努力小農》減碳淨零「第一米」 花蓮長良農業減碳應許之地

努力小農

經過2年多的努力,長良里的實驗初步驗證了1公頃的農田可以累積千分之四,台灣平地農業發展的最後一里長良里,邁出了台灣農業減碳淨零的「第一米」,長良里正是台灣農業減碳的應許之地。

驚喜與意外

國際千分之四倡議,期望農林業土壤如果能夠增加千分之四的碳,就可以平衡每年工業排放的二氧化碳;然而許多國內專家家學者估計,台灣1公頃農地的土壤,一年能夠增加1公噸就很不容易了。然而意外的是,根據我們在花蓮縣玉里鎮長良里監測的資料,真的可以累積千分之四的碳,1公頃相當66噸的二氧化碳,這是一個令人振奮的結果,但是這只是1次單點的測試實驗,未來將再擴大到20公頃。

我們會積極再確認,並研究能夠增加土壤碳匯的農法和資材,提高重複性、再現性,也希望各界關注與參與,讓農業減碳成為台灣減碳淨零路徑圖上的利器。

前(2021)年9月開始準備幫助台灣小農參加國際減碳認證計劃,去(2022)年4月開始進行「台灣小農種碳的專案」,向黃金標準(Gold Standard)申請專案,到今2月8日獲得初期專案審核通過,期間有許多精彩而意外的事件,但是都沒有初期檢測出在花蓮縣玉里鎮長良里1公頃實驗的稻田土壤在一期稻作後竟然增加了相當66噸的二氧化碳封存量,對我的衝擊。雖然這結果符合國際「千分之四倡議」的0.4%的增量,但是也顛覆了我這一年多的認知,以為每公頃頂多可以增加1噸的想法。

當然這只是一次實驗的結果,並不能代表未來每塊田、每次都增加封存0.4%的二氧化碳在土壤中,但是這也是一個令農民振奮的事實,原來農業的確有機會減碳,而且小農也有機會。我們還是以「作學問在不疑處有疑」,不會以1公頃、第1次的實驗、測量作為定論,但是我們要公開專案的每一步作法,和所有人分享,期望更多農民加入減碳的工作,參與國際認證,增加產量與產值。

我相信國際標準認證活動是透明公開、公眾參與的溝通過程,這是標準化的普世價值,沒有機密、我們力求公開所有的標準與符合標準的細節,供各界利益相關方的審視與參考,以擴大標準化的影響力。

為了了解土壤有機碳的變化情況,長良里小農陳文華,也是長良里里長,在12月14日,收割後一個月再到他的田裡去採樣,再送研究單位檢測。(圖片來源/方儉提供,下同)

增加土壤生物質:中興大學技轉的枯草桿菌

首先是我們的方法學,主要是依據黃金標準的《土壤有機碳框架方法學》,以及其各項相關的規定(請注意這不是單一標準,而是林林總總有20多項的原則、規定、要求、協定等構成的認證系統),要符合這些相關規定,我花費了1年多去研讀、了解、考證這些標準內容,再與專家學者討論,並和農民分享,讓未來可以有更多的小農可以參與種碳的行動。

按照方法學和聯合國糧農組織的《全球土壤再固碳》手冊的建議,我們在長良里推動不使用除草劑,減少肥料(化肥或有機肥),增加土地覆蓋減少土壤擾動與破壞,使用生物資材,使用一切方法增加、保護土壤有機碳,減少流失。

由於是高產量的水田,肥料是必須的,所以我們經過研判,採用大統生技公司的生物有機肥「四季旺」,該肥料有50%的雞糞肥作基底,再加上用過的菇包、生物炭等配料,並使用中興大學技術轉移的枯草桿菌,在理論上是非常能夠抵抗極端環境(乾燥、高酸鹼值等),而且繁殖快,每公升可以產生20-25克等特性,只要在土壤中能與水道共生,就會產生很好的固碳效果。

我們在7月14日撒了3噸的生物有機肥在1公頃的稻田中,等10天後再打田、灌水和及插秧。

興大農業技術領先國際,農科院被視為「農界的工研院」,雙方在科技部支持下執行「益菌微生物體於農業之應用」計畫,開發出健康保健、作物安全、循環農業、畜禽產養殖、水產養殖等多元應用的枯草桿菌系列菌系,並藉由科學試驗證明應用效能,提升產品推廣與市場的競爭力。技轉簽約儀式由中興大學薛富盛校長、農科院陳建斌院長、大統國際生技林振發董事長,以及發明人代表興大黃振文副校長共同簽約。(引用自中興大學官網

採樣檢測的方法

我們採取土壤樣本的方式是按照ICRAF protocol協定採樣方法(詳細採樣方式請參考這裡),在田間中心區域,半徑12.2公尺,面積約100平方公尺的中,以3等分,在①圓心,時鐘②12點、③4點、④8點方向作為採樣點,分別在0-20公分,20-50公分深度進行挖掘,各採土壤數公斤,不同深度的土壤務必要分開,挖起後要在水桶或水盆中充分攪拌均勻,去除樹枝、樹根、葉子、石頭或其他雜物,只保留土壤部分,均勻後,分裝到採樣袋中,並按位置、土層標示,以免混淆。

按照國際土壤有機碳採樣標準,需要在100平方公尺內4個點,直徑5.64公尺的範圍內採取樣本,採0-20公分、20-50公分兩層土壤的樣品。
在農地上土壤有機碳建模、測量和監測的協定手冊。

