臺灣農業生產環境安全面臨問題與因應對策

Issues and Countermeasures on the Safety of Agriculture Production

Environment in Taiwan

臺灣大學生物環境系統工程學系 行政院農業委員會

教授 副教授 教授

張尊國 范致豪 林裕彬

Tsun-Kuo Chang Chih-Hao Fan Yu-Pin Lin

摘 要

農業是國家的基本產業，維護安全無污染的農業生產環境是確保農業永續發展之首

要工作。完善之農業生產環境管理，應按污染物的傳輸過程，包括土地使用、灌溉水質

監測、污染源管理、土壤品質維護、農作物安全檢測、乃至產銷資訊公開等各個面向。

然而，現階段國內農業生產環境安全管理，囿於各階段負責管理的機關不盡相同，包含

環保、農政、農糧、衛福等單位，事權分散造成管理力道大幅降低，在資訊、技術、法

令等面向欠缺有效的垂向與橫向整合機制下，縱使各機關皆傾力執行品質監測與管控、

建立長期追蹤資料、研議管理政策，仍有許多實務管理瓶頸有待克服。

本研究將針對農業生產環境安全管理需求提出四大因應對策，包含(1)建構農業生產

安全保護雲：盤點農業生產環境管理相關資訊缺口與串接資料庫，建立資料共享交流之

雲端平台；(2)分級管理農業水土資源：建立分級指標分區劃設農地，建構農地農用管理

策略；(3)建置農業灌溉水質自動監測網：發展科技水質即時監測快篩工具，利用模式分

析污染物傳輸途徑及水體涵容能力，以強化灌溉水質保護措施與預警機制；(4)強化農產

品安全監控與管制機制：檢討水體、土壤、底泥與作物現行管制標準之合理性，發展農

地土壤污染改善、作物安全管理栽培技術及作物轉作輔導方案，並提出污染補償機制與

農產品溯源制度之強化建議方案。期望透過建立整合型科技管理解決方案，強化農業環

境生產安全之維護與管理，保障作物生產及國人食用安全。

關鍵詞：雲端系統，灌溉水質自動監測網，分級管理，農產品安全

科長 技正

何逸峯 梁秋萍

Yi-Fong Ho Chu-Ping Liang

Abstract

Agriculture is the basic industry of a nation. To maintain the safety environment of

agriculture production is the priority of sustainable development. A comprehensive

management system of agriculture production environment should consider the transportation

of pollutants influenced by land use, irrigation water quality monitoring, water pollution source

management, soil quality maintenance, agricultural product analysis, and the traceability

system construction. However, there are many competent authorities participated in different

stages, such as Council of Agriculture (COA), Environment Protection Administration (EPA)

and Ministry of Health and Welfare. Consequently, the management effectiveness is not

performed as anticipated. Moreover, as lack of well-integrated organization mechanism

between competent authorities, there are still many practical applications should be overcome.

Since the environmental quality monitoring, enormous database, and management strategies

cannot be consolidated in proper way.

This study presents four countermeasures for establishing a safety agricultural production

environment, including (1) Establishment of integrated clouds system: Analyze the information

required in a safety agriculture production environment and connect the databases owned by

different competent authorities. Construction of the platform for sharing and exchanging data

needed among parties., (2) Zoning management of farmland: Establish of hierarchical

indicators to classify the quality of farmlands, and to emphasize only cultivation behavior can

be carried out in farmland., (3) Establishment of irrigation water quality automatically

monitoring network: To strengthen the protection measures and early-warning system of

irrigation water quality by developing real-time monitoring equipment and constructing a

model to predict the transmission pathway of pollutants and the carrying capacity of irrigation

water., and (4) Strengthening of agricultural product safety monitoring and control mechanisms:

To review and discuss the regulatory standards of water bodies, soil and sediment. Additionally,

to develop the farm land soil contamination remediation methods, safety cultivation

technologies and various crops planting methods. Finally, propose the subsidy system on

contaminated farm lands and improvement plans on traceability system. With establishment of

integrated technology management solution and strengthen the protection management on

agriculture production environment, the requirements of food safety must be realized.

Keywords: Cloud system，Irrigation water quality automatically monitoring network，Zoning

management，Agricultural product safety.

