經生命週期盤查,先分別敘述各種生命週期盤查資料,後再進行整體稻麥輪 作之生命週期評估。
1. 生命週期盤查資料
生命週期盤查資料之結果簡述如下,主要可以分成田間排放、肥料製造、田 間操作及收穫後加工。
(1) 田間排放
整體田間溫室氣體排放過程如上段所述,但就整體田間碳足跡而言,台中場 整體稻麥輪作田間溫室氣體排放變異幅度較小,但大雅地區變化量大,兩地區各 期作差異可將近十倍,除了大雅 2013 年冬裡作小麥之單位面積田間碳足跡高達 50 噸二氧化碳當量外,其餘期作的田間碳足跡約為 3 噸~15 噸二氧化碳當量。再 分項來看,大雅 2013 年冬裡作小麥主要碳足跡來自於氧化亞氮的排放,約貢獻 整體田間 70%碳足跡;其餘期作的氧化亞氮貢獻較不明顯,主要碳足跡是來自於 二氧化碳的排放;另外,在少數期作中,有些微甲烷減量之趨勢。(錯誤! 找不到 參照來源。)
優養化及酸化之環境衝擊沒有固定的變化趨勢,主要影響的因子有 NO3、 NH3、NO 及 N2O 影響,在無機氮的變化過程中,有很多不同型態,NH3 及 NOx 影響較大,所以有些期作氧化亞氮排放較少,卻會造成比較大的優氧化及酸化之 環境衝擊。
圖 13 大雅地區稻麥輪作田間溫室氣體排放模擬。2012 年冬裏作小麥至 2013 年 二期水稻。由上到下分別為二氧化碳、甲烷及氧化亞氮之排放模擬。
圖 14 大雅地區稻麥輪作田間溫室氣體排放模擬。2013 年冬裡作小麥至 2014 年 冬裏作小麥。由上到下分別為二氧化碳、甲烷及氧化亞氮之排放模擬。藍線為各 期作之開始日期。
圖 15 台中場稻麥輪作田間溫室氣體排放模擬。2012 年冬裏作小麥至 2013 年二 期水稻。由上到下分別為二氧化碳、甲烷及氧化亞氮之排放模擬。藍線為各期作 之開始日期。
圖 16 台中場稻麥輪作田間溫室氣體排放模擬。2013 年冬裏作小麥至 2014 年冬 裏作小麥。由上到下分別為二氧化碳、甲烷及氧化亞氮之排放模擬。藍線為各期 作之開始日期。
(2) 肥料製造
依據 SimaPro 資料調查結果,每公斤重量氮肥生產過程會排放 4 公斤二氧化 碳(溫室效應潛勢)、優養化潛勢(磷酸根當量)為 0.00254 公斤、酸化潛勢(硫酸根 當量)為 0.00871 公斤及耗能 48.36 MJ;每公斤重量磷肥生產過程會排放 1.6 公斤 二氧化碳、優養化潛勢為 0.0118、酸化潛勢為 0.0448 及耗能 13.97 MJ;每公斤 鉀肥稱產過程會排放 0.71 公斤二氧化碳、優養化潛勢為 0.000766、酸化潛勢為 0.0448 及耗能 8.77 MJ。
(3) 機械操作
機械操作主要可以分成下列四種,依據使用機械不同,分別進行盤點,而由 於每年農業機械實際應用之田區大小及使用年限差異大,因此機器的維修與製造 則不屬於本次盤查內容。
I、 整地
整地使用曳引機,依據潘瀅如(2008)、謝華偉(2007)與吳以健(未發表)之調查 結果,水田兩次整地(粗整地及細整地)估算為每公頃耗油 75 公升,而小麥播種 之淺耕估算每公頃耗油約 25 公升。
II、 插秧、播種
插秧所使用的插秧機,以久保田牌的動力插秧機為例,平均插秧時間一分地 約 25 分鐘,再依據謝華偉等人(2007)對農業機械之使用調查,插秧機每小時耗油 約兩公升,因此插秧一公頃面積約耗油 8 公升。
