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從上一章節之結論可知,台灣藍、綠水用水量會視天氣因素、灌溉時期的 不同而調節,本章節將利用藍綠水足跡公式估算 2003 年至 2014 年的一、二期 藍綠水用量及水足跡,計算此12 年兩期藍綠水用量的量值變化,探討其變化是 否符合藍綠水用量會相互調整之論點,進一步再加入每年兩期稻作產量值,估 算此12 年一、二期稻米藍綠水足跡,計算藍綠水足跡之比例與量值變化。

(一) 藍、綠水用量與足跡估算方式

根據藍水足跡定義式(如下式 1),首先需蒐集經濟部水利署各項用水統計 資料庫提供之各水利會水稻灌溉用水量(IR)統計資料(如下表 4,下載網 址:http://wuss.wra.gov.tw/annuals.aspx),加總為全台一期和二期藍水耗用量

(𝐶𝑊𝑈𝑏𝑙𝑢𝑒),輔以行政院農委會農業統計年報取得之各期稻穀產量(如下表 5),計算出逐年兩期稻作藍水足跡(𝑊𝐹𝑟𝑖𝑐𝑒,𝑏𝑙𝑢𝑒),估算平均每公噸稻米需消耗 多少立方公尺的藍水量。

𝑾𝑭

𝒓𝒊𝒄𝒆,𝒃𝒍𝒖𝒆

= 𝐈𝐑 𝒀

【式1】藍水足跡計算公式

【表 4】各水利會水稻灌溉用水資料(以 2014 年為例)

區域

項目 水利會

水稻

一期 二期

北部

瑠公 —— ——

七星 13,440,416 13,720,148 北基 12,097,350 850,340 桃園 251,160,000 239,620,000 石門 105,693,725 102,982,579 新竹 146,007,101 135,982,358 宜蘭 418,844,131 329,762,535.00 小計 947,242,723 822,203,960

中部

苗栗 219,443,385 191,699,568 台中 690,668,112 666,506,016 南投 298,475,107 300,921,264 彰化 501,780,328 524,079,816 雲林 433,616,000 743,223,000 小計 2,143,982,942 2,426,429,664

南部

嘉南 202,755,830 442,661,587 高雄 147,247,572 53,647,030 屏東 71,237,836 39,682,833 小計 421,241,238 535,991,450

東部

台東 394,150,597 375,945,349 花蓮 242,700,173 288,904,930 小計 636,850,770 664,850,279 總 計 4,149,317,673 4,449,475,353

【表 5】農業統計年報之各期稻穀產量資料

年次

產量 Production

稻穀 Paddy rice 合計

Total

一期 1st Crop

二期 2nd Crop 民國 公噸mt. 公噸mt. 公噸mt.

94 年 1,467,138 974,536 492,603 95 年 1,558,048 952,938 605,110 96 年 1,363,458 963,632 399,826 97 年 1,457,175 1,009,582 447,593

*98 年 1,578,169 1,051,005 527,164

99 年 1,451,011 957,418 493,593 100 年 1,666,273 1,110,786 555,488 101 年 1,700,229 1,075,786 624,895 102 年 1,589,564 1,036,844 552,720 103 年 1,732,210 1,117,085 615,124

根據綠水足跡定義式(如下式 2),需先利用遙測影像取得歷年蒸發散量

(下圖 12)、NDVI 資料(下圖 13)、土地覆蓋資料(下圖 14),進行影像預處 理,並與氣象資料一併建立蒸發散量複迴歸模型,以推估獲取稻作地區完整且 精確的每月蒸發散量(ET),將其和各月份有效雨量(Peff)相比較,取其中較 小者後、加總為一期和二期綠水耗用量(𝐶𝑊𝑈𝑔𝑟𝑒𝑒𝑛),輔以耕種面積及行政院 農糧署農業統計年報取得之各期稻穀產量(如上表 5),計算出逐年兩期稻作綠 水足跡(𝑊𝐹𝑟𝑖𝑐𝑒,𝑔𝑟𝑒𝑒𝑛),估算平均每公噸稻米需消耗多少立方公尺的綠水量。

