吳以健．盧虎生

一 . 前言

　　「氣候變遷」是現今全球探討之最重要課題之一。早在 1992 年，聯合國 158 個會員國於巴西里約熱內盧召開的地球高峰會，就訂定了「氣候變遷綱要公約（ The United Nations Framework Convention on Climate Change ）」，具體探討人類對氣候系統之衝擊與氣候變遷可能帶來之衝擊，根據「氣候變遷綱要公約」之定義，氣候變遷是指人為活動直接或間接改變大氣組成，造成的氣候改變高於自然變異者，其中人為的活動諸如農業生產、森林砍伐以及工業活動等。 2009 年於丹麥哥本哈根召開之第 15 次氣候變遷綱要公約締約國會議即對目前的氣候變遷以及人類活動的調整進行探討，顯示人類活動對於氣候變遷影響的重要性。針對目前的產業活動進行調整以減緩環境衝擊，進一步達到資源永續的目標，是各國現今極為重要課題之一。生命週期分析技術是在此領域發展出的主要工具平台，近年來逐漸使用於農產品的環境衝擊評估，以下則以稻米生產為主，說明此技術平台在作物生產技術領域的發展。

二 . 生命週期評估與碳足跡

　　欲對目前產業活動進行調整，則需要對產業結構以及運作過程進行詳細研究，「生命週期評估（ Life Cycle Assessment ）」即為適合此方向而發展出的主要研究工具之一。生命週期評估起源於 20 世紀中葉，原是為了提高能源的使用效率，而發展出此評估方式進行能源使用的分析。往後隨著時代的演進，環境保護的觀念漸漸發展，「生命週期評估」逐漸受到重視，而在 1993 年正式納入國際標準組織（ International Organization for Standardization ， ISO ） 14000 系統之內。依照 ISO 14040 的規範，「生命週期評估」是指對產品從原料生產、加工、包裝、運輸，以至於後段的上架、販售、使用以及最後的廢棄處理等所有過程（即生命週期 ) ，進行整個過程中對於環境的影響評估，其評估面向包括資源使用、人類健康與生態的影響。一般而言，生命週期評估之流程則分為以下四項： 1. 目標與範圍定義（ Goal and Scope Definition) ； 2. 生命週期盤查分析 (Life Cycle Inventory Analysis ， LCI) ； 3. 生命週期衝擊評估 (Life Cycle Impact Assessment ， LCIA) 及 4. 生命週期闡釋 (Life Cycle Interpretation) 。也就是藉由定義、調查、評估與闡釋，將產品之生命過程對環境之影響得到詳細的分析。其評估層面包括了：能源消耗、水資源使用、全球暖化影響潛勢、臭氧破壞潛勢、酸雨影響潛勢、優養化潛勢，與光化學污染潛勢等等。各評估層面皆有其各自的調查對象、運算方式及表示單位，例如全球暖化潛勢方面，將溫室氣體（包括二氧化碳、甲烷與氧化亞氮）調查的結果，藉由相較於二氧化碳之暖化衝擊能力進行單位當量換算，甲烷暖化能力為二氧化碳之 23 倍，氧化亞氮則是 296 倍，再整合以上結果最後統一以二氧化碳當量，亦即碳足跡 (Carbon Footprint) 之形式呈現。重要的是，生命週期分析除了評估各產品生產的環境衝擊外，更可積極地篩選出影響此衝擊的關鍵步驟，進而修正關鍵步驟以達到低碳生產的目標。

