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植物生病了該怎麼辦?淺談「植物醫師」制度

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2020/07/31 ・3112字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文由 動植物防疫檢疫局 委託,泛科學企劃執行

對園藝稍有興趣的人必定熟悉「綠手指」的傳說:在綠手指照顧下,所有的植物都可以欣欣向榮開花結果。不像我們一般人帶著植物回家,總要緊張地查看每天要澆多少水、究竟隔多久需要施肥?又或許你曾有過這種經驗:在過上一段愉快的時光後,用心照顧的植物莫名其妙開始生病、枯死、營養不良、不會開花……等等毛病不及備載,讓你很想送去掛急診呢?

綠手指的「最高等級」,就是植物醫師了。不單只是讓自己養育的植物過得繁盛,還能以妙手讓生病的植物回春。這次,泛科學來到國立中興大學植物教學醫院,訪問院長唐立正教授,希望一探究竟:「植物醫師」怎麼看診?又需要具備哪些技能才能勝任這樣的工作呢?

不只照顧得好,還能幫植物看病的「植物醫師」應該是綠手指的最高等級了。圖/pixabay

植物醫師怎麼對植物望聞問切?

該如何幫植物看診?植物看病的時候需要那些器材?走進位在中興大學農業環境科學大樓的植物教學醫院,院長唐立正教授已準備好滿滿一桌工具器材:剪枝剪、開山刀、採集袋、小刀、鏟子、鋸子、酒精噴壺、放大鏡、鑷子、相機、紀錄本等,都是在田野現場不可或缺的工具;各式複式光學顯微鏡以及解剖顯微鏡等,也是診斷病害的必備裝備。

唐立正解釋,就像中醫診斷有望、聞、問、切。植物醫師診斷植物的狀況,也要從觀察下手:觀察植株的生長狀況、詢問培養植物的過程,並且觀察各種病因徵兆,才能診斷以進行施救。多數的時候,觀察葉片、表皮的狀況遠遠不夠,還需要鋸開樹幹或挖掘出根部,才能夠判斷病灶起因。

醫院看病有分科,植物生病的種類更是林林總總:病害、蟲害、草害、藥害、營養不良、高溫障礙、低溫寒害、逆境因子等。有許多時候,植物的病害甚至是複合性的,更需要經驗與訓練才能進行診斷。

談及植物醫師,多數人的印象可能是那些在花卉市場駐點、提供小型盆栽診斷諮詢的攤位。實務上,幫盆栽診斷照顧只是小 case,植物醫師更重要的工作範疇是在田野間的農林作物,舉凡景觀植物、農作物、果樹等經濟作物的管理經營,都是植物醫師的工作範圍。「一定要出診,因為田間的情況你要到田裡面去看。」唐立正院長強調,植物醫師的工作需要實地訪查,才能夠釐清各種症狀下,是否隱含系統性問題,找出真正的病因,才能對症下藥。

對症下藥,病蟲害退散!

替植物診治的工作該如何進行?舉例來說,近年來臺灣多處行道樹「刺桐樹」紛紛出現嚴重落葉甚至枯死的情況,就是受到外來入侵種刺桐釉小蜂Quadrastichus erythrinae)的危害。

確認其危害狀況後,興大植物教學醫院在 2018 年 7 月展開「搶救刺桐大作戰」,選定臺中市松竹路、惠來公園與國光公園三處,針對 133 棵樹木進行醫治。採用「樹幹注射法」,在樹幹鑽孔、灌注益達胺液劑;此藥劑可透過樹木的蒸散及傳導作用帶至葉片組織內,藥效可達半年至一年,達到長時間的保護效果。有效的處理除了讓原本即將枯死的行道樹恢復健康,甚至隔年三月還開出花朵。

中興大學植物教學醫院唐立正院長,後面看板為「刺桐大作戰」施作說明海報。

另一個需要植物醫師專業來對症下藥的例子,是造成許多人困擾的荔枝椿象 (Tessaratoma papillosa)。荔枝椿象除了會危害行道樹如臺灣欒樹,更造成荔枝、龍眼產業的嚴重損失。荔枝椿象的防治,在害蟲不同的成長階段,配合荔枝龍眼的生長期,需要使用物理、化學或生物等不同防治方法,這些都需要專業評估。農委會動植物防疫檢疫局(以下簡稱防檢局)與試驗研究單位,現階段已訂立荔枝椿象防治策略及防治曆,以利農民掌握防治時機,避免影響收成。

