| 壹、緣起 |
國人追求自然健康的飲食,已經成為一股風潮,其中熱門的健康食品包括了「發芽玄米」,利用生物科技,發芽玄米將一般的稻米轉變成經濟價值更高的產品;由於發芽玄米是一種對原料品質要求相當嚴格的產品,因此水稻的無污染生產過程及稻米的品質都是非常重要的基礎,也因為如此,能夠供給做為生產發芽玄米的稻米,其品質與價格必定是較高的,這對於國內農產品價格及農民收益相對的提升了許多。
然而水稻的生產過程中,以往所使用的「慣行農法」,因化學肥料及農藥的大量使用,導致環境遭受污染且危害人體健康,再者土壤的酸、鹽化及地力的衰退,都將無法達到永續經營的目的。因此包括無農藥耕作、有機農業、施肥灌溉管理、輪作與綠覆、生物防治、有益與共榮植物的開發、休耕制度與土壤管理、農業廢棄物生質轉換等的「永續農法」,將是未來農業生產的新趨勢,並且在生產的過程中,結合生態保育、生物多樣化、休閒農業及戶外教學等豐富的元素,來提升單位面積的經濟產值;因此大甲鎮水稻生產示範區將朝向成為「生活、生產及生態」三生結合的水稻生產示範區,提供農民新的農耕選擇及面對農產品國際化的國際競爭力。 |
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| 貳、螺類生態指標與意義 |
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一、台灣水稻田螺類生態
台灣中央山脈貫穿南北,地形複雜多樣,大小河川達四百餘條,因此造就了多樣的淡水棲地。有關台灣的淡水軟體動物的種類估計,前鰓亞綱原始腹目有一科九種,中腹足目淡有八科20種,而肺螺亞綱基眼目有四科八種,及雙殼綱中三科十種,因此種類數超過了四十七種以上,然而仍有一些新物種數目正隨著研究調查而逐漸增加中。
淡水螺指生活在淡水的軟體動物腹足類,不同的淡水環境會有不同的物種棲息。在湖泊、沼澤、水田、池塘等靜水環境,可以看到以外套膜特化成的肺來呼吸的椎實螺和囊螺,所以他們會將空氣存在外套腔內而潛入水中保持呼吸作用,或以腔內的氣泡使身體在水表漂浮,藉由表面張力,在水面下爬行。殼呈縱扁的扁蜷會在水表漂浮並藉殼上下搧動來推進身體在水表移動。囊螺和椎實螺外型相似,可以在污染嚴重的水域發現其行蹤。
除了肺螺亞綱的成員外,還有一些以鰓呼吸的螺類如田螺,田螺喜歡住未受污染的稻田、水塘或湖泊中,田螺媽媽懷孕後會將胚胎寶寶留在體內,小田螺生出後立刻可以和爸爸媽媽一樣自由爬行,並且刮食泥巴上的食物吃。一般而言,水稻田中的田螺可供做一個相當重要的生態指標。
在海河交會的河口住著一群適應鹽度變化劇烈的螺類,如住河口緩流沙地常見的瘤蜷外,還有河口岩石上附著的壁蜑螺,鋼盔狀的外型使它贏得"溪九孔"的外號,壁蜑螺雖然喜歡河口,不過仍有少數的個體會溯河到上游的溪流中,由於淡水蜑螺需要非常乾淨的水質,所以台灣可以發現它們蹤跡的地方已經相當少了。
二、外來引種的生態殺手『福壽螺』
福壽螺在現今臺灣全島農田溝渠、溪流中下游、低海拔的池塘、湖泊皆隨處可見;尤其以堤岸、溝邊、水生植物的基部等,看到的鮮紅色卵塊最令人觸目驚心。
這種原產於地球另一端的螺類,何以能在臺灣展現如此驚人的生命力與破壞力?早在民國六十八年,南部某學術機構自阿根廷引進福壽螺到臺灣養殖,期望能取代臺灣原生種田螺,作為食用螺類。
