五南官網-農業淨零策略管理技術及推動

農林漁牧-農業
農業淨零策略管理技術及推動

Strategy, Management, Technology and Action of Agricultural Net Zero

作　　者：陳尊賢、潘述元、羅朝村、郭鴻裕
主　　編：陳尊賢
出版社別：五南
出版日期：2024/08/23(1版1刷)
ＩＳＢＮ：978-626-393-120-6
E I S B N：9786263931213
書　　號：5N64
頁　　數：452
開　　數：16K
定　　價：750元
優惠價格：675元

　　世界各國在因應氣候變遷環境下，均有不同的策略與管理，依據農業領域各不同產業實際產生之溫室氣體排放情況，提出如何減少碳排放至大氣中及增加碳匯至土壤系統的各種策略研發、土壤管理與耕作制度之技術開發、以期於2040年或2050年達到碳淨零之目標。我國農業部於2022年2月召開全國研討總結論大會，提出減量、增匯、循環與綠趨勢等四大主軸策略規劃，經過近兩年各大學及農業試驗研究與改良場所等機構的研究，已彙整許多國際實務田間試驗成果及累積國內研究成果評估，可以提供讀者農業碳淨零系統性的入門知識介紹，在臺灣農產業實際土壤管理及耕作制度之效益評估、微生物應用、水田與旱田低碳耕作管理、農業剩餘資材再利用及生物質的負碳技術實務案例，讓讀者實際了解可行管理技術、應用成果及未來應用與發展。
　　第一章為國際淨零農業政策發展趨勢，第二章為國際土壤管理技術對土壤碳匯影響，第三章為節能減碳的微生物應用與開發，第四章為水田低碳耕作管理，第五章為臺灣農地土壤碳匯分布，第六章為旱田低碳耕作管理，第七章為農業剩餘資材再利用及其減碳效益，第八章為臺灣農地土壤碳匯增加潛力與面臨的問題，第九章為農業生態系服務價值與綠色環境給付，第十章為生物質的負碳技術發展。整本書內容包括國際氣候變遷主要問題與淨零農業發展趨勢、如何碳減排與增匯之策略規劃、各國在減排增匯田間長期10年至50年試驗成果、未來在臺灣可能面臨之問題與挑戰、節能減碳的微生物之應用開發效益、國際對水田與旱田低碳耕作管理經驗、農業剩餘資材再利用及其減碳效益及生物質的負碳技術等實際案例分享等，期望提供讀者在此領域系統性知識與管理技術之介紹，作為農企業因應氣候變遷未來執行之重要參考資料。

陳尊賢
學歷：國立臺灣大學農業化學系農學博士
現職：國立臺灣大學農業化學系名譽教授、台灣水資源與農業研究院顧問、中華氣候變遷暨農業發展學會理事長
經歷：國立臺灣大學農業化學系系主任與所長、生農學院副院長；臺灣水資源與農業研究院副院長；國際組織亞太地區糧食肥料技術中心土壤肥料專家；國際組織東亞及東南亞土壤科學會聯盟（ESAFS）會長；國際組織亞洲與太平洋地區土壤與地下水污染整治工作小組主席；中華民國環境分析學會、台灣農業化學學會、台灣土壤及地下水環境保護協會、中華土壤肥料學會理事長；環保署土壤及地下水污染整治法小組委員會召集人；環保署土壤及地下水污染整治基金管理會、環保署環境品質諮詢委員會、環境影響評估委員會、環檢所環境檢驗機構技術評鑑委員會委員
獎勵：國立臺灣大學教學傑出獎與社會服務傑出獎、ESAFS Award、國際同濟會臺灣總會第31屆全國十大傑出農業專家獎、農委會農業優秀人員獎、環保署環境保護學術一等專業獎、台灣土壤與地下水環境保護協會卓越貢獻金質獎、中華民國環境分析學會學會金質獎
專長：土壤學、土壤調查與分類、土壤形態與化育作用、土壤汙染調查與整治、土壤品質評估、土壤碳匯

