全球糧食危機殺到！推動自動化垂直農場、昆蟲源飼料生產，智慧農業可望解救？

　　俄烏戰爭已延續超過一個月，為全球經濟帶來不同層面的衝擊，除筆者之前提及的能源危機與貨運塞港外，更引發了糧食安全的疑慮。隨著烏克蘭與俄羅斯兩大歐洲糧倉幾近停擺，近期小麥價格持續上漲，一些高度依賴小麥進口的國家，面對糧食短缺的可能性與日俱增，促使許多國家重新檢討其糧食政策：或是增加對智慧農業的投資，或是改用替代性蛋白質（Alternative Protein），取代農產品用於生產飼料。

 

面臨二戰以來最大糧食危機

 

　　一直以來，烏克蘭被譽為「歐洲糧倉」，坐擁全球肥沃黑土總面積約4成，其穀物出口總量僅次於美國，兼且是葵花籽油、菜籽油等種子油的最大出口國。至於俄羅斯，則是世上最大的小麥出口國，與烏克蘭加起來，佔全球小麥總出口量的33%，其玉米出口也佔全球的19%。戰事爆發後，俄、烏兩國農業停擺，令到全球糧食貿易出現巨大缺口。

 

　　更嚴重的是，俄羅斯作為全球最大的化肥供應國，在戰事期間要求國內化肥生產商減少出口，刺激化肥價格飇漲，使農產品生產成本大增。《彭博》報道指，美國佛羅里達州坦帕市的氨態氮肥價格暴升43% 至每公噸1,625美元（約12,675港元），創下29年來價格新高。

 

　　在高成本壓力下，食品生產商因利潤大幅下滑，暫緩投資和擴大糧食生產，以致全球供應更見短絀，糧食漲價進一步加劇。根據聯合國農糧組織的數據，2022年2月食品價格指數已創下30年以來的歷史新高，危及全球糧食安全；尤其是發展中國家被迫以高價入口小麥等主糧，讓本已緊張的資金更見短絀，有機會造成國家財政危機，觸發社會動盪。

 

　　聯合國世界糧食計劃署表示，俄烏戰爭使全球糧食問題雪上加霜，這將是自二戰以來人們所見過最嚴重的。聯合國環境規劃署更指出，這場戰事讓早已糧食供應不足的阿富汗、也門、以及非洲東北部，情況更加惡化。

 

日本藉智慧農業增糧食產能

 

　　為求實現糧食安全，推動可持續發展的智慧農業將成為當務之急。以日本為例，糧食自給率僅為40%，主要原因是其國土有三分之二為山地，適合耕種的平地較少，而且農民嚴重老化，平均年齡高達67歲。日本如要提升糧食生產力，唯有以高科技輔助農業。2016年，日本政府推出農業升級計劃，運用人工智能、大數據、物聯網來進行農業改革。

 

　　針對農業勞動力短缺的問題，加速農業自動化無疑是有效解方。成立於2019年的農業機械人初創公司AGRIST，研製出具備人工智能的採收機械人「L」，能夠在28秒內採摘一個甜椒。就算在甜椒尚未成熟時，農民也可以派遣「L」進駐農田，拍攝甜椒不同生長階段的影像，讓其人工智能學習分析，之後便有能力判斷甜椒是否有病害，更可以預測收成。

 

AGRIST所研發的「L」採收機械人，吊在溫室的空中鋼纜上，可以無視農地地面的惡劣狀況，在溫室穿梭往返。（資料來源：AGRIST官網）

具備人工智能的「L」機械人能夠以高準確度採摘甜椒，採收期間還可替農作物剪除多餘的枝幹。（資料來源：AGRIST官網）

採收後的甜椒會收藏於「L」機械人的「腹部」。（資料來源：AGRIST官網）

 

　　「L」的最大特色是，不在地面行走，而是採用懸吊式設計，沿著溫室的空中鋼纜移動。這樣不但可以避開農田的爛泥坑或落葉等障礙物，還可以省卻在農地地面鋪設軌道的成本與時間。它的機身重量約16公斤，單次充電後可以連續運作4小時。

 

　　此外，日本農場又開始引入智慧農業系統，藉由人工智能向缺乏經驗而又想務農的年輕人提供各式建議，包括最適合的農作物與種子品種，以及最佳收成時間等，讓他們可以盡快上手，縮短艱苦的摸索期。

 

垂直農場緩解耕地不足問題

 

　　面對耕地不足的問題，室內垂直農場（Vertical Farm）便成了可行的解決方案。日本最大芽菜供應商村上農園投資35億日元（約2.25億港元），在山梨縣興建日本最大的全人工照明垂直農場，為地下二層、地上一層的建築結構，總面積逾9,260平方米。

 

村上農園在日本本州山梨縣蓋建了青花菜芽垂直農場，從控制光照、種植方式到採收與包裝，均實現全面自動化。（資料來源：村上農園官網）

 

　　這座垂直農場採用中央培植系統來專門種植青花菜芽（Broccoli Sprouts）：首先利用金屬探測器檢查種子內是否有異物混入，跟著透過先進儀器精準計算清洗和浸泡時間，然後放入專用的圓形培育箱，用LED燈作為種植時的光照，並通過感測器全程監控溫度、濕度和二氧化碳含量。

 

