能源草種之未來發展展望 - 生態環境討論

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近年來氣候變遷劇烈，歐美各國思索如何減緩能源的使用，降低溫室氣體的排放，並

著手進行碳捕捉與封存（Carbon Capture and Storage, CCS）之研究，但此過程中卻

常忽略在我們周遭垂手可得的草類。草類於自然生態演化系統中，是屬於植被建立第一

階之物種。至今仍容易以人工方式種植其種子、枝條、分蘗於任何地點，僅需提供少量

的肥料及水分，即可建立植被社區，並可經由光合作用，將空氣中的二氧化碳存於體內
及土壤中。

習知草種的功能，多是提供牲畜做為養分的來源，或是提供做為休閒草地之用；除上述

功能，根據前人之研究可歸納出下列的額外功能：一、防止風沙；二、增加農民收入；

三、良好的水土保持作物；四、可增加土壤的肥分及地力；五、可做為逆境土壤改良作

物；六、固定二氧化碳；七、供給能源；八、降低地面熱輻射等功效。上述幾項功能，

對解決日益嚴重的溫室效應、水土保持及日益流失的土壤皆能貢獻微薄之力。

大部分禾本科植物為具眾多鬚根，約85％的根部集中在地表下30公分內；在砂質地則其

主根系可深達1公尺。例如，在加勒比海地區已有利用根系較多的「培地茅」做為綠圍

籬，以降低因水流而導致土壤流失之例。亦可使用水耕法種植禾本科植物採植生萃取法

（Phytoextraction），利用禾本科根系吸附河水中的有機物氮、磷等成分及有害重金

屬，藉此移除水中有害物質，淨化河川水質，達到河川整治的功效，在澳洲已經有部分

的河川採用此類的治理方式，在台灣亦有於濕地種植大型禾本科植物以做為淨化水源之用

由於禾本科之鬚根系可定著地表近30公分的表土，若大量種植，有足夠的高度、密度及

厚度，如同圍牆一般，亦可阻擋風沙。環保署近年來在台東縣為整治卑南溪沙塵暴之困

擾，在卑南溪出海口裸露河床上，以鋪稻草蓆方式攔截飛砂，再種植海濱植物馬鞍藤定

砂，最後栽種牧草、培地茅等植物綠化，以「跳島式植生法」種植，攔砂的效果相當不

錯，未來配合海濱植物的栽種，將可有效發揮定砂的作用。

在歐美各國，近年來進行研究高生質量（Biomass）的禾本科植物之篩選，如芒草及C4

植物，柳枝稷（Switchgrass）等，均被視為極佳的生質能料源之選項。而台灣這一方

面的研究能量，只有2年前「畜試所」針對狼尾草進行育種，並選育出能源產出較高的

種源進行培育。

德國學者Dr.Lewandowski等人，曾經在1995年進行過以芒草及煤炭做為二氧化碳減量之

比較，每英畝可以產生乾重（已經除去生質之水之後的重量）20公噸的乾芒草，等於12

公噸的煤炭所產生之能源；而從煤炭所產生的每百萬焦耳（Megajoule）所衍生的二氧

化碳約為96.6g，而由乾芒草轉換能源卻只排放9g，就可提供相同的能源，亦即可降低

90％的二氧化碳排放。

由此，可利用台灣山坡地多及休耕地面積廣，且部分地區芒草、天竺草等高纖維禾本科

植物覆蓋率高，若能有效的篩選、栽培利用，定能對台灣自足能源與固定二氧化碳做

出貢獻。

由於城市人口集中，工業發達，交通壅塞且城市中的建築大多為混凝土建成，其熱傳導

率和熱容量都很高。若因缺乏綠色植物，加上建築物本身對風的阻擋或減弱作用，則易

導致城市之平均溫度比郊區高，而形成城市熱島效應。

熱島效應會降低晝夜溫差，並連帶影響許多其他的氣候現象。而原本的植被，更因人為

的開發而減少，無法利用植物葉面在水汽蒸散過程，使得地表及近地面大氣得以冷卻降

溫，導致城市平均溫度皆比郊區高。故都市建築物需要使用較高空調費以冷卻室內溫度

。正因如此，空調設備所排放出的熱氣或溫室氣體將加劇。而芝加哥市政府，在前幾年

已經將市政府大樓頂樓，鋪設草本植物做為綠屋頂，降低建築物溫度，證明如此可減少

建築物使用空調能源的消耗，每年節省大約10％的能源耗損。

為因應台灣加入WTO，部分農戶之可用耕地現皆休耕，並領取政府休耕補助，每公頃補

助新台幣45,000元，每年亦造成國庫沉重的支出。再者，土石流危險區域植林復育難度

高，且需要較長的時間才能將根系定著於土壤；若使用高纖維草種，其成長快速，根系

於3個月內可深入土壤，即可做為水土保持之用。利用邊際土地或畸零地種植能源草種，

亦可以淨化空氣，達到一石二鳥的國土管理。可相對應之能源轉換技術以第一代生質能

源而言，每種能源作物皆有其相對應的能源轉化技術，例如油源作物其油質轉換成為生

質柴油，醣質作物轉換為生質酒精，而其農業廢棄物再做為燃燒熱能的來源。以高纖作

物為主的第二代生質能源，如稻稈或是玉米稈等農業廢棄物料源選項，因歧異度較高，

在進行能源轉換時需要調整參數，成本會增加。若大規模使用同種類的能源草種，將可

降低操作成本。能源草種可應用在纖維轉酒精、纖維裂解油、汽化產酒精、燃燒發電等

替代能源產生技術，故可篩選一優良的草種，進行推廣種植。

具有能源潛力可以開發的能源草類，須考量植株體內水分含量少，可大規模種植及機械

採收，可省工培養（低水分、低肥分需求、省人力），能源轉換率高，成長快速等特性

。而現有的大型禾本科草種，如狼尾草、芒草及蘆葦等大型禾本科植物，符合上述能源

草種開發特性。目前國外皆已投入大量研究經費進行研究，此趨勢值得我國未來進行研

究探討，並期能提升台灣自主能源之比率及對固定二氧化碳及減低溫室效應、熱島效應

等做出貢獻，讓我們的地球更美麗。(作者為國立屏東科技大學熱帶農業暨國際合作研

究所博士生、教授)
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