潘述元
學歷：國立臺灣大學環境工程學碩士、博士
現職：國立臺灣大學生物環境系統工程學系副教授
經歷：清華大學能源與環境研究中心博士後研究員、美國勞倫斯柏克萊國家實驗室能源技術部門博士後研究員
專長：永續循環農業、廢棄物資源化、再生水、農業碳中和、農業與環境

羅朝村
學歷：美國康乃爾大學植物病理學系博士
現職：國立虎尾科技大學生物科技系教授兼文理學院院長、中華永續農業協會理事長、台灣農民陣線推廣協會理事長
經歷：農委會農業試驗所研究員；國立虎尾科技大學生物科技系副教授、研究發展處企劃與國際合作組組長、生技與農產品檢驗服務中心主任、生物科技系系主任、研究發展處研發長、產學合作及服務處處長
專長：農產品生產與技術的開發、植物保護生物製劑的研發與生產、生物防治

郭鴻裕
學歷：國立中興大學土壤環境科學系碩士、荷蘭國際航天調查與地球科學研究院（ITC, Netherland）國際訓練班畢業
現職：農委會政策諮詢委員、台灣水資源與農業研究院顧問、氣候變遷與淨零排放辦公室諮詢委員
經歷：農委會農業試驗所農業化學組助理研究員、副研究員、研究員兼組長；Burkina Faso土壤調查與技術服務；多次受邀出席亞太地區國際會議專題報告
專長：臺灣農地土壤調查專家、整合土壤與作物施肥管理系統、臺灣土壤資訊系統建立與應用專家、無人機與智慧農業之應用、水資源灌溉與管理、土壤液化、氣候變遷因應與作物調適、農業碳中和、農業資源循環再利用

陳尊賢
學歷：國立臺灣大學農業化學系農學博士
現職：國立臺灣大學農業化學系名譽教授、台灣水資源與農業研究院顧問、中華氣候變遷暨農業發展學會理事長
經歷：國立臺灣大學農業化學系系主任與所長、生農學院副院長；臺灣水資源與農業研究院副院長；國際組織亞太地區糧食肥料技術中心土壤肥料專家；國際組織東亞及東南亞土壤科學會聯盟（ESAFS）會長；國際組織亞洲與太平洋地區土壤與地下水污染整治工作小組主席；中華民國環境分析學會、台灣農業化學學會、台灣土壤及地下水環境保護協會、中華土壤肥料學會理事長；環保署土壤及地下水污染整治法小組委員會召集人；環保署土壤及地下水污染整治基金管理會、環保署環境品質諮詢委員會、環境影響評估委員會、環檢所環境檢驗機構技術評鑑委員會委員
獎勵：國立臺灣大學教學傑出獎與社會服務傑出獎、ESAFS Award、國際同濟會臺灣總會第31屆全國十大傑出農業專家獎、農委會農業優秀人員獎、環保署環境保護學術一等專業獎、台灣土壤與地下水環境保護協會卓越貢獻金質獎、中華民國環境分析學會學會金質獎
專長：土壤學、土壤調查與分類、土壤形態與化育作用、土壤汙染調查與整治、土壤品質評估、土壤碳匯

CHAPTER 1　各國農業淨零減碳政策與措施
鄭又綺、潘述元

一、前言
　　為實現「2050 淨零碳排」目標，各國必須齊心積極為減碳做出貢獻，制定更具體且有效之政策，以高效降低全球碳排放量。首先，各國須深入分析各產業之碳排放結構，於部分農業出口大國（例如：美國、澳洲）農業部門之碳排放量尤其顯著，甚至超越工業製程及產品使用部門，因此實現農業淨零至關重要，減排潛力更是不容忽視。本章將研析各國之農業減碳政策，旨在了解各國減碳政策之具體內容、施行成效、階段性減量目標及相關推動成本。透過各國減碳政策之全面分析，國內外政策制定者可針對產業結構、技術現況、經濟條件等層面進行適當之地域性調整，提出適用各國之可行方案，進而有效促進全球農業部門之減排效果，推動農業轉型，實踐循環經濟，為實現全球氣候目標做出貢獻。
　　於溫室效應引起之極端氣候威脅下，各國除致力於制定碳排減量目標，更須積極制定調適（adaptation）方案、設立提升城市及國家韌性（resilience）之各類政策以及進行人為活動環境影響之緩解（mitigation）措施。調適措施旨在避免或降低極端氣候所致經濟或人身安全之負面影響，透過預先調整生活習慣、產業活動等方式，以因應極端氣候或預測之氣候變遷；而韌性係指社會、經濟、生態等系統能夠承受衝擊及復原之能力，因此各國須積極投入資源以提升國家之氣候韌性，避免未知環境衝擊造成災難性後果；而緩解政策則旨在控制人為活動對全球氣候造成之負面影響。可以上述三種措施概括各國面對氣候變遷之應對措施，並延伸出符合各國現況之特定政策。

