臺灣藜的介紹
臺灣藜(Chenopodium formosana Koidz.)是臺灣原住民栽培之重要作物，以食用、祭祀、釀酒為主要用途，更是臺灣的特有種。臺灣藜俗稱紅藜或赤藜，但因穀穗顏色從淺黃色至深紅色均有，顏色繽紛且豐富，為避免顏色而混淆名稱，因此正式命名為臺灣藜。臺灣藜為莧科藜屬一年生草本植物，花序為穗狀圓錐花序，植株高達2公尺以上，穗長可達1公尺，主梢和側梢都可結穀粒。種子可作為澱粉食用，又被稱偽榖類作物。
臺灣藜多以食用葉片和種子為主，其中種子含有豐富的蛋白質、膳食纖維及微量元素，如：鉀、鈣、鎂、鈣與鐵等。此外亦富含許多機能性成分，如：甜菜紅素(Betacyanins)、甜菜黃素(Betaxanthins)、黃酮類(Flavonoids)等抗氧化物質。本團隊分析紅色與黃色臺灣藜穀穗抗氧化能力之差異性，從結果可知臺灣藜紅色穀穗類黃酮含量較高，而黃色穀穗則是總酚含量較高，顯示不同穀物顏色之臺灣藜，機能成分亦不相同 (Ye et al. 2021)。這些機能性成分可抗發炎、預防老化及心血管疾病、去除心血脂等功效。由此可知，臺灣藜除了食用穀物外，更具有醫療及保健的功效，因此臺灣藜的營養價值及機能性成分已逐漸受到重視。
建立臺灣藜生長栽培制度
臺灣藜栽種多分布於臺東與屏東地區，其中臺東地區原本耕種面積僅有20~40公頃，近年來因政府輔導栽培，臺灣藜耕作面積於2016年已提升至110公頃，評估2017年栽培面積為200公頃，一級產值可達1.8億元。由此可知，臺灣藜栽種面積已明顯增加，因此需建立臺灣藜生長與生產模式以提供生產者參考。因此本團隊根據臺灣藜生長特性，將生長期定義成8個時期，分別是育苗期、幼苗期、拔節期、抽穗期、開花期、穗轉色期、成熟期及採收期 (陳等 2020)。
臺灣藜地方品系眾多且顏色繽紛，本團隊則調查黃色、橘紅色、紅色與紅紫色四種不同顏色臺灣藜之產量，研究結果顯示橘紅色穀穗產量最高 (薛和趙 2016)。在臺灣藜生長期間也觀察到不同顏色穀穗之成熟期會不相同，因此進一步研究得知，橘(黃)色系於穀穗轉色前，會將光合產物轉運至穀穗以促進穗生長，穀穗收成時莖桿為綠色或淺橘色，被視為早熟品系，紅色系於穀穗轉色前，會將養分匯集於莖桿，使莖桿轉變成紅色(暗紅色)後，穀穗才開始生長，穀穗因而延遲轉色，被視為晚熟品系 (陳等 2020)。
近年來，政府積極扶植地方產業並推展原鄉特色，因此臺灣藜則成為原民部落重要推廣的作物之一。臺灣藜穀物因有繽紛的色彩，且臺灣藜花序從穗轉色期至收穫期約有一個月時間，若適當調整栽培技術即可延長穗轉色期，以促進觀光進而發展原民產業與推廣原民文化。本團隊在臺灣藜生長期間進行不同氮肥處理，探討在不同氮肥施用下是否可增加產量？抑或延遲穀穗生長？從研究結果得知提高氮肥量會延遲生殖生長期之農藝性狀如：抽穗期、開花期、穗轉色期與收穫期，但不會提高臺灣藜之產量 (簡等 2017)。由此可知栽培臺灣藜時調整氮肥施用量，可延長穗觀賞時間而促進觀光產業之發展。
改善臺灣藜生長環境
在農業生產系統中，農民均採用慣行農法從事作物生產，但在肥料施用時，氮肥使用量往往超過實際用量，不僅會浪費氮肥施用的成本，甚至會造成作物毒害而導致產量降低。此外，過剩的氮肥殘留於土壤中會使環境污染更加惡化。當土壤中氮還原為氣體態(一氧化氮或氧化亞氮)，再與水反應後會形成硝酸。硝酸進而形成酸雨，對生態環境及人類健康皆具威脅。因此要在作物永續生產與生態多元發展間取得平衡時，氮肥合理化施用即是作物栽培時重要的關鍵。本團隊在臺灣藜生長期間施用不同比例之氮肥，探討氮肥施用量對臺灣藜產量之影響。從實驗結果得知，最佳肥料施用比例為氮素：磷酐：氧化鉀=100：50：50 (kg/ha) (簡等 2017)。
近幾年氣候變遷加劇，極端氣候不僅影響人類生活，更對作物生長環境造成極大傷害，因此聯合國氣候變化綱要公約第26次締約方大會(UNFCCC COP26)中，呼籲締約國家應在2030年之前達到溫室氣體排放量減半，並在2050年實現溫室氣體淨零排放目標。政府也依循此規劃，積極推動淨零碳排與增加碳匯等政策。
