383期2024年04月號
出版日期:2024/04/19
創新之鑰 Innovation
「LED誘導式蟲害防治裝置」 助咖啡農降低蟲害
撰文/林玉圓
臺灣的國產咖啡已逐漸形成產業鏈,不過大面積種植仍面對蟲害的挑戰。工研院開發出物理性「咖啡誘導式蟲害防治系統」,以LED光譜結合友善資材,較傳統防治方式,減少蟲害2成以上、增加咖啡產量;同時減少用藥成本及果實篩選人力,有效提升農民整體收益。
以赤道為中心、全球在南北緯25度之間的區域,屬於最適合種植咖啡的「咖啡帶」;以往多以南美洲為主要產地,但事實上臺灣地處亞熱帶,又有北回歸線穿越,具備咖啡生長的良好條件,日治時期即生產「天皇咖啡豆」,隨後因美洲咖啡豆進口而式微;過去20年,政府為推動水土保持及在地農業,全臺各地又重新掀起咖啡種植的風潮。
努力多年,如今阿里山、屏東等地已能生產出揚名世界的莊園等級精品咖啡;全臺各地的本土咖啡供應鏈也在政府及農民的努力下,逐漸形成一條龍的完整規模,產業結構多為小農自產自銷、全力發展在地特色咖啡,例如花蓮萬馬咖啡、屏東霧努咖啡等,創造「黑金傳奇」的新農業商機。
咖啡豆的天敵「咖啡果小蠹」
不過,隨著愈來愈多咖啡農投入,無可避免地必須面對蟲害造成的品質及產量問題。咖啡果小蠹是衝擊產量最嚴重的蟲害之一,最早在2007年即入侵臺灣。這種害蟲於咖啡在樹上結果時期及生豆採收後,會使果實變色、萎縮、腐敗,導致生產良率不佳、品質下降;目前在南投國姓、雲林古坑、屏東霧臺及大武、都有咖啡果小蠹的傳播;甚至在東部的花蓮瑞穗及臺東延平,也遭到入侵。
屏東的咖啡農民指出,咖啡果小蠹對咖啡生產的衝擊很大,某些園區甚至產量銳減9成,嚴重影響部落青農的種植意願,傳統防治咖啡果小蠹蟲的方式,沒辦法有效控制蟲害擴散,也會對環境造成負擔。
蟲害擴大 從西部蔓延到花東
以屏東霧臺鄉的霧努咖啡莊園為例,咖啡採收期為9月到隔年1、2月,因全球暖化當地氣溫不斷攀高影響,更容易造成果小蠹蟲繁殖蔓延,咖啡園內甚至因蟲害嚴重,一整區必須全數砍枝重新栽種。在花蓮萬馬咖啡園內,因採有機種植,無法使用農藥進行控制,園區內已初步發現炭疽與褐眼病害,所幸尚無擴散跡象,更須要及早因應。
鑑於全臺各地咖啡農的蟲害防治需求,工研院投入研發,成功推出結合LED光源與氣味式誘捕的雙重防治裝置。從機構設計、光源設計,到特殊氣味的調製,皆由工研院團隊獨立開發完成,並於2023年蟲害高峰期,導入屏東霧努、花蓮萬馬等場域進行實地驗證。
光源結合氣味 雙重防治機制
市面上的傳統誘捕裝置,依誘蟲機制可分為兩大類,第一類為氣味誘引,透過誘引劑或食物發散氣味來吸引害蟲;第二類為光線誘集,利用昆蟲的趨光性來進行捕捉。工研院中分院副執行長李士畦表示,為達成更全面的防治成效,工研院的研發方向,以結合LED光源與氣味誘引為目標,透過雙重機制有效誘捕咖啡果小蠹蟲。
歷時1年開發完成後,導入實際場域,短短2週時間,此款「咖啡誘導式蟲害防治系統」即展現成效,不論在果實完整度及果實產量,都有顯著改善。李士畦指出,以花蓮萬榮的1分地實驗面積為例,吊掛30個捕蟲裝置,每個裝置平均每日誘捕的害蟲數量達50至70隻,高於傳統市售捕蟲器約20%至25%;蟲害減少也進一步帶動咖啡收穫量增加10%至15%。若以當地咖啡售價每磅3,000元來計算,產量若提升10%,每甲地咖啡收成就可望讓農民再增加原豆的收益達到新臺幣15萬元以上。
