氣候變遷與農業調適 陳保基 教授 國立臺灣大學生物資源暨農學院 動物科學技術學系 部份資料來源 2010農學團體聯合年會 「氣候變遷與農業調適論壇」 國立海洋大學 李國添校長 國立臺灣大學農藝系 盧虎生教授 國立中興大學應用經濟系 陳吉仲教授

氣候變遷的定義 指大自然或人為因素所造成之不同時間點的氣候條件之改變。 或指某一段期間因為人類直接或間接的行為所導致大氣組成的改變而使得氣候的改變。 所以氣候變遷是指某一長期時間的氣候之改變。

是否有氣候變遷?! 2001至2005年的全球平均溫度是1850-1899 年的平均溫度高了0.76°C [0.57°C - 0.95°C] 自有溫度記錄(1850年)以來，1995至2006年 的12年中，有11年的年溫度是160年來最高 溫度前12名的年份 最近50年的平均每10年之上升溫度0.13°C， 是之前100年的兩倍 利用相關的替代資料發現北半球在20世紀 的平均溫度是過去1000年來的最高溫度之 世紀

氣候變遷與極端氣候災害 2010年全球發生的天然災害，包括極端氣候、火山爆發、龍捲風、暴風雪、山崩、海嘯、土石流、礦變、火災、洪水、苦旱…等，不但造成數十萬生命的損失，也造成全球前所未有的經濟損害。全球經濟損失額度達2,220億美元，是2009年損失額的三倍多。 2010以來年年的聖誕節前後，歐美地區都發生酷冷及暴風雪現象，不但歐洲航班，連美國境內大亂，造成鉅大經濟損失。 2010年澳洲水災，造成60年來最嚴重的災害，美國、日本大雪也是10年來最嚴重災害，會造成未來糧食價格上漲。

氣候變遷與極端氣候災害 2011年在世界各地旱災與洪患頻繁。首先是今年年初，包括中國華南、歐洲、東非等地，發生嚴重乾旱，歐洲二到四月的雨量，不到往年的40%，德國有些地方更低到只有5%，造成穀物欠收，而非洲東部也面臨60年來最大旱災，飢荒造成近三萬名幼童餓死。然而3月在日本發生的地震、海嘯並引發核災，與氣候異常也有關。 在過去一百年，台灣平均溫度上升幅度達1.4度，比全球的0.7度高出了兩倍，到了本世紀末，溫度將上升2到3度，不但氣溫會上升，雨量的分布也趨於兩級化，大豪雨明顯增加，小雨的日數則大幅減少。

近十年台灣颱風極端降雨的頻率，比過去增加了三倍以上。在2000年以前，颱風帶來極端降雨的頻率，大約3到4年才發生一次，但是在2000年以後，平均每年就發生一次。由於極端氣候加上人為過度開發，災害的特性與影響範圍，也與以往完全不同。

Taiwan: 1.3°C/100 year (1901-2008)，夜溫增加顯著 Above mean Below mean 達統計檢定顯著 (From 柳中明) Global: 0.74°C/100 years (IPCC, 2007) 7

平均氣溫： 　台灣平均溫度上升0.8°C， 平地溫度上升1.2°C，都會地區則上升1.4°C。 　夜晚升溫大於白天，春秋季節溫度變化大。 降雨量: 　降雨時數減少，降雨量無明顯變化，即降雨強度增加。 日照時數: 　　大部分地區成減少現象， 台北近10年(1999-2008)全年平均日照時數較(1901-1930)減少200小時。

臺灣氣候變遷之環境挑戰: 日均溫增加、夜溫增加、溫差減少、濕度降低 (已發生) 異常氣象:旱、澇、熱浪、寒、強雨、風… (已發生) 海平面上升，耕地減少、土壤鹽化..(已/可能發生) 對農產業之影響?

