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2025-01-23

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減碳與循環科技在農業永續上的應用

隨著全球暖化加劇，各國致力於減少溫室氣體排放，農業部門作為排放來源之一，需要透過低碳畜牧、負碳農法、資源再利用及綠色技術等策略達成永續發展目標。此外，精準農業、可再生能源與廢棄物再利用技術也能提升資源利用效率，改善土壤及水質，促進農產品品質。文章以台灣及國際案例說明具體應用，例如台灣的農食循環工廠和日本的碳交易制度。

近年來，全球暖化和氣候變遷的影響日益顯著，各國紛紛致力於減少溫室氣體排放，以實現永續發展目標。農業部門作為溫室氣體排放的來源之一，也面臨著減碳的壓力。同時，農業生產過程中產生的大量廢棄物也亟需妥善處理和再利用。減碳與循環科技的應用為農業永續發展提供了新的途徑，可以有效減少農業碳排放，提高資源利用效率，並改善農業生態環境。
農業部門在實現淨零排放的過程中扮演著關鍵角色。¹ 為了達成此一目標，主要有四大策略：建立低碳的畜牧生產模式、建構負碳農法、促進農業剩餘資源再利用，以及推動綠色趨勢。這些策略相互關聯，共同促使農業朝向永續發展。例如，低碳畜牧生產模式可以透過改善動物飼養方式和糞便管理，減少甲烷排放；負碳農法則強調增加土壤有機質含量，將碳封存於土壤中；農業剩餘資源再利用則將廢棄物轉化為可利用資源，減少浪費和污染；綠色趨勢則鼓勵使用可再生能源和節能技術，降低農業生產對環境的衝擊。
然而，氣候變遷也為農業帶來了嚴峻的挑戰。² 極端氣候事件，如乾旱、洪水和熱浪，對農作物產量和品質造成重大影響。氣候變遷也加劇了土壤退化和水資源短缺等問題，進一步威脅農業生產和糧食安全。

農業減碳技術

農業減碳技術是指應用於農業生產過程，以減少溫室氣體排放的技術。 3 以下列舉幾項關鍵的減碳方法：

減少農藥和化肥的使用：過量使用農藥和化肥會導致土壤酸化、水體污染和溫室氣體排放。⁴ 可以透過精準施肥技術，例如使用感測器監測土壤養分含量，並根據作物需求精準施用肥料，減少浪費和環境污染。此外，生物防治技術，例如利用天敵昆蟲或微生物防治病蟲害，可以減少對化學農藥的依賴，降低對環境的衝擊。
使用可再生能源：農業生產過程中可以使用太陽能、風能等可再生能源，替代化石能源，減少碳排放。⁵ 例如，在農田安裝太陽能發電設備，為農業生產提供電力；使用電動農機具，例如電動曳引機和電動收割機，取代傳統燃油農機，減少碳排放和空氣污染。
改善土壤健康：健康的土壤可以封存大量的碳。⁶ 可以透過增加土壤有機質含量，例如將作物殘渣或有機肥料回歸土壤，提高土壤的固碳能力。⁴ 此外，減少土壤侵蝕，例如採用免耕或少耕農法，可以保護土壤結構，防止土壤碳流失。
發展精準農業：精準農業可以透過科技手段，精準地控制農業生產過程中的各個環節，提高資源利用效率，減少碳排放。¹ 例如，使用感測器監測土壤水分和養分含量，精準施肥和灌溉，避免資源浪費和環境污染；利用無人機進行遙感監測，獲取作物生長資訊，及時發現病蟲害或營養缺乏等問題，進行精準的田間管理。

農業循環科技

農業循環科技是指將農業生產過程中產生的廢棄物，透過再利用、再生和循環利用等方式，轉化為可利用資源的技術。⁷ 這些技術有助於減少農業廢棄物對環境的影響，並提高資源利用效率。以下彙整農業廢棄物及其潛在用途：

廢棄物種類	潛在用途
作物殘渣（例如：稻稈）	沼氣生產、堆肥、生物炭生產
畜禽糞便	沼氣生產、堆肥、有機肥料
食品加工廢棄物（例如：果皮渣、酒粕）	飼料添加劑、有機肥料、生物炭生產
農業廢水	灌溉用水、沼氣生產