 

另外,就像人類會面臨流行病需要醫師與公衛專家緊急應對,植物也會有疫病,需要由相關的專家應對處理。去年(2019)六月秋行軍蟲Spodoptera frugiperda, FAW)首次入侵臺灣,並危害金門重要產業高粱的面積超過 1,700 公頃。中央災害緊急應變小組召集了臺大、中興、嘉大與屏科大四所大學組成植物醫師團隊,至金門進行大規模調查,並且在田間實地試驗藥劑,篩選出適合的施作種類與方法後,由中央提供防疫資源,並與地方共同辦理宣導講習。通力合作下,金門的疫情才得以緩解。後來據統計,由於防治得宜,去年高粱的產量甚至比近五年增加了 5%。

照護植物的健康,也是照顧人們的健康

植物醫師需要許多訓練,包括植物病理診斷、害蟲鑑定與防治、土壤生理、園藝栽培及農藝管理等專業,還必須熟悉作物種原、生長環境、作物生理繁殖、作物營養與植物保護。受過專業訓練的植物醫師,除了要能夠正確診斷鑑定作物之病蟲害或生理障礙問題,還要能夠提供全方位植物健康診療服務,做好精準用藥及植物保護。

除此之外,在人格特質上,唐立正院長表示,需要能夠耐心傾聽進行溝通、眼明心細,吃苦耐勞能下田,最好還精通農民語言、能將專業術語轉化溝通,才能夠勝任這項工作。

植物醫師的工作,既關乎植物的健康,也與人們的健康息息相關。圖/pixabay

現行的「植物醫師法」(以下簡稱「植醫法」)仍在積極研議草案階段。防檢局期望未來能透過專業的植物醫師,對現行的各種植物健康需求作出回應、提供全方位植物健康診療服務。由植醫法明訂國家考試及培訓等相關準則,賦予植物醫師專業社會責任,以提升農民的生產品質、確保消費大眾的健康、並降低植物病害對生態環境的負面影響。

長遠來看,如果能將植物醫師的相關服務制度化,除了可以確保農民施藥安全、降低生產成本、還能夠減少農藥殘留,守護食品安全。甚至更進一步,讓管理良好的農產品得以更順利輸銷至全世界;另外,如果能有專業的植物醫師在檢疫第一線服務,亦可在全球農產品頻繁貿易的趨勢下,降低國外高風險有害生物傳入臺灣之機率。

防檢局自 2015  年起即推動植物醫師制度試辦計畫,在 5 家植物教學醫院聘用「實習植物醫師」,提供人才培育場域及田間第一線服務農友,並且媒合了 16 處農會、6 家農企業與農業合作社、19 個地方政府進行相關工作。並為了推動植醫培訓及執業內容之國際交流,亦與日、韓輪流辦理國際植醫論壇,2018 年舉辦的第九次植醫論壇即由臺灣主辦。

植物保護、健康保護及環境保護,是日益重要「農業三保」。植物醫師制度,在此就扮演了關鍵的的角色。就像人類的用藥需要醫師與藥劑師的專業,各種農藥施用與植物健康管理同樣需要專業把關。近年來,食安意識提高、各種農產品安全問題受到重視,植物保護的問題日趨複雜,盼望臺灣能早日有專業的「植物醫師」誕生,因為把關植物的健康,也是把關我們的健康。

參考資料

  1. 臺灣原生刺桐的隱形殺手-刺桐釉小蜂危害情形與緊急防治方法
  2. 中興大學新聞稿【公關組】興大植醫防治刺桐釉小蜂 拯救百棵行道樹
  3. 孫岩章,植物醫師指南,五南圖書出版公司,2018

本文感謝動植物防疫檢疫局鄒慧娟副局長與中興大學植物教學醫院唐立正院長接受採訪並提供資料。

本文由 動植物防疫檢疫局 委託,泛科學企劃執行

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地震規模越大,晃得越厲害?