94 – 98: 4年超過 百億；99年也達 91億元 以農糧 災損為主

氣候變遷對農業部門的潛在影響 生態系統 生活 農民福利 農村建設及規劃 生態 （如生物多樣性） 水資源 稀有動植物 （如櫻花鉤吻鮭） 農作物 氣候變遷面向 極端氣候事件 海平面上升 聖嬰現象 長期溫度上升和雨量變化 生活 農民福利 農村建設及規劃 生態系統 生態 （如生物多樣性） 水資源 稀有動植物 （如櫻花鉤吻鮭） 生產 農作物 林業 漁業 畜產品

Science 2010 Vol. 327 (February 14) 台大農藝作物產量與品質研究室

平均值 vs 異常氣象 (旱、澇、熱、寒、強風、強雨…) 暖化引起的異常(極端)氣象頻率及強度增加，將對糧食造成顯著的負面影響，此影響可能大於平均暖化對糧食生產的效應。 生物產業無法忍受極端異常氣象

Blue revolution ? 水資源管理與利用科學 water productivity是作物生產首要目標 惟目前的研究已發現暖化可能造成全球各區域的降水改變，無論乾旱或澇(淹水)，皆可造成作物生產的嚴重損失。此外，水資源管理須要投入相當的經濟資源，這不是低緯度開發中國家容易克服的。 Blue revolution ? 水資源管理與利用科學 water productivity是作物生產首要目標

IPCC(2007)預測海平面上升趨勢 Source: IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change） , 2007.

氣候變遷影響極端氣候發生頻率增加 Source: EIA(Environmental Investigation Agency)

平均值 vs 異常氣象 暖化引起的異常(極端)氣象頻率及強度增加，將對糧食造成顯著的負面影響，此影響可能大於平均暖化對糧食生產的效應。 生物無法忍受異常氣象 台灣之溫帶型作物(含梗稻)已達適應環境邊緣

對農糧作物影響 溫度上昇1-2 ℃，溫帶地區可能增產。亞熱帶、熱帶糧食作物生產下降。 超過2℃以上，則無論以溫帶為主的糧食作物小麥、玉米、及大豆，及亞熱帶、熱帶為主的稻米及薯類等糧食作物生產都呈現下降的趨勢，全球賴以維生的主食與畜產飼料生產都不樂觀。 異常氣候增加生產風險。

對畜牧業的影響 熱緊迫:動物生長可能減緩，肉、奶、蛋產量下降…；疾病罹患率增加 飼料作物、牧草生長、草原生態改變 水源、異常氣象是主要變數 高碳足跡的間接挑戰?

對漁業之影響(1) 漁業包括補獲(capture)及水產養殖(aquaculture)兩大類，前者受自然生態的影響較後者大。暖化可造成水體溫度、氧濃度、酸度、養分及毒性物質濃度、及魚類生育(性別)及疾病的改變，因而也影響魚類的生態分佈。 某些敏感魚種類改變棲息區域可能消失。

對漁業之影響(2) (1)漁業生產力下降及捕獲量降低； (2)捕獲量變動加劇； (3)漁場分佈的改變； (4)漁業成本上升與獲利下降； (5)漁業作業風險的增加； (6)生物資源遷移導致的新漁民加入等衝擊。 對小農、漁業型態、中亞、北亞、南美洲及小型漁業型態區域的漁業經濟也可能衝擊高。 (因應能力差)

台灣週邊水域之海流系統及其27年來海洋表面溫度之變化

台灣海峽地形深度圖與冬季海流平均流速(1997~2007) 流場示意圖

2008年2月20℃等溫線代表暖、冷水團境界往澎湖東南反曲表示， 大陸沿岸水往東南灌進澎湖水域，並引發生態大災難。

1976~1985年，台灣西部沿海之氣壓呈現高於平均值之情形，意即大陸高壓南下至台灣西部沿海，帶動大陸沿岸流之勢力順利延伸至台灣西部海域，同時烏魚因大陸沿岸流勢力較強，大量來游而被漁獲，平均漁獲量高達1,252,108尾。就作業漁場而言，主要集中在台南尖仔尾至高雄茄萣之間。 1976~1985年烏魚漁場重心之推移