二、研析農業減碳政策與管理措施架構
　　推動各類減排行動時，需配合技術研發與革新、減碳意識提升，以及自願性與強制性政策下之管理策略等公私部門之積極參與，以確保溫室氣體減排措施可順利且高效運行。然而，經濟因素往往與環境保護目標互相衝突，導致非強制性之氣候行動窒礙難行，使環保措施之推行及實踐愈發困難。因此，在計畫執行過程中，需要同時考慮成本問題，以發揮更好的政策執行效果。圖1-1 彙整全球農業領域前15 項關鍵溫室氣體減排技術與管理策略，並列舉其各項措施於執行階段之成本，並輔以直條圖寬度作為各項措施之環境效益量化結果（Ahmed and Almeida, 2020）。

三、歐盟
　　根據歐盟於2023 年提出之溫室氣體盤查報告顯示：2021 年歐盟總體溫室氣體排放量為3,472 百萬公噸二氧化碳當量（Mt CO2e），而其中農業部門占總體排放量之10.9%，而各成員國因氣候條件、產業結構及經濟發展等環境、經濟、社會因素，成員國間對歐盟總體農業排放貢獻量自0.02% 至17.58% 不等，顯示歐盟成員國農業部門之排放量存在顯著差異。而上述排放量未考慮農業部門之能源排放，若將其計入農業活動之溫室氣體排放，農業部門總排放約多增加額外72.09 Mt CO2e，占歐盟整體溫室氣體排放量約13%，係溫室氣體減排任務中關鍵角色（UNFCCC, 2023b）。農業活動相關之溫室氣體排放散落於多個類別中，而歐盟成員國與歐盟每年均須向《聯合國氣候變遷綱要公約》（United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC）提交溫室氣體盤查報告。歐盟環境署（European Environment Agency）於2021 年提出「農業氣候減緩政策與措施」（Agricultural climate mitigation policies and measures），並持續通過「共同農業政策」（Common Agricultural Policy，簡稱CAP）實施溫室氣體排放減緩及農業生產效率提升政策，其減少之排放量卻與增加產量所致之排放量互相抵消，導致農業部門之減排成效不彰。上述溫室氣體排放減緩政策包含：減少氮肥使用量、增加土壤碳儲存量、改善畜禽糞尿管理、推廣有機農業等，除透過上述措施降低溫室氣體排放外，亦須同步考慮食品進口導致之碳洩漏（carbon leakage）風險。
　　歐盟近年持續提出多項農業溫室氣體排放減量措施及減排目標，包含：「綠色新政」（Green Deal）、「從農場到餐桌」（Farm to Fork）、修改版「共同農業政策」計畫、「碳農業倡議」（Carbon Farming Initiatives）、「循環經濟行動計畫」（Circular Economy Action Plan）及「Fit-for-55」綠色經濟方案等，均致力於透過減少施用化學肥料、增加養分循環使用、消費者生活型態轉變、增加農業場域碳吸存等措施，以推動溫室氣體排放減量，並限制森林砍伐。此外，相關單位也積極舉辦各項培訓及諮詢服務，使氣候行動之實踐可擴及農戶，並鼓勵青年農民回流農村從事農業活動，以確保農村未來數位基礎設施之使用率。
　　歐洲環境政策機構（Institute for European Environmental Policy, IEEP）於2019 年提出《如何於2050 年邁向淨零農業》（Net-zero agriculture in 2050: How to get there）之研究，並透過「2050 碳排路徑工具透明化倡議」（Carbon Transparency Initiative 2050 Roadmap Tool, CTI 2050）提出四大情境下農業部門溫室氣體排放之模擬工具，以了解農業部門於不同情境下排放情形（如圖1-2 所示），以下說明四大情境設定：
　　1. 情境一／在無重大土地利用變化之情境下，提高生產效率及碳吸存量。提高生產效率往往是農業部門面臨氣候變遷調適政策之首要措施，於此情境下，大部分剩餘土地被用作臨時草地，僅有少部分土地利用轉變為森林及永久草地，對於土壤碳儲量有一定之碳匯效益。
　　2. 情境二／在無重大土地利用變化之情境下，改變生產模式及碳吸存量。將生產模式轉變為碳密度較低之產品可大幅降低農業部門之非二氧化碳排放，從而降低農業活動對於氣候變遷之影響。同時，需避免進口高碳密度產品，以避免歐盟陷入碳洩漏風險。
　　3. 情境三／在無重大土地利用變化之情境下，結合情境一及情境二，提高生產效率、改變生產模式並增加碳吸存量。同時透過提高生產效率並改變生產模式，預計可於2050 年將農業部門之排放量降低50%，並同時保持農業土地面積，以確保土壤可保有穩定碳儲量。
　　4. 情境四／在土地利用重大變化之情境下，提高生產效率、改變生產模式並增加碳吸存量。此情境模擬透過集中生產提高生產效率並改變生產模式，同時將額外農地面積轉換為林地，以估算此情境下溫室氣體減排及增加碳吸存之潛力。

