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氣候智慧農(林)業

文、圖:臺北市立大學 陳建志教授
 

氣候變遷造成的極端氣候是臺灣面臨最嚴酷的風險威脅,氣候變遷也是12年國教環境教育的學習主題,但在推動或輔導環境教育時,有幾次學校老師及NGO解說員反應,雖有「明天過後」及「不願面對的真相」等輔助教材,但氣候變遷議題教學時很難讓學員有切身感。

民以食為天,因此我常舉例與臺灣食物有關的案例來說明氣候變遷對人類的重要性。例如2008年的寒害造成澎湖群島海洋生物大量凍死,所以我們設立南方四島國家公園以保護澎湖南海的海洋生物多樣性,以作為澎湖群島seafood的補充種源庫。2016年的霸王寒害造成台灣許多農作物的死亡,以及東方美人茶與小綠葉蟬、愛玉生產與愛玉小蜂受氣候變遷的影響,凸顯臺灣所面臨的氣候變遷問題。

澎湖南方四島海域保護澎湖海洋生物多樣性的種源庫
澎湖南方四島海域保護澎湖海洋生物多樣性的種源庫

 

糧食安全的穩定供應鏈深受氣候變遷影響,也是國家安全的重要問題。氣候變遷對農業活動的影響,主要是人口成長的壓力與糧食生產的影響。2050年全球人口將增加至90億人口,面對龐大的人口壓力全球糧食生產需超前布署。極端氣候嚴重威脅農業生產力,同時也改變產季、生產時序、病蟲害防治、品種適應能力等,影響糧食產量、價格、農民收入等與生計攸關之面向。這些逆境及衍生負面作用,具有顯著的地區差異性,因此規劃因應對策需要依照地區特性建構合適的作法。

面對氣候變遷的挑戰,為提升農業活動的韌性(Resilience)或降低對氣候變遷的脆弱性(Vulnerability),也就是提高在面對風險維持穩定及高產量的能力,已成為農業轉型的核心議題。 

石門嵩山水梯田有獨特的水資源經營文化
石門嵩山水梯田有獨特的水資源經營文化

 

坪林自然農法茶園除了生產茶葉外也提供生物多樣性棲地及環境教育場域
坪林自然農法茶園除了生產茶葉外也提供生物多樣性棲地及環境教育場域

 
 
氣候智慧農業(climate-smart agriculture,簡稱CSA)

根據FAO統計,農業佔全球總碳排放的30%,全球的糧食需求在2050年會增加70%,而目前則有1/7的人正面臨飢餓的問題。氣候智慧農業以持續增加食物產出、強化土地對抗氣候變遷的挑戰、並減少溫室氣體的排放,它更可使各國維持糧食安全及其他國家發展目標。2010年在海牙的第一屆全球農業、糧食安全與氣候變遷會議上,氣候智慧農業被定義成“ 永續增加生產力(糧食安全Food security)、強化回復力(調適Adaptation)、降低/ 除去溫室氣體排放( 緩解Mitigation),並且提升國家糧食安全與發展目標成就"的農業。其強調農業三贏(Triple win),即供給世界的食物、調適氣候變遷的農耕系統及緩解的氣候變遷。氣候智慧農業係一個融合維護糧食安全、因應氣候變遷及永續天然資源利用與產出利潤三大理念於一體,並進而勾勒出路線藍圖/行動地圖(roadmap)以達成此一理想目標的農/林/漁業生產系統。 

水稻產業的水足跡、碳足跡及創造的附加產值都是氣候智慧農業面臨的挑戰
水稻產業的水足跡、碳足跡及創造的附加產值都是氣候智慧農業面臨的挑戰

 

CSA是一套發展技術、政策及投資條件達成永續農業,並在氣候變遷挑戰下提升糧食安全的方法,而非提供一個全球通用的農業技術或模式。CSA重視區域特色,整合多種目標,推動農業轉型,並將當地環境條件納入考量,包括耕作方式、農業類型(農、林、漁、牧)、並與能源、水部門,進行協調管理,以避免產量、排放及環境影響間的矛盾。提升人民生計及糧食安全也是CSA的兩項目標,因此工作也包括農產品行銷,尤其在建立小農參與方面特別注重。美國雖然退出巴黎會議,但是在土地方面也早已悄悄展開與森林結合的氣候智慧景觀(CSL)的土地規劃,在農地、野地、河流與森林上做適當的分配和規劃,一方面減碳、固碳,一方面增加對環境變遷的忍受度。

