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農業和氣候變遷:改善耕作方式以減少溫室氣體排放 Agriculture and Climate Change: Reducing Emissions Through Improved Farming Practices
Aminetzah, D.; Denis, N.; Henderson, K., Katz, J.; Mannion, P.
2020/04/01
McKinsey & Company
https://www.mckinsey.com/industries/agriculture/our-insights/reducing-agriculture-emissions-through-improved-farming-practices#
全球溫室氣體 (Greenhouse Gas, GHG) 排放有 25% 以上來自於農業、林業與土地使用變化,若不積極解決,隨著人口與糧食需求增加,GHG排放將隨之增加。政府間氣候變化專門委員會 (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) 於 2018 年的報告指出,為限制氣候變化的影響,須將溫度增加控制在 1.5°C以下,即到 2050 年時須使全球 CO2 淨排放量為 0,並顯著減少甲烷與一氧二化氮等GHG的排放;儘管其他產業已確定能夠減少 GHG 排放的技術,在農業中不一定適用,且除了氣候目標,農業還需考慮生物多樣性、糧食安全與農村生技等複雜因素。為此,該報告以麥肯錫公司對減少 GHG 排放多年分析為基礎,提供有關如何改變農業以減少糧食生產時所造成 GHG 排放的觀點,並提出 25 種減少農業排放量措施。

為了減少農業 GHG 排放,首先須有效率的生產糧食,即改變目前的耕作方式。若採用已被證實有效的耕作技術與方法,預計可在 2050 年實現農業所需減排量的 20%。為了能夠更了解如何減少排放量以達到 1.5°C 的目標,該報告開發了麥肯錫全球農業邊際減量成本模型 (Marginal Abatement Cost Curve, MACC),分析各項措施能夠實現的減排量以及成本。整體而言,在分析的 25 項措施中,有 15 項減排措施能夠節省或維持相同成本,詳述如下:

(1)採用 0 排放的農場機械設備:可減少 537 百萬噸 CO2 排放量,每噸 CO2節省成本約 229 美元。目前市場上已完成了概念驗證與原型機,尚無將其正式商業化,因此市場滲透率仍不足。但預計到 2050 年,隨著投資增加、製造成本下降,以及相關法規修訂,將會加速採用 0 排放的農場設備。

(2)採用以 GHG 為重點的基因改良和育種:可減少 506 百萬噸 CO2 排放量,成本則維持不變。到了 2050 年,針對反芻動物基因改良和育種計畫,將可使排放量降低 5% 以上,如每頭乳牛的甲烷排放量可從 53 公斤降低至約 42 公斤。

(3)改善水稻種植施肥方法:可減少 449 百萬噸 CO2 排放量,每噸 CO2 成本 3 美元。由於稻田中所產生的甲烷,大部分都會釋放到大氣中,若採用改良施肥方法,如硫酸銨與石膏等,將可減少約 40% 的排放量;然而,由於這類肥料與提升產量無直接關係,目前僅占全球種植面積約 1%,若能透過補貼、收取甲烷排放費,或將含硫酸鹽肥料添加到標準肥料中,將可提升使用率。

(4)改善動物健康的監測與疾病預防:可減少 411 百萬噸 CO2 排放量,每噸 CO2 成本可節省 5 美元。若要擴大實施該措施,可增加對如非洲豬瘟等新興疾病的疫苗供應;對於東南亞等資源不足的地區,可從擴大分銷、諮詢、獸醫網絡與促進公共衛生等方面進行。

(5)改良動物飼料組合:可減少 370 百萬噸 CO2 排放量,每噸 CO2 成本 131 美元;由於改良動物飼料與獲利能力尚無相關性,以及當地原物料供應的影響,農民較難獨自作改變。為此,飼料生產商、分銷商與營養諮詢網絡所提供的產品創新、行銷策略與技術支持將成為擴大採用的關鍵。

(6)擴大使用動物飼料添加劑:可減少 299 百萬噸 CO2 排放量,每噸 CO2 成本 88 美元。尚未商業化的新型飼料添加劑預計可降低排放達 30%,且隨著全球農業朝密閉式餵食轉變,增加動物飼料添加劑使用,將可擴大其減排潛力。

