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強化水稻用水栽培體系可行性評估及其對水資源之影響計畫執行成果

農水處 鄭友誠

壹 . 前言

  有鑑於臺灣因水源不足、水質劣化、灌溉系統功能障礙及其他用水標的競爭所造成的缺水情況越來越頻繁,因此農委會農田水利處於 2009 年著手推動「強化水稻用水栽培體系( SRI )可行性評估及其對水資源之影響計畫」。希望能提升稻作栽培的水資源效益,而農民在執行後亦能努力改進整地技術,奠定擴大農業經營面積的基礎,並鼓勵農民從事友善環境的耕作方式。

  該計畫首先針對臺灣北、中及南部的水資源條件及慣行農法進行調查,並透過日本 SRI 主席 Yamaji 教授及美國 SRI 主席 Uphoff 教授蒐集 SRI 的作法,並將 CP ( Convention practice 慣行農法)、深水密植及 SRI 三者進行田間試驗及推廣比較,最後綜合農民及國內外專家學者意見,提出適合於臺灣豐枯兩極化水資源條件的水稻強化栽培體系。

貳 . 工作內容

主要相關工作內容茲說明如下:

一 . SRI 國內外相關資料收集與分析

  透過氣候變遷對世界稻作的影響、世界稻作用水管理之比較、多元化稻作生產體系、強化水稻用水栽培體系之經驗及水稻栽培管理之專家訪談等工作,歸納出本土化強化水稻用水栽培體系之關鍵要素。

二 . 建立現地試驗田觀測試驗

  計畫依據農業氣象分區分別在北部、中部及南部,實施 SRI 試驗,進行不同用水管理及不同種植密度之比較,並透過現地儀器布置與觀測,調查田間水收支,比較不同灌溉管理之灌溉用水量。

三 . 區域水文及水資源特性分析

  主要收集試驗區附近氣象站,包括北部苗栗氣象站、南部南靖氣象站及中部西螺氣象站近 40 年資料進行趨勢分析。

四 . 田間試驗紀錄及各生長階段強化水稻用水管理

  透過現地試驗田觀測試驗,比較最佳用水管理( BMP )、稻作強化體系( SRI )及深水密植栽培( DMP )之用水管理。

五 . 水資源效益分析

  比較上述用水管理對水資源效益提升、灌溉用水量適宜性、灌溉成本、水資源效益及水田三生功能的影響程度。

六 . 擬定強化水稻用水栽培體系之灌溉方法參考準則草案

  依據區域水文及水資源特性分析,推薦適宜之強化水稻用水栽培體系之灌溉方法。

七 . 強化水稻用水栽培體系專家及農民訪談及推廣觀摩會

  透過北、中及南部農民抽樣問卷調查;專家與學者訪談及現地推廣觀摩會,瞭解臺灣推動強化水稻用水栽培體系可能遇到的困難。

八 . 後續推廣模式之建立

  透過上述工作檢討,擬定後續推廣模式。

參 . 執行方式

茲將相關計畫執行方式彙整說明如下:

一 . SRI 國內外相關資料收集與分析

  依據國內外相關資料收集與分析,歸納出本土化強化水稻用水栽培體系之關鍵要素,包括適應臺灣氣候變遷的用水管理、擴大小農經營規模的必要性、產量與品質並重的稻作體系、灌溉營運成本的合理化及農民收益的提升等五大要素。

二 . 建立現地試驗田觀測試驗

  計畫依據農業氣象分區分別在北部、中部及南部。其中 99 年二期作起在苗栗苑裡有機鴨稻田約 1 公頃,實施有機 SRI 原則連續 5 個期作; 100 年除持續第一年度苗栗苑裡地區有機栽培水田約 1 公頃,進行不同用水處理外,並在南部臺南後壁白河水庫灌區選定約 0.8 公頃兩期作慣行農法試驗田,實施基本 SRI 原則連續 4 個期作; 101 年一期作起度除持續前述北部苗栗及南部後壁試驗田外,另增加中部雲林莿桐濁水溪集集攔河堰灌區之慣行農法兩期作水田約 0.6 公頃。