民國六十九年開始大量養殖推廣,養殖戶遍布全省。期間,日本琉球大學、縣政府及水產養殖業者,也曾組團前來觀摩。並在養殖業者的推波助瀾下,經由國際間水族類交易,使得東南亞地區如越南、高棉、泰國、寮國、印尼、馬來西亞、香港、菲律賓等國家,在短短數年內,相繼淪為福壽螺繁殖地;甚至,中國大陸的華南地區、日本、南韓、新幾內亞、夏威夷、澳大利亞等地區皆無一處倖免。
民國七十一年,首先在高屏地區發現福壽螺危害初移植的二期作水稻秧苗,其後多種水生經濟作物,如茭白筍、蓮花、菱角、荷花、芋頭、空心菜等,陸續發現被害。福壽螺對環境品質的要求不高,而且食性甚雜,可謂『見青則吃』,目前已成為水稻及其他水生植物最主要的有害生物。
除了影響水稻的產量外,也對於人類健康有直接的影響。牠是廣東住血線蟲的中間寄主
(廣東住血線蟲會引發人類嗜伊紅性腦膜炎,嚴重者會死亡),一旦食用未煮熟的螺肉,則有可能傳染廣東住血線蟲。
三、用藥不當的二次傷害與生態浩劫:
福壽螺在南美洲原產地的天敵種類眾多,包括多種鳥類、魚類、烏龜及河蝦,所以能有效抑制族群密度,因而並未對農作物造成重大的損失。
在臺灣,藥劑防治成為必要之惡。十數年來用作福壽螺的防治藥劑有三苯醋錫,由於這種藥劑對人類及水族類皆具有毒性,它對人類健康的影響包括造成指甲脫落、皮膚潰爛、腫瘤、視力減退,甚至有致人失明之虞。
對於水田、溝渠及溪流內的魚類、蝦、蟹、貝類也有極高的毒性。此外,三苯醋錫也會累積在農田、溪流的沉積物中。因此,自民國八十八年一月一日起,政府明令禁止使用。三苯醋錫的使用,對於臺灣水域生態傷害之鉅,著實難以評估,不知我們的環境可否有恢復的一日?
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| 參、水稻田與螢火蟲的生態 |
一、常見螢火蟲總類
早期台灣的農業以種植水稻為大宗,因此鄉間居家周圍都是水田,以竹圍將房屋與農田作一區隔,為往昔台灣農村的主要景觀。每當春、夏季來臨時,便可以看到許多的螢火蟲在竹圍旁飛舞,特別是在電源不發達的年代,小孩在晚間以採集螢火蟲為樂,把牠裝在罐子裡,觀察發光現象。這些童年往事,可能還記憶猶新,但因時空的變遷,目前已不容易發現。
台灣產幼蟲水生的種類已發現有2種,分別為黃緣螢(LuciolafictaE.Olivier)與黃胸黑翅螢(Luciolasp.),水生幼蟲在腹側板的氣孔明顯特化成「ㄚ」型,為氣孔鰓,是呼吸的器官,以適應水中的生活。幼蟲的步行是利用胸部3對足和尾腳,首先將腹部略為拱起,且頭、胸部略低,尾腳固定,足部向前步行,身體拉直後,尾腳再往前進,如此反覆的動作,就完成步行,稱為蚇蠖型步行方式。當撞到障礙物或外來物時,會將頭部縮入前胸背板中,將身體縮成球團狀,便於滾落,靜止後略退縮,再將頭部慢慢伸出。頭部通常放低,向左右環視,以找尋獵物;在夜間步行中的幼蟲常常會發光,且一邊步行一邊發光,點著「燈」爬來爬去,這樣安全性較高。
目前黃緣螢的棲息環境主要為靜止或流速較緩的水域,且為終年有水,植物覆被完整的地區,特別是水芹菜、水蕹菜、水稻、水芋與過溝菜等作物的田間或邊緣的灌溉溝渠,底質為泥漿者為多。另外黃胸黑翅螢的生長棲地與黃緣螢有明顯的不同,牠是生長在山澗、小瀑布或山溝等水域水流較急,底質為石礫的地區。