為何工研院開發的「咖啡誘導式蟲害防治系統」較傳統捕蟲裝置的效益更佳?主因是該系統結合了四大特點:
一、光學設計:以LED為光源,透過光譜設計與發光角度,增加光場的涵蓋面積,讓更多害蟲被光源吸引。昆蟲的視錐細胞可感受300nm至650nm的波長範圍,其中又對紫外光(350至390nm)、藍色光(440至490nm)、綠色光(530至550 nm)較為敏感。因此工研院在研發時,決定採用390nm與530nm波長,更能有效捕捉害蟲。
二、機構設計:市售裝置多以氣味進行誘捕,工研院「咖啡誘導式蟲害防治系統」採氣味誘捕結合LED光源,為保護光源,必須考量戶外防水,因此在機體結構上,特別強調耐用性及可靠度。
三、電源設計:咖啡園大多位於山坡地,缺乏市電覆蓋是常有的事情,外接電源相對困難。為解決這個問題,工研院「咖啡誘導式蟲害防治系統」結合太陽能儲電系統,白天可藉日光發電來供應電力,夜晚則透過蓄電設備驅動LED裝置。
四、誘引氣味及病害防治劑:傳統的咖啡果小蠹誘引劑,多以甲醇與乙醇混合進行氣味調配 ,但因醇類揮發速度較快,頻繁充填不僅資材成本高,而且也造成巡檢人力的極大負擔。工研院「咖啡誘導式蟲害防治系統」採用有機培養基透過厭氧發酵調製的天然誘引劑,不僅降低醇類化學品的用量,其氣味也對咖啡果小蠹更具吸引力;揮發時效較市售誘引劑持久,50ml可使用142天,較市售材料延長了超過4成的時間,降低誘引資材及巡檢人力成本相當明顯。
經過實地觀測,工研院「咖啡誘導式蟲害防治系統」不止成功降低咖啡果小蠹的危害,另外這類LED光源還同時具有誘捕多種類的趨光性害蟲的功能,包括蚜蟲、蛾類與果蠅類等,防治病蟲害的效益也更為廣泛。咖啡豆果實在減少蟲害後,內部完好度與外觀完整度,都較以往大幅改善;從浮水篩選的浮豆率來看,壞豆浮出的比例明顯減少許多。屏東霧臺原本是蟲害嚴重區域,園主表示,透過工研院防治技術的導入,相較往年同期,今年的咖啡產量與品質均有顯著改善。
性價比勝出 提高農民整體收益
從建置成本與收益性價比來看,工研院「咖啡誘導式蟲害防治系統」未來量產後的單價約在200元左右,初期建置費用約為市售誘蟲器的1.5倍;不過因為誘引劑使用了有機發酵混合傳統醇類的配方,成本大幅降低、人力巡檢也相對輕鬆,省下了資材及人工的雙重後續成本,長期性價比更有優勢。
另一方面,害蟲減少後,不須要再高度仰賴農藥,更符經濟效益且友善土地與環境;收成的咖啡豆良率增加,人工篩豆的支出也跟著降低,從各個面向節省成本,因而成功提高農民整體收益。
李士畦表示,「咖啡誘導式蟲害防治系統」實驗成效良好,已提出專利申請,為後續商品化進行布局;目前正與國內廠商與農事業者洽談技術移轉,加速落地。未來將逐步推廣到全臺各地的咖啡園,協助本土農民克服蟲害,提高臺灣咖啡產業的整體產值,打造咖啡成為我國的另一優良高值農產品。
下載全文PDF