我們在二期稻(7月)種植、施肥前進行土壤採樣,作為未實施種碳的基準線,7月24日插秧;到採收時間11月17日收割後,再進行採樣。

11月17日收割的稻穀結果相當好,即使在2個強烈颱風的侵襲下,這1公頃實驗田也有6千公斤的乾穀,相當於10割的產量,比其他的對照組田區都來得好。

在土壤採樣時,可以明顯發現,上次耕作前採樣時,田地有明顯的「犁底層」,但是在收割的採樣時,犁底層就很不明顯,這也代表我們的土壤受到一定的生物作用而鬆軟了犁底層。(註:犁底層是土壤長期受到耕作的機具重壓,而產生不透水層板結,

樣本送交政府核可的土壤肥力檢驗機構,進行檢測,將2次各點的檢驗結果進行統計,其試算表如下:

上層的有機質總有機碳有所些許流失(約萬分之1.3),但下層土壤的有機質總有機碳增加了千分之4。我們估計上層的有機質流失,

核對了這批米1公頃產地土壤有機質變化的數據,發現其20-50公分的土壤層增加了0.4%(千分之四)的有機碳。而上層略有流失萬分之1.3,因為今年9月連續2個颱風(海葵、小犬)重創花東,所以流失是正常的,只是下層的竟然有千分之四的增碳,令我十分驚奇!

土壤有機碳轉換為二氧化碳噸當量計算式如下:

tCO2e=土壤增加總有機碳(TOC)% X 面積(平方公尺) X 土壤深度(公尺) X 土壤密度 X 44/12(二氧化碳分子量44與碳原子量12的比值)

本實驗的數據如下:1公頃稻田二氧化碳當量=0.4% X 10,000平方公尺 X 0.3公尺X 1.5(砂壤土密度)X 44/12

經計算,這1公頃土地不到一年期間,共增加了18公噸的碳,如果換算成二氧化碳轉換率3.67(CO2分子量44/碳原子量12),相當是66噸的二氧化碳。 其實我上星期四拿到檢測數據就算出來了,但是多得令人難以致信,這相當於132,000度的綠電,1公頃鋪滿了太陽能板的地,所能產生的最多18萬度電。 這還是在兩次颱風後的結果。之前所有的專家都告訴我,1公頃農地能減1噸碳就了不起了。

這1公頃的實驗田,原來是慣行的(長期使用農藥、化肥),是由花蓮玉里鎮長良里里長陳文華提供,這次在2023年二期稻進行實驗,我們沒有用化肥,改用大統生技的四季旺(生物有機肥),由中興大學技轉的枯草桿菌接種的有機肥;原本聽大統生技林振發董事長的介紹,我想試一試,自費買了肥料,1包200元,共150包,3噸,7月14日施放在田間。

為了減少農藥,陳里長建議抗藥性佳的台農81號,果然也沒用農藥,雖然有些風災後的稻熱病,會損失一點,也不太在意。

沒想到9月結穗期,連續2個颱風,我想完蛋了,土壤有機質必然流失,反正死馬當活馬,硬著頭皮11月17日去長良里採土壤樣本,當時就發現該田區的土壤已經比上次採樣時鬆軟,彷彿沒有犁底層。

而當天收割的稻子,竟有10割乾穀(割或刈)是台灣稻農的術語,1割是1千斤(600公斤),10割就是1萬斤,6000公斤,對西部而言10割算是非常低的產量,而對花東地區,特別是二期稻、又歷經兩次大颱風,能有5、6割就不錯了。10割在當地而言,已經是冠軍產量了。陳里長了因此比別人多了5萬多元的收入(1斤乾穀約14.5元),多了4、5千斤。

這樣算下來,陳里長在明年2月碳權認證後,可以有660美元(20796元新台幣)的立即收入。對我而言,原來預計1公頃1噸,300公頃300噸的年度減碳額度,有5分之1以上都在這1公頃完成了。

再換算一下,這1公頃得米3600公斤,減碳66噸,平均1公斤米減了18.33公斤的二氧化碳,相當於36.67度電的碳排放量(1電約排放0.5公斤的二氧化碳)。

為什麼會增加這麼多的碳匯?

很多人都很驚訝並質疑為什麼會增加如此多的碳匯。其實按照千分之四倡議的觀點,並不是很多,我們這次只有下層增加了千分之四,上層並沒有增加,如果沒有颱風,上層也增加的話,應該會到百噸之譜。

在還沒有進一步科學驗證前,我們仍抱持保守態度,我們依國際土壤碳匯的主要論點:植物的光合作用吸收二氧化碳,30%為土壤上的植物體,30%為土壤下的植物體,40%則進入土壤,如果和土壤的微生物作用良好,則這些植物代謝和殘體的有機碳會成為細菌養分,細菌繁殖就能長期固碳。

我們雖然只用了3噸的生物有機肥,但其富含枯草桿菌,理論上這些枯草桿菌吸收了水稻代謝、植物殘體分解的有機質,就會大量繁殖,造成土壤中的有機碳含量增加。

同時這片田區的產量與同區、同品種、同一種植人相比,也高了20%的產量,這也代表土壤的肥力與健康度是正面影響,所以水稻才能健康抗病,並在颱風後,仍有較好的產量。

不論如何,這是單一的孤值,尚不具整體的統計意義,我們還要持續下去。我們更更希望有志一同的小農一起來參加!也歡迎各界一起見證、研究,複製長良里的經驗,加速台灣減碳淨零的腳步。

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目前倡議「小農種碳」,依照聯合國氣候變化綱要公約清潔發展機制和國際減碳認證機構的方法學,幫助小農進行農業減碳,並進行國際自願性減碳認證和碳信用的交易。

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