思考氣候變遷下的農業轉型與傳承

發布時間:111年04月08日


盧安邦(蜂巢數據科技股份有限公司/阿龜微氣候創辦人暨行銷長)

國立政治大學傳播學博士,著迷於跨領域學習與合作,2017年一頭栽進農業領域,與夥伴一同創立「阿龜微氣候」,成為在挖土、數據分析以及說書中生存的三棲動物。始終認為理解是一切解決方案的基礎,嘗試盡可能地貼近農業、貼近土地,理解農民的生活、快樂與困擾,攜手創造改變。

 

還記得2021年3月日月潭因乾枯導致湖底裸露、龜裂,吸引大批遊客參觀拍照嗎?看著對比鮮豔的一張張絕美攝影,我想很多人應該不知道,會有這樣的景觀,是因為日月潭水庫支援雲林、彰化農業灌溉用水造成水庫水位下降所致。2020年末到2021年初西部大缺水,一期水稻限灌、水田內一片乾枯,各農業改良單位積極針對旱災進行研究,研發耐旱品種或是精準灌溉的栽培模式。殊不知,到了後半年,颱風卻為台灣帶來了時雨量超過200毫米的超大豪雨,淹得大家措手不及,中南部蔬菜「泡湯」,農民叫苦連天。


圖一、盧安邦與團隊走進富里稻田裝設環境數據監測設備。(圖由盧安邦授權提供)

聽見氣候變遷,很多時候我們會想到下述的景象:極端氣候導致農業災害,泡水的蔬菜、倒伏的水稻以及滿地的爛果。但事實上氣候變遷對農業種植的影響可不僅如此。節節上升的溫度,可能會讓各區域適合種植的作物改變、作物生長期加速、病蟲害增加,甚至影響到各項農務行為的時機。民以食為天,農業發展與人類生活息息相關,在種植過程中可以看見天、地、人間的共存與協作,既深奧又迷人,而正是因為看見了農業的傷痛與美好,2017年我與夥伴一同創立「阿龜微氣候」,期望能夠透過數據分析解決農業長年待解且日益加劇的難題。

「阿龜」來自Agri-culture,傳達了我們紮實前行的態度;「微氣候」指的則是作物生長的環境條件,如田區的溫度、溼度、日照,土壤的溫度、含水率、電導度等等,取名為「阿龜微氣候」,就是期望透過環境大數據的分析,為農業找到新的出路。


圖二、將大數據應用於農田環境分析,協助農友面對氣候變遷的各種影響。(圖由盧安邦授權提供)

在對的時間,做對的決策
翻閱農業的作業曆,可以發現往年作物種植大多都用「天數」來判斷農務決策的時機,播種後幾天施肥、開花後幾天灌溉、幾天後可以採收,當氣候穩定,從日數出發的時機判斷即使不中,亦不遠矣。然而,氣候變遷日益加劇,近年越來越多農民向我們反應作物生長進度與往年不同:水稻提早孕穗導致錯過最佳施肥時機、影響品質,當各作物的採收日提前,則可能打亂了原先談定的銷售安排、造成儲藏成本上升甚至腐壞。更惱人的是,氣候變遷並非僅是穩定地升溫改變,而是在溫室效應中混雜了大幅度的震盪變化以及極端氣候,這導致農民難以根據經驗掌握趨勢,自然難以因應。

這樣的問題正適合透過數據分析來解決,結合歷年累積的作物研究,加上作物生理知識,我們可以建立作物生長期預測模型,每日蒐集田區即時環境數據預測生長期,例如當寒流來襲,各生長階段便會相應延後,農民則可據此判斷農務行為如何相應調整。當種植者都能夠在對的時間做對的決策,作物品質與產量自然能夠獲得保障。

找到氣候變遷下「適地適種」的因應模式
氣候變遷不只影響了灌溉、施肥、病蟲害防治的時機,甚至連適合種植的作物類型也都受到了影響。因為全球暖化的關係,「產區北移」的狀況正在全球各地發生。舉例來說,歐洲釀酒葡萄生長線的北端,逐漸向北移到英國、丹麥等緯度更高的國家[1]。小麥提供全世界逾20%食物來源,也正受到氣候變遷所帶來的高溫逆境影響,進而可能在不遠的將來導致減產[2]。這也是農業研究單位近年積極研發各作物耐旱、耐高溫品種的原因,期待透過品種改良技術,找到氣候變遷下的因應方式。