1986~2003年，台灣西部沿海之氣壓呈現低於平均值之情形，且受到全球海洋溫暖化之衝擊與氣候異常現象發生頻繁，使得本時期之漁獲量處於水準之下，且在黑潮支流流勢逐年地增強，使得烏魚主要作業漁場逐漸地向北移動，到了1998年後漁場重心已轉移至雲彰隆起以北海域 ，甚至東北部海域與宜蘭沿海都有漁獲紀錄。 1986~2003年烏魚漁場重心之推移

對林業之影響 一般而言，多數的模式預估顯示暖化可增加林業的生產，範圍由近期的5-10% (2020年)，到遠期的20-60% (2080年) ；但仍須考慮地區間的差異性及異常氣候的風險，如溫帶增加，熱帶雨林減少，病蟲害增加… 有”二氧化碳”減量的使命? 碳中和(Carbon neutral)功能

動植物疫病 (1)增加農畜漁產業受害的程度 (2)降低有害生物的死亡率 (3)導致家畜禽對疾病的抵抗力降低 (4)改變有害生物相及其分佈範圍 (5)增加新有害生物的入侵 (6)降低現行有害生物防治效果 (7)防檢疫措施之限制與改變 有機農業生產操作更難! 因應的急迫性最高?

綜合評估: 大部分區域減產! 低緯度、小農產業風險高 23.5N 台大農藝作物產量與品質研究室

穀物價格? 本世紀末上升溫度6℃ ?

World Food Situation Source: Food and Agriculture Organization of the United nations. 2011.

世界玉米產量

主要美國玉米進口國

結論及政策涵義 氣候變遷對農業之影響非常的顯著，農業部門應先針對未來氣候變遷所造成之衝擊加強研究或整理。 若再考量到極端氣候的變化，對全球農業的生產影響及市場之影響幅度更大。 因應策略的效益分析：不同的因應策略有不同的效益和成本故須針對各種可能的調適策略做成本和效益的比較，如此才會對國內的農業部門產生最大的利益。 34

結論及政策涵義(續) 長期因應策略是減少人類溫室氣體的排放。 短期因應策略，若是氣候因素可預測，應善用氣候的資訊（如ENSO 和海平面上升） 以糧食安全出發的糧食安全政策之制定 造林政策和休耕政策之調整 天然災害救助辦法之調整 以環境出發的農業環境給付政策之研擬 研擬農業部門之防災、救災及復健之相關辦法

臺灣大學生農學院 因應氣候變遷整合型研究 一、「精緻農業高效節能植物工廠」計畫 二、「生物性農藥與肥料開發」計畫 三、無線感測網「生態監測與預警系統」可整合田間自動化機電設備，灑水灌溉裝置、農藥噴灑設備、及溫室自動化栽培系統等現代化農業設施。

「精緻農業高效節能植物工廠」計畫 發展高效節能植物工廠之前瞻技術與建立產業模式，促進精緻農業發展，邁向健康農業的願景。 使用高效率LED光源，太陽能提供溫室所需能源，空調熱泵系統允許使用一套設備就能同時產生冷能與熱能，可大幅降低能源成本，空調系統所冷凝下來的潔淨水資源亦可回收使用。

植物工廠關鍵技術 硬體 栽培系統 滅菌設備 監控系統 人工光源 空調熱泵系統 細節決定成敗 軟體 環境管理 38

高效能農漁整合型精緻農業 高產量 高品質 節能 環保 CO2 O2 高效能植物工廠 飽含氮肥的水 潔淨的水 高效能養殖工廠 空調熱泵 搬移熱量 潔淨的水 CO2 高效能養殖工廠 39