幼蟲主要的食物是水中軟體動物,特別是有殼的螺、貝類。在人工飼育時以蝦肉或烏賊肉餵食,也可以發育成長。初步觀察黃緣螢幼蟲在野外可食用的螺類約有15種,但是卻不喜歡捕食圓寶螺或福壽螺。螺類遭攻擊後,把身體縮到殼內﹐並以口蓋封閉起來,幼蟲則會採取等待的姿態,等螺類探出身體來時,再攻擊,並將麻醉液注入螺的身體中;幼蟲如果停在螺體上,螺會極力振動,希望將幼蟲震落,但漸漸地身體已經被麻痺,蓋子也蓋不住了;此時幼蟲口器會分泌消化液,用強而有力的大顎夾住螺肉,使其消化液能夠充份的將螺肉分解,此時可在幼蟲上唇部位發現有細漿狀的圓球,這是螺肉被分解後的肉糜,然後再將肉糜慢慢吸入體內。幼蟲以此方式完成整個取食過程。
水生的幼蟲在化蛹前會爬上陸地,在適當的地點造繭化蛹,稱之為「上陸行為」。終齡幼蟲在暖和且下過雨的黑夜裏會一齊發光且登陸,在爬行數公尺後,鑽到土中建造土繭。幼蟲造繭的土壤,要有良好保水性與柔軟性,溫濕度等物理因素要很安定,鑽入土中的深度約數公分。幼蟲以液體固定內壁,造成蛹室。然後便稍微縮起不動,慢慢的等待體內組織起變化,此時便進入前蛹期。前蛹期的終齡幼蟲會連續發出很強的光。並不再取食,靜靜地躲在隱密處,準備化蛹,此時的幼蟲稱之為前蛹。前蛹期的長短,隨氣溫的差異而有所差別,在冬季較夏季長。前蛹經蛻皮後變成蛹,進入蛹期,蛹白色,稱為裸蛹;從腹部末端便可區別雌雄性,蛹期時發光器會持續的發光,光比前蛹期發的光更強,黃緣螢經過5~7日左右,便可明顯看到蛹的複眼、翅和腳等附器開始明顯變暗、黑化等現象。再經數日便羽化為螢火蟲了
(一) 黃緣螢(田間常見)
雄蟲體長約7.6~8.8mm,前胸背板寬約2.5~2.7mm,體壁布滿圓形細小點刻。頭部黑色,略縮於前胸背板下方,複眼黑色,發達而突出,體積占頭部的三分之二以上;觸角黑色,絲狀,11節,有許多黑色細毛;口器咀嚼式,大顎褐色略透明,小顎鬚發達,5節,有許多黑剛毛,錘節膨大呈筆頭狀;下唇鬚4節,黑色,錘節膨大,略呈三角形,對邊處有4枚突起,如鋸齒狀。前胸背板略呈半圓形,橙黃色,前緣略向後緣漸漸隆起,側緣有許多黃色細毛,後緣兩端略圓鈍。中央背板前端覆以細小圓形點刻;足橙黃色,脛節與跗節為黑色,跗節5節,第4節向外明顯擴張,爪單純;前翅黑色,有許多小圓形點刻與黃色細毛,翅緣有黃色細紋,延伸至前翅交合處,也有黃色縱紋,後翅黑色,略透明。腹部黑色,第5、6節腹板有2枚乳白色長橢圓形發光器,第7腹節為淡黃色。雌蟲體長約8.9~9.0,前胸背板寬約2.9~3.2mm,體型略較雄蟲略大,外型和顏色與雄蟲相似。第5、6節腹板有2枚乳白色長橢圓形發光器,第6節腹板之發光器退化縮小。
(二) 黃胸黑翅螢(平地與山地交接處)
雄蟲體長約11.9~12.4mm,前胸背板寬約3.6~3.9mm,布滿細小的點刻。頭部黑色,可縮於前胸背板下方,複眼黑色,發達突出;觸角黑色,絲狀,11節,覆以黑色細毛;口器黑色,大顎深褐色略透明,小顎鬚發達,5節,有許多黑色細毛,錘節膨大呈筆頭狀;下唇鬚4節,黑色,末節略呈三角形,端部有3~4枚齒狀突起。前胸背板發達,半圓形,呈乳白色,側緣有許多褐色細毛,後緣兩端略圓鈍且略向外突出。足黑色,基節、轉節與腿節端部顏色較淡為橙黃色,略布滿黑色細毛,跗節5節,第4節向外明顯擴張,爪單純;前翅黑色,有許多小圓形點刻與淡黃色細毛,後翅黑色略透明。腹部黑色,第5、6節腹板有2枚乳白色長橢圓形發光器,第6節向下延伸蓋住第7腹節,第7腹節為橙黃色。雌蟲體長約12.8~14.3mm,前胸背板寬約4.3~4.7mm,外型較雄蟲略大。第5、6腹節有2條乳白色長橢圓形發光器。第6腹節發光器略為退化縮小。