(7)改善稻田水資源管理:可減少 296 百萬噸 CO2 排放量,每噸 CO2 成本可節省 12 美元。在中國與東南亞大部分地區,多達 40% 的農民已採用交替濕潤和乾燥的水資源管理。

(8)擴大厭氧肥料消化使用:可減少 260 百萬噸 CO2 排放量,每噸 CO2 成本 92 美元。目前資本密集型的消化池主要的類型包括完全混合式消化池、活塞流動消化池以及覆蓋式潟湖消化池,主要用於歐洲與北美的大型集約化養殖場。此外,小型消化池雖減排潛力較低,但因成本便宜,較適合低收入地區與中型家庭農場。

(9)使用飼料穀物加工方法,以提高消化率:可減少 219 百萬噸 CO2 排放量,每噸 CO2 成本可節省 3 美元。透過減少穀物粒徑,能夠減少能量消耗與增加整體進食量,以提高大型反芻動物消化率,進而減少 GHG 排放;然而,資金與原料供應等因素將限制中低收入地區的減排潛力,因此投入物提供者、貸款與公共融資計畫可在消除前述阻礙方面發揮重要的作用。

(10)在水稻種植中使用旱地直播栽培:可減少 217 百萬噸 CO2 排放量,每噸 CO2 成本可節省 41 美元。透過此方法每公頃能夠減少約 45% 甲烷排放量,且由於減少所需勞動力,稻米生產商因而能夠節省成本。

(11)採用提高牲畜生產效率技術:可減少 180 百萬噸 CO2 排放量,每噸CO2 成本 119 美元。以往農民使用預防性抗生素提高生產率,但同時產生抗藥性,因此廠商開發出新型生長促進劑來取代抗生素。

(12)在放牧場使用硝化抑制劑:可減少 88 百萬噸 CO2 排放量,每噸 CO2 成本97 美元。儘管技術尚未成熟,該方法以被證明能顯著降低一氧二化氮排放量,目前較常使用的類型為雙氰胺 (dicyandiamide) 與硝基芘 (nitropyrene)。

(13)擴大低耕 (low-tillage) 或免耕 (no-tillage) 農業:可減少 119 百萬噸 CO2 排放量,每噸 CO2 成本可節省 41 美元。雖這類做法會造成潛在產量損失,但所節省成本可超過生產損失,如減少勞動力等;然而,低耕或免耕農業並不適用於一些潮濕且溫帶的環境。

(14)減少中國與印度過量使用氮肥:可減少 88 百萬噸 CO2 排放量,每噸 CO2 成本可節省 97 美元。全球氮肥超量使用約 2,500 萬噸,每年所需花費超過 130 億美元,其中中國與印度所佔的比例高達 35% 與 25%,其主因在於兩國都給予氮肥大量補貼,造成農民過度施肥。若能夠過教育與政策調整至標準水平,將可減少 24% 的排放量。

(15)擴大使用可控制且穩定釋放的肥料:可減少 75 百萬噸 CO2 排放量,每噸 CO2 成本 65 美元。使用控制釋放型廢料或緩釋肥料可以使氮更精準的施用在作物上,減少在環境中損失的量,進而使一氧二化氮排放量減少 20%。商業化肥生產商可將這類型的肥料混入傳統的肥料品種,以擴大採用。

前述 15 項措施主要在於改變糧食生產方式,但要達到攝氏 1.5 度目標,還需要進行實質性改變,包括 2050 年前須降低食用反芻動物蛋白的比例,從目前 9% 攝取量降至 4 至 5%; 至2050年,糧食的浪費須從目前的 33%降至20% 以下; 恢復過去 150 年砍伐森林面積的 50 至 60%,以提供 60 至 80 億噸的 CO2 封存量。其他方法包含新一代技術的開發、投資與商業化,包括增加抗病性與炭封存的基因編輯、植物與土壤微生物技術、通氣式稻米栽培、直接儲存牛隻所產生的甲烷、多年生農作物栽培、抑制腸道發酵的疫苗與新型飼料等。
陳志維
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