台灣水稻種植面積過大,因此政府持續呼籲農民轉種不同作物,這時農民就會產生疑問:「不種水稻,那我要種甚麼?別的作物我從來沒種過,該如何管理?」事實上,各地環境風土不同,連帶地,適種作物也多有差異,透過歷史氣候數據的分析,我們可以看見趨勢,告訴農民該地適種的作物,甚至提供種植建議,幫助農民更快上手。

提前因應可能發生的「蟲蟲危機」
除了對作物本身生長的影響之外,氣候變遷對田裡的其他生物也有著不小的影響。舉例來說,「飛蝨」是臺灣近四十年來最主要的水稻害蟲,族群密度高的時候,能讓稻株在短期內迅速枯萎。根據文獻,溫度、濕度與二氧化碳都可能影響其分布與繁殖。例如冬季溫度上升,會讓褐飛蝨、白背飛蝨更容易找到適合的寄主、提高越冬的存活率,進而讓害蟲族群量逐漸升高;除此之外,環境溫度的提升也會讓害蟲生長的有效積溫增加,縮短完成一個世代需要的時間。

這是甚麼意思呢?以斑飛蝨為例,當溫度升高2.5℃,每年至少可增加2-3個世代[3];而許多飛蝨擁有長距離遷移的特性,當族群量提高,原本以台灣為分布南界的溫帶害蟲種類,便可能因此往台灣北部或高海拔地區移動,熱帶地區的水稻害蟲也可能因此漸漸立足台灣。

上述氣候變遷對害蟲的影響,也是很難透過經驗掌握的,而結合歷史的氣候數據、害蟲的生理特質以及氣候預報,我們則可以透過數據分析建立預警模型,讓農民提早進行防治,在蟲害大爆發前就能獲得控制,盡可能地減少損失。

用當代的數位農民曆,創造人與環境雙贏的農業未來
氣候變遷為農業帶來複雜多面向的影響,不僅可能讓我們吃不到某些在地生產的美味水果,還可能造成全球農業面貌大洗牌。在這樣的狀況下,正如農委會持續呼籲的,我們的確需要一套具備高度「韌性」的農業經營模式。而在農業研究單位規劃節水栽培、耐候品種育成的同時[4],農民能夠做的則是透過合理化施肥,友善環境之外,也能在農業的第一線降低農業碳排,為全球減碳盡一份力。

結合各地農改場的土壤肥力檢驗以及即時監測的「土壤電導度」,我們一直期望能夠幫助農民掌握土壤肥力的真實狀況,改變許多農民「多施=吃補」的施肥觀。這些年下來,許多農民已經開始觀察數據,配合土壤結構以及肥力狀況調整施肥,或是透過少量多餐的方式補充肥份,對我們而言,已可見到重要改變的開端。


圖三、透過數位化轉型提升韌性,農業將更能夠因應氣候變遷的衝擊,同時達到更有效的碳排管理。(圖由盧安邦授權提供)

此外,在如此複雜多變的環境下,農業也進入了數據的時代。結合歷史、即時以及預報的氣候資料以及作物生理知識,我們建立了即時的逆境警示、作物災害(如裂果、寒害等)警示、產量預測、生長期預測模型,並且根據生長期預測建議各項農務行為的最佳時機點、根據作物生理指標建立精準灌溉模型等。這是一條充滿創造力與希望、同時仰賴很多汗水的路。我一直相信,當更多人願意貢獻各自領域的專長投入解決農業難題,我們將可以很快地找到潛伏著的新規則,建立當代的數位農民曆,協助農民在氣候變遷下,仍能堅實、微笑地扎根、茁壯。

[1] https://www.storm.mg/article/3998156?mode=whole

[2] https://www.tdais.gov.tw/upload/tdais/files/web_structure/11621/TC0211649.pdf

[3] 石憲宗、黃毓斌、林鳳琪、謝雨蒔、張宗仁、黃守宏、江明耀、王清玲、高靜華。2011。氣候變遷對農業昆直接與間接影響之研究回饋。因應氣候變遷作物育種及生產環境管理研討會專刊。49-60。