對於台灣螢火蟲個別物種族群的調查,並無文獻可考。根據一般性的推測,台灣螢火蟲的數量是在減少中,而減少因素很多,也很難評估個別因子的嚴重性。國立屏東技術學院陳仁昭教授(1992)曾經列舉影響螢火蟲的九項因素,略可作為參考:「河川的污染,工廠廢水的排放;農藥的大量使用;山坡地及沼澤地的開發,螢火蟲及其食餌失去棲息環境;光害使螢火蟲無法交信而交配;吳郭魚和金寶螺侵入河川湖泊,吃掉螢火蟲幼蟲或卷貝及水草(水生螢火蟲的食物);非洲大蝸牛的引入,侵占了原有小蝸牛類(陸生螢火蟲的食物)的食草;引進外來植物,多數不適合小蝸牛類食用;河床不當的整治,河岸成為水泥護堤,使螢火蟲無法產卵,沒有地方化蛹;山坡地的開發,使河流污泥量增大,水量不穩,不適水生螢火蟲的生存」。這些面臨危機的物種,如不趕快加緊腳步研究及保育,牠可能很快就消失在台灣這塊土地上,這是多麼令人悲哀啊。
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肆、水稻田生態指標植物 |
ㄧ、浮萍
浮萍是水生植物,喜歡生長在氣候溫和、水流平穩、排水暢通的池塘、沼澤、低窪區或水稻田。浮萍的分類浮萍科(Lemnaceae)是一年生漂浮小草本,全體綠色,雖然是顯花單子葉植物,但很少開花,均由兩側囊內長芽繁殖。常見於水田或水塘中,全球有6屬,約30種,我國產有3屬6種,其簡單特徵介紹如下。
(1)浮萍屬(青萍屬)(Lemna)兩面綠色,葉狀體扁平,2—4片合生,倒卵形或橢圓形,腹面凸出或扁平,葉狀體呈不明顯的1或3脈,二側具囊,囊內其營養芽和花。根僅有一條,基部有翼狀鞘,根尖銳而彎曲。大都行出芽生殖,有性生殖器官不易見到。產於全省水田溝渠及池塘中。一年來,我們在各地採到的樣品,除了無根萍外,都是同一屬的青萍種(Lemna
perpusilla
Torr.)它們在不同的環境下(氣候、日照、氣溫、水質的不同),葉狀體的形態、大小、色澤及氣味,都有了很大的變化,是常見的一種,也是鴨、鵝的最愛食物。
(2)紫萍屬(水萍屬)(Spirodela)葉狀體2—5片合生,葉下叢生鬚根5—10條,表面淡綠色或黃綠,腹面呈紫或綠色,是和浮萍屬最容易區別的特徵。據老一輩的人家說,它的形體有小指般大,可惜到目前為止,我們和它都無緣相見,在國外,是用來淨化水質的一種水生植物。
(3)水蚤萍屬(無根萍屬)(Wolffia)本屬是世界上真正沒有根的浮萍,這種植物很少,體微小,葉狀體長度不超過0.7mm,一般人很少有機會碰到,即使碰到了,怕也只是視而不見。
二、滿江紅
(1)滿江紅之分類地位、形態及生長習性介紹
滿江紅為浮游於水面之多年生水生蕨類植物,滿江紅科,滿江紅屬(Azolla),全世界僅一屬。屬內有六種,即A. caroliniana 、A.
