土地利用与气候变迁-台湾环境保护联盟.docVIP

土地利用與氣候變遷 郭鴻裕 hyguo@.tw 行政院農業委員會農業試驗所農業化學組 前言 近年，土地利用變遷逐漸成為國際重要的研究議題，它被認為與全球環境變遷、生物多樣性的減低、及人與環境互動的永續性有直接且重大的影響，因此土地利用變遷成為一個基礎性、科學性及整合性的課題。 砍伐森林、都市擴張、農業開發及其它人類的持續土地利用改變的影響使得地景改變與破碎化。這些對大地的干擾使得二氧化碳濃度改變，使得地球表面能量平衡的改變也改變了地方、區域及全球的氣候。 大家一直對地球暖化的努力多集中於溫室氣體的減量與補捉技術，反而忽略了對土地利用與氣候變化的研究。美國森林署最近的研究：只要有100平方公里面積的森林砍伐或都市的擴展即會改變局部的降雨並產生其它氣候的干擾。科學及公共政策必需積極展開對於任何因人類活動而引發氣候變化的因子與議題的討論。 土地利用 土地利用是指人類為實施特定目的而採取作用對土地的各種安排、行動與投入。人與環境間的互動過程的具體表現即為土地利用，土地利用表現出人類在其所居住的土地上之活動類型與決策行為。人類在不同的社會文化背景、政治、經濟發展條件及自然環境的限制下，展現出各種不同的土地利用型式。土地利用方式是受到許多因子（包括政策、土地權屬、經濟、社會、文化、居民行為及自然環境等）交互作用下的結果，同時土地利用變遷也會對相關環境因子造成衝擊，例如：降低生物多樣性、引發環境災害，以及造成區域經濟結構的改變等。 土地利用類別多樣，我國內政部國土測繪中心2006-2008年國土利用調查計畫將國土土地分類，第一級分類為9類：農業用地、林業用地、交通用地、水利用地、建築用地、公共用地、遊憩用地、礦鹽用地及其它用地。2006年IPCC指南將土地利用分為6大類：林地、農田、草地、濕地、居住地及其它土地。土地可以為認何一類利用轉為其它類的利用，稱為土地利用變化（land use change）。 物質循環 大氣圈（atmosphere）、水圈（hydrosphere）、土圈（pedosphere）及岩石圈（lithosphere）的營養物質通過綠色植物的吸收進入生態系統再被其它生物體重複利用，最後回歸於環境中，這些物質再被綠色植物的吸收，再次進入生態系統，這種物質返複傳遞與轉化的過程稱為物質循環（material cycle）；如果這些物質的循環經歷沉積或礦化的過程，就稱為生物地球化學循環（biogeochemical cycle）。 物質在環境中都存有一個或多個貯存場所，可以稱為匯（sink）。如碳在大氣中的數量為一個”匯”，在生物體內也是另一個”匯”。地球上最大幾個碳匯是岩石圈（含土壤圈）、石化燃料和海洋，其含碳量約佔地球上總碳量99.9%。在岩石圈碳是以碳酸鹽形式存在，總量在2.7 X 1016 噸，在大氣圈是以二氧化碳及一氧化碳形式存在，總量在 2 x 1012噸。大氣中，二氧化碳是含碳的主要氣體，也是碳參與物質循環的主要形式。在生物匯中，森林是主要的碳吸收者，他吸收的碳約是其它植物的2倍，貯存量約為482Gt，相當於大氣含碳量的2/3。 氮是空氣中最重要的組成，佔79％。氮不能被生物直接利用，必須轉化成氨（NH3）、亞硝酸態及硝酸態才能為植物所吸收。從大氣中有三種方式將氮固定：(1) 自然界雷電作用成為硝酸態。(2)工業在高溫、高壓下，將氮與氫合成為氨氣：(3) 生物固氮作用。許多豆科植物進行固氮作用，形成NH3。由氨往相反的方向，經過硝化作用（nitrification）及脫氮作用（denitrification）可以產生氣態的N2、N2O及NO。其中硝化作用係自營性的硝化細菌將NH3轉化成，再化為。可被植物吸收亦可能自土壤中淋溶，流入地下水中。在土壤中缺氧狀態下，細菌可將NO3-→NO2-→NO→N2O→N2，此過程是為脫氮作用。整個氮循環即由上述的氮固定、硝化作用及脫氮作用所組成。 據估計，陸上生物每年固定氮的量約為100Tg（1Tg＝1012g），海洋的固定量是5～10Tg。而近年人類工業肥料的固氮量高達＞80Tg／yr，加上內燃機產生的氧化氮氣體（25Tg／yr）及豆科農作物的固氮量（30Tg），人類活動導致的固氮量已超過自然背景值。人類活動的影響，似乎使氮循環的規模成了原來的兩倍。總結，人類活動（氮肥、豆類生產、燃用化石燃料）所造成氮的固定量已經超過所有自然途徑的總和，這些多增的氮改變著大氣化學，水生及陸域生態系，對生物圈形成優養化作用，進而改變了生物社群結構；至於其對全球環境影響的詳細過程則還待進一步研究。 森林的土地利用與碳循環 二氧化碳減量已成為世界各國所共同努力的目標，而森林資源對二氧化碳減量的貢獻在已經生效的京都議定書中已被肯定，並認可森林資源的碳吸存量。在京都議定書第3.3條