撰文：游昇俯
去年迄今臺灣面臨逾半世紀以來最嚴重乾旱，今年春雨降雨量創下75年來新低，梅雨更是遲遲不來，大範圍持續性降雨直到5月下旬後才出現，氣候變遷對農業造成嚴重衝擊。
新竹地區是臺灣最容易面臨乾旱威脅的地方之一，歷年乾旱嚴重導致停灌休耕，9次中新竹就有7次上榜。「沒有水要怎麼耕作？」今年45歲的吳建良於2009年金融海嘯遇上無薪假，辭職返鄉務農，2015年遭遇十年大旱停灌，讓他驚覺氣候變遷的威力，因此決心找尋可以不受缺水威脅的耕作方式。
「我不要當第一批倒下的氣候變遷災民！」吳建良說，「具一定規模的大農有面對環境逆境的基本盤，氣候變遷下，先倒下的一定是小農，因此農耕方式必須改變，且非改不可，只有當作物不需灌溉也能自然存活，農業才有出路。」
靠土壤保水 青農試驗臺版不整地栽培
除草、翻土、整地、播種、施肥、收成，是一般農場耕作例行工作，新竹新豐鄉吳建良的農地，三年前引進國外「覆蓋作物滾壓機」及「免耕播種機」等設備，省去除草和翻土整地，實驗美國羅岱爾研究所（Rodale Institute）再生有機農業，以種植覆蓋作物來抑制雜草的「不整地（免耕）栽培」（no-till farming）。
土壤具有保水性，吳建良認為不整地栽培可將土壤保水能力提升到最大，幫助作物克服乾旱逆境。（攝影／王志元）
不整地栽培在一期作中先種植黑麥等覆蓋作物，長到一定高度時，再用「滾壓機」輾壓作為天然抑草蓆，之後才開始種植主要作物。覆蓋作物下的土壤可避免雜草生長及土壤水分蒸發，輾壓後的殘株則作為補充土壤有機質的來源。
吳建良指出，免耕農法重點在於因應氣候變遷下的碳封存效益。犁田翻耕會破壞土壤構造，並且會讓深層土壤大量接觸空氣，促進土壤微生物活化、繁殖，促使微生物大量分解土壤中的有機質，有機質中的碳便在微生物分解下形成二氧化碳，重新逸散回大氣中。
有機質愈多的土壤團粒構造愈發達，但是農業整地耕犁卻會加速土壤有機質分解，尤其臺灣高溫多雨，有機質分解更快，不整地栽培模式，可將人為對土壤的擾動降到最低，保護土壤。
農耕條件不同 不整地栽培關卡多
不整地栽培模式，美國等溫帶國家一年一期作，種完覆蓋作物後再種主要作物，操作簡單；但臺灣農地一年最多可做三期，如何安排覆蓋作物與主要作物栽種時機，以及找出適地適種的覆蓋作物等課題，正考驗著吳建良。
想將溫帶國家的不整地栽培移植臺灣，吳建良從國內本已種植的綠肥作物中，試驗找尋適合的「覆蓋作物」。（圖片提供／吳建良）
他以綠肥作物實驗，例如適合冬季栽培的小麥、三葉草、油菜花、蕎麥，夏天適合栽培的田菁、綠肥大豆等，目前只有三葉草、油菜花比較適合做為覆蓋作物。
吳建良說，桃園、新竹附近土壤，屬於紅土、黃土，黏質性的土壤，他拿出多年前土壤檢驗報告說，「我的有機質很差，不到2%」。雖然數字低，但他不擔心，因為他深信透過長期間友善土壤，有機質終會提高。
用土壤固碳 為氣候變遷找答案
植物吸收空氣中的二氧化碳，經過光合作用排出氧氣、形成碳水化合物，碳就成為植株及根系的一部分，隨植株凋落與生理代謝回歸地底，成為土壤有機質一部份。土壤有機質約含有58%的碳，當有機質進一步分解形成腐植質，需要數百年才能分解，碳被長時間留在土中，因此土壤正是陸地系統中最大的碳匯（carbon sink）。