filiculoides、A. mexicana,A. microphylla、A. nilotica、A. pinnata 六種,台灣現有A.
pinnata 一種。滿江紅在水田、池塘、沼澤等水域均可見,主要生長於亞熱帶及熱帶,植株大小、形狀依各種類品系之不同而異。台灣現有A. pinnata
種,植株呈三角形,不超過1公分寬,葉最多0.1公分長。莖著生根與葉,葉互生呈羽狀排列,各葉分裂為上下兩片,上側裂片浮於水面,有同化組織及氣孔,內側充滿許多黏液空腔,空腔內有一種念珠狀固氮藍綠藻Anabaena
azollae共生,下側裂片膜質,沉水。平常主要行無性繁殖,當天氣寒冷或過於炎熱時會產生雌雄孢子而進行有性生殖。在秋冬低溫時,植體葉綠素被破壞並產生紅色花青素(red
anthocyanin pigment),植株由綠轉紅,使其分佈之水域呈現一片通紅景觀,故名為滿江紅。
(2)影響滿江紅生長之環境因子
A. pinnata 品種滿江紅最適宜生長在pH 4.5-7.0,溫度15-30OC,光照度12,000
Lux之環境下,繁殖迅速,生長勢極強,放養接種後約15天,其鮮重可增加至原來的16倍,長滿水面能繼續以疊層之方式進行增殖,疊層數約可達4-5層。
滿江紅可生長於無氮源之環境下,葉內因有固氮藍綠藻Anabaena
azollae共生,固氮能力強,植體掩施於田間土壤分解後,可提供氮素,降低化學氮肥之使用量。滿江紅生長最重要的養分是磷肥,其次是鐵。缺乏磷肥時,滿江紅生長極差,植株變黃,氮含量降低。此外某些土壤石灰質含量高及pH值較高,生長之環境鐵含量及有效性過低,則滿江紅之繁殖及固氮能力都較差,株體變黃。過量的氮肥會不利滿江紅生長,降低藍綠藻之固氮能力,且會促進其它雜草生長,不利水田雜草之防治。若在放養滿江紅初期,氮素用量每公頃在18公斤以下,再配合磷酐每公頃20-40公斤施用,則不但不影響滿江紅之固氮力,還會對鮮重之增加有幫助。
夏季氣候日照強,氣溫高,水溫常高於42
℃,易發生熱害及蟲害。水溫過高,日照過強,滿江紅葉色由濃綠轉黃褐色,生長速度緩,對雜草之覆蓋抑制效果降低。因此,二期作水稻插秧之初期,放養之滿江紅生育較慢,待水稻植株分蘗較旺盛時,水稻葉片互相遮陰,葉片下之滿江紅生長開始迅速旺盛,放養繁殖速度在第二個月約較第一個月快6倍。一期作水稻田滿江紅生長雖偶有遇到低溫期,但生長仍然濃綠,因此,本地種滿江紅不必顧慮低溫問題。水深亦會影響滿江紅之生長,水深不足無法使滿江紅飄浮,其繁殖速率亦會減緩。
(3)滿江紅之田間應用、肥效及對雜草之抑制效果
滿江紅葉內側有許多黏液空腔,含有共生之固氮藍綠藻,因此固氮能力強,犁入土壤後可供給大量氮素,可減少化學氮肥之施用量及節省成本,為水田之優良綠肥,且不佔空間,栽培容易。
在適合之光照及溫度下其生長極為迅速,約4天可繁殖一倍,覆蓋性強,對水稻田雜草抑制有很強之效果,幾乎對大部份之水田雜草都有抑制作用,其雜草防治效果與施用「馬上除」除草劑相似,可減少除草劑之施用。
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| 伍、生態復育計畫構想 |
生態復育具有某一程度的風險與未確定性,其主要以自然再生為基礎,成功的建立一自我維持正常生態過程的系統。而完備的生態規劃、決策架構,可減低生態復育之風險與未確定性,以最小成本達到復育計畫最佳的成功。因此,生態規劃與決策過程往往決定生態復育之成功與否。這些規劃與決策過程項目包含有評估適合於生態結構、功能與生態尺度之標的(Objective),及主要之生態模式、參數、材料、未確定性(Uncertainty)、風險特性(Risk
