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屏東科技大學森林系研發提升黃碳固存農法力行2050淨零碳排

【記者廖銘瑞/屏東報導】 全球力促2050淨零碳排,台灣亦在政策上宣示與行動,共同呼應全球趨勢。

作為台灣首屈一指的百年農業大學,於農業減碳研究上更是責無旁貸。在強化土壤碳匯(即黃碳)建構負碳農法(負碳:「碳清除量」遠超過「碳排放量」)技術,森林系吳羽婷副教授研究團隊配合政府執行淨零排放,以農業部門增匯技術及其誘因機制之計畫,從環境中開發具有高效率固碳潛力的微生物,透過一系列實驗包括偵測電子傳遞鏈及栽培試驗驗證從湖泊中篩出的光合細菌Rhodopseudomonas sp.分離株 PYX C11、PYX 12、PYX 24與PYX 39具有高固碳潛力等。這些光合細菌屬紫色非硫細菌(purple nonsulfur bacteria),可利用太陽能將空氣和周邊環境中的二氧化碳、水及無機鹽等化合物製造成有機物,提供自身代謝並儲存成生長所需的能量來源。

光合細菌具有固碳、固氮、脫氮與硫化物氧化等功能,它在自然界中是碳、氮、硫循環的重要角色。研究團隊將分離出來的光合細菌施用於水稻耕作系統,試驗發現有添加光合細菌的實驗組水稻生長比無添加的對照組生長狀態更好,其中以添加分離株PYX 12與PYX C11效果最佳,其次為分離株PYX 39與 PYX 24。這些具有高固碳潛力的光合細菌在生長的過程中亦能促進水稻茁壯,同時有效率地捕捉空氣中的二氧化碳。此耕作模式能兼顧作物的生長與碳吸存,研究團隊也同時著手進行監測光合細菌對土壤碳匯的效益。
 
 另一方面,研究團隊從有機栽培的果園土壤建立有機碳、總球囊黴素醣蛋白量與叢枝菌根菌孢子量間的正相關,繼而篩出具有高潛力分泌醣蛋白的叢枝菌根菌。叢枝菌根菌為一種能與植物根系結合共生之真菌,能促進植物宿主生長、預防根部病害及抗逆境等多種功效。此外,叢枝菌根菌之菌絲產生的球囊黴素醣蛋白,能穩定土壤團粒化及有機質而增加黃碳。以2015年巴黎COP氣候峰會中,法國提出的「千分之四倡議」(4Per 1000 Initiative),提倡全球每年將土壤的30-40公分深度的有機碳含量提高0.4%,才能抵銷人類每年排放的二氧化碳量,停止大氣碳庫中碳素的增加以減緩氣候變遷,可見有機碳在土壤中的保存變得至關重要。

  研究團隊過去亦積極發展循環經濟,以農業廢棄資材(如:廢棄菇包、行道樹廢棄枝條)進行有機堆肥製作,並取得一項中華民國專利發明第I709549號-有機肥料的製造方法,該專利的廢棄菇包製成堆肥有機碳達36%、行道樹廢棄枝條製成達68%,符合中華民國109年4月24日修正公告「肥料種類品目及規格中有機碳含量要達30.0%以上」之標準。

以小白菜施行一個月後的實驗結果顯示,使用該專利製成的堆肥可提升土壤6%的有機碳,達到減少碳排與土壤碳庫封存效果。

  森林系吳羽婷副教授說,現行台灣的有機農業雖然不使用農藥與化學肥料,耕作模式就能大量減少二氧化碳的排放,且有機農業業者也會透過添加有機肥至土壤,提供作物生長所需的營養,添加有機質便是增加土壤中的有機碳含量;然而,目前臺灣的有機農法並不強調負碳的農耕模式,如「減少耕犁」與「種植保護土壤的覆蓋作物」等方式,缺乏這兩種農法會使好不容易進入土壤中的有機碳流失。因此開發這些固碳高效率的微生物資源外,需要搭配負碳的農耕栽培管理方式,才能有效的提供叢枝菌根菌與光合菌適當之生育條件與友善的土壤環境,發揮其增加碳匯的最優化效益。

  以碳匯排名來說,第一名為藍碳38,000 Pg(1Pg為10億噸),黃碳2,500 Pg位居第二名,其次才是綠碳僅約620 Pg。因此運用「黃碳」相關技術進行大氣碳移除,是全球走向 2050淨零的重要手段。目前歐盟也正在積極推動「黃碳」領域相關的碳移除監管框架,建立相關碳權認定方法論。各國農業部門也開始積極推動土壤碳匯發展,臺灣亦跟進推行2050淨零排放之相關計畫,以應對即將邁入的碳權時代。
圖:透過添加有機肥至土壤,提供作物生長所需的營養。(屏東科技大學提供)
圖:叢枝菌根菌與光合菌適當之生育條件與友善的土壤環境(屏東科技大學提供)

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