四、英國
　　根據英國於2023 年向UNFCCC 提交之溫室氣體盤查報告顯示：2021 年英國國家溫室氣體淨排放量約430.7 Mt CO2e（包含LULUCF），而農業部門之排放量約占10%，僅次於能源部門位居排放第二大部門，其中農業部門之甲烷及氧化亞氮排放占農業總排放量之65.1% 及31.6%，僅小部分二氧化碳排放（3.3%）至環境中。相較1990 年排放等級已降低15%，主要歸功於動物飼養量下降及化學肥料使用量之減少。而上述農業部門溫室氣體排放並未涵蓋能源排放，農業活動造成之能源排放約5.9 Mt CO2e，故農業活動產生之溫室總排放約占國家總排放量之11.4%，顯示農業活動尚有減排措施發展空間。於農業部門中排放量最高之氣體種類為甲烷，2020 年之甲烷排放量約27.7 Mt CO2e，主要排放源為牛隻腸胃發酵，其次則為其他牲畜之腸胃發酵及糞尿管理（UNFCCC, 2023c）。
　　英國政府為有效減緩溫室氣體排放，於2020 年提交《英國土地利用淨零政策》至英國氣候變遷委員會（Climate Change Committee, CCC），內容針對農業及土地利用提出多項減排措施，包含：肥料使用管理、低碳農耕、糞尿管理厭氧消化技術沼氣生產能源化、低碳畜牧模式、低排放飼料研發、能源作物種植、混農林業發展、生活型態及飲食改變等，期望透過減少高碳密度產品之消費並降低廚餘產生量，以實現減少食物生產過程所產生之溫室氣體排放。同時量化評估各項減排措施之溫室氣體減量效益；而林業發展係邁向淨零排放之關鍵措施，故透過混農林業、土地利用轉變等方式增加土地負碳潛力，方能有機會達成國家淨零目標，如圖1-3 所示。
　　為確保2050 年可順利達成淨零目標，英國主管機關以五年為一期，針對農業、建築、國內運輸、燃料供應、工業及能源各部門規劃「碳預算」（carbon budget），以碳預算規範溫室氣體排放上限（cap），並依法定期公布碳預算，目前已規劃至2037 年，且預計持續規劃至2050 年止，其碳預算之執行單位及組成架構如圖1-4 所示。為確保碳預算機制之獨立性，《英國氣候變遷法》（Climate Change Act）特別設立氣候變遷委員會（CCC），集結專家學者、企業及公眾各單位之意見，向政府研提每期碳預算之額度建議，而各項碳預算之配額可根據各部門之排放量進行交易，以通力達成國家總碳預算目標值。
　　英國第四期（2023-2027）、第五期（2028-2032）及第六期（2033-2037）分別制定之碳預算規劃將年排放量限制於390、350 及193 Mt CO2e 以下，根據各項措施發展逐漸成熟，也逐漸加強其碳排減量力度。於農業部門中擬透過精準飼餵模式、低排放飼料、利用機械擠乳增加擠乳頻率、多用途牲畜品種養殖、改善病蟲害防治系統、提升農機具能源使用效率等方式降低每期溫室氣體排放上限。英國也跟隨《巴黎協定》（Paris Agreement）之排放路徑，承諾於2030 年實現68% 之減排量（以1990 年作為基準年）。

