有機農業 對聯合國永續發展目標的作用

自工業革命後,農業的生產型態隨之改變。大規模機械化耕種,導致全球原本肥沃的土壤逐漸消失;1962年美國瑞秋卡森(Rachel Carson)出版的《寂靜的春天》(Silent Spring)一書,喚醒了全世界對過度使用農藥之生產型態的重視;21世紀後,全球氣候劇烈變遷,導致自有氣溫記錄以來17個最熱的年頭,其中16個就發生在21世紀最初的20年間,現今平均氣溫已較19世紀時升高了攝氏1.1度。基於環境保護而產生了各種新農業生產型態,如有機、永續、生態、友善、自然、無毒及安全農業等;伴隨著科技不斷創新,爾後又創造出精緻、精準和智慧農業等。
不論農業未來的發展方式如何,都應就目前所衍生出的糧食安全、食品安全、土壤劣化及喪失、生態的破壞、環境衛生之劣化、生物多樣性之淪喪、農民生產成本及報酬支付之欠缺公平合理、以及社會服務功能等方面尋求改善,唯有符合下列之健康、生態、公平、及關懷的原則,才有可能奏效:
1. 健康原則:是指人的健康與社區及生態系統是無法分割的關係,健康的人以及相關的動物,均有賴於健康的作物。免疫力的提升、復原能力的增強以及具備再生能力,是健康所應呈現的關鍵指標。促使生態體系及土壤生物健康,才能促成人的健康,因為在此等情況下,始能生產出高品質、富含營養價值之食物。
恢復土壤的養分與活性是農業永續發展的當務之急。该图片由Shameer Pk在Pixabay上发布 

2. 生態原則:建基於生態過程及資源再生利用之循環方式;農業的豐產則立基於特定環境的生態狀態,採用適合當地環境、生態、文化及規模的生產方式,降低使用外部或外來的資源投入,以再生利用、自然物質再循環等形式,有效地利用各種資源的有用成份;追求的生態平衡則必須依靠耕作體系、棲息地維護、保持原始遺傳特性及農業多樣性等方式促成。
3. 公平原則:是指人類及其他生物均具有共同享有世界的權利,所以應該彼此尊重,且以公平、正義態度相待。農業生產的目標應以可生產足夠優良品質的食品,予全球各階層人士享用。對飼養的動物,必須根據其生理、自然習性及舒適感等需求,提供相應之條件及生存機會。生產及消費的自然環境資源,應該以社會及生態平衡的方式處置,而且必須為未來的時代信託持有。
4. 關懷原則:任何農業生產型態必須是可顧及內部及外在需要情況下的生產體系;任何的新技術,必須檢測對生態體系及生產價值的影響,既有的技術也需要重新評估其適當性。強調預防及負責(對經營、發展、及技術選擇等方面),因單純依賴科學新知不足以履行完整的生產體系,必須配合智慧、傳統及本土經驗,如此始可提出有效的解決方案。
綜上所述,於上期所報導的內容中,唯有「有機農業」可完全符合上述之四項原則;也才能應對聯合國所列舉之17項永續發展目標中,和農業直接有關之八項目標。陳述其理由如下:
有機農業與永續發展(SDGs)的有利關係
1.恢復土壤的養分與活性
慣行農業的大面積機械化耕耘、化學肥料的施用及砍伐森林等,造成土壤裸露於風雨等氣候因子之侵蝕下,致使全球農業耕地之表土喪失了1/3,土壤中的有機質含量銳減,農民必須使用更多化學肥料,方可維持作物一定產量;反之,有機農業重視增加土壤中的有機質含量,Pimentel et al.(2005)經過長達22年比較有機(飼養牲口、實施含有豆類作物耕種的系統)及慣行農業耕作的土壤,其有機質的含量分別為27.9%、15.1%及8.6%;羅德爾研究所(Rodale Institute, 2011)連續30年的田間耕作系統比較實驗,也得到相同的結論,即土壤的有機質增加,因微生物尤其是菌根菌的作用,容易團粒化,通氣性及保水性得以增加,高於慣行農業水含量15-20%。土壤中的有機質增加1% (重量),依土壤結構的不同,尚能穩定地增加2600-3600加侖(gallon) 的可用水量(available water capacity)(Cates, 2020);每增加1-6%的有機質含量(重量),等於增加土壤5-25%的保水能量(容量)(Hudson, 1994)。永續發展的生態原則在維護棲息地,保持生物多樣性。该图片由steve prior在Pixabay上发布 