𝑾𝑭

𝒓𝒊𝒄𝒆,𝒈𝒓𝒆𝒆𝒏

= 𝟏𝟎 × 𝒎𝒊𝒏{𝑬𝑻

𝑪

, 𝑷

𝒆𝒇𝒇

} × 𝑨 𝒀

【式2】綠水足跡計算公式

【圖 12】MOD16 資料來源

【圖 13】NDVI 資料來源

【圖 14】土地覆資料來源

(二) 一、二期藍綠水用量量值估算

為了估算台灣一、二期藍綠水用量之量值,以下先統整 2003 至 2014 年台 灣一、二期稻米藍綠水分別用量與總用量以及藍綠水所佔比例,如【表 6】所 示。

從表中可發現,平均一期藍水佔了約 98.84%之總用水量,而綠水僅佔 1.16%之總用水量;平均二期藍水佔了約 98.95%之總用水量,而綠水僅佔 1.06%

之總用量,可見無論一期或二期皆以藍水耗用量為大宗。而分別比較兩期總用 水量可發現,一期之總用水量約介於 34 億至 44 億之間,二期之總用水量約介 於 30 億至 44 億之間,每年兩期之總用水量皆受到該期藍水之多寡影響,故用 水量變化皆很大。

【表 6】台灣一、二期稻米藍綠水用量與總用量(單位:百萬立方公尺)及所佔比例

一期 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 平均 一期

藍水量 4295.53 3642.95 4260.23 3565.04 3992.76 4085.46 4161.81 3358.06 3814.84 3736.01 3693.93 4149.32 3896.33 一期

綠水量 50.22 39.81 61.08 60.93 59.39 52.52 43.71 50.43 45.52 62.57 58.42 51.61 53.02 一期

總水量 4345.75 3682.76 4321.31 3625.97 4052.15 4137.98 4205.52 3408.49 3860.36 3798.58 3752.35 4200.93 3949.35 一期

藍水所佔比例 98.84% 98.92% 98.59% 98.32% 98.53% 98.73% 98.96% 98.52% 98.82% 98.35% 98.44% 98.77% 98.84%

一期

綠水所佔比例 1.16% 1.08% 1.41% 1.68% 1.47% 1.27% 1.04% 1.48% 1.18% 1.65% 1.56% 1.23% 1.16%

二期 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 平均 二期

藍水量 3920.38 3838.83 3781.40 4157.96 4082.81 4019.97 4315.59 3789.40 3891.61 3762.70 2977.24 4119.71 3888.13 二期

綠水量 33.73 39.44 45.81 44.83 45.42 44.75 39.39 44.45 41.44 40.47 41.68 32.91 41.19 二期

總水量 3954.11 3878.27 3827.21 4202.79 4128.23 4064.72 4354.98 3833.85 3933.05 3803.17 3018.92 4152.62 3929.33 一期

藍水所佔比例 99.15% 98.98% 98.80% 98.93% 98.90% 98.90% 99.10% 98.84% 98.95% 98.94% 98.62% 99.21% 98.94%

一期

綠水所佔比例 0.85% 1.02% 1.20% 1.07% 1.10% 1.10% 0.90% 1.16% 1.05% 1.06% 1.38% 0.79% 1.06%

再進一步針對一、二期藍水耗用量進行分析,得到【表 7】之結果。可發 現每年皆有變動,有時一期藍水量較多,有時則為二期藍水量較多,並無固定 之變化。平均而言,一期藍水耗用量約為3896.33 百萬立方公尺,二期藍水耗用 量約為3888.13 百萬立方公尺,一期較二期多約 8.2 百萬立方公尺。以標準差來 看,一期藍水量的標準差為±302.77 百萬立方公尺、二期為±335.01 百萬立方公 尺,表示歷年二期藍水用量多寡變化較大,故二期藍水量值較一期分散。

【表 7】一、二期藍水耗用量(單位:百萬立方公尺)

而針對一、二期綠水耗用量進行分析,得到【表 8】之結果。可發現歷年 一.二期綠水耗用量變化則較平緩,且一期綠水量皆比二期綠水量多,此原因與 降雨量有關,因一期中末恰好在梅雨季與夏季雨量豐富的時期,故一期綠水比 二期多為合理現象。平均而言,一期綠水耗用量約為53.02 百萬立方公尺,二期 綠水耗用量約為41.19 百萬立方公尺,一期較二期多約 11.83 百萬立方公尺。以 標準差來看,一期綠水量的標準差為±7.52 百萬立方公尺、二期為±4.34 百萬立 方公尺,一期綠水量標準差比二期小,表示歷年一期的降雨多寡變化較大,故 一期綠水量值較分散。

