111年8月19日,「土壤作物醫生館」暨「大誠土壤作物技術館」陳興宗館長應福智佛教學院籌備處教師社群邀請,以《淨零政策下的(農業)土壤生態系經營策略》為題做了一場精彩的線上專題演講。

號稱「土壤作物醫生」的陳興宗館長可說是土壤及農作物專家,他除了全台跑透透看遍農地百態做實證研究外,更經常幫助農民解決各種農地作物疑難雜症,以下是陳館長本次的講授重點。
一開始陳館長以「借力使力,減少對抗」、「建立管理架構思維」、「認識自己的管理者角色」等指出此一主題的宗旨目標,並表示這個題目很重要又很專業,雖然題目很大但也可以聚焦在生活周邊的農業,以及生產基地底下的土壤,很值得我們花點時間來學習。

首先,對於「淨零」及其目標做的說明:「碳中和」≠「淨零排放」。「碳中和」是指一定時間內的二氧化碳排放量,與植樹、再生能源等方式所累積的減碳量相抵,使大氣的碳排放量維持現狀、無增無減的狀態;而「淨零排放」則是讓所有種類的溫室氣體1排放量與削減量達到平衡。

而臺灣的減碳目標是什麼呢?陳館長於演說中指出,根據聯合國政府間氣候變遷專門委員會(IPCC)建議,要守住攝氏 1.5 度的升溫臨界值,全球必須在 2030 年減少溫室氣體排放至少 43%(相較工業革命前水準),2050 年達成淨零排放,才能夠避免不可逆的大規模氣候災難。

另外,總統蔡英文女士在 2021 年地球日宣示臺灣將走向 2050 年淨零轉型,並交由國發會及環保署規劃執行。

在土壤部分,館長說明了土壤的定義、形成、特質、變化等;然而作物能否生長以及長得如何,其實攸關於農地的土壤生態—土壤是否具有機質、水的穿透度如何…等。 館長也舉出實地訪查的酪農例子,強調我們應致力於恢復土壤原本應有的功能。

在碳循環部分,肥料等外部來源物資,動力燃料及農機具的過度使用,土壤內氧化還原等關係著農地裡的排碳狀態,因此不應過度仰賴肥料或其他藥物,同時亦應考慮合理飼養動物等問題,有助於農地排碳的減少。

談到生態系,館長特地提到農地生態系與自然生態系的異同,指出其背後科學原理相同,但農地生態系下列特質更顯著:

•重視生產率。
•生物多樣性低。
•受人為影響大,特別是土壤。
•不完整的物質循環。
•單一作物的生產。

關於農地生態,館長以化肥為例舉出過量外源物質投入農地之短期、中期、長期效應,喚起大眾注意持續投入外源物質對土壤的影響。

此外,館長更以專業觀點指出,因農地生態系內隨時會被投入能量與物質,而搭配現有條件,系統會進入新的平衡狀態,並持續依循熱力學第二定律;繼續影響更多物質與能量的變化。

水循環的有效與無效

好的和壞的循環

農地生態系成員與狀態會隨管理者作而改變,合理低度維護有助系統維持於有秩序的較低能階與較大亂度;農地生態系群集越多樣化,功能群越多,越助益系統穩定,食物多樣化有助群集多樣化。

【南瓜的故事】陳館長團隊以科學實證方式採取土壤剖面,比較同一田區中南瓜和雜草生長狀況不平均的兩邊土地:

 剖面B剖面A
南瓜狀況長得好長不好
雜草狀況長不好長得好
耕作層耕犁層總體密度較小
1.54 公克/立方公分
耕犁層總體密度較大
1.66 公克/立方公分
 孔隙率較大
48.0%
孔隙率較小
44.1%
 穿刺阻力較大
10公斤/平方公分
穿刺阻力較小
5公斤/平方公分

 

再往下更深的犁底層處:

 剖面B剖面A
南瓜狀況長得好長不好
雜草狀況長不好長得好
耕作層滲透快且側滲漏
5.14 公分/小時
滲透極慢
0.78 公分/小時
 總體密度差異不大
1.78 公克/立方公分
總體密度較大
1.76 公克/立方公分
 孔隙率差異不大
41.5%
孔隙率差異不大
42.4%
 穿刺阻力較小
35公斤/平方公分
穿刺阻力較大
45公斤/平方公分

由此可知南瓜長得好是因為根跑到了草根下不了的深度,而最大的差別在於草長得好的土壤因為大部為硬土層導致表土下形成類似淺盤的蓄水層,南瓜根無法下紮,南瓜藤無法蔓延,只適合雜草生長。

而任何土壤中的堅硬層狀均屬土壤硬土層,其形成有自然(地下水、降雨、溫度…)、人為等因素。

硬土層(soil pans)的負面影響
限制根的伸展深度 -對地表環境溫度濕度敏感
限制水的滲漏深度 -導致逕流
-導致侵蝕
-影響地下水貯量
-影響地區微氣候
水停滯表土層 -導致病蟲害
-導致根系缺氧
-水分與養分利用率差
-脫氮損失與溫室氣體(NOx)產生
有效土層淺化 -根系生態系單調化
-導致病蟲害

最後談到農地裡的淨零政策與如何經營的問題,我們除了應有意識地減少溫室氣體排放,縮短碳足跡(愛用國貨、少用外源物質)等,更重要的應該要增加土壤有機碳。

陳館長演說為大家上了難得的專業的一課,讓我們對農作物和土壤關係稍有概念。館長經驗豐富不愧為是土壤醫生!他也透過簡報真誠地對觀眾說:當您對神奇的農藥、肥料、微生物都失望了…,不必絕望,館長建議您:回歸科學與自然,相信陳館長團隊的經驗、專業方法與對策,必能以最友善的方式有效地帶您解決農作與土壤的困境。

 



註1:我國「溫室氣體減量及管理法」所管制的溫室氣體共有7種,包括上述所提及二氧化碳(CO2)、氧化亞氮(N2O)、甲烷(CH4)、氫氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)、六氟化硫(SF6)及三氟化氮(NF3)。