大氣中之氨氣成份(NH3)主要源自於人類農業施肥和畜牧業活動，而氨於大氣化學中亦扮演重要角色，為生成細懸浮微粒(PM2.5)之前驅物。本研究透過解析大量農作物之耕作特性和用肥資訊來改善現有空氣污染物排放清冊之時間和空間資訊，計算臺灣88種農作物氮肥施用(包含化學肥料和有機質肥料)和作物殘體所造成之氨氣排放，

本研究推估以下兩種施肥情境下農業施肥氨氣排放量：
(1) 慣行農法情境(conventional farming, CF)：本情境為農民實際施肥用量，推估結果反應真實氨氣排放，此排放清冊可直接用於空氣品質模擬和相關實務研究。
(2) 合理化施肥情境(appropriate fertilization for crops, AF)：農民為追求農作物產量，實務上常會施用過多化學肥料，此舉可能導致土壤劣化和增加溫室氣體如氧化亞氮(N2O)之排放。農委會於2008年開始輔導農民進行合理化施肥以減少化學肥料施用量。本情境假設農民採行合理化施肥措施，並推估相應之氨氣排放量。此情境可用於評估合理化施肥政策對於空氣品質或其他環境問題之可能影響。

推估結果顯示臺灣農業施肥氨氣排放熱點集中於中南部地區，如彰化、雲林和屏東縣之農耕地區(圖一)。氨氣排放量逐月變化呈現雙峰特性，於三月和八月有較高排放量(圖二a)，分別對應臺灣一期和二期稻作的主要栽種期。有機肥料主要於冬季月份作為蔬菜和果樹作物之基肥，因此其氨氣排放集中於冬季和春季月份。而採取合理化施肥措施，可減少28%化學肥料之氨氣排放量(圖二b)。 


圖一：台灣農業施肥氨氣年排放量空間分佈。(a)慣行農法情境，(b)合理化施肥情境，(c)環保署官方清冊推估結果(TEDS-10)。


圖二：(a)六大農作物氨氣排放量月變化，(b)化學肥料，有機質肥料和作物殘體氨氣排放量月變化。

本研究推估之農業施肥氨氣排放量和IASI衛星觀測之氨氣柱濃度時空變化顯示良好相關性，在三月和八月水稻種植期相關性高，可以推測臺灣的氨氣時空季節變化主要受到農業施肥活動主導(圖三、四)。


圖三: 衛星觀測月NH3柱濃度空間分佈圖(molecule cm-2)


圖四: 農業施肥逐月NH3排放量空間分佈圖。

本研究成果可改善目前臺灣農業施肥氨氣排放清冊資料之時間、空間分佈特性，並加入有機肥施用和作物殘體的氨氣排放量，預期本研究所推估結果，能用於改善空氣品質模式對於細懸浮微粒之模擬，以及探討合理化施肥政策對於空氣品質之影響。
 
本研究為鄭芳怡教授研究團隊之研究成果，於2023年6月23日刊載於Atmospheric Environment期刊 (https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2023.119920)。


本文轉載自國立中央大學大氣科學學系研究成果，連結如下：
http://www.atm.ncu.edu.tw/news_1.php?id=394