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行政院農業委員會主管委辦計畫執行成果報告計畫名稱：水田休耕蓄水推廣與生態功能評估計畫編號：95農發-8.1-利-05（2）執行期間：95.07.05~95.12.31計畫主持人：葉一隆共同主持人：陳庭堅、鄒禕、張東炯執行人員：黃信茗、黃輝峰、黃文遠、賴建元、張聖麒、林信宏、陳麗珍、鄭鈞主辦單位：行政院農業委員會執行單位：國立屏東科技大學合作機關：高苑科技大學彰化農田水利會彰化縣花壇鄉公所屏東農田水利會屏東縣東港鎮公所宜蘭農田水利會宜蘭縣壯圍鄉公所中華民國95年12月1水田休耕蓄水推廣與生態功能評估PromotionandEcologicalFunctionEvaluationofPondingWaterinFallowPaddyFields摘要水稻田除具有生產功能外，還具有生活與生態功能。為維持水稻田在休耕期間之生態功能與土壤肥力，本文探討水稻田休耕期間種植綠肥作物以增加土壤肥力外，並於田區蓄水以維護水稻田區原有之生態機能之操作方式，並說明在此種操作過程所遭遇之問題與提出改善之方法，此外，本計畫亦說明水稻田休耕蓄水推廣之方案，以期此操作流程之建立與方案之研擬，可提供政府對水稻田休耕蓄水政策推動之参考。關鍵字：休耕水稻田，綠肥，土壤肥力，福壽螺，蓄水，生態功能。AbstractThepaddyfieldsarewithlivingandecologicalfunctionsexceptproductivefunction.Thepurposeofthispaperistoinvestigatetheoperationprocessofplantinggreenmanureandretainingwaterinthefallowpaddyfieldforpreservedtheecologicalfunctionandfertilityofsoil.Theoperationproblemsandsolvedmethodsarealsodiscussedinthisproject.Furthermore,thepromotionscenariosareproposedforprovidingsuggestiontogovernmentwhenthepolicyhastosetintoaction.Keywords:Fallowpaddyfield,Greenmanure,Soilfertility,Pomaceacanaliculata(Lamarck),Retainingwater,Ecologicalfunctions.2一、前言水田在農業社會時代，被定位於糧食生產場所，故生產機能為水田之本性，而對其生態與生活機能之貢獻則未被重視；隨著時代進步，人類對環境維護愈來愈殷切，又由於飲食習慣改變，稻米需求量降低，水田因而被釋出成為其他產業用途。然而，水田面積減少不但對區域之微氣候產生影響，對土壤水分涵養亦產生變化，因而影響水田區之生態系統。為維護水田原有之生態機能，政府單位鼓勵農民於休耕水田蓄水，以調節氣候，降低該區域平均溫度。而農民也常利用田區休耕期間種植綠肥，不但可使田區之土壤肥沃，又可使水田周邊之動植物獲得喘息的機會。然而，如何建立水田休耕蓄水操作流程與如何推廣及操作此項工作，鄉公所、農田水利會與農民如何配合來推動本工作為本工作之首要解決問題。水稻田在生態機能方面的研究，蔡明華(1994)提出水田灌溉公益機能，包括生產性、生態性及生活性機能，並研提水稻田生態環境維護有關對策。吳富春與許銘熙(1995)描述水稻田之生態與環境之關係進行初步探討，以了解水稻田之水資源循環利用及水稻田土壤之理化性質描述。吳祖揚(1996)提出水田價值評估之方法並敘述其可行之法則。吳瑞賢和張嘉軒(1996)于研究水田逕流影響之評估，結果發現田梗高度對調節洪峰流量有相當大之影響，同時亦發現就長期推估水田之存在會使得深層滲漏增加，逕流量減少。