2012年3月23日 星期五

保護土壤的農法 保育性農業


 圖/墨西哥一處保育性農業試驗基地,玉米殘株保留於農地表面,作為肥料並保護土壤不受侵蝕。(照片由International Maize and Wheat Improvement Center分享於Flickr,依照創用原則CC BY-NC-SA 2.0引用)
 文/林尚蓉(2010年台達荷蘭環境獎學金得主,曾任聯合國糧農組織實習研究生)

 育(conservation)一詞,比較常見是用在森林保育、環境保育、動物保育等;但是您有聽過保育性農業嗎?農業要保育什麼呢?

 從1960年代起,由於農夫看到土壤流失的問題嚴重,急欲保育孕育出寶貴的食物的「土壤」,因而逐漸發展出保育性農業 (Conservation Agriculture, CA)。CA這個名詞除了要求 (1)持續性零耕作之外,還包含另外兩個主要原則 (2)土地上要有永久的有機覆蓋物以及 (3)必須實行輪作。把三個基本原則合起來實行時,CA的做法更像是一種全面性的土地管理理念。

 CA想達成的保育結果,不只是地面上的,還包含地面下的生態系統,還有善於利用資源,將收割後的殘株留在原地,當成土壤覆蓋物以及有機質的來源;另外,輪作也是保持生物多樣性的方法之一還有防止病蟲害的功能。三個基本原則之中,零耕作(Zero-Tillage)是跟傳統農作最大的區別,値得我們用下一段篇幅來闡述一下。

 在目前「標準」的農業操作上,播種之前,要先整地犁田,做田畦。耕作是一種物理性的手段,最基本的目的是控制雜草,鬆苗床,讓農地符合農具,適宜工作;一般也認為翻動後的土壤可以幫助通風,土壤通透性以及溼度合宜,以助於下一輪的播種活動。但是,早在1940年代,有專家質疑過耕作的確切科學性(註一),事實上,在更久遠的時代,古祕魯人,蘇格蘭地區,北美印地安人,還有太平洋島系的波里尼西亞人,都有出現採取保育性耕作的紀錄。圖一中記載的是17世紀初期,祕魯地區人民的耕作方式。先用木棍之類的工具,將未經擾動的土壤挖出一個洞,然後將種子灑在洞裡,接著,用腳將洞周圍的土壤蓋回,封住洞口。

(圖一) 17世紀初,印加民族的耕作模式。 (圖片節錄自No-Till Farming System一書)(註二)

 現代農業的耕作活動,對土壤所造成的主要傷害,是破壞土壤的結構。健康的土壤會有自然形成的大小不一的結塊(Aggregation),結塊之間的大小不一的孔道,可讓水流順利通過,但不至於造成土壤流失,也為土壤裡的動物(如蚯蚓)和微生物以及有機質提供庇護場所。若土壤不間斷地被攪動,土壤分子間的連結(結構)被打散,一但遇到大雨,或是灌溉的水源,或是刮風會有土壤流失的問題;雨水的作用,也會造成土壤緊實(compaction)的問題,土壤一旦出現緊實的狀況,土壤內的通風,排水,甚至種子的發芽都有困難。非常重要的一點是,土壤裡的有機碳(Soil Organic Carbon),也會大量流失,而那正是提供作物養分的最重要來源。
事實上,CA 最早其實叫做保育性耕作(conservation tillage, CT),為了抵抗雜草,還是包含了部分的犁田動作,最主要的要求是農田上的覆蓋物必須超過30%。一直到化學性農藥研究的突破 (可以殺死特定的雜草而不殺害其他的生物),也就是1990年晚期,真正的零耕作(no-tillage)才誕生。

 從1970年代開始發展以來,截至2011年底,CA在世界上實行的總面積是1億2400萬公頃 (圖二), 約佔全球可耕地的8%。 而從圖三中則可看出發展保育性農業最好的區域, 除了加拿大、美國、澳洲之外, 都在發展中國家,例如南美的巴西、 阿根廷、中國、烏克蘭等,成為貧困地區農村人口的一帖良方。

(圖二) 全世界CA耕地面積。 (圖片擷取自WCCA簡報: “Global Overview of the Spread of Conservation Agriculture” by Dr。 Theodor Friedrich)

