文、圖片提供/ 柴幗馨

2015年聯合國在「永續發展目標」(Sustainable Development Goals, SDGs)中,將「永續農業」列為第二項重要目標。如何永續利用土地、水源、森林等環境資源,並持續地創造農業經濟價值?「循環農業」或許可以是選項之一。

循環農業意指一種將資源利用效率發揮至極大化,並結合物質再生技術,達到廢棄物減量的生產模式,成為全球農業發展的新寵兒。歐盟執委會也呼籲:對抗全球暖化,我們必須更有效率的處理生物廢棄物(bio-waste),才能減少溫室氣體的產生。

近年來歐洲農業與環境科學家,開始提倡都市型態的循環農業,例如木材工廠、釀酒廠、乃至隨處可見的咖啡廳,這些產業中的酒渣、木屑、與咖啡渣等廢棄物,都能以堆肥化的再生技術,重新進入農業生產鏈中。

西班牙是全球第一大葡萄酒產業,每年可產生高達200多萬噸的釀酒廢棄物,包含葡萄葉與莖桿、酒渣、酒粕、以及釀酒的廢水。酒渣與粕可以作為飼料與加工用途,廢水則能透過淨水系統回收再利用,但植物枝桿往往被當成廢棄物處理。

來自西班牙的環境科學家便發想:不如將這些植物性有機質(Organic matters)就地製作成堆肥,讓種植葡萄的農民使用,重新再利用這些釀酒廢棄物。如此一來不但能減少葡萄酒工廠的廢棄物量,又能降低廢棄物處理與種植葡萄的肥料成本,更充分的利用有機質,改善農田土壤性質。

研究團隊設計了4種葡萄酒廢棄物堆肥的系統,分析每一種系統對釀酒工廠的經濟效益與資源利用效率。在4種堆肥系統中,不論是單一葡萄枝桿堆肥,或是搭配酒渣泥(sludge)的混合堆肥組合,都能顯著地降低能源消耗比率,達到資源再利用與創造經濟效益的目標。這項試驗結論亦於2005年發表在國際期刊Journal of Cleaner Production。

除了西班牙葡萄酒之外,無獨有偶,在巴西的另一項飲料產業——咖啡,咖啡渣廢棄物也成為南美地區新興的循環農業資材。隨著全球咖啡消費量不斷上升,咖啡產業鏈中平均一年能產生將近600萬噸的咖啡渣廢棄物。

這些富含蛋白質、糖類、有機酸、與脂肪酸的咖啡渣,非常適合作為堆肥的原料。由義大利與巴西合作的研究團隊,發明一項新的堆肥技術,以咖啡渣堆肥混合泥炭土,減少園藝產業泥炭土的使用量。


 
泥炭土是園藝盆栽產業中最常被使用的栽培介質,但是泥炭土是不可再生的自然資源,而且開採泥炭土的過程,更會排放大量溫室氣體。

一直以來園藝學家都在找尋可以替代泥炭土的方案,而天然的有機質——「咖啡渣」似乎是個解答!

雖然咖啡渣中,含有不利植物生長的植酸與二次代謝物,但經過堆肥化之後,這些不好的化合物會轉變成植物可吸收的養分。而其中的有機質,更能增加土壤中的碳氮比,改善土壤性質。利用咖啡渣堆肥作為番茄盆栽的栽培介質,甚至可取代4成的泥炭土,有效減少泥炭土的使用量。不但將資源有效利用,還能減少園藝產業鏈溫室氣體的排放量,一舉兩得。

除了咖啡渣與酒渣,木屑是最常見的有機質堆肥,其對於土壤理化性質與微生物分布的影響研究也最深入。一篇發表在歐洲土壤期刊的論文中就提到,現代化的農業施肥方式,必須以堆肥和木屑進行土壤改良,提高土壤中的生物性碳元素與有機質,才能維持地力,達到農業永續的目標。

經過2年的田間試驗,結果顯示使用木屑堆肥進行土壤改良,能提高土壤的化學活性,並增加微生物含量,讓土壤更肥沃!

木屑也是臺灣使用最廣泛的堆肥資材,除了農村的鋸木屑能做成堆肥,在城市裡也有貓咪收容之家,將木屑貓砂與貓糞尿的廢棄物,做成堆肥應用在農業的案例。

雖說是貓糞堆肥,但其中超過9成都是木屑貓砂,經過堆肥轉換之後,就是性質單純的有機質堆肥。將都市裡的寵物廢棄物,變成土壤改良劑,讓資源重新再利用,創造農業品牌價值,也是非常特殊的都市型循環農業。

隨著農業技術不斷進步,或許我們也該打破窠臼,跳脫沼氣發電、動物廢棄物、與植物殘渣堆肥,這些停留在農村的資源再生刻板印象,未來我們也能開發更多屬於城市的循環農業。

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臺灣大學農藝所碩士、 中興大學農藝系畢業,專長為氣候變遷下的水稻逆境研究,興趣是翻譯農業外電。科技農報發起人,以科學推廣永續農業為志業,嘗試以科學、數據、與邏輯分析農業操作對環境的影響,並以簡單活潑的圖像化表達方式,建立大眾對農業的知識管理系統。

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