三 . 稻米生產之生命週期評估

　　 生命週期評估技術的發展，至今仍多以工業活動之評估為主，直到近 10 餘年，農產品之生命週期評估才逐漸受到重視。農業是人類生存所必須之產業，糧食為文明存續之必要條件，但也是衝擊自然生態環境的主要人類活動之一。為因應減緩氣候變遷的趨勢，在糧食作物生產方面國外目前已有水稻、小麥、玉米、大豆的生命週期評估之研究結果，且研究正逐漸增加。 Blengini 等人對義大利的稻米生產以生命週期評估進行了詳細的分析，瞭解義大利在水稻栽培之各個過程的環境衝擊與資源消耗，並比較慣行栽培、有機栽培與節水栽培三者對環境影響的差異。結果指出，每生產 1 公斤的白米，消耗 17.8 千焦的能源，排放 2.9 公斤的二氧化碳當量以及使用 4.9 立方公尺之水資源。研究中也發現，田間栽培階段是水稻栽培操作中產生最多二氧化碳當量的步驟，或許可經過栽培制度的修改而降低之。因此，利用生命週期評估不僅可應用於對現行作物栽培制度之環境影響評估，更可進一步經由其對環境衝擊的分析，進而擬訂降低環境衝擊的栽培技術。此外， Blengini 等人亦指出，如以生產面積為單位進行比較，有機栽培與節水栽培確能降低對環境之衝擊，然而由於有機栽培與節水栽培之單位面積產量較低，若以產量作為單位 ( 如每公斤白米 ) 進行比較的情形下，有機栽培對環境友善的效益將大幅減少甚至消失。 Vobol 等人也對於柬埔寨的水稻田進行甲烷與氧化亞氮排放的調查，結果指出該國 1 期作的排放大於 2 期作；另外，若使用動物糞便作為堆肥，將大幅增加甲烷與氧化亞氮的排放量。由上述結果，我們可以發現水稻栽培過程中，確實會對環境造成一定程度的衝擊，而且衝擊的大小，顯著受到栽培制度的影響。

　　旱作方面， Charles 等人對於小麥的研究結果也指出，在小麥的栽培過程中，採用不同的肥培管理措施，將產生不同程度之環境影響，如增加氮肥的使用量，會加劇對全球暖化潛勢、酸雨潛勢以及人類毒害。玉米及大豆的生命週期分析報告也呈現相似的結果。

四 . 台灣水稻栽培之環境衝擊

　　生命週期評估是一種整合式的估算技術平台，其使用的參數須要經過在地環境實作的田間試驗修正後方能適用。在台灣方面，因為緯度較低，作物生長較快，台灣地區一年可以進行兩期稻作，南部地區甚至能達到 3 期，各栽培期之生產環境截然不同，環境衝擊也不盡相同。目前正在推廣之合理化施肥、有機栽培與節水栽培，亦有評估其環境衝擊之必要性；另外，對現今的水稻田休耕或水稻－綠肥輪作的制度甚至於綠肥種類，皆可利用生命週期評估平台幫助我們對於現行栽培制度之環境衝擊作更進一步瞭解。目前台灣雖然沒有完整的生命週期田間實作分析資料，惟前人在相關項目已有許多相關研究。國內研究人員曾分別對台灣北部與中南部之水稻田二氧化碳吸存量進行之研究，更進一步使用鮑溫比 / 能量平衡 (Bowen ratio / Energy Balance) 系統來推估水稻田之二氧化碳吸存量；此外更有學者分別對於台灣北部、東部、南部之水稻栽培之甲烷釋放量研究。依照前人結果及聯合國政府間氣候變化委員會 (IPCC) 之準則推估台灣南北之一二期作甲烷釋放係數，以及台灣北部與中南部之氧化亞氮排放之研究結果顯示，以台灣北部地區水稻田為例， 2006 年兩期作約排放二氧化碳 118 百萬公斤與甲烷 8.4 百萬公斤，換算為二氧化碳當量合計為 310 百萬公斤，如依照當年度總白米產量，可計算出每生產 1 公斤的白米，將排放溫室氣體 2.78 公斤的二氧化碳當量，略低於義大利之 2.88 公斤及泰國之 2.92 公斤。然而，上述台灣結果並沒有包括重要的步驟如肥料製造階段、農藥製造階段與產品加工運送階段之溫室氣體排放，若將此類溫室氣體排放納入計算，則台灣水稻栽培之溫室氣體排放量將高於國外案例。

　　由於目前我國尚缺乏對稻米生產過程之環境衝擊的整合性分析，本研究室正與良質米研究團隊合作，著手針對台灣環境之稻米栽培制度，進行整體的生命週期研究，也期望以此分析為基礎釐定出適用於台灣的低碳稻米生產技術，維持我國稻米之市場競爭力。

五 . 結語

　　在氣候變遷的將來，台灣未來面臨平均溫度上升、夜溫上升，日夜溫差變小、日射量不足等等不利之影響，稻米生產勢必面臨挑戰。如何針對變化的氣候環境進行栽培制度的調整，進一步研發出環境親合且優質的整合栽培制度，生命週期評估技術與平台是必須的工具。在國際積極研發因應氣候變遷的科技趨勢下， ” 低碳 ” 農產品生產技術是掌握國際競爭力的關鍵，我國農作物生產在此方面仍在相當起步階段，需要即刻地積極發展之。