在不影響產能的前提下，允許降低電費，多收碳稅。 生產面關鍵技術（高效能） 如何提高產能 建立密植技術 縮短燈具與植株距離 提高二氧化碳濃度 延長育苗期，縮短定植期 提高溶氧量 如何降低人工光源成本 提高效能 使用再生能源 降低日累積光量但提升CO2 濃度 如何降低加溫/降溫能源成本 做好絕熱保溫 使用高效能空調熱泵 降低養液溫度，提升空氣溫度 在不影響產能的前提下，允許降低電費，多收碳稅。 40

生產面關鍵技術（安全/潔淨） 建立水體滅菌技術 建立空氣滅菌技術 製冷供暖調溫控濕 調整養液配方 收穫前提高光量 41 降低生菌數確保鮮食食品的安全 建立水體滅菌技術 建立空氣滅菌技術 製冷供暖調溫控濕 降低硝酸鹽含量 調整養液配方 收穫前提高光量 41

生物性農藥與肥料開發 開發快速靈敏的植物防檢疫偵測技術及非農藥生物防治策略 1. 農產品之病原快速及精準的高效能自動化檢測技術 2. 開發有益或拮抗微生物，發展植物病害之生物防治策略，抑制病害之發生，減少化學農藥之使用 3.天然殺蟲物質之研發與應用: 開發低毒、安全，對人類無害，對生態環境友善的殺蟲物質，運用於田間實際蟲害防治工作上。 本校優勢:在蘭花病毒、病原真菌、根圈細菌及生物晶片等檢疫偵測技術領域確實達亞洲領先地位，與荷蘭在蘭花病毒檢疫偵測技術有競爭力。

農業與生態監測網 在學術與應用均具有潛力的重點發展項目： 農業蟲害生態監測與預警系統 土石流監測與預警系統 結合農產品生產履歷體系的田間伺服器 森林保育與防災監測網 農漁牧生產設施遠端即時監控 43 43

無線感測網「生態監測與預警系統」 可整合田間自動化機電設備，灑水灌溉裝置、農藥噴灑設備、及溫室自動化栽培系統等現代化農業設施。利用此等嶄新的農業科技，以期有效的降低蟲害與天然災害的損害，提升農產品生產力及外銷競爭力，開創新一代的科技化農業。所發展的系統平台因採模組化設計，更可擴充應用於各類生態監測、環境監測、特定病蟲害監測 、農作物產量監測等效果。

全球畜產業面臨問題 畜禽生產效率急需提升，降低成本。 提高畜禽產品衛生安全及品質。 因應世界能源及穀物價格上升的畜牧生產方式。 減低畜牧產業溫室氣體產出，建立畜產業永續發展模式。 發展動物福利提升之飼養。

未來國際原油及飼料穀物價格仍居於高檔，國內養豬產業發展趨勢為何？ 美金/英斗 歷史價格 預測價格 電力 國際原油價格將逐年下降，至2016年每桶58美元 (以該年美金計算為每桶70美元)。 汽油 天然氣 煤炭 能源價格預測1980-2030 ( 2006年美圓 / 百萬Btu ) 玉米未來價格預測( Chad E. Hart) 資料來源：農業及農村發展中心 (Center for Agricultural and Rural Development ；CARD ) (2008) 資料來源：美國能源訊息行政部門 (Energy Information Administration ；EIA ) (2008)

畜禽生產成本高、效率偏低之原因 （1）飼養過於密集，生產環境不符畜禽需求 （2）藥物使用過量，病原菌產生抗藥性，造成重大疫病、疾病趨於複雜難以消除； （3）優良種畜禽供應不足，未重視種畜禽特定疾病之篩檢，導致其所繁殖之子代罹病率及死亡率偏高； （4）大規模豬場採一貫式飼養模式，容易場內交叉感染，造成疫病之快速傳播；