[4] https://udn.com/news/story/7266/5902760  

 

盧安邦(蜂巢數據科技股份有限公司/阿龜微氣候創辦人暨行銷長)

國立政治大學傳播學博士,著迷於跨領域學習與合作,2017年一頭栽進農業領域,與夥伴一同創立「阿龜微氣候」,成為在挖土、數據分析以及說書中生存的三棲動物。始終認為理解是一切解決方案的基礎,嘗試盡可能地貼近農業、貼近土地,理解農民的生活、快樂與困擾,攜手創造改變。

 

還記得2021年3月日月潭因乾枯導致湖底裸露、龜裂,吸引大批遊客參觀拍照嗎?看著對比鮮豔的一張張絕美攝影,我想很多人應該不知道,會有這樣的景觀,是因為日月潭水庫支援雲林、彰化農業灌溉用水造成水庫水位下降所致。2020年末到2021年初西部大缺水,一期水稻限灌、水田內一片乾枯,各農業改良單位積極針對旱災進行研究,研發耐旱品種或是精準灌溉的栽培模式。殊不知,到了後半年,颱風卻為台灣帶來了時雨量超過200毫米的超大豪雨,淹得大家措手不及,中南部蔬菜「泡湯」,農民叫苦連天。


圖一、盧安邦與團隊走進富里稻田裝設環境數據監測設備。(圖由盧安邦授權提供)

聽見氣候變遷,很多時候我們會想到下述的景象:極端氣候導致農業災害,泡水的蔬菜、倒伏的水稻以及滿地的爛果。但事實上氣候變遷對農業種植的影響可不僅如此。節節上升的溫度,可能會讓各區域適合種植的作物改變、作物生長期加速、病蟲害增加,甚至影響到各項農務行為的時機。民以食為天,農業發展與人類生活息息相關,在種植過程中可以看見天、地、人間的共存與協作,既深奧又迷人,而正是因為看見了農業的傷痛與美好,2017年我與夥伴一同創立「阿龜微氣候」,期望能夠透過數據分析解決農業長年待解且日益加劇的難題。

「阿龜」來自Agri-culture,傳達了我們紮實前行的態度;「微氣候」指的則是作物生長的環境條件,如田區的溫度、溼度、日照,土壤的溫度、含水率、電導度等等,取名為「阿龜微氣候」,就是期望透過環境大數據的分析,為農業找到新的出路。


圖二、將大數據應用於農田環境分析,協助農友面對氣候變遷的各種影響。(圖由盧安邦授權提供)

在對的時間,做對的決策
翻閱農業的作業曆,可以發現往年作物種植大多都用「天數」來判斷農務決策的時機,播種後幾天施肥、開花後幾天灌溉、幾天後可以採收,當氣候穩定,從日數出發的時機判斷即使不中,亦不遠矣。然而,氣候變遷日益加劇,近年越來越多農民向我們反應作物生長進度與往年不同:水稻提早孕穗導致錯過最佳施肥時機、影響品質,當各作物的採收日提前,則可能打亂了原先談定的銷售安排、造成儲藏成本上升甚至腐壞。更惱人的是,氣候變遷並非僅是穩定地升溫改變,而是在溫室效應中混雜了大幅度的震盪變化以及極端氣候,這導致農民難以根據經驗掌握趨勢,自然難以因應。

這樣的問題正適合透過數據分析來解決,結合歷年累積的作物研究,加上作物生理知識,我們可以建立作物生長期預測模型,每日蒐集田區即時環境數據預測生長期,例如當寒流來襲,各生長階段便會相應延後,農民則可據此判斷農務行為如何相應調整。當種植者都能夠在對的時間做對的決策,作物品質與產量自然能夠獲得保障。

找到氣候變遷下「適地適種」的因應模式
氣候變遷不只影響了灌溉、施肥、病蟲害防治的時機,甚至連適合種植的作物類型也都受到了影響。因為全球暖化的關係,「產區北移」的狀況正在全球各地發生。舉例來說,歐洲釀酒葡萄生長線的北端,逐漸向北移到英國、丹麥等緯度更高的國家[1]。小麥提供全世界逾20%食物來源,也正受到氣候變遷所帶來的高溫逆境影響,進而可能在不遠的將來導致減產[2]。這也是農業研究單位近年積極研發各作物耐旱、耐高溫品種的原因,期待透過品種改良技術,找到氣候變遷下的因應方式。

