從國際到臺灣,把碳種入土裡的友善土壤管理

文/簡靖芳、林冠妤

氣候變遷、全球暖化及溫室氣體排放已是全球關注的議題,在 COP21 巴黎氣候峰會更提出「千分之4 倡議」,其核心主張是每年增加土壤碳含量千分之4,即可有效減緩氣溫上升。就對抗土壤劣化、確保糧食安全,以及打造可適應氣候變遷的農業,「千分之4 倡議」讓各國看見在減排之外,土壤固碳也是實踐碳淨零的重要途徑。

當世界各國陸續響應「2050 淨零排放」目標,臺灣要如何跟上碳淨零的國際發展進程?透過國際把碳種入土壤的案例,探索臺灣實行土壤增加碳匯的潛能和挑戰。

水稻收成後留下的稻草也能成為覆蓋種植的素材,增加土壤碳。(圖片提供/水環境服務團)

農業生產活動是土壤固碳增匯的關鍵

碳匯(carbon sink)就是二氧化碳的吸收儲存碳庫,可以是天然的,也可以是人工的碳倉庫。而不同大小的農田決定了表層土壤的量,越大的農田可以有更多的空間增加土壤碳匯;氣溫越溫暖、土壤環境不同微生物的活躍程度越高,越會使用土壤中儲存的碳,使得土壤碳匯量下降;雨量變化越高的地方,對於增加土壤碳匯會產生不同的變化量。

日常生活中你我都曾享受過田園樂趣,走過大自然各式各樣的殿堂,更重要的是希望在臺灣這片土地,保留種植健康糧食的農田土地,並給予下一代可感知和體驗的自然環境。

因此,農業不僅擔負糧食生產功能,農業在生活、生態面向也扮演潛移默化的功能。「千分之四倡議」也明確指出農業生產活動是固碳的關鍵行動,一同來認識世界各地,如何把碳種回土裡的土壤管理方法。

品質優良的生物炭均勻施灑於田間後再翻耕入土。(圖片提供/水環境服務團)

友善土壤管理模式,增加碳儲存能力

臺灣美麗寶島地形多元,各區域環境都不一樣,不同的氣溫、不同的降雨模式、不同的作物種類,如何做才能增加土壤中所蘊含的碳匯量,並於 2050 年達成碳淨零目標?

回顧近 20 年國際各地案例,包含歐洲、美洲、亞洲與非洲等超過 21 個不同國家,各地農田大大小小,氣溫有高有低,環境時而乾燥時而潮濕,各國土地利用和土壤管理方式也因地制宜。臺灣寶島蘊含豐富多元生態環境,田間要兼顧生態與友善土壤管理模式,透過全球各國數據,以下幾種可以增加土壤碳儲存量的土壤管理模式,可作為台灣農業部門及一線農友落實增加碳匯的參考。

以國際實例農地土壤分析得知,不同國家種植作物雖不同,但田間皆有可能添加不同有機肥料,像是畜牧糞肥,或使用沼液沼渣與施用堆肥,這些都能增加土壤碳匯含量;另外,像亞洲區國家水稻田常見的方法是,將水稻作物殘體保留或回填土壤,每年可增加 0.3 到 0.5 噸碳,而使用輪作模式每年可增加 0.2 噸碳。對照臺灣常見的水旱輪作模式如:水稻-玉米、水稻-大豆、水稻-青蔥,這些輪作模式都已執行多年,並能有效增加土壤碳匯量。

比較特別的是在種植期間,我們若可選擇不耕犁,或使用表土淺耕方式,不僅減少土壤有機質被分解,也避免土壤被沖蝕而導致的有機碳損失,這樣轉換的耕作操作手法,對於土壤碳匯保持也極具效益。

選擇適合的栽種作物也是有助土壤增匯。輪作過程若種植青割玉米,不僅能額外提供畜牧所需要飼料,減少進口飼料需求、減少運輸碳排,進行草生栽培也有機會有增加土壤碳匯量。

臺灣擁有 76 萬公頃農田土地,在考量不影響糧食安全前提之下,土地利用轉換也是其中可增加土壤碳匯量的方法之一。從國際案例中我們知道,轉換成牧草地或是完全改成牧草地與草地,或是將農地種植樹木,其增加的土壤碳匯量相對較高,新植造林每公頃每年有機會增加 1.0 到 1.1 噸碳。

將收割後的稻草稈翻入土中,可增加土壤碳匯量(圖片提供/水環境服務團)

減少耕犁和施用生物炭,增加土壤碳匯好方法

透過專家、學者提供國際相關資訊,提供可參考的土壤管理模式,可作臺灣實踐友善環境農業的重要依據,利用以上友善環境土壤管理模式來經營,不僅增加土壤有機碳儲存量,減少耕犁也同時減少農機具本身的溫室氣體排放。

除了以上幾種土壤碳吸存方式,還可使用生物炭 (biochar) 添加作為碳匯來源,一般是利用生物質原料,如稻稈、稻殼、修剪後的木竹材等廢棄植物體,在無氧的環境下經過攝氏 500 度以上高溫裂解 (pyrolysis) 後的產物,相較於作為燃料的傳統木炭是不一樣的,不僅可作為農業土壤改良劑,也可讓植物殘體以碳的形式回歸土壤「地下碳庫」。

研究團隊正利用土鑽進行採樣(圖片提供/水環境服務團)

臺灣農地土壤執行增匯的潛力

臺灣地處熱帶、副熱帶氣候交界處,相較於國際上不同國家,氣候、環境及雨量差異甚大,又有多元地形與豐富的作物種類,在初步綜合評估將面臨之潛力與挑戰後,臺灣可增加土壤碳匯之有利土壤環境條件為一般農田土壤碳匯量較低者,如:紅壤地區及低肥力農田土壤,經過量測其土壤碳量若低於 30 噸,較容易因以上 12 種友善土壤管理操作而增加土壤碳匯。

從全臺灣土壤分佈圖可知農地土壤多以新成土 (Entisols) 為主,初始碳吸存速率有機會達到千分之 10 到千分之30。其他農田土壤提升碳匯的方法,如增加牧草地與造林地,不僅增加土壤內有機碳量,連同草地、樹木的地上部碳儲存量都會明顯增加,每年每公頃可達 0.6 到 0.8 噸碳,若適當規劃並於臺灣執行多年,一定有機會達成國際千分之 4 目標。

建立臺灣土壤碳匯量測

農田土壤管理與操作實屬不易,確實幫助每個臺灣農民走穩每一步,執行友善環境的土壤田間管理方法,是有機會達成碳淨零的目標。事實上,臺灣政府透過與在地社區團體、學校的合作,已逐步推廣碳淨零的概念。對於企業來說,同時兼具社會形象責任,是建置地方創生與社區總體營造的新目標。

碳淨零概念對於友善環境農法的推動,是幫助臺灣建立土壤碳匯量測方法 (measurement)、記錄報告 (reporting) 與第三方驗證 (verification) 之相關制度的推力,在 2026 年即將開啟之碳邊境調整機制 (CBAM),碳權交易 (carbon trade) 勢必如火如荼展開,增加農民實施友善土壤管理制度之可信度與生態環境相關評估,幫助農民有信心投入碳淨零的行列,將會是創造農民新收益之開端。

正在進行友善土壤管理技術實驗的田區(圖片提供/水環境服務團)

本文作者為台灣水資源與農業研究院研究專員

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