畜禽生產成本高、效率偏低之原因 （5）或因飼養設施老舊，未能因應環境之變化予以汰舊更新且未重視防疫，亦為造成罹病率及死亡率偏高之主因； （6）飼養過程使用抗生素為促進生長劑，被認為容易造成人畜共同病原菌產生抗藥性，同時也容易造成畜產品衛生安全之問題。

台灣畜牧生產未來發展策略 未來台灣畜牧生產應考慮其對環境影響程度，以供需平衡為目標，為因應國外畜產品的競爭，應結合高科技技術來開發節能減碳飼養設備，兼顧動物福利的飼養方式，改變現有生產型態，以提高生產效率；同時應推動畜牧廢棄物再利用，以降低溫室氣體的產生。

建立畜禽新式生產系統， 提高總體生產效率 結合電子控制技術，規劃以密閉、水簾式，環境控制與自動飼養系統的畜禽舍，並以統進統出、批次作業或多地生產方式，進行標準化生產管理；預計將可提高家畜禽育成率，達到各商用品種生產標準，以提高產業競爭力。 另加強省電節水功能設施的開發，發展循環用水飼養方式，提高能源及用水效率，以強化節能減碳的效果，同時針對全球暖化帶來的影響，應由飼養管理設施的改善，發展飼養管理因應措施，以降低其對畜牧生產的衝擊。

以分子生物技術進行家畜禽品種改良 對於抗病性，及抗惡劣環境等特性進行選種，因應全球暖化所帶來新的動物疫病或傳播方式，以分子生物技術，發展快速精確的疾病診斷技術，開發新型基因疫苗與生物安全等防疫方式及措施，提高防疫效率，期有效防範重要疫病，並阻斷疾病傳播。 另外以基因轉殖與動物複製技術，生產攜帶特殊功能基因（纖維分解酶、植酸酶、乳鐵蛋白）豬隻，具有提高對於飼料的利用效率，或降低疾病發生的能力，將可大幅提高生產效率和產業競爭力。

建立衛生安全畜禽產品生產模式 推動畜牧場防疫及衛生管理之生物安全計畫，除加強畜禽種原特定疾病篩選及強化疫苗功能外，訂定生產過程中之人員、畜禽、車輛、飼料、水源及牧場各區域執行風險管控標準作業程序，並嚴格執行。 開發替代抗生素為畜禽生長促進劑之飼料添加物，與歐美同步成為不使用抗生素為畜禽促進生長的飼養方式。同時應及早發展符合「動物福利」的飼養方式，特別要建立此飼養方式的疾病防疫措施。儘速建立畜禽產品產銷履歷制度，對各項引發危害之原因進行查核檢驗，將生產過程資訊公開，期能與先進國家同步施行。

生產開發健康安全與機能性畜產品 全面禁用抗生素以杜絕藥物殘留問題，發展畜產品屠宰加工技術，嚴格執行屠宰衛生檢查，由牧場到餐桌，施行HACCP管理制度，確保畜產品衛生安全。 以生物技術生產具機能性畜產品，如機能性雞蛋、乳酸菌乳製品等，降低消費者對於動物性蛋白質及脂肪在日常膳食的不良影響的疑慮，維持畜禽產品的消費水準。

推動畜牧場源頭減廢措施 強化畜禽固體廢棄物收集，及廢水循環再利用，提升污染防治設施處理效能；落實畜禽糞資源化處理，並輔導推廣高品質堆肥，提供有機作物生產之用；禁止未經發酵處理生雞糞施用於農作物，減少溫室氣體之產生及確保農業生產環境。 利用畜禽糞尿及農業廢棄物發展生質能源，希望畜牧場的能源能有30％是由自身產生之生質能提供，提高畜牧生產能源循環利用效率，達到節能減碳目的。

「改變」是未來「不變」的趨勢。 　　整合是將舊的思維變為新的領域。 　　　　敬 請 指 教！