III、 收穫
依據潘瀅如(2008)之盤查,兩期水稻平均耗油 37 公升,因此估算每次收穫大 概消耗 18 公升油料,由於小麥與水稻收穫使用相同機械,且植株構造上並沒有 大幅差異,因此小麥及水稻收穫皆以此數值進行估算。
IV、 施肥與噴藥
依據本研究室之盤查,用背負式噴灑機平均噴灑 400 公斤的肥料會消耗一公 升汽油,而稀釋後的農藥噴灑 1000 公升會消耗一公升汽油,因此將期作之肥料 及農藥用量統整後,再估算油料使用量。
(4) 收穫後加工
收穫後加工主要有烘乾及碾米,而小麥因為用穀粒去作評估,因此沒有磨粉 等後續製程進行評估。
I、 乾燥
乾燥的部分,假設使用三久牌 New Pro-120,假設鮮穀水分 24 %,烘乾至 14
%之乾穀,需消耗 10%的水分。本機型處理量從 2800 公斤至 12000 公斤,因此 假設一次進量約 8000 公斤,依據三久牌公司之資料,該機型的最大耗油量為 14.5 公升柴油/小時,耗電功率為 6.35 kW。由於本機型減乾率約為 0.6~1 %左右,因 此估算一次烘乾約 13 小時,總共耗油量為 188.5 公升級耗電 82.55 度。再將乾穀 量換算成單位公噸白米乾燥需消耗 1023 MJ 及排放 91 公斤二氧化碳。
II、 碾米
依據本研究室於 2009 年後龍碾米廠之訪查,碾米廠每月用電約兩萬元,總 加工之白米量估計為每年 700 噸,換算用電量及製造之白米量,每噸白米約排放 41 公斤二氧化碳及耗能 232 MJ。
圖 17 台中大雅及台中區農業改良場各期作田間溫室氣體排放比較圖。
圖 18 台中大雅與台中區農業改良場稻麥輪作碳足跡與產量之比較圖。
2. 整體環境衝擊評估
整體環境衝擊評估可以分兩種形式來呈現,一種為單位面積所造成之環境衝 擊,另一種則為生產單位糧食所造成之環境衝擊,由圖 18 可以看到每期作的碳 足跡與產量並沒有直接關係,大雅單期作物產量較高,但也伴隨著較高的環境衝 擊,因此後續將分項說明生命週期評估之結果
(1) 大雅
I、 碳足跡
由圖 19 可以看到大雅單期作單位面積碳足跡落在五千多到五萬多公斤二 氧化碳當量,最主要的為田間排放的溫室氣體,田間排放的變異幅度較大,但最 少貢獻 50 %的環境衝擊,在水稻生產過程中所造成的環境衝擊相對穩定,兩年 四期作中以二期水稻碳足跡較高;但在小麥的三期作則相對變異量較大。
肥料製造雖然為第二大的熱點,但就盤查之結果,實際值並沒有很顯著的差 別,每公頃排放約介於 800~1200 公斤二氧化碳當量;田間機械操作的部分,小 麥種植過程中因為少了粗整地及細整地,所以在田間機械的部分其碳足跡較少,
分別約是 400 與 550 公斤二氧化碳當量;收穫後加工主要與產量有關,小麥只 有烘乾,因此每公頃約落在 50~70 公斤二氧化碳當量,而水稻還需要碾米,其碳 足跡則是 500~650 公斤二氧化碳當量。
以生產單位重量糧食而言,七期作之碳足跡依序分別為 2.3、1.4、4.2、10.3、
1.4、2.8 及 3.3。(圖 19、圖 20、圖 21)
II、 優養化