甘俊二等(1997)以水資源有效利用的立場，由水田即水庫為出發點，配合農業用水的架構與鄰近國家稻作用水量比較，在不改變原有灌溉系統前提下，由臺灣傳統輪作田的特性及我國未來加入WTO後所面臨之衝擊，研議三生水田利用的模式。其次，在水田灌溉蓄水過程中，因施肥增加土壤肥力並促進生產，然而也可能對環境造成負面之影響，Kanfit等(1983)、Hanley(1990)與Haruvy等(1997)討論超量施肥而使肥料隨水分入滲，因而造成地下水污染等問題。葉一隆等(2002)說明水稻田休耕蓄水對土壤肥力之影響，試驗結果顯示休耕後水稻根系腐化，造成土壤有機質以及有效磷顯著的增加。蓄水後天然蓄水田區有機質及有效磷分別增加51%3及88%，連續蓄水田區分別增加13%及69%。而天然蓄水田區鎂、鉀、鈉分別降低35%，24%，及47%，連續蓄水田區分別降低29%，14%及41%。吳富春與李長穎(2004)在水稻田生態環境微氣候的研究中指出，水稻田在夏季具有涼化環境之功效，而冬天則有暖化的效果，若水稻田休耕時能作為蓄水池，則調節氣候的效益會更明顯。若針對水稻田與地下水的關係，學者們也作了很多的研究。Takagi(1960)首先探討灌溉水分移動指出水田灌溉之水分入滲可以非飽和穩態流來推估。Sanchez(1973)利用土壤水平衡來計算水田之滲漏率。陳世楷等(1998)在水田入滲水力特性之試驗研究也指出，水稻田灌溉因需長時間的湛水，這是地下水之重要來源，在現地實驗中也發現了打破牛踏層或增加湛水深，可以增加入滲率。Hamada與Komae(1998)利用222Rn來當做追蹤計來瞭解水田蓄水之水分移動情形。葉一隆等(2000)提出地表裂縫會加速水分在土層中的入滲，在24小時內，有裂縫時的入滲量約是無裂縫的4.5倍；而地表有裂縫達到基本入滲率之時間較地表無裂縫之所需時間為長，約為1.65倍；地表有裂縫達基本入滲率為無裂縫之基本入滲率的5.45倍。劉振宇等(2000)利用了實測的數據及FEMWATER的數值模式，探討水田開裂與田埂特性對入滲的影響，在其研究指出，入滲率會與水田開裂深度成正比關係。Chen與Liu(2002)在彰化田中現地量測水田蓄水之水分有效滲漏量與測流量。葉一隆等(2003)利用砂箱模擬休耕水田蓄水，以評估砂樁對地下水補注之效益，並分析是否穿破牛踏層對地下水補注之影響。由實驗結果顯示，若以未植入砂樁之基本入滲率為背景值，則植入一支、三支與五支砂樁且砂樁未貫穿牛踏層之基本入滲率分別為背景值之2.33、4.80與5.24倍。植入五支砂樁而有一支、三支與五支砂樁貫穿牛踏層之基本入滲率分別為背景值之5.82、7.93與9.25倍。而為考慮田區恢復耕作時之湛水功能，將砂樁與周圍的土壤混合，以模擬田區翻耕作用，由試驗結果得其基本入滲率為背景值0.33倍，顯示田區翻耕後可迅速恢復水田之湛水功能。在Tabuchi(1968)在其報告中曾記載著水稻田在收割後，經過曬田的過程，土4表的水份便逐漸的降低，若此時沒有在補充水分，這將使得水稻田的表面產生裂縫，並向下發展。在田區種植綠肥方面，葉一隆等(2004)在其報告中指出，大豆台南四號與田菁都有耐浸水的能力，而大豆的作物需水率為XeY0596.01151.0=，其中的X為植株的高度，Y為作物需水量。而水田休耕蓄水之現地試驗與推廣研究包括以下各項：1.八十七年度於彰化縣田中鎮與雲林縣莿桐鄉進行水田休耕對地下水補注效益評估，由田區蓄水觀測地下水位變化得知，在蓄水前後之地下水位變異，彰化縣田中鎮約在1.0~1.2m，雲林縣莿桐鄉約在0.6~0.8m。2.八十八年度於彰化縣溪洲鄉與雲林縣莿桐鄉進行水田休耕時不同翻耕操作對地下水補注效益評估，由田區蓄水減水深變化觀測得知，翻耕一次之試驗田大抵維持較穩定之入滲範圍，但翻耕兩次之田區，再第三次試驗時之入滲率下降達1.5~2倍，即細翻將增加土壤之保水力。3.八十八年度下半年及八十九年度於雲林縣莿桐鄉進行水田休耕時不同灌溉操作與種植田菁對地下水補注效益評估，並評估蓄水對土壤肥力之影響。