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2021/09/16 ・3706字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文由 交通部氣象局 委託,泛科學企劃執行。

某天,阿雲跟阿寶分享了一個通訊軟體上看到的資訊:

阿雲:「欸,你知道最近有個傳言說,花蓮有 7.7 級地震,如果發生的話台北會有 5.0 級的震度耶!」

阿寶:「蛤?那個傳言也太怪了吧,應該是把規模和震度搞混了!」

震度:量度地表搖晃的單位

確實常常有人把地震的規模跟震度搞混,實際上,因為規模指的是地震釋放的能量大小,所以當一個地震發生時,它的規模值已經決定了,只是會因為測量或計算的方式不同,會有些許的數字差異,而一般規模計算會到小數點後第一位,故常會有小數點在裡面。然而震度指的意思是地表搖晃的程度,度量表示方式通常都是以「分級」為主,比如國外常見、分了 12 級震度的麥卡利震度階,就是用 12 種不同分級來描述,而中央氣象局目前所使用的震度則共分十級,原先是從 0 級到 7 級,而自 2020 年起,在 5 級與 6 級又增了強、弱之分,也就是震度由小而大為 0-1-2-3-4-5弱-5強-6弱-6強-7 等分級,所以在表示上我們以整數 + 級或是強、弱等寫法,就可以區分規模和震度,不被混淆了!

而為什麼專家常需要強調震度和規模不一樣?那是因為震度的大小,是受到許多因素的影響。地震發生後,造成地表搖晃的主要原因是「地震波」傳來了大量能量,規模越大的地震,代表的就是地震釋放的能量越大,就像是你把擴音的音量不斷提高時,會有更大的聲音傳出一般。所以當其他的因素固定時,確實會因為規模越大、震度越大。

可是,地震波的能量在傳播過程中也會慢慢衰減,就像在演唱會的搖滾區時,在擴音器旁往往感覺聲音震耳欲聾,但隔了二、三十公尺之外,音量就會變得比較適中,但到了會場外,又會變得不是那麼清楚一樣。所以無論是地震的震源太深、或是震央離我們太遙遠,地震波的能量都會隨著距離衰減,一般來說震度都會變得比較小。

「所以,只要把那個謠言的台北規模 5.0 改為震度 5 弱,說法就比較合理了嗎?」阿雲說。

「可是,影響震度的因素還有很多,像是我們腳下的岩石性質,也是影響震度的重要因素。」阿寶說。

場址效應:像布丁一樣的軟弱岩層放大震波

原本我們都會覺得,如果地震釋放能量的方式就像是聲音或是爆炸一般,照理說等震度圖(地表的震度大小分布圖)上會呈現同心圓分布,但因為地質條件的差異,分布上會稍微不規則一些,只能大致看出震度會隨著離震央越遠而越小。地震學上有一個專有名詞叫做「埸址效應」,指的就是因為某些特殊的地質條件下,反而讓距離震央較遠的地方但震度被放大的地質條件。其中最常見的就是「軟弱岩層」和「盆地」兩種條件,而且這兩種還常常伴隨在一起出現,像是 1985 年的墨西哥城大地震,便是一個著名的例子。

影片:「場址效應」是什麼? 布丁演給你看

墨西哥城在人們開始在這邊發展之前,是個湖泊,湖泊中常有鬆軟的沉積物,而當湖泊乾掉之後,便成了易於居住與發展的盆地。雖然 1985 年發生的地震規模達 8.0,但震央距離墨西哥城中心有 400 公里,照理說這樣的距離足以讓地震波大幅衰減,而地震波傳到盆地外圍時,造成的加速度(PGA)大約只有 35gal,在臺灣大約是 4 級的震度,然而在盆地內的測站,卻觀測到 170gal 的 PGA 值,加速度放大了將近五倍,換算成震度,也可能多了一至二級的程度,也造成了相當程度的災情。盆地裡的沉積物,就像是裝在容器裡的布丁一樣,受到搖晃時,會有更加「Q 彈」的晃動!