【表 8】一、二期綠水耗用量(單位:百萬立方公尺)

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 平均 標準差 一期

綠水量 50.22 39.81 61.08 60.93 59.39 52.52 43.71 50.43 45.52 62.57 58.42 51.61 53.02 7.52 二期

綠水量 33.73 39.44 45.81 44.83 45.42 44.75 39.39 44.45 41.44 40.47 41.68 32.91 41.19 4.34

根據灌溉理論與氣候狀況可知,台灣一期稻米需水量大的階段,恰逢降雨 量不多的春季,此時需多用藍水灌溉;而當一期耕作後期稻米需水量較少時,

則可以豐沛的夏季雨水補足,此時則無需使用過多藍水,故一期藍綠水可反映

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 平均 標準 一期

藍水量 4295.53 3642.95 4260.23 3565.04 3992.76 4085.46 4161.81 3358.06 3814.84 3736.01 3693.93 4149.32 3896.33 302.77 二期

藍水量 3920.38 3838.83 3781.40 4157.96 4082.81 4019.97 4315.59 3789.40 3891.61 3762.70 2977.24 4119.71 3888.13 335.01

出相互調節的關係。而台灣二期稻米需水量大時,其恰逢夏季降雨豐沛期,此

2005、2008、2013、2014 年,屬於「同時下降」,無相互調整之關係。

2. 第二類:一正一負

表示該年分二期綠水量較一期少,但其二期藍水量會比一期多,如 2004、

2006、2007、2009、2010、2011、2012 年,符合藍綠水「相互調節」的關係。

在進一步分析前,可從【表 4】看出歷年綠水量差值計算結果皆為負值,

表示年年一期綠水量皆大於二期,而每年藍水量差值則時正時負、變化很大,

尤以2006 和 2013 年之藍水量差值差異最大。2006 年為此 12 年中藍水量差值最

大之年分,此年藍水量差值為 592.92 百萬立方公尺;而 2013 年為此 12 年中藍 水量差值最小之年分,此年藍水量差值為-716.69 百萬立方公尺。在二期綠水量 皆少於一期的情況下,歷年二期藍水之量值範圍可從小於一期 716.69 百萬立方 公尺,至大於一期 592.92 百萬立方公尺,值域範圍甚大。而從該表中也可發現 二期並非年年皆符合藍綠水相互調節之關係,12 年中有 5 年是屬於二期藍綠水 用量同時下降的關係,此並不符合正常合理的現象,以下將探討造成藍綠水同 時下降之原因。

從行政院農委會資料得到【表 5】,可發現台灣歷年一期耕作面積約介於 13 萬至 17 萬公頃,平均一期耕作面積為 15.37 萬公頃;二期耕作面積約介於 10 萬至 12 萬公頃,平均二期耕作面積為 10.53 萬公頃。而利用二期耕作面積減一 期耕作面積得面積差值,可發現每年皆呈現負值,表示二期耕作面積皆小於一 期,平均耕作面積差值為-4.84 萬公頃。而台灣歷年一期耕作產量約介於 89 萬 至 112 萬公噸,平均一期耕作產量為 101.67 萬公噸;歷年二期耕作產量約介於 39 萬至 62 萬公噸,平均二期耕作產量為 53.70 萬公噸。而利用二期耕作產量減 一期耕作產量得產量差值,可發現每年亦皆呈現負值,表示二期耕作產量皆小 於一期,平均耕作產量差值為-47.97 萬公噸。

【表 10】歷年一、二期稻作面積與產量表(面積單位:萬公頃,產量單位:萬公噸)

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 平均 一期

面積 16.12 13.53 15.85 15.52 15.55 14.83 15.13 13.99 15.34 15.67 16.29 16.66 15.37 二期

面積 11.09 10.17 11.06 10.79 10.47 10.40 10.33 10.39 10.08 10.41 10.73 10.44 10.53 面積

差值 -5.03 -3.36 -4.79 -4.73 -5.08 -4.43 -4.80 -3.60 -5.26 -5.26 -5.56 -6.22 -4.84 一期