三 . 區域水文及水資源特性分析

  分析結果發現三區皆有降雨呈現豐枯兩極化、不降雨日數延長及春雨延後發生的趨勢。

四 . 田間試驗紀錄及各生長階段強化水稻用水管理

  一期作或二期作中不論深水密植或淺水疏植,各地區均以 SRI 所推薦淺水間斷灌溉的用水量最低,然至淺水間斷灌溉之水深往往會受限於降雨、土壤質地、整地水準、施肥、施藥及除草作業的干擾,而無法確實執行,其中降雨的部分,若要求農民為維持 SRI 淺水間斷灌溉而將多餘的降雨排除,則不但會降低有效雨量也會使下游排水容量增加;至於在土壤質地的部分,若土壤滲漏量大則很難維持田面淺水的狀態,造成農民需增加灌溉次數,增加灌溉操作勞力;在整地水準部分,為達全區低水位的灌溉,除非提高整地水準,否則很難達到全區水分均勻分布的狀態;最後在施肥、施藥及除草作業的配合上,目前農民仍習慣以固態施肥及施藥為主,會利用淹田的方式使肥料及農藥溶解,或讓雜草種子無法固定發芽,因此造成 SRI 的淺水間斷在實施上的困難,未來應可仿效日本,引進液態有機肥料及農藥的田間管理,透過灌溉即可達成均勻施肥及施藥的目的。

五 . 水資源效益分析

  首先在水資源效益提升及灌溉用水量之適宜性檢討中,一期作較易面臨缺水,故以執行 SRI 的疏植淺水間斷灌溉栽培為佳,二期作由於降雨較頻繁,故以執行日本密植深水間斷灌溉,較能增加有效雨量的利用。在灌溉成本、水資源效益及水田三生功能影響的分析中,比較傳統農民用水管理、 SRI 淺水間斷灌溉及日本深水間斷三種不同用水管理的結果,在灌溉成本上,以傳統農民用水管理較佳;水資源效益的部分則依照一、二期作不同降雨特性,一期作以 SRI 為佳,二期作以深水密植為佳;在三生效益中,深水間斷灌溉較能增加有效雨量及增加補充地下水,對於區域微氣候及水生環境之影響亦較佳, SRI 則重視土壤環境的通氣性,故較能促進水田土壤的氧化,對土壤生物環境較佳,避免土壤過度還原產生較多的溫室氣體,如甲烷等。

六 . 擬定強化水稻用水栽培體系之灌溉方法參考準則草案

  考量一期作執行 SRI 為佳,二期作執行深水密植,故建議一期作應減少灌溉水深與輪灌期距,而二期作則應適當增加灌溉水深與輪灌期距。其中與慣行農法最大的差異即在盡量縮短田面淹田時間,延長土壤暴露在空氣中的乾田時間,最大淹水深度不超過株高 70% 或 25 公分,最低不得低於田面 25 公分,抽穗期前採用淺水間斷管理,然在開花抽穗期稻作最需水時間,仍應給足水量,抽穗期結束後,可實施水深較深的深水間斷灌溉。

七 . 強化水稻用水栽培體系專家與農民訪談及推廣觀摩會

  本計畫累計農民問卷調查共 60 人次(北、中、南),專家與學者訪談約 40 人次,並分別在 100 年 6 月 11 日、 10 月 24 日及 101 年 6 月 25 日舉辦三場次的推廣觀摩會,其中 100 年 10 月 24 日並邀請美國康乃爾大學 SRI 主席 Norman Uphoff 教授親臨指導。綜合而言,大致可得到專家及農民對現行 SRI 應用於臺灣的看法如下:

1. 雖然 SRI 是一種想法而不是一種技術,而事實上有些農民也會在現有 SRI 的基礎上做一些調整,但是在推動 SRI 過程中,農民必須很清楚的知道 SRI 概念與傳統作法的差異為何。

2. 成本與農民接受度的確是很重要的考量,再好的方法如果農民無法接受或增加收入,都是空談。但是更重要的是,我們應該由環境的角度讓農民瞭解到實施 SRI 所帶來農業永續發展的好處。

3. 水分控制是 SRI 中很重要的要素,提倡 SRI 的 Fr. de Laulanie 就是希望以 ” 最少的水量 ” 配合早植及寬敞的間距才會顯示出 SRI 的效果。臺灣 SRI 試驗雖然已經將灌溉用水量減到最少,但還可以再試看看更少的水量會不會影響產量。

4. 除了早植、低密度插秧及最少水量外,如何增加土壤有機質也是很重要的要素,未來可以考慮加入考量。

5. 不管是國外的 SRI 、日本深耕密植的用水管理 DMP 或臺灣農民現有用水管理 BMP ,三者均有修正的必要,若能結合 SRI 的省水特性及 DMP 的省工特性,加上臺灣農民田間用水管理的習慣,則應可發展出適合於臺灣本土的強化稻作栽培體系之用水管理方式。