一、 前言

農委會主管全國農、林、漁、牧及糧食行政事務，按農業發展條例第 62 條:「為維

護農業生產及農村生活環境，主管機關應採取必要措施，防止農業生產對環境之污染及

非農業部門對農業生產、農村環境、水資源、土地、空氣之污染。」，需積極解決農產品

安全、灌溉水質保護及農業用地污染日益嚴重的問題。農業是國家的基本產業，維護安

全無污染的農業生產環境是確保農業永續發展之首要工作。然而，國內早年著重於經濟

發展，忽略考量國土利用之整體規劃，復又社會對於相關環境保護之觀念未臻成熟，導

致各式工廠存在於農業區內，成為灌溉水質管理之最大威脅。尤有甚者，這些工廠排放

之廢污水多含有重金屬成分，一旦不當排放，即造成農作環境之永久傷害，不僅影響農

地的經濟產能，也引起國人對農產品安全疑慮。完善之農業生產環境管理，應按污染物

的傳輸過程，包括土地使用、灌溉水質監測、渠道底泥管理、土壤品質維護、農作物安

全檢測、乃至產銷資訊公開等各個面向作層層把關，並建立系統性之上下游通報應變管

理機制，進以發展為整體性之監管網絡。然而，現階段國內農業生產環境安全管理，囿

於各階段負責管理的機關不盡相同，包含環保、農政、農糧、衛福等單位，事權分散造

成管理力道大幅降低，在資訊、技術、法令、等面向欠缺有效的垂向與橫向整合機制下，

縱使各機關皆傾力執行品質監測與管控、建立長期追蹤資料、研議管理政策，仍有許多

實務管理瓶頸有待克服(如圖 1)，本研究所提出之農業生產環境安全管理面臨問題茲說

明如下。

圖 1 農業生產環境安全管理關鍵課題盤點與因應對策

1. 國土分區尚未落實，農業生產環境安全維護不易

國內農業生產環境囿於國土分區未臻成熟，復又土地使用管理未能落實，致使工

業區與農業區比鄰，工廠散落於農業生產區之情景隨處可見，這些工廠猶如一顆顆不

定時炸彈威脅著農產環境安全，因此，污染源之管控為農業環境安全管理之治本之

道，而國內環保署、內政部、經濟部等相關權責單位，近年亦陸續推動如農地特定保

護之水體水質總量管制區等新制度。惟在實務管理面上，農委會在污染源全面管控

前，亦應有更積極之管理作為。國內各農業生產區域面臨之污染風險程度不同，亦應

有不同之管理策略，因此，農業環境水土資源應先行建立分級評定機制，劃定出優質

農業生產區與高風險農業生產區，以利評估後續投入管理資源的優先順序。

2. 灌溉水質監測廣度、深度及速度均待進一步提升

前述污染源管理不當，造成污染物質進入農業環境，再透過污染途徑傳輸，擴大污

染影響之區域。國內農田水利事業發達，灌排渠道總長度超過 7萬多公里，在提供完善

之輸水網絡同時，也成為污染傳輸之主要途徑，因此，灌溉水質之監測與管理，可視為

農業環境最重要之預警樞紐。近年在農田水利處之強化輔導下，農田水利會灌溉水質監

視點已能涵蓋所有灌溉區域及相關引灌水源，針對不同污染潛勢分級圳路亦已推動辦理

彈性監測，以有效運用有限之監測資源，針對圳路之污染型態及污染程度給予對應之水

質監測項目及監測強度。而對於具有高風險潛勢的農地區域，近年來已有許多現地即時

監測設備的應用案例，然而依目前國內外已開發的監測設備而言，大多僅針對酸鹼值、

導電度、溶氧等一般項目具有較高的穩定性，對於農業環境重金屬污染管理而言，當務

之急在於建置訊息交換與應變決策之實體管制中心，配置各項即時監測科技工具，如直

接量測重金屬濃度的創新設備等，再配合機動採樣與檢驗車，以爭取更多的污染應變時

間，及提升污染判釋與預防的準確性。

3. 污染物質於人工渠道傳輸機制待釐清

除了硬體之即時監測工具外，對於農業環境污染傳輸之掌握，亦缺少一套從水源經

灌溉渠道至農地之傳輸預估模式，作為事前預警或事後評估之依據。尤其國內外水質預

測模式，多適用於天然水體，對於屬人工渠道之灌溉系統，需要進一步調整與驗證。然

而，國內農業環境複雜，相對影響評估結果之參數及因子將更難掌握，在未有充分資源

支援進行環境資訊調查及整合下，使得預估結果在可靠度及應用性上多有不足，也是多

年來，環保團體質疑為何無法依涵容能力進行總量管制之根本原因。

4. 污染農地整治效能待提升

國內污染農地整治，最常為人爭議的，在於整治效能不彰，農地再次污染之比例偏

高。分析其原因，除污染源未能根除、整治技術未臻成熟外，未能以流域管理之觀念，