法國曾在2015年聯合國「氣候變遷綱要公約」（UNFCCC-COP）締約國大會（COP21）提出「千分之四倡議」（4 Per 1000 Initiative: Soils for Food Security and Climate），認為利用土壤固碳，全球每年提高土壤有機碳含量4‰，將可抵消人類活動所增加的二氧化碳排放，且有益土壤健康，有助提升農作產量、維護糧食安全。
提高土壤有機碳含量，是現正提倡的農業固碳法，因此使用生物炭作為土壤改良劑也受到重視。（圖片來源／豐年社資料庫）
有機質是土壤養分最重要的來源，有機質含量高，對土壤的物理、化學性質及微生物生態都好。臺灣大學農藝學系名譽教授郭華仁表示，臺灣可以有機質含量作為測定土壤品質的一個指標，應該讓照顧好土壤成為對地綠色環境給付獎勵的一種可能性。
增加土壤有機質 用生物炭來固碳
臺灣許多農業操作方式也有助增加土壤中的碳含量，例如有機耕作使用有機質肥料，施用禽畜糞肥、綠肥，果園草生栽培、平地造林及施用生物炭（biochar）等。農委會農業試驗所是千分之四倡議聯盟創始會員，曾估算這些方式在未來25年中可能增加土壤有機碳的潛能，總計平均每年可增加920萬公噸有機碳。
生物炭是有機物經過高溫熱裂解（pyrolysis）形成的炭化固體，一般人熟知的木炭即是。因生物炭主要呈鹼性、具多孔性結構，可用作中和酸性土壤，增加土壤保水力、通氣性的土壤改良劑。
農試所研究員陳琦玲表示，臺灣位於亞熱帶及熱帶間，有機質容易分解，耕犁進土的有機質一個期作後大約70%會分解，兩個期作後則有90%分解掉；但生物炭穩定度高，增加碳匯潛力高。製程需要使用燃料能源，但其碳排占不到其碳匯5%。
不過，生物炭也有不少疑慮，郭華仁認為，農業廢棄物經堆肥，可以讓其中的氮被作物利用，但製成生物炭卻讓氮白白浪費掉，相當可惜，且其製程還要耗能。臺大農業化學系教授許正一也指出，製作生物炭在不完全燃燒情況下可能產生多環芳香烴（PAHs），部分PAHs是致癌物質，可能隨著生物炭施用土壤，再進入水體，造成汙染問題。
他質疑，土壤投入生物炭短期間有好處，但生物炭有其容積，殘留物長期留在土壤中可能有什麼壞處需要長時間才知道，土壤資源有限，貿然大量推廣生物炭，當之後發現問題時，土壤資源恐已要不回來。
【小辭典】
土壤有機質（soil organic matter）
土壤有機質是土壤中的有機物的總稱，包括生物殘骸、分泌物、活體生物、生物活動衍生有機物等。土壤有機質有助改善土壤物理及化學性質，幫助土壤形成團粒結構，讓各種礦物的砂石聚合成肥沃的土壤，並可維持土壤中的溫度、鹽度、養分濃度、酸鹼值穩定，有機質高通氣性、透水性也更好。土壤有機質含量高對作物產量提升有正面效益，因此普遍被視為土壤肥力的指標。
團粒構造（granular structure, aggregated structure）
土壤是由各種礦物岩石風化所形成顆粒大小不同的砂粒、坋粒、黏粒組成，經由土壤中的腐植質、植物根圈分泌物及土壤微生物分泌物，可將土壤礦物砂聚合膠結成微小的「團粒」，小的團粒會再彼此膠結成大團粒。土壤有良好的團粒構造可像海綿一樣鎖住水分，讓多餘的水分下滲，團粒孔隙也有助空氣流通，並且，穩定的團粒構造可減緩有機質氧化消耗速度，讓土壤養分緩慢釋放，更加保肥。
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