農業試驗所 農業工程組 姚銘輝、蔡致榮

研究動機
    全球暖化所帶來氣候不穩定及災害頻繁的結果，使農業生產面臨挑戰，而農產品產量及品質也將難以掌握。氣候變遷主因在於人類過度使用石化原料而排放溫室氣體所致，溫室氣體因光化學特性吸收地面反射的長波輻射，將太陽輻射能保留在大氣層內而造成暖化，依據實測結果，近百年來全球溫度上升0.5℃，而未來增溫趨勢只會更嚴重。同時越來越多證據也顯示，暖化和氣象災害發生頻度及強度有密切關係。由於這是全球性議題，任何人都無法倖免於難，唯有透過國際社會共同力量，才能救贖人類自己所造成的災難。因此，1997年所簽訂之『京都議定書』即是希望利用全球共同力量來減緩溫室氣體的排放速度。目前台灣溫室氣體排放量約佔全球1％，每人每年的二氧化碳排放量為全球第4，超越歐洲及日本，而二氧化碳排放成長率更高居全球第1，因此，國際社會如果以經濟制裁作為控制溫室氣體排放的手段，則我國應嚴肅面對經濟的衝擊，但另一方面，身為地球公民及為後代子孫生存著想，降低溫室氣體排放本來就是我們應積極進行的工作。

    溫室氣體是大氣中具有吸收長波輻射氣體的總稱，以二氧化碳為指標氣體。我國農業二氧化碳吸存方面的研究集中在森林地區，而佔80萬公頃之農田則研究闕如，由於農作物相較於森林作物有較多人為耕作部分，包括作物選擇、種植方式、施肥及水分管理等，具有增加吸存及減少排放的潛力，雖然農地耕種時期較短且作物種類較多，但佔30萬公頃之水稻田則有較一致的種植順序，通常採一、二期作水稻配合冬季裡作（如油菜、田菁），所以就CO2的釋放及吸收而言，較不受作物種類更迭的影響。農作物日間行光合作用消耗CO2，夜間則釋出CO2，全天的淨CO2通量是評估農田吸存量的重要數據。事實上，除作物本身外，土壤也是溫室氣體重要排放或吸存之源，依據估算全球土壤之CO2釋出量約為工業化所產生CO2的10倍，因此在探討溫室氣體減量的同時，也應重視農田在減量潛力的重要性。近年來有些研究認為，農田經由土壤有機碳的累積，可將大氣中二氧化碳藉由植物體碳封存（carbon sequestration）在土壤中，尤其將傳統耕犁改變為最小或不耕犁方式，每年農田可增加有機碳積存57 gm-2，以我國80萬公頃農田估算，每年即可增加45萬噸有機碳，除有利於作物栽培（減少肥料用量）外，另一層意義為將農業由溫室氣體排放源轉換為吸存源，可強化永續農業在減緩氣候變遷的潛力。