2020年09月26日
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灌區水情不穩,節水栽培緩解休耕衝擊

內容提供/豐年雜誌

文/林慧貞

攝影/謝佩穎

從數據面來看,灌溉用水雖占大宗,卻具有地下水補注等多項公益機能,然而每當水情吃緊,水田便往往首當其衝而面臨休耕的命運。極端氣候之下,務農挑戰已經不是「田水冷霜霜」,而是田水「焦涸涸」(ta-khok-khok,閩南語釋義為乾涸),如何從供水調節、栽培方式與自動化科技著手來節約水資源,是臺灣農業無可迴避的課題。

從2017年至今,堪稱是風調雨順的一年,泰利、天鴿颱風擦邊而過,但臺灣嘉南農田水利會會長楊明風卻高興不起來,「我們應該要設防颱中心,防止颱風跑掉。」幽默風趣的應答中藏不住滿滿憂慮。他表示在嘉南農田水利會灌區,全年降雨量85%集中在5~9月,時間短又集中,2017年颱風帶來的降雨量少,2018年水情相當吃緊。

嘉南農田水利會灌溉面積廣達8萬2千公頃,會員約25萬人,為全臺灣最多,其轄區主要灌溉水源來自曾文水庫、烏山頭水庫系統,兩者是子母水庫。根據經濟部水利署統計,截至2018年5月3日,曾文水庫有效蓄水量僅剩6.4%,共2,885萬立方公尺,烏山頭水庫有效蓄水量則有48%,共3,768萬立方公尺,兩個水庫相加起來,供應完水稻第一期作只能算「剛剛好」,仍待春雨來解渴。

臺灣灌溉用水將近80%來自河川,但烏山頭、曾文水庫對雨量豐枯懸殊的雲嘉南地區來說卻是農業命脈,蓄水量往往牽動栽培時程。

旱澇不均,嘉南農田水利會延遲供灌2

為了把握珍貴的水,早在180多天前,嘉南農田水利會員工就戰戰兢兢沙盤推演。「每個水利會工作站在10月中旬之前就已經先巡過轄區,掌握農民種植狀況、可能需水量,去年12月中我們就和水利署南區水資源局開會討論如何抗旱,今年一期稻供灌日期也往後延遲了。」楊明風一一細數嘉南農田水利會為抗旱所做的準備。

早在2017年秋、冬季,經驗老到的嘉南農田水利會就意識到可能缺水,以往大約1月16日就開始供灌水稻第一期作,2018年延至1月29日,「越晚氣溫越高,需水量就會下降。」楊明風解釋,秧苗怕冷,農民習慣引水為秧苗保溫,延後供灌可有效省水,但也沒辦法一直往後延,否則會影響水稻第二期作播種時程。

除了延後供灌,為了共體時艱,嘉南農田水利會供水頻率也從以往供9天、停7天,調整為供8天、停8天,第一期作水田加旱田灌溉用水,相較於灌溉管控水量,預計2018年5月底前可省下1千6百多萬公噸。

數據支持,供8停8水稻不減產

不論是延後供灌,或者改變供水頻率,都不是任意為之,而是有充足的數據支持。嘉南農田水利會位在臺南市學甲區的「灌溉技術推廣中心」,就是這些政策的幕後推手。

來到灌溉技術推廣中心的「露天滲漏計」試驗田,透過特殊設計的玻璃觀測窗,深達1~1.2公尺的稻田土壤、彎曲的水稻根系、間雜水分、空氣的小小孔隙,全都一覽無遺。露天滲漏計配備超音波水位計,可監測水流速,換算成水位高度,精準計算土壤入滲多少水、地面有多少逕流量,簡單來說便是可以得知地面逕流到底有多少白白流掉、作物吸收多少,目的是精準觀測作物總耗水量,計算不同生長階段需要多少水,缺水期便可以彈性調整供灌水量。灌溉技術推廣中心主任黃介銘表示,這次從供9停7,改成供8停8,就是因為實驗後,發現產量不會受到影響,用數據說服農民,他們才願意接受這樣的安排。

其實觀測地面逕流量並非新鮮事,但在尚未有自動化設備之前,嘉南農田水利會都是土法煉鋼,一下雨就要穿上雨衣、提起水桶往外撈水,常因逕流量太大來不及記錄,「而且一天可能只能測個兩次。」灌溉技術推廣中心試驗股股長陳志雄說。更新為自動化設備後,每秒就可以記錄一次,透過這些大數據,可以更精確知道水稻需要多少水。

