企劃處經濟研究科　林文傑

一、前言

　　現今農業科技的發展，與非農業科技一樣呈現日新月異的榮景。近年來，物理與化學和生物學結合，應用於農業科技，已有長足的進步，預計將在本世紀用顯露其重要成果，茲將其要點概述如下：

二、物理方面

　　昔日我們常以「對牛彈琴」比喻說話者與聽話者間無法有效溝通。但在1990年代則發現「對乳牛定時播放柔和的音樂，可以增加乳牛的泌乳量並提高乳品品質」，近幾年發現「在葡萄園裡定時播放音樂，可以提高葡萄產量且可以減少病蟲害」等的新理念，則成為生物物理體驗物理奧妙之始。在此前題下，歐美及日本等先進國家近十多年來將物理學應用到農業方面的主要研發動向及成果概述如下：

(一)光波

　　日本東京居民依規定把每個家庭的垃圾放置在固定地點，以便環保人員清運。因放垃圾的地點甚多且缺乏專人看管，以致於常發生烏鴉刁啄垃圾袋，製造髒亂及散播病毒等環保危機，頗令東京當局頭痛不已。為解決此難題，經研究發現烏鴉很討厭含有黃色光彩的物品，因而促使日本當局鼓勵老百姓多使用黃色垃圾袋後，日本各地方發生烏鴉刁啄垃圾袋的現象大幅減少。此意外的發現，促使日本生物及物理學者開始積極探討光波與生物間互動相關研究，已得到的初步成果為：利用光波的照射可以促進農作的增產，例如利用紅光照射番茄和黃瓜，約可以提早1個月成熟，且其單位面積產量可以增加；利用藍色光波照射農作物，可提高其蛋白質含量；利用紅黃光照射胡蘿蔔，可以促進其生長速度等實驗結果，除了顯示光波可以進一步研發成光波肥料外，更促使先進諸國的生物物理學家興起研發各種顏色光波對各種生物顯響等新農業科技探討的熱潮。

(二)聲波

　　利用聲納找尋水中的魚群，為提高漁獲量的利器，已為眾所悉知常識的實情下，促使生物物理學界積極探討聲波對地上各種生物的影響。近幾年來已初步了解「植物具有類似人體等動物的控制系統」，所以葡萄聽柔和的音樂，係因符合刺激其生長的最佳波率，進而產生共鳴現象，提升其光合作用效果，形成有利葡萄產量增加、抗病力增強的主因。因此，如何利用聲波減除飛機場附近鳥類為害飛安，或者減少野生動植物對農作物的危害、利用聲波刺激植物的特性提升各種農作物量質及減少病蟲害等，均屬現階段的努力方向。

(三)電磁波

　　高壓電塔的電波、行動電話基地台的電波、微波爐的電磁波等是否對人體有害，成為現今人們關注焦點的同時，有關電磁波對各種生物的影響，已於近幾年來成為生物物理學熱烈探討的顯學。目前已獲得將灌溉用水經3,000高斯磁場處理後進行灌溉，可以提高農作物產量；將煤渣經過磁化處理後供做肥料使用，可以促進農作物生長且能增加產量；農作物種子經由電離子處理後，可產生發芽時間縮短及抗病能力提升的功效等研發成果。因此，如何利用電磁波改變土壤的理化結構，達到提升農作物產量與品質，以及減少有害農作物的微生物生存空間等，則屬現階段生物物理學家的研發重點。此外，如何利用電磁波經由煤渣等媒介物產生適合植物吸收的養份，並且刺激生物成長的物理特性，則屬人類未來在太空站建立糧食生產基地的重要課題。

三、化學方面

　　在人類糧食生產史中，化學肥料與農藥對於糧食的增產及品質提升，扮演著相當重要的角色是為眾悉知的常識。值得重視的是，此些被視為工業革命以來解決人類飢荒的利器，在1950年代末期日本將含有農藥殘留的柑桔及蘋果，長期餵食野生彌猴以期能降低農作物的損失，結果產生野生彌猴的新生代出現手掌畸型比例偏高、老彌猴患有癡呆現象等問題後，農業化學對於包括人類在內的各種生物及生態影響，開始成為世人關注的焦點，且隨時間的增加，其相互間的複雜性也隨之擴增，進而促使近年來新創的「生物化學」，逐漸成為21世紀裡改變人類生活及地球生態的要角。

　　由於生物化學現今處於萌芽階段且其含蓋的範圍相當廣泛，例如傳統的農業化學、微生物、酵素、激素等對於各種生物的影響及其彼此間之互動變化等，均屬其研發的範疇。因此，僅以與人類相關的食、衣、住、行、育、樂等例舉如下：

(一)食

　　「食」向來是傳統農業的代名詞，尤其現今世界各地盛行的有機農產品被世人視為有益人類的較高價位產品的情況下，如果從生物化學的立場檢視，例如有機農產品的生長過程中，長期處於空氣中含有許多有害農作物生長的化學物質，農作物生長不可或缺的水源含有許多有害的污染物質，以及有機肥料所含的各種化學成份及其相關的化學變化歷程是否均對人體有益等壓力下，現今視為有機的農產品，未來可能成為「無稽之談」。

(二)衣

　　近年來石油價格暴漲，成為世人關注的焦點的同時，生物化學界開始被迫進行找尋取代石化產業所衍生的石化纖維(人造纖維)的任務，否則人類未來將無廉價的衣服用來護身。

(三)住

　　例如部分生物化學界先趨，正積極從事找尋能夠加速分解拆除後的水泥類廢棄物，或能將其化腐朽為神奇的微生物、化學物質或搭配生物物理的功效，以期能使現代化的城市遠離「水泥公園」的惡夢等的努力，未來將可望成真。

(四)行

　　例如近幾年來的石油價格暴漲，促使找尋生物性能源，成為生物化學家熱衷研發的顯學。

(五)育

　　由於現今生物化學僅處於開啟階段，因此有關生物化學人才培育、與其相關之新產品研發及利用等，均屬有待努力的方向。

(六)樂

　　自古迄今，人類所追求的「安居樂業」內涵，隨著生物化學的發展，將呈現許多令人驚嘆的面貌。例如先進國家預測2040年之前，人類可望實現搭乘光電梯到外太空的觀光飯店享受太空美食，而使童話故事中之魔豆階梯成為新的觀光景點。

四、理化方面

　　從上述所例舉的科研實例，得知由生物物理及生物化學結合而成的「生物理化」，不但可望成為未來農業科技研發的重要發展方向，也可能成為人類研發新科技的主流。換句話說，如果將列屬生物物理的奈米科技，結合屬於生物化學領域的ＤＮＡ，未來把侏羅紀公園所描述的恐龍奇景重現於地球，則屬可以期待的美夢。