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美國農民運用永續農法及精準耕作,有效管理肥料與農藥的運用,以達到低投入、高產能、高報酬的農產,並促進土壤健康、得以永續耕種。

撰文=林玉婷(美國伊利諾州採訪報導)

行駛在美國中西部筆直的公路上,放眼望去盡是廣闊無遮蔽的天空及看不到盡頭、玉米與黃豆兼作的大片農田。此處屬於世界四大長河之一的密西西比河流域,與烏克蘭平原、中國的東北平原並稱世界三大黑土區。因著得天獨厚的地理環境優勢,氣候四季分明,植被茂盛、擁有肥沃的腐植質,造就全世界肥力最高、最適宜耕作的農地。

從美國黃豆了解永續農業與經濟價值

美國是世界第一的農產品出口國,根據美國農業部( United States Department of Agriculture, 簡稱USDA )統計數據顯示,2017年美國的農業總出口額為1,384億美元,每年有平均超過20%的農產品外銷出口至全世界,全球糧食進口總量有一半來自美國,其中外銷量排行第一的農作物就是黃豆。位於密西西比河流域的伊利諾州則是美國最大的黃豆生產基地,伊利諾州黃豆協會(Illinois Soybean Association)副執行長Doug Schroeder表示,美國黃豆的全國平均單位產量為每英畝49英斗(bushel,為黃豆的容量單位,換算約為1333公斤),伊利諾州每英畝卻能生產80英斗黃豆(約2177公斤),相當於全國產量的1.63倍。

密西西比河黑土帶,一望無際、條狀種植的黃豆田。攝於美國伊利諾州RTS家庭農場。


根據美國人口普查局(United States Census Bureau)統計,2016年美國黃豆及黃豆製品出口量達到創紀錄的26億英斗(約7076萬公噸)、產值為280億美元。雖然2018年中美貿易戰開打,原本是美國黃豆最大出口市場的中國,在中國貿易抵制下,美國黃豆首當其衝受到衝擊,再加上原本穩坐全球產量第一的寶座,2018年也首次被巴西所超越。但長年來為了將美國黃豆推廣至全世界,美國黃豆出口協會(U.S. Soybean Export Council, 簡稱USSEC)訂定了「美國黃豆永續生產認證(U.S. Soybean Sustainability Assurance Protocol ,簡稱USSAP)」,確保美國黃豆是以永續農法耕作,以在國際市場上做出品質與價值的區隔。

美國農業的支柱:自有地大、專注耕作特定作物的家庭農場

《食力》於2018年6月來到伊利諾州中部、佔地3200英畝(約等於1295公頃,換算約為30833個籃球場面積)的示範農場「RTS家庭農場(RTS Family Farms)」。這裡如同美國現代農業的縮影,一個佔地廣大的私有農場,僅有家族人力投入,是如何辦到的?

根據USDA經濟研究局(USDA's Economic Research Service)2017年統計,全美210萬個農場中有98.8%都屬於家族私有,家庭農場(Family Farms)可以說是美國農業的支柱。家庭農場的定義為大部分業務由農場擁有者或與擁有者相關的個人(包括血親、姻親或收養)所營運。RTS家族農場是1945年建立、已傳承至第四代,目前由Timothy E. Seifert夫婦及兒子Weston Seifert共同營運。

RTS家庭農場的黃豆田,由右至左為Timothy E. Seifert夫婦及兒子Weston Seifert。攝於美國伊利諾州RTS家庭農場。


高科技農民耕作全機械化 透過大數據科學管理

家庭農場如同企業營運般,以生產經營專業化的方式專注種植1~2種作物。要耕種數千至上萬畝地,絕對需要機械協助,美國的家庭農場機械化程度高,必備收割機、拖拉機等大型農業機械。Timothy說明,RTS家庭農場生產的黃豆獲得USSAP認證,完全採永續耕作方式,並且輔以科技與機械來執行精準管理,以有效率和穩定地生產高蛋白且豆粕質量好的黃豆。其施行的農法如下:

1、保護性耕作僅在帶狀溝槽區表面翻土,以維護土壤有機質

美國自30年代遭遇嚴重沙塵暴之後,為了水土保持,以不翻土或少翻土的「保護性耕作(Conservation Tillage)」方式來替代翻耕,最低程度擾動土層、培養土壤有機質含量。RTS家庭農場的農產為玉米和黃豆輪作,在玉米收割後會保留玉米的秸稈在農地上,作為保護土壤的覆蓋物。

黃豆田的帶狀溝槽區仍可見上一季採收留下的玉米秸稈。攝於美國伊利諾州RTS家庭農場。


當要種植黃豆時,採「帶耕法 ( Strip Tillage )」,帶狀整地、條形耕作,僅翻動帶狀溝槽的土壤。再使用播種機、將種子種在條型的土壤上。Weston補充說明,若完全不翻土,土壤濕度太高,當要播種時若天氣還太寒冷,種子會比較不容易發芽。因此改為輕微翻土,可讓土壤較透氣、溫暖些、也容易乾燥,種子較容易發芽、施肥也比較能吸收。此方式目前已慢慢越來越多人採用。