 
CSA的特色如下:
1.解決糧食安全、社會發展及氣候變遷的複雜風險,並尋求創造綜效、降低矛盾的整合解決方法;
2.解決方案將依照國家特色及能力,以及個別社會、經濟及環境條件進行調整;
3.評估各部門間之協作關係,以及各利害關係人的需求;
4.認清引入CSA之阻礙,尤其需針對農民進行了解,並提供適當的政策、策略、行動及誘因解決方案;
5.透過政策調整、財務投資及制度改革,創造推動CSA之有利環境;
6.積極達成多重目標,並了解各方須針對各項癥結同決定優先工作事項;
7.將提升人民,尤其是小農,之生活福祉列為優先工作。透過健全服務、知識技術、資源(包含種原)、財務商品及市場的管道,推動相關工作;
8.由於氣候變遷對農業及鄉村發展影響甚鉅,CSA將致力提升對外在衝擊(尤其是與氣候變遷相關)的適應力及韌性;
9.CSA亦有益於推動氣候變遷減緩行動,特別是針對低收入,以農業為主的人口;
10.建立氣候相關融資管道,並與傳統農業投資及金融整合。

因此CSA核心目標是提升糧食系統的韌性,降低農業活動的脆弱性,未來農業需與氣候變遷「調適(Adaptation)」行動一致,相關技術應用需有效強化糧食系統對抗氣候變遷的韌性。農業轉型同樣是氣候「減緩(Mitigation)」工作之一。


 
適用於調適氣候變遷之科技

都市化的發展及環境的劣化,使得可供耕作的農地愈來愈少,又加上極端氣候的災害事件,導致滿足增長人口的糧食供給更具挑戰性。如何善用現行適用及新興科技,調適氣候的快速變遷,乃為解決問題的關鍵之鑰。

聯合國環境規劃署(United Nations Environment Programme; UNEP)的一份指南整理了22 個科技選項可供農業部門利用於氣候變遷的調適,分別針對決策者、發展規畫者、農業專家及其他利害相關者提供了不同思量方向與選擇基礎,並將這些科技歸納為七大類別: (1)應用於氣候變遷與變異幅度之規劃類;(2)永續水分利用與管理類;(3)土壤管理類;(4)作物永續管理類;(5)牲畜永續管理類;(6)農耕永續系統;以及(7)能力建立與相關利害者之組織等。

該份指南亦對決策者提供了決策過程應當注意的多方參與、順勢促成及共識建立等三大忠告,以及增加共同意識與知識、加強組織架構、保護天然資源、提供財務支援及發展關聯性特定策略等五項關鍵的指導原則。
對於適用於因應氣候變遷的調適科技,做出了下列優先次序︰
1. 發展能夠增進強化對環境永續之生物多樣性的科技;
2. 發展能夠加強有利於取得氣候變遷資訊的科技;
3. 發展能夠有效利用水分、增加碳封存、促進土壤營養循環及提高生產力的科技;
4. 發展能夠提升收益潛能、進行成本效益分析及改善公平性的科技;
5. 發展能夠促進多元文化及有利於文化交流的科技;
6. 發展能夠整合成國家層級和區域層級政策及擴大實施規模的科技;
7. 發展能夠建立正式和非正式制度及社會網絡的科技。

而對於實際從事農業生產和決策者,該指南則提出了以下6 點建議: 
1. 氣候模式及氣候預測之準確性應予持續改進,以利於執行較適切的調適策略;
2. 有關動、植物及病、蟲源對於氣候變遷的反應資訊應當積極整理分析,以掌握其等之行為表現;
3. 在不同氣候變遷情境下社會與經濟體系未來的潛在改變必須充分調查與分析,如此調適策略造成的影響及規劃選擇可獲得清楚的瞭解;
4. 透過妥適的資訊傳播管道,以確保有效的資訊流通;
5. 深入分析調適科技,以建構農業部門的調適與恢復能力;及
6. 應當建立決策者、研究人員和社會之間的溝通關係,以共同發展調適科技與規劃流程。