台灣水稻種植面積過大,因此政府持續呼籲農民轉種不同作物,這時農民就會產生疑問:「不種水稻,那我要種甚麼?別的作物我從來沒種過,該如何管理?」事實上,各地環境風土不同,連帶地,適種作物也多有差異,透過歷史氣候數據的分析,我們可以看見趨勢,告訴農民該地適種的作物,甚至提供種植建議,幫助農民更快上手。

提前因應可能發生的「蟲蟲危機」
除了對作物本身生長的影響之外,氣候變遷對田裡的其他生物也有著不小的影響。舉例來說,「飛蝨」是臺灣近四十年來最主要的水稻害蟲,族群密度高的時候,能讓稻株在短期內迅速枯萎。根據文獻,溫度、濕度與二氧化碳都可能影響其分布與繁殖。例如冬季溫度上升,會讓褐飛蝨、白背飛蝨更容易找到適合的寄主、提高越冬的存活率,進而讓害蟲族群量逐漸升高;除此之外,環境溫度的提升也會讓害蟲生長的有效積溫增加,縮短完成一個世代需要的時間。

這是甚麼意思呢?以斑飛蝨為例,當溫度升高2.5℃,每年至少可增加2-3個世代[3];而許多飛蝨擁有長距離遷移的特性,當族群量提高,原本以台灣為分布南界的溫帶害蟲種類,便可能因此往台灣北部或高海拔地區移動,熱帶地區的水稻害蟲也可能因此漸漸立足台灣。

上述氣候變遷對害蟲的影響,也是很難透過經驗掌握的,而結合歷史的氣候數據、害蟲的生理特質以及氣候預報,我們則可以透過數據分析建立預警模型,讓農民提早進行防治,在蟲害大爆發前就能獲得控制,盡可能地減少損失。

用當代的數位農民曆,創造人與環境雙贏的農業未來
氣候變遷為農業帶來複雜多面向的影響,不僅可能讓我們吃不到某些在地生產的美味水果,還可能造成全球農業面貌大洗牌。在這樣的狀況下,正如農委會持續呼籲的,我們的確需要一套具備高度「韌性」的農業經營模式。而在農業研究單位規劃節水栽培、耐候品種育成的同時[4],農民能夠做的則是透過合理化施肥,友善環境之外,也能在農業的第一線降低農業碳排,為全球減碳盡一份力。

結合各地農改場的土壤肥力檢驗以及即時監測的「土壤電導度」,我們一直期望能夠幫助農民掌握土壤肥力的真實狀況,改變許多農民「多施=吃補」的施肥觀。這些年下來,許多農民已經開始觀察數據,配合土壤結構以及肥力狀況調整施肥,或是透過少量多餐的方式補充肥份,對我們而言,已可見到重要改變的開端。


圖三、透過數位化轉型提升韌性,農業將更能夠因應氣候變遷的衝擊,同時達到更有效的碳排管理。(圖由盧安邦授權提供)

此外,在如此複雜多變的環境下,農業也進入了數據的時代。結合歷史、即時以及預報的氣候資料以及作物生理知識,我們建立了即時的逆境警示、作物災害(如裂果、寒害等)警示、產量預測、生長期預測模型,並且根據生長期預測建議各項農務行為的最佳時機點、根據作物生理指標建立精準灌溉模型等。這是一條充滿創造力與希望、同時仰賴很多汗水的路。我一直相信,當更多人願意貢獻各自領域的專長投入解決農業難題,我們將可以很快地找到潛伏著的新規則,建立當代的數位農民曆,協助農民在氣候變遷下,仍能堅實、微笑地扎根、茁壯。

[1] https://www.storm.mg/article/3998156?mode=whole

[2] https://www.tdais.gov.tw/upload/tdais/files/web_structure/11621/TC0211649.pdf

[3] 石憲宗、黃毓斌、林鳳琪、謝雨蒔、張宗仁、黃守宏、江明耀、王清玲、高靜華。2011。氣候變遷對農業昆直接與間接影響之研究回饋。因應氣候變遷作物育種及生產環境管理研討會專刊。49-60。

[4] https://udn.com/news/story/7266/5902760