嘉南農田水利會也與嘉義大學土木與水資源工程學系教授陳清田合作,實驗水稻第一期作在1月16日、2月16日插秧並實施7日輪灌,比較兩者的用水效率、生長時間、產量有何差異。結果發現,1月16日插秧的水稻生長天數146天,2月16日插秧則因氣溫較高,生長天數只要122天,需水量則分別為487、459公釐,也就是說,水稻第一期作延後插秧,需水量會減少,節水效率27.6%,但同時也會減產約6.9%。嘉南農田水利會評估這個數據後,才決定取其平衡,延遲約2週供灌。

灌溉技術推廣中心設有透明觀測區,可直接看到土壤剖面,觀察水稻根系、水分在土壤中的情形。

水稻強化栽培系統,節省3成灌溉用水

水稻需水量在不同生長階段各有差異,根據《臺中區農業技術專刊》193期,水稻栽培可分為秧苗期、營養生長期、生殖生長期、成熟期等四大階段,生殖生長期階段的幼穗形成期、抽穗開花期到成熟期初期,必須給予灌溉水高度約5~10公分,充分浸潤才能生產好品質。

而營養生長期階段,秧苗剛種下去時的成活期、生長期則不需要太多水,灌溉水高度約3公分即可;甚至到了最高分櫱期末期,必須一滴水也不給,也就是俗稱的晒田。因應這樣的特性,法國神父兼農藝家亨利 ̇德 ̇盧蘭尼(HenrideLaulani)在1980年代初期,逐步建立水稻強化栽培系統的操作模式,針對水稻不同生長期給予不同水位、肥培控制,並於1990年在馬達加斯加成立了非政府組織ATS協會(AssociationTefySaina,馬拉加斯語釋義為toimprovethemind)進行推廣。

2009年行政院農業委員會也首次引進此概念,在臺南市後壁區嘗試了為期3年《強化水稻用水栽培體系可行性評估及其對水資源之影響計畫》,後續則由財團法人「台北市七星農田水利研究發展基金會」,以及2016年成立的「SRI保育型農業環境學會」接手在關渡平原推廣。目前SRI保育型農業環境學會在關渡平原有6分試驗田,雖然目前是秧苗需水較少的時期,不過來到試驗田,還是可以明顯感受到湛水高度比一般農田來得淺,甚至已經露出些微土表。

協助台北市七星農田水利研究發展基金會發展水稻強化栽培系統計畫、專長水利的醒吾科技大學觀光休閒系教授張煜權表示,臺灣的水稻強化栽培系統核心概念是「三多四少」,即多晒田、多中耕、多有機、少苗、少水、少農藥、少化學肥料,透過精準給水,約可省下3成用水量。

一般農民習慣在抽穗前仍讓秧苗湛水約5公分,水稻強化栽培系統則強調,灌溉時機要依照「田間容水量」來判斷。張煜權表示,田間容水量即水因為重力流走後,土壤中還有多少水。也就是說,當地表上已經看不到水時,其實土壤中還是有一定水量可供作物使用,但當容水量低於作物所需,沒有適當補水,作物吸不到水就可能減產。

稻田中設置土壤水分張力計,測試土壤水分狀況,若超過水稻容忍範圍,須即時給水灌溉。

SRI保育型農業環境學會建議,一般時期,水在地表下15~20公分才要補水。若沒有精密的機械設備可以測量土壤水位也不用擔心,「其實一般農民都懂得如何判斷土壤有無缺水!」張煜權說,農民常說土壤出現「雞爪痕」,約拇指寬裂縫,或者踩進田裡,腳印壓不出水來,就須補水到「淹跤目」(kha-ba̍k,閩南語釋義為腳踝)高度了。這樣的生活經驗和水稻強化栽培系統試驗結果不謀而合,顯見農民的傳統智慧極有參考價值。

晒田則是為了讓水稻根系更強壯。張煜權表示,水稻大約長到45~69天時,也就是抽穗開花期之前,根系已經長得差不多了,此時晒田讓土壤龜裂,可以促使斷根,替換新根,讓根系繼續往外、往下發育,水分、養分輸送更好,同時也能遏制無效的分櫱,讓植株更健康。

不過在抽穗開花期之後、水稻有小寶寶時,還是要給予充足水分、肥料,否則結出的稻穗容易乾癟,「但是也不能一直淹水。」張煜權說,土壤必須保持空氣流通,土壤微生物才會長得好,建議抽穗開花期階段,等田水已經消失在地表大約2~3天後,再灌溉1次即可,此時的田間容水量仍足夠水稻利用。配合台北市七星農田水利研究發展基金會水稻強化栽培系統計畫的農民陳勝雄,也在一旁點頭附和,根據多年經驗,抽穗前即使土壤已經變白、裂開,沒灌溉都還沒關係,重點是當水稻「大肚子」時,要給足水分。