　　栽植3天後，青花菜芽便可以收成。穿上無塵衣的工作人員把它從培育箱取出後，放上自動搬運機械人，運送到洗淨室，接受自動化清洗和脫水；最後由人員搭配機器進行品質檢定，再包裝出貨。在垂直農場的自動化運作下，青花菜芽收成量可提高至傳統種植方式的3倍，年產量達到7,000萬包農產品。

 

經過清洗和浸泡的種子，會被放入圓形培育箱，利用LED燈進行光照種植。（資料來源：翻攝村上農園YouTube影片）

自動搬運機械人會把採收後的青花菜芽送入洗淨室，進行自動清洗與脫水。（資料來源：翻攝村上農園YouTube影片）

 

　　日本智慧農業推行初期，效果不太理想，營運成本比傳統耕種方式還要高。幸好，隨著無人機、感測器等科技日漸成熟，價格拾級而下，再加上經驗累積，目前日本智慧農業已來到起跑階段。日本矢野經濟研究所評估，2019年日本智慧農業市場規模為158.7億日圓（約10.2億港元），到2025年可望成長至442.8億日圓（約28.46億港元）。

 

昆蟲源蛋白質替代傳統飼料

 

　　除以高科技來提升農業產能外，利用替代性蛋白質來降低農產品用於製造飼料的比例，也是緩解糧食危機的考慮方案之一。以歐盟為例，每年消耗的穀物有60%是用作牲畜飼料，假如轉用昆蟲源蛋白質來製造飼料，便可釋放出大量穀物，供給人類食用。

 

　　2013年，聯合國糧食及農業組織發表《可食用昆蟲：食物與飼養安全的未來展望》報告，提出昆蟲在糧食安全中可擔當關鍵角色。昆蟲含有豐富蛋白質和維生素，養殖過程中無需使用抗生素，而且溫室氣體排放量只有養牛的200分之1；如用蟲粉取代黃豆來充當牲畜飼料，還可避免森林被大量砍伐。

 

　　事實上，歐盟委員會在2017年正式准許，麵包蟲、黑水虻、家蠅、外米擬步行蟲、家蟋蟀、帶狀蟋蟀、以及牙買加蟋蟀，作為水產養殖動物的複合飼料成分；到2021年，更進一步允許昆蟲源蛋白質作為豬與家禽飼料、以及寵物食品。

 

　　當下歐洲有19家、亞洲有8家公司投入昆蟲源蛋白質飼料生產，當中的領跑者要數法國初創企業Ynsect，憑著近350項自動化昆蟲培育技術專利，成功取得逾4億美元（約31.2億港元）的融資。2015年，該公司建立了全球首座昆蟲養殖垂直農場，大量培育黃粉蟲和水牛粉蟲的幼蟲，即是俗稱的「麵包蟲」。

 

法國建垂直農場培育麵包蟲

 

　　Ynsect的垂直農場分為兩個區域：一個是昆蟲培育區，機械手臂會搜集蟲卵，餵食幼蟲，讓牠們成長到1至2公分，達到最理想的蛋白質含量比例；另一個則是食品製造區，把培育區中95%已成長的麵包蟲轉移這裡，進行蒸熟、消毒、碾碎、以及風乾，製成食品和油產品；其餘5%則會保留下來，負責繁衍後代。另外，昆蟲糞便亦會被收集起來，作為有機肥料的原料。

 

Ynsect現正於法國亞眠市興建第二座昆蟲養殖垂直農場，建築物高度接近40米。（資料來源：Ynsect臉書專頁）

 

　　2021年5月，Ynsect第二座垂直農場在法國北部城市亞眠（Amiens）正式施工興建，落成後將是全球最大昆蟲垂直農場，預計年產量達到20萬噸飼料，足夠餵養3至4成每年法國人食用的鮭魚。

 

除法國廠房外，Ynsect於2021年4月宣布收購荷蘭麵包蟲養殖公司Protifarm，取得後者位於荷蘭的生產基地，讓Ynsect在全球昆蟲蛋白質市場中保持領先地位。（資料來源：Ynsect官網）

 

　　那麼，昆蟲真的可以完全取代傳統飼料嗎？有外國研究比較了6種昆蟲與大豆粕、魚粉等現有飼料的成分，結果顯示昆蟲的蛋白質、脂肪、鈣、磷含量，並不遜於大豆粕和魚粉。此外，植物蛋白質通常缺乏動物生長所需的蛋氨酸、亮氨酸等必需氨基酸，惟昆蟲卻擁有。由此可見，昆蟲源飼料的營養價值可能比傳統飼料更勝一籌。

 

2021年，歐洲食品安全局通過麵包蟲的安全許可，能夠合法添加於食品製程中。（資料來源：Ynsect臉書專頁）

 

　　更重要的是，昆蟲飼養能在垂直農場內作業，透過高密度的飼養方式，在同樣面積的土地上可產出更多飼料，讓生產更有效率。飼料佔畜牧產品生產成本的65%至80%，故此業者一向對飼料價格非常在意。暫時昆蟲源飼料的價格仍高於大豆粕，對畜牧業者的吸引力有限，反而較有機會先取代高價位的魚粉。

 

　　英國銀行巴克萊（Barclays）看好替代性蛋白質的市場前景，預測2030年前昆蟲食品市場的投資金額有望達到80億歐元（約624億港元）。

 

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