4.九十年度針對嘉南農田水利會、雲林農田水利會及彰化農田水利會之地下水補注優良區之工作站進行問卷調查，由問卷調查結果可知農民對加入WTO後對農產品價格之衝擊相當憂心，期待政府能給予輔導。而且對二期作休耕蓄水因農民對病蟲害與雜草防治有所顧忌，願意配合二期作休耕蓄水之比率約為44.3%，採觀望態度者約為29.5%，曾經執行過之四個工作站之願意配合二期作休耕蓄水之比率約為44.7%，而採觀望態度者約為31.9%。而對地表裂縫增加水分在土層中的入滲分析可得，由實驗得知24小時內，有裂縫土壤的入滲量約為無裂縫時之4.5倍；而地表有裂縫達到基本入滲率之時間較地表無裂縫之所需時間為長，約為1.65倍；地表有裂縫之基本入滲率為無裂縫之基本入滲率的5.45倍。5.九十一年度之執行結果可得以下之結論：(1).本研究所選擇試驗田區之5基本試驗得知未種植綠肥田區與綠肥田區之比重相近，但未種植綠肥田區之入滲速率較綠肥田區為快。(2).陽離子分析結果可知田區蓄水會致使陽離子含量減少。(3).對陰離子分析結果可知隨田區之不同處理陰離子含量之改變亦不同，未種植綠肥田區會因蓄水而降低，但停止蓄水後會升高。(4).有機質含量分析結果可知不論未種植綠肥田區與綠肥田區之有機質逐漸減少，但此減少量在種植綠肥田區會因綠肥之腐化而增加其有機質之含量。6.九十二年度之執行結果可知在水稻田休耕期間對水田環境與水田生態系維護之必要性，但在水田區蓄水以補注地下水來維持水田生態機能時，對土壤肥力之保護與兼顧農民與政策執行之時程相當重要，因此，適當的綠肥選擇將影響農民配合政策執行之意願，本計畫所選用台南大豆四號作為綠肥，將可使綠肥之耐浸時間較田菁作為綠肥為長，而且生長速率較田菁慢，可配合本地之休耕期與休耕期間田區蓄水與土壤肥力保育兩者功能兼顧。此外，本研究亦建立水田休耕蓄水與種植台南大豆四號之作業流程，以作為宣導農民實際操作之用。7.九十三年度主要探討水田休耕種植綠肥種類對土壤水分傳輸及地下水補注影響，試驗結果分析可知在水田休耕期間蓄水之水分移動由土壤水分張力感應器所反應的電壓值資料，可反應出地表水的入滲機制是以垂直傳輸為主。而田區不同處理方式對入滲影響，平均基本入滲率若以有植生的田區與沒有植生的田區來比較，可以發現後者的入滲量比較大，此乃因此區沒有種植作物，使得田區直接曝曬，造成田區產生大量的裂縫，因此造成平均基本入滲率相對之下變大了。由試驗結果亦得知種植之田菁和大豆的過程中，監測根與莖之生長情況，最後根與莖的生長長度可以用三次方的多項式來迴歸之。8.九十四年度則建立水田休耕蓄水推廣工作之流程與蓄水於田區過程中水利會操作作業程序，可做為推廣實施之參考。本年度工作並定義虛擬水資源與其在水文循環中所扮演的角色，並透過文獻回顧的方式，討論6國外虛擬水資源交易的應用案例；並初步探討可行的虛擬水資源交易情境與水田三生功能之關係，以提供水資源相關單位決策參考。茲將歷年執行水田休耕蓄水計畫之具體成果整理如表1-1，但各年度之執行面積均僅數公頃，至多十幾公頃，因此，所得結果均為點之結論，對於全面之施行或形成政策，有賴數百公頃之大面積操作方可做為決策之依據。二、工作內容與執行方式為達成本計畫之目標，各項工作內容之執行方式說明如下：1.依適合推廣區位篩選結果，選擇三個水利會各20公頃以上(共60公頃以上)，配合之農田水利會應依據水源狀況、灌溉計畫等辦理灌溉作業，以推廣休耕水田蓄水。執行方法與步驟說明如下：(1).本計畫與彰化農田水利會、屏東農田水利會與宜蘭農田水利會合作執行，各水利會將依該灌溉轄區篩選適合推廣區位進行試驗推廣，適合推廣區位篩選原則以河川取水灌溉區域為首要條件，其次，該灌區為水稻田耕作區域，並滿足「水旱田利用調整後續計畫」之獎勵標準者，第三為農民参與本計畫之意願為評估標準。(2).召開說明會在可推行本方案區域舉行說明會，使農本瞭解本方案之目的與執行方式，使農民了解其應負之責任與工作，並說明將來認定標準與認定時程，本會議之召開建議由鄉公所邀請相