覆蓋作物具提升稻田土壤有機碳儲存潛力，並有助降低水稻耕作全球暖化潛勢
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文章來源 : 農業科技決策資訊平台 2026-08-04
水稻生產的溫室氣體排放背景
水稻為全球主要糧食作物之一，供養超過半數人口。然而，水稻生產亦是農業溫室氣體（GHG）排放的重要來源，其中以甲烷（CH4）排放最為顯著，約占農地溫室氣體排放量的48%。全球水稻消費量已由1960年的1.57億噸增加至2022年的5.2億噸，預計至2030年仍將持續成長。中國為全球最大水稻生產國，目前維持約2,900萬公頃的水稻耕作面積，約占全球產量的27%。因此，如何在提升產量穩定性的同時兼顧環境永續，已成為因應糧食需求增加與氣候變遷的重要課題。
覆蓋作物如何影響土壤碳氮循環
在眾多氣候調適與減碳措施中，覆蓋作物被視為兼顧降低環境碳足跡與維持水稻產量的潛在管理方式之一。覆蓋作物通常在主作物收穫後的休耕期間種植，以減少土壤侵蝕與氮流失。依作物特性可分為豆科與非豆科兩類，前者如紫雲英、三葉草及苜蓿，具生物固氮能力；後者如黑麥草、油菜及大麥，則可吸收土壤中殘留氮分。豆科覆蓋作物可提供額外氮源，而非豆科覆蓋作物則較有助於降低土壤氮流失。研究指出，覆蓋作物可替代約20-40%的化學肥料投入，並以每年每公頃0.37 ± 0.14 Mg的速率提升全球土壤有機碳（SOC）儲存。然而，覆蓋作物增加土壤有機碳與氮投入後，也可能會促進微生物活動，進而提高甲烷與氧化亞氮的排放。因此，覆蓋作物是否能有效降低水稻生產的全球暖化潛勢（GWP）仍有待進一步評估，因土壤有機碳儲存所帶來的氣候效益，未必可完全抵銷溫室氣體排放增加。
全球暖化潛勢的時空差異
此外，覆蓋作物對全球暖化潛勢（GWP）的影響具有明顯時空差異，並受當地環境與農藝管理措施影響。例如：在交替乾濕灌溉（AWD）條件下，以紫雲英替代25%化學肥料可顯著降低全球暖化潛勢；但在持續淹水條件下，相同替代比例則可能提高全球暖化潛勢。過去多數統合分析（meta-analysis）未同時納入土壤有機碳變化、作物產量及主要溫室氣體（CH4、N2O與CO2）進行整體評估，亦較少考量土壤質地等關鍵因素，因此可能低估覆蓋作物在調節農業生產與緩解氣候變遷上的效益。
統合分析呈現覆蓋作物應用潛力
為填補上述研究缺口，研究團隊整合135篇研究，共1,539組觀測資料，針對不同氣候條件、土壤性質與農藝管理措施下，覆蓋作物對中國水稻田的影響進行統合分析。結果顯示，覆蓋作物雖使甲烷排放增加109.8%（89.3–132.3%），氧化亞氮排放增加38.4% (16.3–64.6%)，但亦可提升土壤有機碳儲存6.2%（5.1–7.3%）與水稻產量12.4%（6.3–18.8%）。在各類覆蓋作物中，豆科作物被認為具有較高應用潛力，相較單純施用化學肥料，其全球暖化潛勢可顯著降低30.6%；當氮肥替代率低於26%時，則具達成淨零排放之潛力。本研究已發表於《Agriculture, Ecosystems & Environment》期刊。
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