優養化主要是田間排放的貢獻最大,但變異的幅度較無規律可見,主要影響 的因子為銨態氮釋放,所以在 2013 冬裡作小麥,因為大幅的無機氮以氧化亞氮 的形式釋出,因此相對而言 2013 冬裡作小麥之優養化潛勢較低。除了 2014 年小 麥單期作釋放 280 公斤磷酸根當量,其餘期作的優養化潛勢落在 10~60 磷酸根 當量。(圖 19、圖 20、圖 21)
III、 酸化
由於酸化及優養化在盤查的資料內的項目相似,但加權權重互有差異,因此 各期作的酸化潛勢趨勢與優養化不同,且變異幅度較小,單位面積排放 100~200 公斤硫酸根當量(除了 2014 小麥釋放 684 公斤硫酸根當量),但主要貢獻的因子 同為田間排放。(圖 19、圖 20、圖 21)
IV、 能源耗用
肥料生產過程為主要的能源消耗熱點,在單位面積的耗能上較沒有顯著差異,
但單位面積產量即會影響單位糧食生產所耗用的能量,在大雅地區試驗田中,平 均生產一公斤穀物約消耗 3~5 MJ。(圖 19、圖 20、圖 21)
圖 19 大雅地區各期作單位面積之環境衝擊。由上而下分別是溫室效應潛勢 (GWP)、優養化潛勢(EP)、酸化潛勢(AC)及能源耗用(EU)。
圖 20 大雅地區各期作單位產量之環境衝擊。由上而下分別是溫室效應潛勢 (GWP)、優養化潛勢(EP)、酸化潛勢(AC)及能源耗用(EU)。
圖 21 大雅地區各期作之環境衝擊分配百分比。由上而下分別是溫室效應潛勢 (GWP)、優養化潛勢(EP)、酸化潛勢(AC)及能源耗用(EU)。
(2) 台中場
I、 碳足跡
台中場整體稻麥輪作之碳足跡較大雅地區少,單位面積單期作排放量約 3.5~12 噸二氧化碳當量,最高排放量僅約大雅地區四分之一,主要田間碳足跡來 自於二氧化碳的釋放,不似大雅有明顯的氧化亞氮釋放。台中場生產每公斤穀物 會釋放 0.9~4.5 公斤二氧化碳當量,生產過程中造成最大環境衝擊的碳足跡排放 也僅約大雅生產的一半。(圖 22、圖 23、圖 24)
II、 優養化
台中場在生產糧食過程中,平均生產單位糧食所造成的優養化衝擊較大雅地 區少,為 1~10 公斤磷酸根當量,另外優養化衝擊在各期作沒有明顯變化趨勢。
(圖 22、圖 23、圖 24)
III、 酸化
台中場單位面積酸化也沒有明顯趨勢,但每公頃單期作酸化衝擊落在 22~165 公斤硫酸根當量,相對於大雅的釋放的酸化衝擊仍少。生產每噸糧食平 均製造 15~50 公斤硫酸根當量的環境衝擊。(圖 22、圖 23、圖 24)
IV、 能源耗用
在台中場生產之糧食平均每公斤消耗 4~8 MJ,較大雅地區稍高,主要原因為台 中場之單位面積產量較大雅地區低,但兩者都屬於慣型操作,除了肥料用量較少 之外,其他機械操作並沒有明顯差異,因此台中場生產單位糧食耗能較多。
圖 22 台中場各期作單位面積之環境衝擊。由上而下分別是溫室效應潛勢(GWP)、
優養化潛勢(EP)、酸化潛勢(AC)及能源耗用(EU)。
圖 23 台中場各期作單位產量之環境衝擊。由上而下分別是溫室效應潛勢(GWP)、
優養化潛勢(EP)、酸化潛勢(AC)及能源耗用(EU)。
圖 24 台中場各期作之環境衝擊分配百分比。由上而下分別是溫室效應潛勢 (GWP)、優養化潛勢(EP)、酸化潛勢(AC)及能源耗用(EU)。