使用水稻強化栽培系統,除了挑戰農民用水習慣,湛水高度太低也會導致雜草容易生長。陳勝雄於2018年首度參與水稻強化栽培系統計畫,不過先前就曾配合荒野保護協會等非政府組織進行農田教育體驗,他並不否認田間湛水少,雜草會變多,但他認為這並非大問題,只要前期管理好,努力除草,不要讓雜草搶走陽光、養分,等秧苗長大後就好了。

「現在連我們這邊都會缺水,因為大家都是同一時期集中用水,總要試試新的栽培方法。」水稻強化栽培系統來到臺灣後做了不少改良,融入在地生活智慧,例如晒田斷根,而國外的水稻強化栽培系統採用單株栽培,但以臺灣現有插秧機具的形制,最少也要2~3株,且福壽螺易吃掉秧苗,所以也因地制宜改成3~5株。張煜權表示,其實水稻給水習慣和地區特性也有關係,例如臺灣東部有些地方福壽螺多,農民就會少放水,避免福壽螺隨著水位爬升吃秧苗,稻米栽培沒有一定的標準,必須因地制宜。

水稻強化栽培系統有許多概念與農民傳統智慧不謀而合,例如踩進田裡腳印壓不出水來,就須補水。(攝影/林慧貞)

自動化監測系統,精準掌握灌溉現場

研究作物需水量只是節水栽培的基礎,回到實際灌溉作業,根據農業委員會統計,臺灣17個農田水利會管理7萬1千多公里灌排渠道,足以繞臺灣59圈,滋養36萬8,575公頃農田,如何有效將水送到每塊農田裡,避免浪費,在用水拉警報時期格外重要。

嘉南農田水利會為了維持水稻、雜糧與甘蔗特殊的輪灌制度,僱用了近1,300名掌水工,24小時不間斷調配水源,然而這些掌水工年紀大多超過60歲,加上工作辛苦,面臨後繼無人的危機,2017年經濟部水利署南區水資源局選定嘉南農田水利會烏山頭別線五甲水利小組56公頃,作為試驗田,裝設超音波水位計、自動開關水閘門、自動蝶閥等共22個管理系統,並結合無線傳輸,回傳田間水位和渠道流量,透過手機App開關水閘門。

帶著太陽能板的嶄新水閘門,散布在稻田溝渠邊顯得十分醒目,水利工程人員隨手打開「自動給水閘門」App,超音波水位計回傳的數據,清楚標示每條溝渠現在的水位高度、流量,用手指輕輕一點,遠方水聲瞬間止息,原來是控制每塊農田進出水的蝶閥自動關閉了。透過這個系統,試驗田於2017年水稻第二期作共節省了10%~15%用水量。

水利署南區水資源局經管課課長羅守枝表示,以往灌溉都是靠農民經驗,現在用數據輔佐可更精確,目前主幹線的監測系統由嘉南農田水利會負責,水利署南區水資源局則在支幹線佈設系統,包括排水系統,若排出的水過多,表示可能有水被浪費了,可以回頭查原因,例如是否下雨時就減少灌溉量。

然而與此同時,稻田原有的生產、生態、生活功能也值得注意。稻田灌溉水有補注地下水的功能,臺灣大學曾受農業委員會委託執行《臺灣水田公益機能評估與實例探討》計畫,依據各地水田面積、土壤入滲性質、水稻生長期田面湛水深度變化評估,發現臺灣38萬公頃水田,每年可補注的地下水高達20億立方公尺,等於6座翡翠水庫的有效蓄水容量,以水庫開發的原水平均價每噸11.15元計算,地下水涵養效益每年高達223億元。

計畫報告也指出,水田還具有吸納洪水、減少碳排放、淨化水質、防止土壤沖蝕等功能,計畫團隊以2009年稻田可耕地面積41萬公頃計算,全臺灣稻田公益機能高達886億元,還沒算進生態效益、減緩地層下陷等功能。

農業委員會農田水利處灌溉管理科技正鄭友誠提醒,農業用水和一般工業、民生用水不同,可以直接回歸利用,在談論農業精準給水的同時,必須考量到給水量若正好等於作物需水量,地下水補注量是否足夠、農用排水稀釋工業廢水的功能是否消失。在水情吃緊時,農業用水固然須有應變措施,共體時艱,但不能視為常態,而是必須考慮農業用水的三生功能。

※本文擷取自豐年雜誌》2018年5月號封面故事。若想詳閱全文,請參考《豐年雜誌》電子書平台:udn讀書吧TAAZE 讀冊生活HyReadZinio華藝線上圖書館

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