農業廢棄物再利用：農業廢棄物如秸稈、畜禽糞便等，可以透過堆肥、沼氣發電等方式，轉化為有機肥料和能源。⁸ 堆肥可以將有機廢棄物轉化為富含有機質的肥料，改善土壤肥力；沼氣發電則可以利用有機廢棄物厭氧發酵產生的沼氣，作為能源使用。
廢水處理和再利用：農業廢水經過處理後，可以再利用於農田灌溉，減少水資源浪費。⁹ 例如，利用人工濕地等生態工程技術，淨化農業廢水，去除其中的污染物，使其達到灌溉水質標準。
沼氣發電：畜禽糞便和農作物秸稈等有機廢棄物可以透過厭氧發酵產生沼氣，沼氣可以用於發電和供熱。⁸ 沼氣發電可以減少對化石能源的依賴，並降低溫室氣體排放。
生物炭生產：農業廢棄物可以透過熱解炭化技術，轉化為生物炭，生物炭可以改良土壤、增加土壤肥力和固碳能力。⁹ 生物炭具有多孔結構，可以增加土壤的保水性和通氣性，並提供植物生長所需的養分。

減碳與循環科技在農業永續上的應用案例

台灣案例

減少化肥使用：農試所研發適合台灣的農業土地管理方法學，以多元的方法幫助農民管理農地、畜牧、耕作方式，可以減少甲烷、氧化亞氮溫室氣體排放，也可以增加土壤碳匯。⁴
發展循環經濟：中分院與地方政府共同打造了「生態資材數位預控生產設備」，將數位節能型生物炭量產科技導入地方需求，將農業廢棄物轉身一變成了在地酒莊及農民應用於土壤改良材料的機能型生態材料。此外，台灣也成立了「農食循環概念工廠」，將農業廢棄物轉化為飼料和保健食品等高價值產品，促進農業循環經濟的發展。¹⁰
智慧農業：陽明交通大學研究團隊跨域結合發展「無毒智慧農業管理平台」，結合了生物科技、資通訊及農業專長人才，將農場蒐集之數據進行AI分析，智慧化監控農場環境、提供農民施肥及病蟲害防制之解決方案。¹¹

國外案例

法國：政府努力因應過度使用化肥而造成的氮排放現況，預計在2030 年之前，法國的農場要將化肥使用量減少15%，並且對兩年未能達到目標的農場進行徵稅。⁶
日本：導入「J-信用（J-クレジット，J- credit）」碳交易制度，使農業領域減碳效益可透過跨領域交易轉變為經濟收入，亦有助全國協力達成碳中和目標。⁶ 透過此制度，農民可以將減排的成果轉化為碳信用額度，並在市場上進行交易，獲得經濟收益，進一步鼓勵農民採用減碳技術。
西班牙：透過發展循環農業，將廢棄物轉化為資源，並遵循循環經濟的三個設計驅動原則：（一）消除廢棄物和污染；（二）循環產品和材料（實現最高價值）；（三）恢復自然。¹² 這些原則是由艾倫麥克阿瑟（Ellen MacArthur）基金會提出的循環經濟框架，旨在促進資源的有效利用和減少環境污染。

減碳與循環科技在農業永續上的效益

減碳與循環科技的應用可以為農業永續發展帶來多方面的效益：²

減少溫室氣體排放：透過減少農藥化肥使用、使用可再生能源等措施，可以有效減少農業生產過程中的溫室氣體排放，減緩氣候變遷。⁹
提高資源利用效率：循環科技可以將農業廢棄物轉化為可利用資源，提高資源利用效率，減少資源浪費。¹³ 例如，將作物秸稈用於沼氣生產，既可以減少焚燒秸稈造成的空氣污染，又可以產生能源。
改善土壤和水質：減少農藥化肥使用、增加土壤有機質含量等措施，可以改善土壤和水質，維護農業生態環境。¹⁴ 健康的土壤可以提高農作物產量和品質，並減少對環境的污染。
提升農產品品質：減碳和循環科技的應用可以促進農產品的品質提升，提高農產品的附加值。¹⁵ 例如，有機農業生產的農產品，由於不使用化學農藥和化肥，因此更健康、更安全，也更受消費者歡迎。
促進精準農業：數位工具的應用可以促進精準農業的發展，提高農業生產效率和資源利用效率。¹⁶ 例如，FarmERP 等農場管理系統可以協助農民記錄和分析農場數據，例如土壤濕度、作物生長狀況等，並根據數據進行精準的田間管理。Dole 公司的 QC 影像辨識系統則可以透過影像分析，快速評估水果品質，提高分級效率，減少人工成本。
農業碳匯：與其他產業不同的是，農業具有碳匯的潛力，可以將大氣中的二氧化碳封存於土壤、森林和海洋中。¹³ 透過負碳農法、造林和保護海洋生態系統等措施，可以增加農業碳匯，為減緩氣候變遷做出貢獻。