針對同一灌溉水源之水利小組進行系統性之調查、管理亦為關鍵之一，其主要實務瓶頸

來自於農地土壤污染之改善過程常造成農民耕作權益受損，需要足夠之補償以換取農民

對於農業環境改善之認同，然而國內農業與環保單位對於休耕、停耕、限耕等措施之認

定標準與管理補償機制不同，在無法取得共識下，持續以坵塊為單位之方式進行整治，

不但限制污染農地整治成效，也降低農民對政府施政之信賴。

5. 園藝栽培技術尚未與農作物安全管理相結合

農業生產環境污染之防治，除前述灌溉水之監測與預警外，另可導入降低農作物吸

收重金屬之栽培技術及農藝管理方法，或研發移除或降低農地土壤重金屬含量之整治技

術或預防措施，以降低農業生產環境之污染風險。如國內已開始研究以氯化鐵萃取法進

行土壤清洗試驗，以移除土壤中鎘污染物；又或建立促進水稻根圈氧化鐵堆積以降低稻

穀鉛、砷累積量之土壤管理技術；以及篩選低鎘、鉛累積之作物種類或品種，於高風險

農業生產區輔導轉作等，以補強農地污染發生時的改善配套措施。

6. 產銷履歷尚未深入連結水土環境監管資訊

國內農產品產銷履歷制度含蓋二個主要部分，分別為「臺灣良好農業規範實施

(TGAP)及驗證」及「履歷追溯體系」，前者在降低生產過程及產品之風險(包括食品安全、

農業環境永續、從業人員健康等風險)，後者目的則在賦予產銷流程中所有參與者明確責

任。雖然在 TGAP的實施內容中已要求，申請者需提供種植區的土壤及灌溉水重金屬檢

測資料，然而一次式單點性之檢測，其資訊可靠度必有不足，若要求長期大量之檢測，

又將影響農民申請之意願。妥善之做法應是透過政府之力量，建構完善之環境監測資訊

共享制度，將農水、農土、農藝、乃至產銷之生產歷程，各項檢測機制及資訊透明化，

以確保農產品的安全，並提升農產品之銷售價值。

7. 權管單位眾多，資源尚未有效整合應用

臺灣農業生產過程因管理標的及目的之不同，而分屬各種不同管理機關，若欲建立

完善之農業生產環境監管網絡，有賴各平行機關相互支援配合，以及中央與地方機關之

垂直整合，方能達成。而此網絡之建構，應築基在資訊之共享與整合，方能進一步進行

管理制度之串接與補強。現階段主要農業生產環境監管資訊，包括灌溉用水水量與水質

監測、渠道分布與底泥品質檢測、農地土壤肥力與污染管控、作物生產安全抽測與管制、

農業產銷履歷管理等，然而同樣因權責單位各有不同而需面臨資料取得不易、格式與品

質不一，而難以整合及加值應用的問題，故須透過雲端資訊整合技術，協助相關資訊彙

整，並與跨部會合作，進以建立資料交換共享的機制。

二、 研究方法

本研究將針對上述農業生產環境安全管理需求提出四大因應對策，期望透過建立整

合型科技管理解決方案，強化農業環境生產安全之維護與管理，保障作物生產及國人食

用安全，以落實從農場到餐桌的食品安全政策，確保農業生產永續經營與管理的目標。

四大因應對策內涵及實施方法茲說明如下。

1. 建構農業生產安全保護雲

本因應對策在農業生產環境安全管理制度的推動中，扮演承先啟後之責。本研究規

劃優先盤點多年來分散於各部會之農業生產環境安全相關資源，並加以整合建構資料共

享交流之雲端平台。此外，應釐清資料管理缺口，據以規劃補充調查、模式分析與相關

支援技術研發，以完備雲端資源的完整性。承接前述盤點結果，剖析其關聯性，再以農

業生產環境保護之目標，設計雲端資料庫，並建立各單位資料來源之交換機制，以確保

原始資料的維運(原資料單位的品管維護)及整合資源的共享(雲端整合資源交換)，另針

對不同使用者，如為協助業務單位掌握全貌，設計輔助決策支援之服務；針對專家學者

之研究需求，建立相關基線與參數資料；也能針對一般民眾開放綜合成果，完備 Open

Data的精神與目標。本研究規劃之農業生產安全保護雲建置架構如圖 2所示。

圖 2 農業生產安全保護雲建置架構

此外，為提升現地調查資料的精度與品質，本研究規劃開發 E 化及 M 化農業環境

監管輔助工具，建置補充調查、環境監管與作業紀錄等作業所需之資通訊資訊(E 化)管

理平台，配合智慧型行動裝置開發，建構現場作業紀錄管理行動化資訊工具(M化)，協

助現地資訊的蒐集與正規化作業程序，以使新調查產出之資料應能依據規範進行建置與

回饋雲端。本研究規劃之 E 化現地調查監管平台及 M 化現地調查輔助工具示意圖如圖

3所示。

(a)

(b)