(圖三) 全世界不同地區施行CA農法的比例。 (圖片擷取自WCCA簡報: “Global Overview of the Spread of Conservation Agriculture” by Dr。 Theodor Friedrich)

 當然,CA的確還是有令人詬病的問題存在:

(1) 農藥:圖二的曲線指出,從1997年後,實行CA農法的耕地面積急速上升,這呼應了前文提及,是由於化學農藥研究的突破,而使得不藉由耕作去除雜草的CA,更令人有信心。但為了解決雜草橫生的問題而施用農藥,卻成為CA農法令人詬病的問題。它與其他有機農法最大的不同就在於,CA是允許使用化學農藥的,是以解決農作問題為導向。但事實上,CA最終的宗旨是減低,或是將使用農藥的量最佳化,只是這通常要剛實行CA的農夫有耐心,待農地中的生態系建立完全了,問題自然會減少很多。目前也有人在推有機農業與CA共存,是一個更永續的走向。

(2 ) 農機具:圖三中顯示,CA最盛行的地區是在美,加,澳以及中南美洲。但細究一下,這幾區的農田,都屬於大規模耕種,使用的農機具都相當精良與專業。由於無法犁田,必須使用一些專門的農機具,能夠直接將種子,肥料,或是農藥「打」入土壤中,但不會擾動的土壤太多。這些機具往往並非小規模農家能夠負擔的起,若真的要講究起來,連擾動土壤的深度,角度,都要相當精細,因此,對於小戶農家居多的地區,發展小型農機具 (圖四),同時具備經濟實惠又精確標準,是具有相當的難度。

(圖四) 小型CA播種機器

(3) 土壤緊實:CA的農地,因為經年累月不翻動土壤,依據不同土壤的特性,也可能會發生如同耕作的農地一樣的問題,土壤緊實。 要特別注意的一點是,在準備要執行CA的農地上,農夫應該就規劃出農機具應該要走的路線,在像美加澳這種科技大國,許多農夫甚至是用GPS訂位出農機具該走的路線,固定下來之後,農機具便一直走一樣的路線,不會有些許的偏差。這樣的方法叫做「Controled Traffic Farming (CTF)」, 而這樣的系統,無疑地也是價格不菲。當然,要採用便宜的方法也是可以,那就是農家自行用線標示出來。 諸如此類的眉角,算是CA的農作裡比較困難也非常需要經驗的部分。

 CA之所以能列於氣候智慧型農業的一員,主要是因為其經年累月不翻動土壤,致使碳能長存在土壤之中,國際間有將CA這類的農法,納入碳交易的想法,不過還有技術上的問題要解決,況且農業還未被正式納入REDD或是REDD+的規章當中。CA對土壤的保育是個具前景的解藥,但仍不是萬靈丹。然而其中幾帖藥方,像是減少犁耕,珍惜收穫後的殘株,土壤覆蓋等,則很值得我們採用。

【註釋】
註一: No-tillage Seeding in Conservation Agriculture(2nd Ed.).1996. C. J Baker and K.E. Saxton (Edt). pp.5. CABI (pubish)
註二: No-Till Farming Systems (Special Publication No.3).2007. T. Goddard, M. Zoebisch, Y.Gan, W. Ellis, A. Watson, S. Sombatpanit (Edt.).pp.ii. World Association of Soil and Water Conservation (publish)

作者簡介
林尚蓉,荷蘭瓦罕寧漢大學 (Wageningen University) 有機農業碩士班學生,在台達電子文教基金會的贊助下,曾赴聯合國糧農組織總部實習。



【延伸閱讀】
施行保育性農業 農夫講給學者聽》林尚蓉 18-Jan-11低碳生活部落格
全球糧食飢荒 & 保育性農業的重要性》林尚蓉 26-Sep-11 氣候戰役在台灣
糧食生產與環境保育要如何兼顧?》林尚蓉 5-Jan-12 低碳生活部落格
Worldwide Conservation Agriculture Knowledge Resources Portal」The Conservation Agriculture Group at Cornell University

1 則留言:

陳實衡 提到...

可否引用這整篇文章拿去做教材教案的比賽