五、美國
　　根據美國環境保護署提交至UNFCCC 之國家溫室氣體盤查報告：2021 年國家溫室氣體總排放量約為6,340 Mt CO2e，農業部門之碳排放量約598.1 Mt CO2e，占國家總排放之9.4%，主要由甲烷及氧化亞氮排放組成，分別占農業排放之46.5% 及52.1%。甲烷排放之最主要排放源為腸胃發酵，其次依序為糞尿管理及水稻種植；而氧化亞氮排放之最大排放源為土壤管理，其次為畜禽腸胃發酵、糞尿管理、水稻種植等。另一部分，LULUCF 部門於2021 年實現碳匯量832 Mt CO2e，而淨二氧化碳移除量約754.2 Mt CO2e，並以林地為最主要之碳移除源。
　　依據美國農業部（U.S. Department of Agriculture, USDA）之預測，於當前政策及執行策略推行下，預期於2060 年可實現農業部門淨零排放，達成排放及移除量平衡。美國私人基金會—沃爾頓家族基金會（Walton Family Foundation）評估農耕與畜牧養殖模式改變、消費型態轉變及土地利用變化等三大領域之變化，而三大類別下又分為24 項措施。
　　上述農耕與畜牧、消費型態及土地利用三大類別之運行變化對於溫室氣體排放減緩及碳吸存效益之影響程度不盡相同，圖1-5 顯示於2050 年以上變化對於減排量之影響，若積極配合農耕及畜牧模式抑或消費型態改變，可分別減少約258 Mt CO2e（40% 之農業排放量）、110 Mt CO2e（17% 之農業排放量），積極及保守情境下之溫室氣體減排量分別為57% 及10%，顯示積極與保守作為間減排成效存在顯著差異，故各國均須積極從事相關氣候行動。
　　綜合以上，24 項措施中農業部門之溫室氣體減量措施包含：精準施肥、水稻種植及水資源管理、厭氧消化技術引進、低碳農耕及畜牧養殖模式、減少化石燃料使用等；消費型態之改變主要倚靠氣候意識抬頭並減少食物浪費等方式達成；而土地利用變更旨在增加碳匯潛力，透過造林、森林管理、避免草原消失及保護泥炭地與溼地等方式保護高碳匯密度之土地利用形式。

