以輻射光譜層析技術檢(偵)測仙草植冠反射光譜

農藝系   楊純明  胡敏夫  葛齊家

  仙草(Mesona procumbens Hemsel),唇形花科(Labiatae)多年生草本植物,常見有匍匐型與半直立型兩種,野生種分佈臺灣全地山麓地帶(胡敏夫等,中華農業研究46:32-41,1997)。仙草因被民間認為具有清熱涼血及降低血壓等功效,近年來已被發展多樣化食用與加工產品,如仙草凍、仙草糊、仙草雞、燒仙草、仙草健康飲料等。

  仙草為常異交植物,因生長環境而演變許多生態型,外觀性狀差異甚大。仙草之經濟栽培以宿根苗扦插或種子繁殖為主,以新竹縣關西、苗栗縣三義、銅鑼、及嘉義縣水上、番路、竹崎、中埔等為盛產區,保守估計超過100公頃。仙草栽植株距以60或90公分最常見,行距約140公分。株距增加使生長較旺而凝膠品質較差,株距減少則浪費苗株且管理、採收耗時費工,惟凝膠品質提高。仙草以三、四月為栽植適期,以植株頂芽與掖芽長出花蕾時為採收適期,約在九、十月間。管理良好之仙草乾草產量平均每公頃9,000公斤,市會每公斤介於25-50元不等,因此粗收益每公頃約225,000-450,000元。政府為因應加入國際貿易組織(WTO)所採行發展地區性少量多樣化農作物政策,仙草即被圈選為重點特用作物之一。

  輻射光譜層析技術可以檢(偵)測仙草植冠反射光譜的特徵,追蹤植株生育的進展,比較品種(系)間的異同,以及評估栽培密度造成光譜上的差異。本文以部份測定資料說明輻射光譜的若干應用,使讀者瞭解如何利用此一遙測技術配合於作物生產體系中。參試仙草品系78-T-1以30、60、90公分等三種不等株距栽植(行距同為140公分),於植株頂芽發生時測定其植冠反射光譜,時間為86年9月16日11-12時。由圖一反射輻射量圖譜顯示,當株距達90公分時其族群植冠反射光譜將出現明顯差異,隱示其植冠結構有顯著的不同。再由圖二反射比圖譜,則清楚的呈現在大於700nm波長的近紅外光波段可作為栽植密度區分的標準。由於各株距植冠反射光譜類似,因此特徵波長完全相同(如表一),差別在於波長輻射值的高低。

  另外,在350-1100nm波長範圍內,紫外光(<400nm)、可見光(400-700nm)、及近紅外光(>700nm)等波段之間的百分比亦不相同。均以近紅外光百分比最高(達80%以上),可見光次之(<18%),紫外光最低。而植株距離較寬者,其紫外光及可見光的百分比較高,近紅外光則反之較低(圖三)。若以反射光各波段積分值與同波段入射太陽光積分值的比值相較,亦顯示相同結果(圖四),再次證明栽植密度的植冠結構不一。是否栽植密度亦影響植株色素與凝膠的含量,反應到光譜的差異,則有待進一步深入探討。同時,色素及凝膠含量是否與某些波長密切相關,亦有待試驗釐清。

  從以上案例的陳述,輻射光譜層析技術確有廣泛應用的空間。而完整資料庫的建立為應用的根本,例如全生育期光譜資料庫的建立,可利用於探討田間族群的生長狀況、預警栽培管理的改進;由特徵波長的分析、瞭解,可利用於評估植體化學組成及植冠結構。為加強應用此一技術於農業生產,臺灣省農業試驗所農藝系作物逆境研究室歡迎跨領域、跨學門的研究合作機會,共為開創我國農業升級契機齊心努力。

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