雖然溫室農耕技術、植物工廠等設施及整合大數據的科技也被拿出來討論,原則上CSA是以綠色經濟為主流,與目前氣候變遷調適綱領中的農業生產與生物多樣性保育議題、里山倡議及未來十年議題的生態文明一致。

在此操作模式下,農業面積不再擴張,天然生態系統之功能不受壓迫,天然資源未再減縮而得以永續使用,卻仍然可以維持並滿足人們生活所需之營養食物、飼料、纖維及其他產品等的供給。這樣生產系統依然可以生產合適價格的農產品,讓一般民眾得以負擔卻又能讓生產者得應有利潤。而推動此一生產系統的主事者,必須隨時提供農民及生產者取得現代化的知識與技術,並將之納入政策與公私部門資源的分享圈內,互為共榮共享的一環。 
東方果實蠅防治,臺灣動植物防疫累積的成果是氣候智慧農業的基石
東方果實蠅防治,臺灣動植物防疫累積的成果是氣候智慧農業的基石

 

 
環境親和的調適
當攸關於糧食生產的主要元素獲得改進,環境親和的調適主軸給予正確的定位後,現行的農業生產系統就能順利轉型至CSA 生產系統。六項相關元素分述如下:

 
一、土壤與營養管理

露地栽培進土壤中可供作物吸收利用之氮素及其他營養元素的多寡,為決定作物生產潛力之要因。可藉施用有機糞肥、掩埋作物殘留碎屑、精準施用植物所需養分及增進土壤固氮微生物活力等方式,以提升土壤地力與活力並減少溫室氣體排放,同時減輕弱勢小農的成本負擔。同時亦可藉由間作或輪作豆科綠肥植物,或是農林混植系統來維持土壤地力。近年來臺灣有不少自然農法案例,除了田間管理整理的廢棄物就地當作肥料外,田間逐年往自然生態系演替,不但保護生物多樣性穩定生態系,產量也逐年穩定而達三贏局面。


二、水分收集與使用

水是農作生產基本要件,水分灌溉則是維持穩定農作收穫之重要作為。改良灌溉系統之水分收集、保存及水分利用效率係增產之根本,是極端氣候下常降水型態下之重要因應項目。目前全球開發中國家約有20%農地採行人工灌溉,卻因此相對於雨灌農耕增產130%,故擴大有效的水分管理技術與方法,對於小農有非常大的幫助。

台灣河川湍急集水保水成本昂貴,降水中有1/4蒸發掉,逕流水及地下水中有70%用於農業,除了加強集水保水作為外,國土規劃時配合水足跡計算,以水足跡較低的南部地區規劃水稻生產,水足跡較高之東部、北部地區之水稻生產則須謹慎評估,甚至於轉型開發其他附加產值。極端氣候常造成局部地區久旱不雨,適宜島嶼環境的旱作產業值得調適。


三、病蟲控管

氣候變遷將改變病蟲源的發生、分布與強度,也影響入侵及外來物種數量,造成栽培作物失去抗性導致危害作物生產而減產。臺灣有堅強的動植物病蟲害防治經驗與團隊,因此針對區域環境特色,調適病蟲害管理對抗氣候變遷的韌性,並減緩碳排維持產能並不困難。同時加強國際合作,參與區域整合研究與防治,並超前布署新興害蟲的管控。

臺灣近年來在病蟲害/作物綜合管理(integrated pest/crop management)觀念的落實上,設定經濟危害水平臨界值作為噴施農藥的判定標準,並依時空差異調整臨界值。然而,在很多情況仍因為經濟考量大於環境因素,此一希望能兼顧經濟與環境的病蟲害/作物綜合管理未被真正落實。然而臺灣近年來有許多自然農法的成功經驗,因此透過生態系經營抑制關鍵害蟲爆發,在減緩碳排韌性調適及維持產上的經驗都值得推廣。


四、生態系統恢復彈性(與生物多樣性)

臺灣也有許多友善農耕經驗,改進生態系統的管理與生物多樣性保育,將可提供多元的生態系服務,進而提升農耕系統的生產力、恢復力及永續性,又因此降低或減少溫室體排放。這些生態系服務項目如病蟲害管理、微氣象調節、廢棄物分解、營養原素循環及作物的授粉作用,而藉由採行各種天然資源管理與生產措施,將可增進生態系服務能力。