1985 年墨西哥城大地震的等震度圖。圖/wikipedia

因此,在臺灣,雖然臺北都會區並沒有比其他區有更多更活躍的斷層,但地震風險仍不容小覷,因為臺北也正是一個過去曾為湖泊的盆地都市,仍有一定程度的地震風險,也需要小心來自稍遠的地震,除了建築需要有更強靭的抗震能力,強震警報能提供數秒至數十秒的預警,也多少讓人們能即時避災。

斷層的方向與震源破裂的瞬間,也決定了等震度圖的模樣

阿雲似懂非懂的接著問:「可是啊,為什麼有的時候大地震的等震度圖長得很奇怪,而且有些時候震度最大的地方都離震央好遠呢!也太巧合了吧?」

「這並不是巧合,因為震央下方的震源,指的其實是地震發生的起始點,並不是地震能量釋放最大的地方啊!」阿寶繼續解釋著。

「蛤!為什麼啊?」阿雲抓抓頭,一邊思考著。

地震是因為地下岩層破裂產生斷層滑動而造成的,雖然不是每個地震都會造成地表破裂,但目前科學家大多認為,地震的破裂只是藏在地底下,沒有延伸到地表而已,而且從地震的震度,也可以看出地底下斷層滑移的特性。

斷層在滑動時,主要的滑動和地震波傳出的地方,會集中在斷層面上某些特定的「地栓」(Asperity)之上,這些地栓又被認為「錯動集中區」,而通常透過傳統的地震定位求出來的震源,其實只是這些地栓中,最早開始錯動的地方。但實際上,整個斷層錯動最大的地方,往往都不會在那一開始錯動的地方,就像是我們跑步時,跑得最快的瞬間,不會發生在起跑的瞬間,而是在起跑後一小段的過程中,而錯動量最大的區域,才會是能量釋放最大的地方。而或許是小地震的地栓範圍小,震央幾乎就在最大滑移區的附近,因此也看不太出來,通常規模越大,震源的破裂行為會隨著時間傳遞,此效應才會越明顯。

震源與震央位置示意圖。圖/中央氣象局

那麼斷層上的地栓位置能否確認?這仍是科學上的難題,但近年來科學進展已經能讓我們透過地震波逆推斷層上的錯動集中區,至少可以透過地震波逆推斷層破裂滑移的型式,得以用來比對斷層破裂方向對震度分布的影響。以 2016 年臺南—美濃地震為例,最大錯動量的地區並不在震央所在的美濃附近,而是稍微偏西北方的臺南地區,也就是因為從地震資料逆推後,發現斷層在破裂時是向西北方向破裂。而更近一點的 2018 年花蓮地震,錯動量大、災害多的地方,也是與斷層破裂方向一致的西南方。

一張含有 地圖 的圖片  自動產生的描述
2016 年臺南美濃地震的等震度圖。圖/中央氣象局

透過更多的分析,現在也逐漸發現破裂方向性對於大地震震度分布的影響確實是重要議題。而雖然我們無法在地震發生之前就預知地栓的位置,但仍可從各種觀測資料作為基礎,針對目前已知的活動斷層進行模擬,就能做出「地震情境模擬」,並且由模擬結果找出可能有高危害度的地區,就能考慮對這些地區早先一步加強耐震或防災的準備工作。

多知道一點風險和危害度,多一份準備以減低災害

但是,直到目前為止,我們仍無法確知斷層何時會錯動、錯動是大是小。科學能給我們的解答,只能先評估出斷層未來的活動性中,哪個稍微大一些(機會小的不代表不會發生),或者像是斷層帶附近、特殊地質特性的場址附近,或許更要小心被意外「放大」的震度。而更重要的是,當地震來臨前,先確保自己的住家、公司或任何你所在的地方是安全還是危險,在室內要小心高處掉落物、在路上要小心掉落的招牌花盆壁磚、在鐵路捷運上要注意緊急煞車對你產生的慣性效應…多一些及早思考與演練,目的就是為了防範不知何時突然出現的大地震,在不恐慌的情況下保持適當警戒,會是對你我都很重要的防震守則!

【參考文獻】

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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