氣候變遷下的農業改革：韌性與淨零的未來進行式

雖然能源部門的碳排放占比最高，但來自農業部門的碳排放也相當可觀。(圖片來源：授權轉載自科技大觀園；下同；boyphare／shutterstock.com)

氣候變遷下的糧食危機及不容忽視的農業碳排放

氣候變遷是全世界面臨的重大危機之一，全世界科學家已確認人類活動所排放的溫室氣體「無庸置疑地」（unequivocally）是全球暖化的元兇。說起碳排放，多數人腦海浮現的第一個畫面，或許是排放大量濃煙的火力發電廠、製造業工廠，放眼各部門，大眾問責的眼神也多集中於能源部門或工業部門。

然而根據國際能源署（International Energy Agency, IEA）資料顯示，來自「農業部門」的碳排放也不容小覷，若將林業和其他土地利用納入考慮，如森林砍伐、開墾農田，「農業、林業與其他土地利用」（agriculture, forestry and other land use, AFOLU）的整體溫室氣體排放比例將來到驚人的 23% ，因此，如何減少農業相關活動的碳排放，發展有別於傳統的低碳農業、增加自然碳匯，是當今世代面臨的重要課題。

除了發展低碳農業外，因氣候變遷大幅加劇自然災害的發生頻率與強度，嚴重且直接威脅農業的穩定性，在極端天氣事件的影響下，乾旱、洪水、颶風將破壞農田、減少作物產量，甚至影響全球糧食安全，因此，建構一個既能夠應對氣候變遷挑戰，又能保障長期糧食生產的韌性農業（resilient agriculture）系統，也成為了刻不容緩之關鍵任務。本篇由農業部農業氣象與設施工程研究室姚銘輝研究員帶我們瞭解，臺灣農業如何調適氣候災害。

農業的碳排放從哪裡來？

碳排放（carbon emissions）雖名為「碳」排放，但實際上，泛指直接或間接產生的各式「溫室氣體」（greenhouse gas, GHGs），包括 81% 的二氧化碳（CO₂）、10% 的甲烷（CH₄）和 7% 的氧化亞氮（N₂O）。

以最廣為人知的二氧化碳為例，現代農業廣泛使用各類機械，如插秧機、曳引機、收穫機等，高度依賴於化石燃料提供能源，運作過程會直接產生二氧化碳排放，此外，灌溉、農產品乾燥及加工、化學肥料和農藥的製造過程，也消耗了大量的能源，同樣會釋放大量的二氧化碳。

此外，隨著森林被砍伐或農田耕犁過程，儲存在植物和土壤中的碳會被釋放到大氣中，尤其在熱帶地區，森林砍伐是二氧化碳排放的重要來源。

雖然甲烷看似僅涵蓋了 10% 的溫室氣體，臺灣近年甲烷排放也僅占溫室氣體總量不及 1.7% 的比例，但甲烷造成的溫室效應相當驚人，其效力為二氧化碳數十倍。

在農業的範疇中，根據聯合國農糧組織（Food and Agriculture Organization, FAO）的估計，全球畜牧業排放的甲烷佔全球溫室氣體排放約 14.5%，主要來自反芻動物（如牛、羊等）的消化系統和糞便管理。在反芻動物的消化過程中，胃內的微生物將分解植物纖維並產生甲烷，隨後經由打嗝、放屁釋放到大氣中，同時，動物糞便在缺氧環境下（如糞池）進行分解時，也會釋放出甲烷和氧化亞氮。

除了畜牧業外，水稻種植也是農業甲烷排放的關鍵來源，由於水稻田時常處於湛水狀態，土壤中的有機物會在缺氧環境中被厭氧微生物分解，產生甲烷並釋放到大氣中，特別是在東南亞和中國等地區尤為顯著。

氧化亞氮則主要來自農業氮肥的使用，當肥料施用到土壤中後，土壤中的微生物會進行硝化作用（nitrification）及脫氮作用（denitrification），將氮肥轉化為氧化亞氮並排放至大氣，或是透過其他離子型態進入土壤、水，最後產生氧化亞氮排放。

不能再等了！淨零時代，臺灣農業的下一步

為了遏止驚人的增溫趨勢，世界各國簽署《巴黎協定》，並於聯合國氣候變遷綱要公約第 26 次締約國會議（COP26）上，達成了「2050 淨零碳排」（2050 net zero）的一致性目標，開啟碳定價與碳交易的國際市場，並積極推動「自然為本的解方」（Nature-based Solutions, NbS）的減緩與調適策略，以有效降低氣候變遷對社會、經濟和環境的衝擊。

然而，具體而言，臺灣農業有何積極作為以邁向淨零，達成永續、共榮之目標？農業部推出「減量」、「增匯」、「循環」及「綠趨勢」4 大政策主軸，提出 19 項策略與對應的 59 項措施，例如全面建立並盤點農業活動碳排放資訊、減少對化學肥料和農藥的依賴、改進耕作方法、精準飼餵模式、選育適合低碳栽培模式之品種、提高土地的碳吸存能力、發新型節能農漁業機具等等措施。

雖然工業發展帶來了氣候變遷的危機，使得科技與大自然隱隱約約成為對立的雙方，然而，實際上並非如此，在低碳農業的發展下，高科技得以優化傳統農業，並與生態保護策略互補發展，使兩者相輔相成。

用科技防範災害！一窺農試所的防災科研之力

臺灣農業每年因氣象災害而損失金額屢創新高，嚴重影響農民收益及消費者負擔，因此，農業部農業試驗所於 105 年即曾推動「農林氣象災害風險指標建置及災害調適策略之研究」計畫，在中央氣象署及國家災害防救中心的協助，農業部各研發單位的共同努力下，研發農業防災資訊推廣及技術，依據作物致災條件提供精緻化災害預報及預警，建立災前防範及災後復原的配套措施，並將相關成果和觀念推廣至全臺農民與相關生產者。

具體的災前防範可以怎麼做呢？計畫執行團隊統計我國歷史災害與農損資料後，發現臺灣農業災害具有「規則性」，受害作物種類、受損區域均有重複出現的現象，因此，農業試驗所透過分析全台各地的受災脆弱度、標示災害發生熱區（hot zone），建立完整的重要經濟作物之「防災栽培曆」，讓農民能夠了解什麼作物在什麼時節容易面臨天災，又有哪些防災方法。

此外，農業試驗所結合作物資料和中央氣象署的即時氣象資料，建置「作物災害早期預警資訊平台」（https://disaster.tari.gov.tw/ARI/），讓農民獲得以「週」為時間尺度的災害預報；上架「農作物災害通報」App，讓農民能夠在天災來襲前，提前採收或建置防災措施。

低碳農業、韌性農業已經成為全球農業發展的重要趨勢，不僅是應對當前環境挑戰的必需，更是確保未來糧食安全的關鍵，未來，隨著智慧科技與自然解方的進一步融合，我們有機會打造一個既能降低碳排放、又能抵禦氣候變遷的農業系統，帶領農業進入更永續的下一個篇章。

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