在水田栽培的茭白筍，清甜爽脆，是國人喜愛的美味時蔬。南投埔里因為氣候涼爽、水源乾淨，種植茭白筍的面積達到1800公頃，包辦了全臺90%的產量，享有「茭白筍王國」的美譽。
但是，在地農民長期使用夜間光照、抽用地下水，以及露天燃燒筍殼，引發影響環境永續的風險。
每年4月至10月，原本是埔里茭白筍的產期，農民為了拉長產期、提升產量，在10多年前開始採用高壓鈉燈，在夜間照射筍田，改善植株因日照不足造成的「矮化障礙」，達到調整產期的效果。
然而，耗電量大的鈉燈，光照亮度強烈、刺眼，不僅成為夜間光害，衝擊水田周邊夜行生物的生態，也影響夜間行車的安全。
此外，茭白筍需要靠黑穗菌的寄生刺激，讓莖部膨大，結出筍狀嫩莖。黑穗菌最適合的生長溫度為25℃，如果筍田水溫高，將會抑制黑穗菌生長，導致不易結筍。
因此，筍農憑著過往經驗，抽取地下水，調節筍田的水溫。然而，1800公頃筍田一年所耗用的地下水，高達0.83億噸，相當於1.2座烏山頭水庫的蓄水量。再者，農民為了減少病害、增加土地肥力，在筍田使用的農藥及化肥，會隨著地下水的灌排水圳流出，影響周遭土質。
「埔里的茭白筍還有很多問題要解決，像是農民燃燒採收後剩餘的筍殼，產生PM2.5（細懸浮微粒）的空氣污染，以及農村人力老化、不足，都有待克服。」長期投入優化茭白筍生產環境計畫的暨南國際大學科技學院院長蔡勇斌有感而發地說。
LED省電少光害 種出美味好筍
從2017年起，暨大科技學院組成一支跨校院系領域團隊，在教育部大學社會責任USR計畫的支持下，開始投入埔里在地永續環境議題，引入低耗能的LED燈照模組，希望取代高壓鈉燈，改善茭白筍光害問題。
在這過程中，他們發現要優化茭白筍生產環境，需要規劃更嚴謹的研究課題，於是蔡勇斌號召校內各領域專家，包括應用化學系特聘教授郭明裕、應用材料及光電工程學系特聘教授蕭桂森、土木工程學系特聘教授陳谷汎、電機工程學系教授郭耀文、應用化學系博士邱國源，以及臺中區農業改良場埔里分場助理研究員藍玄錦，在取得科技部「智慧科技於農業生產之應用」專案計畫的補助後，針對筍田LED燈照模組、水資源再利用、農業剩餘資材的循環經濟、智慧監控系統，進行開發與研究。
在延續USR計畫的LED燈照模組成果之後，郭明裕開發設計更精準、光照效能更好的智慧LED燈具系統，並研究、探討最佳光照配置方法，改善筍田中央位置光照不足的問題。
郭明裕表示，經過比對分析發現，茭白筍經過LED燈照射後，在生長、產量及產能上，均與高壓鈉燈相當，但兩者的電費支出卻大相逕庭。以一分地來計算，LED燈省下的電費，約為鈉燈的3/4，而且日後若能大量推廣LED燈，可望在埔里地區創造出3.5億元的燈具汰換商機。
值得一提的是，研究團隊找到最適合茭白筍成長的光照條件，連續光罩達到4小時，植株即有明顯的成長變化；在分析不同光譜對茭白筍生長的影響後，找到最適合茭白筍生長的紅藍光比例為6:1，讓原本刺眼的白光，轉變為柔和的紫紅色，大幅減低光害。
目前在國道6號埔里段兩旁的茭白筍田，一塊塊與研究團隊合作的試驗茭白筍田，陸續裝設智慧LED燈具，入夜後綻放夢幻的紫光，預料將成為網美最新的打卡夜景。
抽水操控智慧化 對抗地下水層下降
每到結筍期，農民會大量抽取地下水，灌溉水田，維持乾淨水質與適合水溫。「長期抽水下來，埔里的地下水層下降，枯水期時間也拉長了。如果農民知道哪時該抽、哪時該停，就能減少水資源的浪費。」蔡勇斌語重心長地說。
研究團隊為了找出最適合茭白筍生長的水環境，在實驗筍田區架設物聯網的監測設備，監測及蒐集水溫、酸鹼值、溶氧量、導電度等數據，分析出最適合茭白筍生長的水環境，然後建構「智慧抽水系統」，幫助農民輕鬆做好田間管理，省時又省力。
負責建構物聯網系統的郭耀文指出，這套系統能夠根據茭白筍生長的最佳溫度，幫助農友判斷出最適當抽水時機，決定最適合的抽水量，既能兼顧植株成長，還能避免超抽地下水。
從循環經濟著手 把筍殼變資源
除了重視水資源之外，研究團隊針對收成後產生大量的廢棄筍殼，提出循環再利用的研究。
以往，農民習慣露天燃燒含水量高的筍殼，造成空氣污染。然而這些筍殼當廢棄物燒掉，相當可惜，在蔡勇斌的眼中，它可是大有用途，例如從筍殼中萃取的「豆甾醇」，能抑制黑色素形成，適合製作乳液、眼霜、化妝水、精華液等保養品，經濟價值極高。
研究茭白筍殼再利用的陳谷汎強調，萃取完豆甾醇後的殘渣，加入黑糖蜜、水，還能繼續發酵，做成液肥與與生質酒精，或是放入生物炭爐，燒製生物炭，再撒回筍田，可以改善土壤的酸鹼值、肥沃度、保水性，以及淨化水質。
「這些創新研究與應用的成果，需要更多的推廣與支持。」蔡勇斌指出，研究團隊目前積極向南投縣政府，爭取經費補助，協助筍農更換LED燈具，並持續在田間建立小型水質淨化模組、推動與建立筍殼收集體系，期許將研究數據化為田間最佳的管理模式，透過資源再利用，為農業生產與環境找尋平衡與永續之道。
責任編輯：財團法人農業科技研究院 產業分析組-賴威延 研究員
本次科技部專案成果，由農科院智慧農業小組協助推動。
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