氣候變遷下糧食供需推估暨糧食安全風險因應策略之研析
國立臺灣大學 張靜貞 教授
近年來氣候變遷現象日趨明顯，在溫度升高、降雨型態改變、極端氣象發生頻率及強度增加的情況下，造成農產品產量減少、品質下降、農民收入減少，危及糧食安全。由於未來氣候變遷趨勢仍具不確定性，衝擊評估與觀測資訊尚未臻完善，增加了人們糧食安全的風險與挑戰，必須針對可能的風險情境預先擬定調適策略，以提升農糧供應體系的韌性，因此，風險評估及相關因應策略之規劃格外重要。我們透過產業關聯表與GEMTEE模型，建立我國農業體系之經濟影響評估模型及其資料庫，確立不同糧食安全風險情境，並針對因應策略進行模擬分析，同時透過稻米與大豆兩案例之分析以及糧食安全預警指標建構之建議，協助建立韌性農業體系。研究流程分為以下五步驟：
- 參照AR5代表濃度途徑(RCPs) 與AR6對於「共享社會經濟情境」(SSPs)之設定，建立符合我國國情之社會經濟路徑，並配合臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台計畫(TCCIP)產出之未來氣候情境模擬資料，更新基線預測(Baseline Forecasting)，作為模擬因應策略之基準。
- 在「實際攝取」與「建議攝取」兩種情境下推算未來六大類食物的糧食攝取量，再結合GEMTEE未來人口推估(2022年~2050年)結果，推計我國國民六大類食物(即全穀根莖類、豆魚肉蛋類、蔬菜類、水果類、油脂與堅果種子類、奶類)之糧食需求量，並將其與未來之糧食供給一起納入考量，確立不同糧食安全風險情境。
- 考量我國的糧食供應來源包含國內生產及國外進口，故模擬情境亦必須考量國際研究單位所推估之氣候變遷對全球主要糧食生產與價格之可能影響，進而連同糧食需求之推計，評估不同氣候情境下對我國整體經濟與糧食安全的影響以及因應策略之效果。
- 進行糧食安全預警指標之架構設計與規劃，使其能清楚呈現氣候變遷下糧食安全的變化趨勢，包含涉及面向、指標內容、各項指標之權重分配合理性，以及方法、資料來源、參考依據之確立。
- 以稻米及大豆為標的，針對氣候變遷之影響及調適作為，採案例分析的方式蒐集、整理受影響對象及上中下游供應鏈利害關係人之意見，分析可能之回應，作為研擬因應策略之參考依據。
研究結果分述如下：
一、未來氣候變遷情境下農作物生產力之基線預測
本研究使用TCCIP公布之AR6統計降尺度資料，針對SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5四種情境進行基線預測，推估未來農作物生產力(單位面積產量)之變化，並區分為近未來(2020~2030)、中未來(2031~2040)及遠未來(2041~2051)三個時期，將溫度與雨量對75種農作物生產力逤造成之平均衝擊幅度與離散狀況製作成盒鬚圖，並以稻米雜糧、蔬菜、水果與特用作物四大類型來呈現。圖一與圖二 分別為AR6情境下溫度上及雨量變化對於各類農作物產量衝擊幅度之敘述統計。
- 在溫度方面，圖三顯示稻米雜糧受到的影響都為負向，但三個時期並沒有顯著之變化，而特用作物之影響則都是正向，且在三個時期整體往上提升。水果類均為負向，且三個時期之衝擊效果呈現逐漸加劇之狀況，不同作物的差距也逐漸拉開。而蔬菜的衝擊影響則有正有負，平均值隨著三個時期下降，主要是因受到負面影響的作物變多，且不同作物的影響差距也隨著時間逐漸拉大中。
- 在雨量方面，圖四顯示稻米雜糧變動幅度平均值接近0且差異不大，各時期也相對穩定，沒有顯著之增減變化。而特用作物平均值於三個時期先降後升，差距也相較稻米雜糧明顯許多。水果與蔬菜之平均影響都呈現負向，且三個時期都沒有明顯的變化趨勢。
二、未來糧食需求的推估
本研究利用GEMTEE的人口模組與衛福部公告的2013~2016年「國民營養健康狀況變遷調查」報告與「每日飲食指南手冊等資料，進行未來糧食需求之推估。由於總人口數的減少，六大類食物的實際攝取以及建議攝取量均呈現負成長現象。比較2022年與2050年之實際攝取需求量，以油脂與堅果種子類的下降幅度最大達20.75%，其後依序為豆魚肉蛋類(、全穀根莖類、水果類、奶類，下降幅度最少的為蔬菜類。建議攝取需求量則以水果類的下降幅度最大達19.14%，其後依序為油脂與堅果種子類、豆魚肉蛋類、全穀根莖類、蔬菜類，下降幅度最少的則為奶類。此外，如從性別角度觀察，男性除了奶類之外，在其他五類的建議攝取份數都多於女性，因此，性別組成結構轉變造成的糧食需求變化也是值得探討的一環。
三、未來糧食需求的推估