而土壤有機質除可防止養份及水份流失外,也會讓土壤對淹水、乾旱、土壤劣化過程更具忍受性(Dallas et al., 2017);可降低作物產量的變異性,並讓作物不易受乾旱及氣候極度變化的衝擊(Meemken & Qaim, 2018);而有機農田土中所含有的植物營養元素,也比慣行農業的土壤高,因為有機質能促進各種微生物及有益生物,如蚯蚓的活性(Meemken & Qaim, 2018),彼等可將土壤中有機質分解、轉化成作物所需的各種營養元素、腐植質,所以生長在土壤有機質多的作物,其所產生的生物量(biomass)、完整的營養成分含量及風味,就會優於慣行農業產品。薈萃分析(meta-analyses)顯示,有機農田含有較高含量的有機質,衍生出較多的微生物數量及其活性,於是造就成結構、肥力更好的土壤(Meemken & Qaim, 2018; Tuomisto et al., 2012)。慣行農業所生產之糧食所吸收的氮元素,93%源於化學氮肥,而有機農田的土壤則僅提供33%的有效氮,表示有機作物所吸取的氮元素是早已存在土壤中。有機農業對穩定生態系統、土壤、廢棄物之資源再生利用、碳固定,營養循環、提供有益昆蟲及蜜蜂的棲息地等方面,皆顯助益,所以就能讓各種作物產出理想的產品,因此便等同履行了第15項永續農業發展目標,即「保護陸域生態系統的永續使用」。減少水質污染是有機農業的優勢強項。该图片由Luciano Teixeira在Pixabay上发布

2.確保糧食安全
羅德爾研究所(Rodale Institute, 2016)報導指出,慣行農業轉型為有機農業剛開始的3至5年,產量會下降;薈萃分析和其他研究也有類似結論,不過若種植多種作物或輪作,可減少產量差距(Ponisio et al., 2015; Seufert et al., 2012),轉型成功以後,甚至於產量會超越慣行農業(Rodale Instutute, 2011);若以開銷計,有機的收益是慣行的二倍(Delate et al., 2015;Rodale Institute, 2016);此等增產效果在乾旱年代表現得更突出,在4個乾旱的年代中,有機玉米的產量比慣行農業多31%;甚至比耐旱基因轉殖品種高出5-15%(Rodale Institute, 2011);美國密西根大學的Badgley & Perfecto(2007)根據全球293份學術論文進行薈萃分析,認為有機農民在開發中國家的產量可以是慣行農民的三倍;水稻以有機方式在馬達加斯加耕種,每公頃可多出6-10公噸;每株有機美洲山核桃在2005和2007年,分別多產出18、12磅(Bradford,2008)。
有機農業可以增加及穩定作物的產量,並且增強作物對病蟲害的抵抗能力。聯合國曾報導指出,採用完全有機生態農業的生產方式,作物的產量於10年內將比慣行農業者高出一倍,而在貧困地區的產量更高出1.8倍,因為貧困國家的農民利用自然資源製作堆肥,其土壤中的有機質含量增加,植物生長因此而健壯。另一方面,為購買昂貴農藥的借貸減少了,婦女若能參與還可提高產量20-30%,形同減少全球12-17%的饑餓人口(FAO, 2011)。由上述報告可知,有機農業具有增加作物產量潛力,符合解決永續發展目標2之「零饑餓」之訴求。
3.健全的食品安全及營養品質
MaCance & Widdowson(2003)比較分析1991年和1940年的農畜產品,發現其養分都明顯減少。如27種同品種蔬菜的礦物元素(鈉、鉀、鎂、鈣、鐵、銅),1991年的含量比1940年的減少了16-76%;而17種果實的礦物元素(鈉、鉀、磷、鎂、鈣、鐵、銅、鋅)在有機果實中比慣行者多出15%以上,只有磷元素比有機者多2%;各種肉品的礦物質含量,1991年的分析結果都比1940年的少很多,其中以鐵含量減少54%最多,鈣減少41%次之;牛奶及起士的鐵、鎂減少的量最明顯。有機農業產品對消費者的健康有保障,經濟價值隨之提高,從而增加農民的生產報酬。