圖 3 (a)E化現地調查監管平台及(b)M 化現地調查輔助工具示意圖

為掌握渠道、圳路及農地之灌溉水、土壤及底泥之即時品質，除了回收現地灌渠節

點處設置之水質連續自動監測設備回傳即時監測數據外，因應水質異常情形發生，特別

是針對現地的即時監測儀器無法判斷的多種重金屬樣態或其他上下游關係的判斷，仍須

建立機動性的驗證作業機制，到場釐清問題所在，並建立聯繫溝通管道或平台，即時瞭

解現地狀況，本研究亦規劃研發行動實驗車提升即時檢驗效能，及建構灌溉用水品質管

制中心，以提升灌溉水水質監測效能，達到維護農作物生產安全之目的。本研究規劃之

行動實驗車之功能與特點如圖 4所示，雲端及灌溉用水品質管制中心之軟硬體整合架構

如圖 5所示。

圖 4 行動實驗車之功能與特點

圖 5 端及灌溉用水品質管制中心之軟硬體整合架構

2. 分級管理農業水土資源

囿於國土規劃城鄉發展失衡，各地區所面臨之污染風險差異甚大，相對管理策略與

資源投入亦應彈性進行分區分級調整。本研究將以兼顧水體與農地之質與量兩個面向為

農業生產環境水土資源分級劃設之考量，將優先蒐整農業水體與土壤資源分級相關參據

資料，以建立分區分級農業生產環境評量指標，完成農業生產環境水土資源分級劃設，

並以分級地圖展示成果，同時綜整前述所蒐集之資料及分級地圖之成果，依據現場補充

調查成果，進以調整或修正水體土壤相關因子之權重與參數分級方法，並製作更細密之

土壤污染潛勢地圖。本研究研擬之農業水土資源分區分級評量指標架構如圖 6所示，初

步以桃園農田水利會為例劃設之分區分級結果如圖 7所示。

圖 6 農業水土資源分區分級評量指標架構

圖 7 桃園水利會農地分區分級劃設結果

3. 建置農業灌溉水質自動監測網

面對農水管理諸多課題，本研究規劃以建立現代化灌溉質監測網絡作為因應主軸，

其核心要包括軟體面之灌渠污染質傳輸模式建立以及硬體面之即時監測工具建置。本研

究將透過系統性彙整並分類本土化重金屬污染物於灌溉水系各介質之物理、化學、生物

反應等相關參數，進而以移流-延散方程式(Advective-dispersion equation, ADE)建立污染

傳輸模式。此外，配合污染物在水體中傳輸模式的建立，進一步律定區域內指標污染物

及環境中對應之涵容能力，則可提供後續灌溉水質監測網絡相關配套管理措施規劃之依

據，本研究將透過雲端平台，彙整歷年累積調查數據與即時監測數據，歸納評析重金屬

與水質項目之相關性，進以找出農業生產環境各介質對水質總體影響之指標項目，另考

量渠道水體背景值及污染物特性，擬定義出水體對污染物負荷之臨界值，藉以替代法定

之限制標準，進而釐清污染物進入渠道之緩衝能力，同時配合污染傳輸模式之監測與採

樣分析成果，掌握環境污染負荷狀況，提供後續質量管制策略擬定。

硬體面之設備建置則將於桃園示範區內依據灌溉水系傳輸途徑以及指標污染物及

涵容能力的分析結果，規劃整體灌溉水質環境之監測網絡，依灌溉渠道依據水路等特性，

分別設置不同水質監測設備，包括：指標型水質監測設備(主要監測 EC、pH及溫度等，