八 . 後續推廣模式之建立

  臺灣稻作強化體系應發展出水田稻作蓄水及耐旱兩者並重的用水管理。因此本計畫建議在蓄水防洪的考量下,可以日本深水密植的高水位用水管理高限值為水稻田一次灌溉可達到之最大水深,藉此鼓勵農民於水田內蓄水防洪。至於在抗旱的部分,則可以引進 SRI 所採用的田間用水管理最低用水管理安全界線之作法,藉此延長水稻田耐旱期距,並依農民現有操作灌溉排水之硬體條件,進行後續北、中、南地區強化稻作栽培體系用水管理之推廣模式。推廣地點應以缺水地區優先,如高鐵沿線之彰雲地區地層下陷嚴重區域,該地區雖然農田水利會已以作物需求制定需求量最低的灌溉計畫(平均本田一為每日 6 釐米,本田二為每日 7.2 釐米,接近作物蒸發散量),而各地農改場也已制定田間合理灌溉準則,但由於農民缺乏田間稻作需合理用水的觀念,加上兼業農居多,故大部份均無依照既定灌溉時程取水,導致水源豐富的地區用水浪費,而水源缺乏的地區只好抽用地下或地面補助水源灌溉,未來藉由 SRI 的推廣,可望建立農民正確合理的用水秩序,讓上下游農民均能依據既定灌溉計畫,取得所需之地面水源。

肆 . 計畫監督考核機制

  本計畫定期舉辦期初、期中及期末審查,由農委會邀集相關專家、學者、農改場、農試所及農田水利會等單位,總計將近 80 人次,針對計畫執行之試驗與分析、農民問卷、專家訪談及推廣說明會舉辦成果等,進行檢討。

  此外並定期依各次審查意見修改報告,提供農委會參考。相關 3 年度區域水文及水資源分析調查及田間試驗紀錄一併建立資料庫繳交農委會,供相關單位參考。

  為達計畫後續推廣效益,規劃另建立臺灣稻作強化體系中英文網站,並已納入國際 SRI 認可,將臺灣實施 SRI 經驗納入資料庫供其他國家參考。

伍 . 結語

  計畫執行結果建議臺灣稻作強化體系應發展出水田蓄水及稻作耐旱兩者並重的用水管理。在實際執行時,考量農田水利會以明渠輸水的方式,農田水利會執行系統配水應以大流量及長時間的輪灌供水期距為操作原則,盡量減少輸配水損失,以供應田間農民執行全生育期間斷灌溉為目標。至於輪區以下的田間配水,則不論是深水密植或 SRI ,均應配合農塘的設置或田間管路化進行,包括一期作配合缺水型態執行 SRI 淺水管理(節省 25% 以上的田間灌溉用水量),二期作配合雨季執行深水密植高水深管理(可增加 16%~28% 有效雨量)。上述配水管理之改變,在水利會尚未調整水源灌溉計畫前,執行 SRI 所節省的田間灌溉用水量及深水密植所增加的有效雨量,均應透過末端尾水回收體系,增加下游灌區之輔助水源水量,藉此穩定農業地區的灌溉水源,減緩鹽鹼地發生的機率,提升區域水資源應用之效率化。

  考量我國目前農地重劃 0.25 公頃的坵塊面積大小及未來擴大農地經營面積,以適應大型農機具的趨勢,一期作推廣國際 SRI 用水管理必須優先考量如何在大面積經營體系中,提升農民整地的水準及克服灌溉均勻度的問題。根據日本 SRI 研究團隊在臺灣考察結果發現,臺灣有部分未重劃區域內,農民在邊長 200 公尺以上的農地成功種植水稻,相當值得臺灣、日本及韓國在推廣大面積執行國際 SRI 用水管理之參考。此外,現行保價收購政策主要在有效管理稻米產量並照顧弱勢農民,使農業能永續發展,然而過去農民在缺乏正確的認識下,均以大量的秧苗、肥料、農藥及水量來追求總產量的提高,藉此提高收入。惟這種「高投入,高產出」的生產方式相當耗用自然資源,未來應透過正確觀念的宣導,使農民接受 SRI 少苗、少肥、少藥及少水的田間管理習慣,以期建立稻作強化體系追求「低投入,高產出」的目標。

  維持農地耕作與灌溉行為,不但有助雜草的防制與土壤鹽分的淋洗,對於下游地區亦有減洪的效果。事實上,當缺水發生時,提高每單位水生產力應比確保單位面積產量更為重要,因此從健全農業生產體系、維護農村環境生態、追求社會公平及提升灌溉生產力的角度,採用全面減供灌溉的節水措施應較停灌休耕為宜。就水源效率化應用的觀點, SRI 所採用的用水管理與日本深水密植栽培正是符合這樣的想法。未來區域面對缺水時,首先應以確保灌區所有農民的灌溉權益為前提,其次透過田間 SRI 的推廣使田間有效雨量提升及系統供灌期距拉長,最後再透過末端尾水回收體系保障末端灌區農民用水,藉此提升灌溉稻系統的水生產力,並達成灌溉所追求社會福祉的公平性。

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