永續關鍵 淨零碳排、能源自主潛力大
然而，溫室設施、設備生產過程會產生溫室氣體排放，溫室經營消耗能源，塑膠布等耗材更新等均會造成碳排，與全球農業淨零碳排趨勢相衝突。國際設施產業已投入材料研發，例如日本開發具高透光性、高耐久性塑膠膜「F-Clean」（氟樹脂薄膜），拉長使用年限，即有助減少耗材廢棄。
黃裕益表示，設施栽培有所謂「二氧化碳補充」技術，日照強時提高設施內二氧化碳濃度，有助作物光合作用、增加產量，國內台電公司即研究嘗試收集火力發電所排放的二氧化碳，供設施栽培循環利用，也是減少碳排的一種方式。
蔡致榮則指出，設施栽培可透過感測器、自動控制系統和數據分析，有效地管理溫度、光照、灌溉水等資源，降低能源消耗，減少碳排放及水資源浪費；導入區塊鏈等技術，以數據追蹤碳足跡，確認哪些生產過程產生較多碳排予以改進，並可作為農產品追溯相關證明，增加產品附加價值；設施整合太陽光電等再生能源，也能提高能源自主，減少對化石燃料的依賴。 蔡致榮表示，設施栽培引進智能化技術是實踐農業永續發展的關鍵，智慧設施栽培在實現淨零碳排、提高能源自主性方面擁有巨大的潛力，但仍面對著高成本、高技術及電力供應等多方面挑戰，須逐步克服。