六、澳洲
　　根據澳洲政府提交至UNFCCC 之國家溫室氣體盤查報告，2020 年之國家溫室氣體總排放量約528.7 Mt CO2e（不包含LULUCF），其中農業部門之排放量約為78.3 Mt CO2e，占國家總排放量之15%，相較1989 年農業部門之排放等級已降低15%，但仍是國家第二大排放部門，顯示澳洲農業部門之減排措施尚有發展潛力。農業部門為甲烷排放之最大排放部門，而主要源自畜禽腸胃發酵之排放；農業部門亦是氧化亞氮排放量最大來源，占國家氧化亞氮總排放量之76%，主要肇因於農業土壤中微生物及化學轉換之排放（UNFCCC, 2023a）。鑒於澳洲農業部門減排措施未來發展潛力，公私部門各單位均積極成立非營利機構，同時制定多項階段性預期達成目標，例如：於2030 年前於畜牧產業實現碳中和（Carbon Neutral by 2030, CN30），豬隻肉品產業則計畫於2025 年前實現低碳或碳中和生產，攜手為2040 年農業淨零排放目標努力（Australian Government Department of Agriculture and Water Resources, 2020）。
　　因澳洲幅員廣大，各州之氣候條件及產業發展情況也不盡相同，故澳洲聯邦政府及州政府均分別提出最適合之農業部門減排政策及相關計畫（如表1-2 及表1-3 所示）。澳洲聯邦政府為確保減量目標值可順利達成，便提出澳洲專用之碳權交易單位（Australian Carbon Credit Units，簡稱ACCUs），用以代表排放一噸二氧化碳當量之權利，使農戶、企業及公眾均能積極參與其中，透過執行溫室氣體減量或碳捕捉及封存專案計畫，獲取碳權並作為商品向外銷售至政府、企業或其他私人單位（Australian Government Clean Energy Regulator, 2023a）。透過此項措施執行，便能有效將溫室氣體排放之減量責任加諸生產者或企業，提醒其獲取生產商品之餘，也須同時考慮其商業活動對於環境之負面影響。截至2023 年10 月，已成功發行229 萬ACCUs，政府也利用相關資金援助國家自然資源管理（National Resources Management，簡稱NRM）計畫，已持續緩解氣候變遷對自然資源所致之不利影響（Australian Government Clean Energy Regulator, 2023b）。然而，於政策性架構下，仍需有具體之執行措施支持，例如：韌性氣候及調適策略、礁岩生態系2050 長期永續計畫及國家乾旱氣候協定等措施均可有效減緩氣候變遷對於自然資源之破壞；同時，也需要配合植樹計畫、低碳飼養技術研發等具體減碳作為，方能有效達成國家訂定之氣候目標（Ngo, 2023）。
　　除聯邦政府積極為國家溫室氣體減量付諸努力外，各州政府也根據自身條件訂定不同地方概念性目標之減排及氣候變遷調適政策。表1-3 彙整澳洲各州政府頒布之減排政策，並設定各項政策施行之階段性目標。各州之減排及調適政策包含多項共通性，例如：提升公眾固碳及氣候變遷意識、提高農業氣候韌性、農業永續發展等（Ngo, 2023）。然而亦可發掘無論地區甚至國家，減量政策均倡導再生能源使用、節能技術研發、生態自然資源保護等概念，期望於減碳政策施行期間，亦能同時保護農業及生態環境，實現永續農業發展。

七、韓國
　　韓國政府近年積極推廣沼氣生產及再利用技術，「2050 碳中和政策」（2050 Carbon Neutral Strategy）及《沼氣法》（Biogas Act）均致力於透過厭氧消化技術將有機廢棄物轉化為再生能源，並於廢棄物處理過程中避免能源及非二氧化碳溫室氣體之使用，其中《沼氣法》中提及根據有機廢棄物產生量，分配沼氣能源生產需求，為厭氧消化及沼氣利用設施提供經濟支持，並設立食物廢棄物、污水污泥、畜禽糞尿等有機生物質之共消化技術示範場域；2020 年之《資源循環基本法》（Framework Act on Resource Circulation）更提及將於2027 年正式禁止直接掩埋作業，並推廣沼氣生產作為有機廢棄物之標準處理程序。

八、西班牙
　　西班牙政府也於2022 年發布「沼氣路徑規劃」（Soluciones Integrales de Combustión 2022），推廣生質沼氣之生產及再利用，政府也發起專案計畫輔導，以協助城市復甦、轉型，同時提升韌性。該計畫也規劃於2030 年將生質能之產出量能提升，預計提升3.8 倍至總發電度數10.4 TWh；而其規劃有機廢棄物種類多元，包含農業、食品產業、民生工業、污泥等多項廢棄物，同步推行工業製程中電能與熱能取代及運輸系統中生質燃料之使用，預估每年可降低2.1 萬噸之二氧化碳當量排放。生質燃料於運輸系統中之使用也有助於達成「2021-2030 年國家整合式能源和氣候計畫」（PNIEC）設定之目標：於2030 年實現28% 之再生能源使用率。

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