並搭配自動採水器)如圖 8所示、重金屬離子選擇電極型水質監測設備(搭配自動採水器)

如圖 9所示、及於示範區重點補助水源區域搭配水門設置之工程型水質監測設備等，以

協助監管中心掌握整體環境水質監測數據，並進一步針對異常狀況進行分析與應變作為。

此外，有鑑於現地水質監測設備尚具設置成本較高、佈設點位有限的限制，本研究將藉

由樹酯對於重金屬離子交換機制，發展快速且廣泛佈設於渠道水體之低成本樹酯材料，

本研究發展之樹脂縮時記錄膠囊製作流程如圖 10 示，後續並辦理樹酯現地測試與分析

試驗，以評估樹酯包適用性，另建立佈放規劃方案與回收管理機制，作為後續推廣應用

之論述基礎，以強化灌溉水質保護措施與預警機制。

圖 8 指標型水質監測設備

圖 9 重金屬離子選擇電極型水質監測設備

圖 10樹脂縮時記錄膠囊製作流程

4. 強化農產品安全監控與管制機制

本因應對策延續農業生產安全保護雲與灌溉水質監測網之規劃建置架構，進行整體

農業生產環境之管制標準、監測機制、農藝管理、補償制度、及產銷履歷的檢討，並研

提各項優化方案，以達到農業產銷過程之安全預警目標。本研究初步規劃先以生物有效

性、土壤與作物濃度關係模式、攝食健康風險等角度，探討國內各單位現行管制標準之

邏輯架構及競合關係，並以各單位現有的農業生產環境監測資源，規劃聯合監測調查作

業方案，此外，考量生產環境中土壤與作物為污染最終受體，需建立作物吸收減緩方案

與栽培技術，以阻絕作物污染威脅，並強化污染補償機制之制度與效益，以確保農民權

益，最後基於現行產銷履歷制度，優化生產環境監測資訊，以落實從農田到餐桌之安全

管理制度。本研究初步研擬之灌溉水質突發性污染事件之聯合監測作業辦法如圖 11示。

圖 11灌溉水質突發性污染事件之聯合監測作業辦法

三、 結論與建議

本研究深入剖析國內農業生產環境安全管理面臨問題，並據以提出因應對策，規劃

以農地分級分區評估指標為基礎，並從污染源傳輸途徑-灌溉水、土壤到作物的觀點，提

出完備之農作物生產安全監控網絡，期望透過建立整合型科技管理解決方案，強化農業

環境生產安全之維護與管理，保障作物生產及國人食用安全。本研究已具初步執行成果，

未來將透過現地驗證應用、推廣服務及公正性與社會信賴等三階段推動策略，進一步擴

展本研究之應用性及實務推動上之可行性，以達維護農業生產環境安全之目標。

四、 參考文獻

1. 行政院農業委員會，農業生產環境安全管理研發計畫，105年度綱要計畫書，

2016。

2. 行政院農業委員會主管科技計畫，建立灌溉水質自動監測網及分級管理農業水土資

源計畫，研究進度報告，2016。

3. 行政院農業委員會主管科技計畫，建構農業生產安全保護雲及發展對策計畫，研究

進度報告，2016。

4. 行政院農業委員會主管科技計畫，農業生產環境安全之預警系統及監測技術研發計

畫，研究進度報告，2016。

五、 誌謝

本文承行政院農業委員會主管科技計畫之經費支持及相關資源協助，特此誌謝。