GEMTEE模擬結果顯示，在增溫的三種情境(SSP 1-2.6、SSP 2-4.5以及SSP 3-7.0)下，平均每年實質GDP減少53.9至95億元，農業整體總產出平均減少4,938至8,744百萬元，五大農糧產品(稻米、雜糧、特用作物、蔬菜與水果)每年平均減少4,539至8,025百萬元，畜產總產出影響幅度為正，平均每年增加299至614百萬元，漁業部門平均每年減少697至1,333百萬元。雨量變化衝擊較溫度變化衝擊較小，平均每年實質GDP減少2.9億至8.5億元，農業整體總產出平均減少213至773百萬元，五大農糧產品每年平均減少203.6至621.7百萬元，畜產總產出平均每年減少6.7至195.8百萬元，漁業部門產出不減反增，平均每年增加15.1至36.6百萬元。因主要農作物減產導致物價指數稍微上漲，糧食自給率因此下降。
四、糧食安全指標之建構與預警
本研究參考英國EIU (2021) 指標定義、指數組成及計算方式，利用國內外現有且可用的資料來源及前述工作項目之模擬結果建立各項子指標，建立我國2012年至2021年之糧食安全指數，並計算中長期之變化趨勢。根據圖五之結果顯示，我國糧食安全指數整體呈現先升後降的趨勢，四個構面中以負擔能力之分數最高，供應能力、品質與安全兩項構面之分數居中，而自然資源及韌性構面的分數最低。
接著再利用GEMTEE透過不同SSP情境對未來指標進行預測，作為建構未來糧食安全預警系統之參考。結果顯示，在經濟成長與人口降低，以及物價維持平穩的預期下，我國糧食安全程度將持續改善，而在不考慮自然資源及韌性構面下，可改善之程度更高。但由相對排名可知，我國於品質與安全構面之表現相對落後，尤其是在鐵元素可取得性與蛋白質攝取品質兩項指標上更有改善空間；而在自然資源及韌性構面部分，水生生物多樣性指標分數之降低也是一項警訊，應朝提升水生生物多樣性方向加以努力。此外值得注意的是，指數中有很多細項指標受資料限制而從缺，加上未來變因很多，是使用本指數時必須謹慎之處。
五、稻米與大豆案例分析
稻米產業主要面臨之氣候風險有寒害、高溫、缺水、梅雨、焚風與颱風，尤其在氣候變遷下高溫使得病蟲害更為嚴重，且會增加白粉質粒的比例影響品質，生產端之調適策略為：(1)調整品種，改為種植耐高溫、耐稻熱病或早熟之品種；(2)調整生產期程以避開高溫期與天災；(3)加強田間管理調整農藥、肥料與株距控制病蟲害； (4)適地適種，易缺水或生產成本較高之地區應輔導轉作。
大豆產業主要面臨之氣候風險則有高溫、降雨變化、強降雨和颱風，尤其高溫會影響土壤內的真菌且擴大蟲害造成產量減少，降雨過多則會因浸水而發霉腐爛。生產端之調適策略為：(1)選育耐高溫、耐浸水、抗蟲害之品種與調整品種成熟度；(2)加強田間管理調整農藥與肥料的使用與塗防水藥劑；(3)加強田間排水與透過輪作增加蒸散量。面對氣候變遷的挑戰，除了在生產端採行相關因應措施，也應以更長遠的角度進行適栽區之調整規劃，易缺水地區應輔導轉作旱作，並按照各地區之氣候環境之變化調整種植的品種，如嘗試在北部種植中南部的品種等。
在因應策略之效益方面，本研究針對進口替代政策作為分析對象，結果發現進口替代政策之整體效果為正向，由於進口替代政策使得部分稻田轉作雜糧，雜糧產出有明顯的提升，稻米之產出則呈現下降，畜產總產出則呈現上升。此外，隨著水稻田轉作面積的增加亦帶來節水效益，根據估算，2022年預計可比2020年省下約1,022萬噸的水。
最後，本研究針對國內的情境提出下列糧食安全風險因應策略：
- 建置我國糧食安全預警系統，確保我國進口糧食供應穩定，並且在非常時期(或戰時)建立國內黃豆、小麥、玉米的安全存糧與進口儲備制度，由政府建造戰備糧倉，另輔以智慧農業在倉儲物流管理的應用。
- 健全農業保險制度，可針對供應鏈設計不同的保險產品，將不同階段之風險進行轉嫁，並通盤檢討目前災損補助及保險雙軌並行制度，提高保險之普及度。
- 進口替代與水旱田輪作制度，降低進口糧價高漲之衝擊，提升國產雜糧作物之自給率，未來應強化育種與選種，透過策略聯盟建立在地化之新價值鏈，提供較高之輪作獎勵與節水獎勵金，擴大生產規模，強化土壤有機質管理，以助於農業永續發展。
- 強化產銷預警調節機制，結合農作物災損預警及TCCIP氣候數據庫，建置動態價格預估模型，作為穩定市場供需之工具，並協助農會與農戶建立智慧型監控與倉儲管理系統，推廣至蔬果作物，輔導農民辦理冷凍蔬果滾動式倉儲契作，活絡災害期間市場貨源，以降低天災之衝擊。
- 「農地農用」放寬為「農地多元使用」，允許加工、冷鏈、倉儲、運銷、物流、批發、零售等上中下游各行各業使用，並結合生命科學、健康醫學、生態環境等領域之科技成果，帶動農糧價值鏈的整體發展，創造就業與所得，促成我國農漁業的轉型與現代化。