調整栽培期(農業)

1. 目的
氣候變遷導致降雨時間與空間上高度變異,將影響區域的農業生產系統,長時間乾旱導致顯著的產量損失與食物短缺,而氣候變遷更加劇此現象發生。故瞭解降雨量與降雨特性是否足夠提供作物整個生長季的水分需求為決定產量之重要因子。
水稻之生育後期為決定產量喊品質之關鍵時期之一,此時期對於高溫敏感,而臺灣一期稻作在生育後期經常遭遇高溫,隨著全球平均溫度升高,若使用原本之栽培曆栽培稻作,將使一期稻作生育後期面臨更極端之高溫,對產量和品質造成重大損傷。

2. 方法與原理
2.1首先了解氣候變遷下,二氧化碳濃度、溫度、雨量之改變對於玉米與花生產量之影響。並配合氣象資料推估出雨季做為最佳栽培時期以確保作物於生長時期擁有足夠水分,便於增進產量。利用作物模式── CropSyst與蒙地卡羅演算法發展計算最佳栽培期之方法,並利用過去資料驗證是否使用最佳栽培期能提升產量。

2.2一期作提早栽培期,以躲避生育後期高溫;二期作延後栽培,避免苗期遭遇高溫。

3. 案例介紹
3.1非洲薩哈拉以南地區的農業生產系統利用,利用作物模式(CropSyst)與蒙地卡羅演算法發展出計算最佳栽培期的方法,結果顯示調整栽培時期能提升玉米與花生產量。接下來,評估未來2020s與2080s在氣候變遷下對於玉米與花生產量之影響,並探討在未來調整栽培時期是否對於產量有助益。結果顯示在氣候變遷情況下,2020s與2080s時,二氧化碳濃度上升帶來之效益大於降雨與溫度改變之負面影響,即產量將有上升之現象,然而在乾旱之喀麥隆北部,因氣候變遷導致生長周期減短,進而導致產量下降。而當有適當之栽培時期時,2020s與2080s之花生產量將增加,2020s之產量預估將增加30% (與2020s基礎產量比較)。玉米之產量2020s將增加15%,2080s減產15%。

3.2評估調適管理選項對於成功應對氣候變遷帶來之負面影響非常重要。其探討項目為:(1)檢驗當今品種栽種方法適當氮肥施用量(2)以適應為目的選擇人工合成栽培種小麥以擴大既存小麥栽培種原庫(3)評估、量化氣候變遷對小麥產量之影響與衝擊(4)評估三種常用方法之效用:提早播種、改變氮肥施用比率、使用不同小麥品種。使用工具APSIM-Wheat model進行模擬評估,CO2上升現象已包含在模式模擬中,氣象資料則由LARS-WG模擬,呈現未來氣候平均溫度上升之現象。結果顯示在澳洲地區藉由氮肥管理與改變栽培品種均不能抵銷氣候變遷帶來之負面影響。但當土壤內有足夠水分時,提早播種為一有效之調適策略。這也顯示出灌溉系統之建立與調節也會是調適的方法之一。

3.3日本北方之水稻栽種常遭遇低溫影響,其藉由分析歷史之水稻栽培記錄資料,來探討未來在氣候變遷下以調整栽培時期增進產量之可能性。
 
4. 代表性照片與圖說


圖1-1、推估最適栽培時期之流程(Laux et al., 2010)


圖1-2、利用作物模式模擬傳統栽培時期與最適栽培時期之差異流程 (Laux et al., 2010)

5. 台灣推動可行性評估


6. 參考文獻
  • Patrick Laux, Greta Jäckel, Richard Munang Tingem, Harald Kunstmann, 2010 Impact of climate change on agricultural productivity under rainfed conditions in Cameroon—A method to improve attainable crop yields by planting date adaptations. Agricultural and Forest Meteorology 150 1258–1271.
  • Qunying Luo, William Bellotti, Martin Williams, Enli Wang. 2009 Adaptation to climate change of wheat growing in South Australia: Analysis of management and breeding strategies. Agriculture, Ecosystems and Environment 129 261–267.
  • Shimono H, Kanno H, Sawano S (2010) Can the cropping schedule of rice be adapted to changing climate? A case study in cool areas of northern Japan. Field Crops Research 118: 126-134


上稿日期:2015-11-19 更新日期:2015-11-19