五、遺傳資源

生物的遺傳組成決定了其耐受短期衝擊的能力(如極端高溫、乾旱、水患、病害及蟲害等),同時也調節其生育期與生產循環長短,以及對於肥料、水分、投入資材等的反應。作物遺傳資源及其野生親本的保存,乃選育作物對於特定逆境具有高耐抗能力與恢復力的基礎,也是提升資源使用效率、調節生產期、增加產量與品質的根本。通常針對特定逆境的新品種選育,係量身打造地區特性合適品種最重要與最適切的做法。


六、收獲、加工與產品供應鏈

糧食加工可以延續食物的可食用期間及販售期限,因而增加季節間的糧食供應與產品價值,尤其在減產或低產時節更形重要意義。高效的收獲和早期收穫後處理係減少採後損失及維護收穫數量、品質與營養價值最重要的原則。這些非精緻加工亦可確保聯產品及副產品最佳的利用,無論使用於飼養牲畜、生產再生能源或增進土壤地力。隨著供應鏈的拉長及複雜性,採後處理、包裝、儲存、運送等操作效率的提升更形重要,如此以確保儲架壽命的延長、保存期間的品質及降低碳足跡。其次,糧食加工可提供工作機會,也可增加農產收入,臺灣這兩年來在里山倡議、社區總體營造及食農教育推動上,小農非精緻農產加工、產期展延及創造更多附加產值之加工上蓬勃發展,中央的加工法規整合,都創造了農產永續發展契機。

東方果實蠅防治,臺灣動植物防疫累積的成果是氣候智慧農業的基石
農產加工形成的產業鏈及附加產值是其後智慧農業的重要環結(迪化街發酵醚)

 

除了上述六項之外,有關資材投入與廢棄物管理亦不可或缺,節約能源與廢棄物管理係農場平時管理的重要工作,農民及農事操作者皆應當予以重視。在整個生產過程及消費鏈當中,特別需要強調減少採後處理與加工造成的損失,且全程降低廢棄物的產生。風險管理是另一要項,無論是第一線的農業從事人員或主管的農政官員都應該具備風險意識,從個別農場管理至國家農業生產規劃均當納入降低災害風險的計畫。因此,氣候智能型農業本身即當包含風險分析、脆弱度評估、災後復建及受災恢復能力等項目,並且連結各種調適、災害風險減降、災情恢復及糧食安全等對應措施在內。而在種的風險管理策略中,應該包括天氣與氣候資訊的發佈、氣象災害保險機制、社會救濟、社會安全網絡等制度,以及平穩災害造成農產品供需失調及糧價波動的政策考量。

FAO於2013年提出氣侯智慧型農業,在農業的耕種上企圖加入森林的元素,以增加農業的產能及減碳,使更能調適氣候變遷後的狀態並增加農業在氣候變遷下的韌性。2015年IPCC的COP21巴黎氣候會議時,歐盟才正式定名CSF(Climate Smart Forestry, 氣候智慧林業),其引用FAO的定義,確定了CSF的森林管理,歐盟也賦於CSF重責大任,初步估計至少可以減少22%的碳總排放量,經過評估後更樂觀的估計可以達到30%的減排效果,超越運輸的總排放量。

氣候智慧森林是以運用林業對策來因應氣候變遷,並達到有效減緩溫室氣體的目標。

氣候智慧森林在因應氣候變遷上,可以達到:
1. 增加產能或提高產值,降低貧困地區糧食不足的風險。
2. 減緩氣候變遷,森林不止在減碳、節能上有顯著的功效,如再加上非碳因子的溫室氣體減排量,其效果更為可觀。
3. 增加環境韌性與對氣候變遷的調適能力。

臺灣具有大面積森林及保育作為,近年來在保護區的經營、混農林業、里山倡議、國土綠網、社區林業及林下經濟議題的操作下,逐漸往氣候智慧森林推進。臺灣是氣候高風險國家,除了綠能與減碳之外,效益顯著又成本低廉的氣候智慧森林值得全面應用。但是,在實施之前需要進行一系列本土化的紮根與研究工作,例如教育、科學研究、基礎設施等的初始投資,才能確保氣候智慧森林的成功。

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