產量 105.56 89.58 97.45 95.29 96.37 100.96 105.10 95.75 111.08 107.53 103.68 111.71 101.67 二期

產量 59.26 53.78 49.26 60.51 39.98 44.75 52.72 49.36 55.55 62.49 55.27 61.51 53.70 產量

差值 -46.30 -35.80 -48.19 -34.78 -56.39 -56.21 -52.38 -46.39 -55.53 -45.04 -48.41 -50.20 -47.97

經過上述計算可發現,每年二期之稻作面積與產量皆比一期少許多,進一 步統整歷年產量與面積差值,並逐年分析藍水量值變化,如下表 11 可發現,

2006 年之面積差值與產量差值皆大於平均數,表示該年分之二期耕作面積、耕 作產量和一期的差異量均較平均值小,在二期面積偏大與產量偏多的情況下,

其成為歷年藍水量差值最大值之年分,表示該年分之二期藍水量較大,使其二 期藍水上升呈現藍水量差值為正,進而使藍綠水呈現一正一負的情況,符合相 互調節的關係;而2013 年之面積差值與產量差值皆小於平均數,表示該年分之 二期耕作面積、耕作產量和一期的差異量均較平均值大,在二期面積偏小與產 量偏少的情況下,其成為歷年藍水量差值最小值之年分,表示該年分二期綠水 雖然減少,其藍水也跟著下降,呈現藍水量差值為負值,進而使藍綠水呈現同 時下降的情況,並無符合相互調節的關係。

【表 11】歷年稻作面積、產量差值與藍綠水量值變化表(量值單位:百萬立方公尺,面積單 位:萬公頃,產量單位:萬公噸)

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 平均 面積

差值 -5.03 -3.36 -4.79 -4.73 -5.08 -4.43 -4.80 -3.60 -5.26 -5.26 -5.56 -6.22 -4.84 產量

差值 -46.30 -35.80 -48.19 -34.78 -56.39 -56.21 -52.38 -46.39 -55.53 -45.04 -48.41 -50.20 -47.97 藍水量

差值 -375.15 195.88 -478.83 592.92 90.05 -65.49 153.78 431.34 76.77 26.69 -716.69 -29.61 -8.20 綠水量

差值 -16.49 -0.37 -15.27 -16.10 -13.97 -7.77 -4.32 -5.98 -4.08 -22.10 -16.74 -18.70 -11.82

上述整理結果可發現,二期綠水皆會比一期少,在正常合理的情況下,藍 水應要隨之上升以補足所需的灌溉用水量,但根據計算可知,二期的稻作面積 與產量皆會因為農業政策或是自然因素影響,使得二期之面積與產量皆小於一 期,在整體稻作減少、總需水量下降的情況下,即便綠水已經減少,仍不必用 到如一期那麼多的藍水,故有時藍水量也會跟著下降,使得二期藍綠水量相較 於一期呈現同時下降的狀態,進而使二期藍綠水無年年呈現相互調節之關係。

從二期稻米面積與產量的減少情形,可看出二期之藍水量下降、藍綠水無呈現 相互調節關係為合理之現象,但其非年年皆會因為稻米產量與面積減少,使藍 水量對等地下降,如下【表 12】為利用一期除以二期之稻作面積、產量與藍水 量比值,可看出歷年二期之耕作面積約僅有一期之62 至 76 % 耕作面積大小,

平均二期耕作面積僅有一期之68.66 %,表示平均每年二期的耕作面積比一期少 了約三成之面積;而利用二期耕作產量除以一期耕作產量得到兩期產量比值,

可發現每年二期之耕作產量約僅有一期之41 至 64%耕作產量大小,平均二期耕 作產量僅有一期之52.85 %,表示平均每年二期的耕作產量比一期少了約五成之 產量。但比較歷年藍水量卻可發現,平均兩期藍水量比值為 99.79%,表示平均

可發現每年二期之耕作產量約僅有一期之41 至 64%耕作產量大小,平均二期耕 作產量僅有一期之52.85 %,表示平均每年二期的耕作產量比一期少了約五成之 產量。但比較歷年藍水量卻可發現,平均兩期藍水量比值為 99.79%,表示平均

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