減碳與循環科技在農業永續上面臨的挑戰

儘管減碳與循環科技在農業永續發展中具有重要作用，但也面臨著一些挑戰：¹⁷

技術成本：一些減碳和循環科技的應用成本較高，例如，建置沼氣發電設備、生物炭生產設備等，需要較高的投資。¹⁸ 對於一些小型農戶而言，這些技術的應用成本可能難以負擔。
政策支持：減碳和循環科技的推廣需要政府的政策支持，例如，提供財政補貼、制定相關標準和法規等。¹⁹ 政府的政策引導和支持可以降低農民採用新技術的風險，並促進新技術的普及。
農民接受度：一些農民對減碳和循環科技的接受度不高，例如，對新技術的了解不足、擔心新技術的風險等。²⁰ 需要加強對農民的培訓和教育，提高農民對新技術的認識和了解，並消除農民的疑慮。
市場需求：循環農業生產的產品的市場需求有限，例如，有機農產品、生物炭等，需要進一步拓展市場。²¹ 消費者對永續農業產品的認知和需求是促進循環農業發展的重要動力。
氣候智慧型農業：氣候智慧型農業 (CSA) 是一種整合性的農業發展策略，旨在平衡糧食安全和氣候變遷的挑戰。¹⁷ CSA 強調提高農業生產效率、增強農業系統的韌性和減少溫室氣體排放。然而，CSA 的實施需要跨部門的合作和協調，以及對農民的技術支持和能力建設。

減碳與循環科技在農業永續上的未來發展方向

為了更好地推動減碳與循環科技在農業永續上的應用，未來需要：²²

加強研發和推廣：加強減碳和循環科技的研發，開發更具成本效益和適用性的技術，並加強技術的推廣和應用。²³ 例如，研發低成本的生物炭生產技術，或開發更適合小農戶使用的沼氣發電設備。
建立完善的政策和法規：政府需要制定相關政策和法規，支持減碳和循環科技的發展，例如，提供財政補貼、稅收優惠等。²⁴ 政策和法規可以為減碳和循環科技的應用提供 incentives，並規範相關技術的應用，確保其環境效益和社會效益。
提高公眾意識：提高公眾對減碳和循環科技的認識和了解，促進公眾參與和支持農業永續發展。²⁵ 消費者對永續農業產品的需求是促進減碳和循環科技應用的重要動力。
促進國際合作：加強國際間的合作與交流，分享減碳和循環科技的經驗和技術，共同推動農業永續發展。²⁶ 國際合作可以促進技術的 transfer 和 diffusion，並共同應對氣候變遷的挑戰。
消費者教育：提高消費者對永續農業的認識和了解，鼓勵消費者選擇永續生產的農產品，例如有機農產品、產銷履歷農產品等。²⁷ 消費者的選擇可以引導農業生產朝向更永續的方向發展。
整合策略：制定整合性的永續農業發展策略，將經濟、社會和環境因素納入考量，確保永續農業的經濟可行性、社會效益和環境效益。²⁸ 例如，在推廣減碳技術的同時，也需要考慮農民的生計和農村的發展。

總結

減碳與循環科技的應用是實現農業永續發展的重要途徑。透過減少農業碳排放、提高資源利用效率和改善農業生態環境，可以促進農業的可持續發展，保障糧食安全，並應對氣候變遷的挑戰。² 永續農業的發展不僅需要技術的進步，也需要政策的支持、農民的參與和公眾的認知。²⁹ 未來，需要加強研發和推廣、建立完善的政策和法規、提高公眾意識和促進國際合作，共同推動減碳與循環科技在農業永續上的應用，為實現全球永續發展目標做出貢獻。¹⁴ 此外，永續農業的發展也需要兼顧經濟、社會和環境效益，才能確保其長期發展和成功。²⁸ 唯有透過持續的努力和創新，才能克服挑戰，實現農業永續發展的目標，為人類創造更美好的未來。

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