任教於英國新堡大學(NewCastle University)的賴福特(Leifert, C.)教授所主持的一項薈萃分析(meta-analysis)結果是有機農產品比慣行者之總含氮量少10%,硝酸鹽低30%,亞硝酸鹽低87%;反之,慣行農產品中所含重金屬的量,如鎘,是有機者的一倍,並且其農藥殘留頻率是有機的4倍以上;另有機農產品中所含有的抗氧化化合物質比慣行者多60%;抗氧化物質可降低慢性病風險,如心血管疾病(CVD)、神經衰弱症及癌症等(2014)。Reganold & Wachter (2016)的研究也得到類似的結論,即有機農產品含有較多的抗氧化物、維生素C、ω-3脂肪酸、ω-3與-6。由此可知有機農業是項可確保、甚至增進人類食品營養價值及福祉的生產型態,符合世界永續發展目標3之訴求。
4.復育遭受破壞的生態環境
生態是有機農業的一項實施原則,強調的是自然生態環境及資源源源不絕循環的過程,排除了慣行農業所採用的化學肥料、農藥及基因轉殖生物,環境中的生物自然多樣化,各種生物在此環境下,也就會演變出生態平衡的效果。
土壤是容易被忽略的碳儲存的場所,實際上,土壤的碳含量,比空中及陸生植物合計的碳含量還多(FAO, 2017),碳螯合(carbon sequestration)是指經由各種生物、化學和物理的過程,擷取空氣中的二氧化碳,並以碳的型態長期儲存,而土壤在螯合並儲存溫室氣體方面,扮演著主要的關鍵角色;各方的研究一致發現,以有機方式經營的土壤,其中所螯合的碳含量,比慣行者多很多。因為有機農業是利用覆蓋作物(cover crop)、利用作物殘體覆蓋土面、使用堆肥、實施輪作、推行保育性的犁作(conservation tillage)(亦即在土壤中導入富碳的添加物、留住田間的作物殘體、儘量減少對農地環境中之生物干擾、和對土壤的破壞措施等),若全球農業生產皆採用有機農業方式,全球的總溫室氣體排放量將可降低40%(約計210億公噸CO2e),若再加上牧草及草原均以有機農業方式維護,全球總溫室氣體排放量,將可降低71%(約計370億公噸CO2e)。實施有機農業不但可以維護,而且能夠增加地上及水中的生物數量及種類,尚可有效地減少溫室氣體的排放量,所以實施有機農業正可呼應世界永續發展目標14「水中生物」、15「陸上生物」、及13「全球氣候變遷」,並予以舒緩,甚至重現生機。
5.消弭環境衛生的惡化
如上所述,實施有機農法後,滲入地下水之化學品,和慣行農業相較,就只會含有微量、或無農業化學物質之殘留現象。而且有機農田含有豐富的有機質,除有助於土壤形成穩定的團粒外,尚可長期地保留住地下水。所以有機農田下的地下水,利於當作漁業養殖及飲用水之用,符合世界永續發展目標6之「清水及衛生」的訴求。
6.消除生物多樣性淪喪的現象
實施有機農業的三大方針之一,就是強調生物多樣性,所以有機農業是恢復自然生物多樣性舊觀的農法。以有機農業方式經營管理的土壤,不但成為植物營養的供應及儲存的場所,同時還具有穩定土壤溫度、固定土壤中重金屬及農藥的功能,因此在這種土壤肥沃又無污染的狀況下,營造出多46-72%之半自然的棲地,地上的動植物種類也因而增加至少30%,單獨植物的數量也因而可增加50%(Bengtsson et al., 2005)。全球有超過7000種植物是可食用的,均可作為糧食生產之潛在栽培作物源。另外,約有2500種植物可做為生產生質能源之用,而目前生質能源的原料只有使用玉米、甘蔗、大豆、棕櫚油、油菜籽及小麥這6種。所以對於尚未開發及利用的作物,務必格外地留意其保育。植物除可用作糧食作物外,尚可用作酵素、環境保護、醫藥及化妝品之材料,所以近十年根據植物所獲得的歐盟核淮之專利件數達上萬件。
在經營有機農業的農田中,其生物量(biomass)比慣行農田中多60%;有機土壤中的生物活性(microbial activity)也比慣行農田高80%(Lori et al., 2017)。因為有機土壤中含有豐沛的微生物及有機質,植物根部的發育特別旺盛,所以地上組織也很健壯,再加上種類繁多,遭到病蟲害危害的情形因而減少。
7.公平合理地考量農民的生產報酬