RTS家庭農場使用拖拉機帶狀整地、並同時播種與施肥。影片來源:RTS家庭農場youtube頻道。


2、做好水土保持 避免污染鄰近環境

慣行農法的全面性翻土,是促使土壤侵蝕、農地退化的主因,容易在下雨時沖刷掉土壤與肥料、農藥等。不翻土或少翻土的好處也在於能做好水土保持、且可減少用肥,使肥料和農藥不會因為水土保持不當而污染到週邊環境。Timothy強調,RTS家庭農場鄰近春田市(Springfield),當地有一座湖,上萬人仰賴其水源維生,若農場不做好水土保持,將影響到上萬人及周邊環境,因此永續做法不僅在於希望自己的農場能生生不息,更重要的是保護所有生物與資源不受污染侵害,少翻土也能增加土壤碳儲存量,減少碳足跡、降低土壤中的碳釋放到空氣中的機率。

基改黃豆還是需要除蟲,RTS家庭農場的黃豆皆為基改黃豆,Timothy E. Seifert表示種植基改黃豆讓他可以用負擔得起的成本施肥和施藥,是他達到永續的方式之一。攝於美國伊利諾州RTS家庭農場。


3、超精準!100%GPS定位 播種同時也一起施肥

RTS家庭農場使用拖拉機帶狀整地、並同時播種與施肥。拖拉機上配有衛星導航系統GPS定位,無論是種子種植、施肥的位置每年都在同一個地方、誤差值僅公分以內。持續搜集大數據以精準紀錄每次播種與施肥的位置、肥料的用量等。

RTS家庭農場施肥的策略是採「起使肥料(Starter Fertilizer)」和「側面施肥(Side-dressing)」。先在播種時同時施以集中且少量的肥料、促進生長,待根系健全後,再由溝側、接近根系的部分施灑追肥。比起傳統噴灑農藥得要10天才能被作物所吸收,從側邊施肥的好處是作物能在24小時內吸收,也避免時間一長,農藥會被雨水沖走或因天熱而蒸發,不僅浪費肥料也污染環境。

位置要求如此地精準,是因為農場每年都會進行土壤取樣,送至伊利諾大學香檳分校認證的第三方實驗室去分析土壤營養成分組成,以了解整個農場的農地土壤營養分布狀況。控制所有變因後,如此在施肥時就很有效率,就能更精準地僅針對需要的地方施肥,土壤夠營養的地方、用肥也可以減少。透過科學的農田管理方法,增加產量的同時還減少對環境的影響,以期增加農田肥力。

RTS家庭農場使用側面施肥,於接近根系的部分施灑追肥,比傳統噴灑施肥方式更經濟環保。影片來源:RTS家庭農場臉書粉絲頁。


4、運用GPS、GIS、RS等高科技進行的農業技術革命

RTS家庭農場體現了精準農業(Precision Agriculture )的做法,運用3S核心技術,包括全球衛星定位系統(GPS)、紀錄施肥噴藥等田間操作數據的地理信息系統(GIS)、使用無人機採集數據與監測的遙感技術(RS),配合電腦與網路等,逐年累積大數據資料,以不斷比對歷年耕作狀況,並不斷改進耕作方法,使資源投入能越來越少、產量還能越來越多,獲取最大的經濟效益。

Weston Seifert示範如何利用無人機去探勘廣大的農場,並記錄下即時影像與數據。攝於RTS家庭農場。


無人機的即時影像可馬上傳回電腦螢幕上,即使人力少,也能隨時巡田水。攝於RTS家庭農場。


農場的每一吋土壤都有詳細的播種、施肥、用藥紀錄、土壤營養成分等紀錄。攝於RTS家庭農場。


問到驅動Timothy持續不斷革新農耕技術的原因是什麼?他表示「為了可以用合理的價格、提供更好的產品,從1977年我接下家族農場事業後,就開始在試驗各種更創新、可以達到永續的方式,這是一個持續不間斷的學習過程,因為物價上漲,必須更有效率、更經濟省錢、賺更多的錢,才能支持家庭和農場不斷成長」。

從RTS家庭農場的耕作方式可以看見,美國農民是如何運用永續農法及精準耕作,有效管理肥料與農藥的運用,以達到低投入、高產能、高報酬的農產,並促進土壤健康、得以永續耕種。透過這樣的方式,RTS家庭農場的黃豆單位產量在40年間從每英畝40英斗,達到目前是每英畝85~90英斗,已呈倍數成長。

誰說環保永續就不可能與經濟兼顧呢?美國農民就做到了!

審稿編輯:童儀展

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參考資料
美國農業部資料統計網
美國農業部經濟研究局2017年 America's Diverse Family Farms