作物在生產過程中會釋放溫室氣體，如：二氧化碳(CO2)甲烷(CH4)與氧化亞氮(N2O)，其中N2O與氮肥施用量有關，因此減少溫室氣體排放即達到淨零碳排的目標。增加土壤碳匯(黃碳)則必須改變(善)作物栽培的制度，其中在作物生產過程中施用微生物可達到此目標。本團隊在栽培臺灣藜的過程中施用光合菌，從實驗結果證實臺灣藜經光合菌處理後不僅可促進植株生長，更可提高臺灣藜產量 (Sundar et al. 2023)。從結果可知，臺灣藜穗長增加35.5%，穗鮮重增加93.2%，千粒重增加13.8%。值得注意的是地下部的根長與根乾重，都分別增加119%和23.4%以上，這些地下部增加的生物量均會轉換成碳累積在土壤中。此外，將光合菌應用於水稻生產過程時亦獲得同樣結果 (Yen et al. 2022)。光合菌為紫色非硫細菌(Purple Non-Sulfur Bacteria，PNSB)可以固定大氣中的氮、溶解磷酸鹽、降低重金屬傷害、抑制淹水稻田的甲烷排放以及協助碳封存。以上特色使 PNSB 成為一種重要的微生物，不僅可改善植物生長並提高永續產量，亦可改善土壤肥力、減少環境污染 (Sundar and Chao 2022)。
上方為紅色臺灣藜，下方為黃色臺灣藜。
臺灣藜可抵抗逆境侵害
藜麥(Chenopodium quinoa Willd.)原產於南美洲安地斯山區，主要分佈在溫帶和亞熱帶地區，對於高鹽與乾旱等逆境均有很高耐受性。臺灣藜為藜麥的近親，目前對於臺灣藜耐逆境卻不清楚，因此本團隊分別探討臺灣藜在鹽害與乾旱逆境下之耐受力。首先取臺灣藜幼苗分別在不同氯化鈉濃度處理下，從實驗結果得知，臺灣藜幼苗在400 mM氯化鈉處理下仍有56%之存活率(一般海水鹽濃度為600 mM)，顯示臺灣藜具有較佳之耐鹽能力 (Chao and Hsueh 2019)。進一步研究得知臺灣藜一方面具有完備的抗氧化系統，可解除自由基的侵害，另一方面是植株物外表具有鹽囊，可將多餘的鹽份送至體外鹽囊中儲存 (Chao and Hsueh 2019)。在耐乾旱逆境研究方面，本團隊取藜麥為對照組，探討臺灣藜是否可耐逆境及耐逆境的機制為何？從實驗結果得知，藜麥與臺灣藜均可抵抗逆境的侵害，只是耐逆境的滲透保護物質不同。在乾旱逆境下藜麥會產生較高的可溶性醣類，而臺灣藜則是脯胺酸 (Lin and Chao 2021)。
為了提升臺灣藜幼苗在逆境下的存活力，因此本團隊取臺灣藜幼苗，在正常環境下處理碳酸鈣，探討臺灣藜幼苗經鈣處理後是否可提升耐逆境能力。鈣為植物必要之營養元素，主要分布於細胞壁、內質網及液胞等胞器中，對植物生長、發育具有重要調節作用。從實驗結果得知，臺灣藜幼苗經5 mM碳酸鈣處理後可提高自身抗氧化能力，降低自由基的傷害，並提升作物對逆境之耐受力 (Chao et al. 2021)。
進一步探討臺灣藜在生長期間經碳酸鈣處理後，是否仍可維持耐逆境能力？本團隊在2020年的春季與2020年的秋季進行試驗。從試驗結果得知，僅有超氧岐化酶活性在兩季中均顯著提升，但驚喜的是發現鈣可以調節臺灣藜的生長期。在兩季試驗均發現到臺灣藜經鈣處理後，會使晚熟的紅色穀穗的臺灣藜變成早熟，而早熟的黃色穀穗的臺灣藜變成晚熟 (Jhang et al. 2022)。此結果顯示，臺灣藜可藉由鈣處理調節產期，使臺灣藜的生產更具有彈性。
臺灣藜副產品之應用
當臺灣藜穀物收成後，仍會殘留無用的莖桿、葉片及少許的穀穗，這些田間廢棄物僅能攪入田間當肥料，但會消耗人力進行處理，若不處理可能會汙染環境，或影響下一期作物耕犁時序，因此可將這些農業副產品加以利用，即可解決上述問題。本團隊將臺灣藜副產品在田間曬乾後，打碎製成液肥，或當成填入生產蕈菇太空包之原料。
臺灣藜液肥製成後，施用於水稻生長過程，初步結果可提高水稻產量。臺灣藜副產品添加於太空包中生產秀珍菇時，初步結果發現秀珍菇走菌的速度較快，且產量與一般市售無明顯差異，此結果顯示，臺灣藜副產品可取代木屑用量。根據臺灣伐木養菇議題之調查研究指出，生產菌菇所需的木屑量，相當於一年砍伐森林面積約2300公頃，因而每年減少8.8萬公噸CO2吸收量，若生產菌菇減少木屑使用量，即可增加森林對於碳的封存量(綠碳)。
結語
在氣候變遷下，水資源逐漸匱乏時，找尋營養價值高且需水量少的新興作物則是當務之急。聯合國已宣布在2013年設為【國際藜麥年】，因此在水資源匱乏下栽種臺灣藜則是最佳的選擇。目前臺灣藜推廣仍無法普及，可從幾個面向著手：1. 強化臺灣藜的食農教育，教導小學生認識臺灣藜，瞭解臺灣藜的營養價值與重要性；2. 育成臺灣藜的新品種，穩定臺灣藜的產值與機能性成分；3. 採收機械化，發展適合採收臺灣藜的收穫機，減少人力成本，提升採收效率。至此，上述問題若能逐步克服，未來不僅可提升臺灣藜實用性與機能性，更可增加臺灣藜副產品多元化之應用。
參考文獻
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作者簡介
本研究室研究方向以水稻和臺灣藜作物為主，分析耐逆境且具有高抗氧化能力作物之生理反應與耐逆境之機制，進而提高其他作物抗耐逆境之能力。此外，配合政府倡農業副產品再利用與永續農業的政策，本研究室會將臺灣藜副產品加值再利用，不僅可減少農業廢棄物的量，亦可提高臺灣藜的附加價值。