實施及推行有機農業對提供適當的工作及經濟成長(家庭收入)是種特別有效的方式。首先,有機農業是推行自然資源循環利用,目的在保護自然環境,因此自然受到世人的尊重;而減少對外部來源資源的依靠,降低開銷,直接就表現在增加家庭的收入方面;外加有機農民的勞力付出比慣行農民多,所以每公頃可增加30%的工作機會;又因必須申請並獲得有機驗證(certification),所以售價較同品目的慣行農業商品高出6-44%,經濟收益也提高。例如吉伯(Gebert)果園經美國農部農業研究服務中心(ARS)輔導種植之有機大胡桃,比起慣行者收益每畝多3,540元(Bradford, 2008);羅德爾研究所(2011)分析2008-2010年所收集的不同耕種系統所生產農產品的價格資料,扣除成本後,有機農產品每畝年收益是558元,而慣行者為190元。這些都是十分明顯符合永續發展目標8「恰當的工作及經濟成長」的實例。
一般而言,有機農產品所含有的農藥殘留量少或無,對消費者具有食品安全及健康方面的保障;相對地,有機農業生產者為確保信譽,申請相關驗證已蔚為風氣,消費者的信用度增加,生產者的收益必定也隨之增加,形成一互助互利、對社會福利有利發展的關係;所以有機農業是絕對地符合永續發展目標12之「負責的消費及生產」。
8.社會服務
有機農業之生產體系提供了較多的生態系統服務及社會福祉;因其安全性高,對孩童的成長發育、病患的康復、國民的健康,均至關重要,所以英國政府建議有孩童的家庭,每日只需多付一英磅伙食費,孩童們即可享用有機食物(PRiF, 2017)。C40「世界市長峰會」於2019年10月9-12日在丹麥首府哥本哈根召開,來自94個大城市市長代表七億人與會,共同高度認同聯合國的巴黎協議及永續發展目標。丹麥首府90%的廚房,包括政府單位、市議會、兒童照護中心、學校、退休家庭等都採用有機食材;而在醫院、軍營、及私人工作場所更完全採用有機及對氣候友善的農業產物。丹麥政府經由教育,鼓勵公用廚房的工作人員及社會大眾,採用以作物為基之食物,減少肉類食品的消費,已獲得大量減少食物浪費的成效;丹麥有機食物政策能夠針對氣候變遷、生物多樣性、健康、工作機會、及乾淨的食用水等,若干與永續發展目標有關的項目,發生直接地關聯性,因而帶動了永續發展的正面改變。丹麥政府也宣示在2020年底前,須增加一倍有機農田的面積,這種積極務實的做法,堪為國際之先驅及表率。
結論
有機農業是維護土壤健康、穩定糧食產量、增進食品安全、降低農業所排放溫室氣體的份量、維護生態及生物多樣性、增進農民福祉及提供社會健康衛生等功效的生產型態。有機農業明顯地比慣行農業具有更多的優勢(表1),是國際間於制訂未來農業發展政策時應持有的思考方向;而於實施有機農業時則必須兼顧各種相關措施,並結合世界各國通力合作的關係,方能儘早有效地呈現出有機農業的功效。
為降低農業對環境造成的衝擊,世人均可輕易做出的貢獻,就是改變自己的飲食習慣,開發新糧食來源及其技術,如新生物物種、微生物及藻類蛋白質之生產。除維護自然環境、水資源、土壤之外,尚應顧及生產環境及「糧食生產景觀」(foodscapes)。
參考文獻:
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[2] Bengtsson, J., Ahnstrom, J., and Weibull, A.C. 2005. The effects of organic agriculture on biodiversity and abundance: a meta-analysis. Journal of Applied Ecology 42(2): 261-269.
[3] Bradford, J. M. 2008. Organic Pecans: Another Option for Growers.
Agricultural Research magazine,USDA,ARS
[4] Cates, A. 2020. The connection between soil organic matter and soil water. Minnesota Crop News. March 24, 2020.

表1:有機農業與慣行農業之優勢項目比較(Reganold & Wachter, 2016)

有機農業優勢項目 兩者相等 慣行農業優勢
1. 營養品質 1. 產量 僱工稍少
2. 農藥殘留 2. 整體成本
3. 減少農藥危害機會
4. 生態系統的維護
5. 農民利潤
6. 減少水質污染
7. 生物多樣性
8. 減少能源消耗
9. 土壤品質

[5] Delate, K., Cambardella, C., Chase, C., and Turnbull, R. 2015. A review of long-term organic comparison trials in the U.S. Sustainable Agriculture Research. 4(3): 5-14.
[6 ]FAO. 2011. The State of Food and Agriculture. 160 pp.
[7] Hudson, B. D. 1994. Soil organic matter and available water capacity. Journal of Soil and Water Conservation 49(2)189-194.
[8] Lori, M., Symnaczik, S., Mader, P., Deyn, G. D., Gattinger, A. 2017. Organic farming enhances soil microbial abundance and activity-A meta-ananlysis and meta-regression. PLOS ONE 12(e0180442, doi:10.1371/journal.pone0180442).
[9] McCance, R.A. and Widdowson, E.M. 2003 A study on the mineral depletion of the foods available to us as a nation over the period 1940 to 1991. Nutrition and Health 17(2):21-55.
[10] Meemken, E.M. and Qaim, M. 2018. Organic agriculture, food security and the environment. Annual Review of Resource Economics. 10(1): 39-63.
[11] Ponisio, L.C., Gonigle, L. K. ,Mace, K. C., Palomino, J., de Valpine, P. and Kremen, C. 2015. Diversification practices reduce organic to conventional yield gap. Proceedings Biol. Sci. 282(1799): 20141396. (doi: 10.1098/rspb.2014.1396)
[12] PRiF (The Expert Committee on Pesticide Residues in Food of Department for Environment, Food and Rural Affairs, UK.). 2017. School Fruit and Vegetable Scheme Report on Pesticide Residues Monitoring: Summer Term 2017. 71 pp.
[13] Reganold, J. P. and Wachter, J. M. 2016. Organic agriculture in the twenty-first century. Nature Plants 2 (2):15221.
[14] Rodale Institute. 2011. Farming Systems Trial. 13 pp.
[15] Rodale Institute. 2014. Regenerative Organic Agriculture and Climate Change – a down-to-earth solution to global warming. 24 pp.
[16] Rodale Institute. 2016. Organic Systems Show Improved Soil Organic Matter; Conventional Remain Unchanged. 5 pp.
[17] Seufert, V., Ramankutty, N., and Foley, J.A. 2012. Comparing the yields of organic and conventional agriculture. Nature 485(7397):229-232. (doi: 10.1038/nature11069).
[18] Tuomisto, H., Hodge, I.D., Riordan, P. and Macdonald, D.W. 2012. Does organic farming reduce environmental impacts?- A meta –analysis of European Research Journal of Environmental Management. 112: 309-320.
[19] Wagner, M. and Omondi, E. 2016. Nutrient density comparison between organic and conventionally grown oats. Rodale Institute. 6 pp.
[20] Williams, D. M., Blanco-Canqui, H., Francis, C. A. , and Galusha, T. D. 2017. Organic farming and soil physical properties: An assessment after 40 years. Agronomy Journal 109(2): 600-609.

作者:吳文希 博士

吳文希小檔案
美國康乃爾大學博士;曾擔任台灣大學教授、植病系主任、農學院院長等職;教研「生物防治」及「有機農業」等課題;首先出版《植物病理學》、《植物病害防治學》、《有機農業》三冊大學用書,及五冊大學參考書;發表300餘篇論文;曾獲得七項專利及本校教學優良、傑出獎;曾擔任數屆「國際植物病理學會」及「國際種子檢查協會」之學術性服務工作;國際會議主題演講數次,兩岸專題演講近百次;在國內發起成立「中華民國植物病理學會」。

現任:

台灣大學名譽教授

財團法人臺灣大學校園建設基金會董事。

財團法人臺灣大學學術發展基金會監事。

經歷:

臺灣大學教授、系主任、農學院院長、植病系系友會會長。

中國文化大學教授、教務長。臺灣觀光經營管理技術學院教授、校長。

中華創新發明協會榮譽理事長。

臺灣有機消費者協會名譽理事長。

中華湖湘文化發展協會理事長。

國際植物病理學會種子病理委員會委員、教學委員會委員。國際種子檢查協會植物病害委員會委員、花卉委員會委員。中華植物病理學會創始人、理事長。

考試院高普考試典試委員、農林組命題委員召集人。

青年友好訪問團領隊等。

※本文轉載自133期「臺大校友雙月刊」。

圖:该图片由Adamsov Production在Pixabay上发布

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