Characteristics)、復育之公平性,甚至規劃設計與復育後之監測與管理等。
生態復育(Ecological
Restoration)在生態科學上有很多的定義,例如Cairns(1990)、Henry與Amoros(1995)曾提出生態復育以自然再生為基礎,且成功的建立一自我維持正常生態過程的系統。梁世雄(1998)定義復育為再造生物和其環境間因人類干擾而喪失的連繫。而Nation
Research Council
(1992)有更詳細定義如下:復育(Restoration)是恢復生態系到一個接近它原來非受干擾的狀態;復原(Rehabilitation)是改善這系統到一可以運作的程序;管理(Management)是操作這系統確保維持一或多項的功能,這些觀念是有其重疊性及相互關聯性。綜合而言,生態復育的定義包括恢復到接近某一歷史狀態為一目標。
我們首要生態復育規劃步驟為釐清既有的問題,清楚說明計畫目標及瞭解生態復育之不確定性。Wyant等人(1995)就指出,在一生態復育的開始,應思考:(1)復育之目的或端點(Endpoint);(2)人類干擾的生態累積衝擊;(3)最佳生態復育方法與技術;(4)如何判斷生態復育的成功或失敗。
一、建造生態水池
1.水源淨化
(1)由於灌溉水源含大量泥沙及懸浮顆粒,因此利用沉澱池先將泥沙沉澱。
(2)礫石區種植蘆葦,用來進行初步的過濾及水質淨化。
(3)水生植物區用來進行水質淨化。
2.動植物棲息環境復育及指標生物
以創造蛙類及其他水生昆蟲生存繁殖環境為目標,栽植較密、多層次之植栽為主。在無農藥使用的水稻田,應該是一個良好的水棲動物棲息的環境,包括蛙類及水棲昆蟲等,這些水棲動物對於有無使用農藥是相當敏感的,因此這些水棲動物的出現及數量的變動可做為一個棲息環境優劣重要的指標。
(1)水生植物復育(包括挺水、沉水、浮葉及漂浮植物)
(2)蛙類復育(建議蛙種:澤蛙、小雨蛙、金線蛙、虎皮蛙等)及指標生物
(3)蜻蜓棲息環境重建
3.解說教育
(1)濕地淨化功能示範
(2)動植物生態解說
(3)解說牌設置
4.休憩遊樂
(1)提供附近居民休閒場所。
(2)提供各地區遊客生態旅遊場所
二、永續農法示範與推廣
1.無農藥栽培管理
2.有機肥料使用推廣
3.舉辦各項農業相關之講習活動
三、水稻栽培體驗
1.提供各級學校校外參觀之場所
2.舉辦水稻栽培體驗活動
四、解說員訓練
1.培訓示範區農民成為種子教師推廣「永續農法」
2.培訓示範區農民成為體驗活動的講師
3.培訓示範區農民成為生態旅遊的解說員
五、水稻生產
生產無農藥之有機稻米,確保稻米品質優良及高經濟的收益,提高農民生產意願。
六、預期效益
一、成為大甲地區水生生物的庇護所,並與大甲溪流域綠帶及藍帶系統連接,成為生物網節點。
二、成為無農藥(或永續農法)水稻生產示範區,提供農民更高經濟收益,並成為觀摩講習之重點地區。
三、成為大甲溪流域生態教育點,提供各學校環境教育場所。
四、成為地方特色,吸引遊客停留消費。解說活動提供深度之旅,並提供就業機會,創造生態旅遊契機。
五、與河堤自行車道系統連接,增加自行車道系統的可看性,並連接地方文化及產業,活絡地方經濟。
六、成為生態、教育、休憩、文化、經濟及景觀等多功能的廊道系統。
七、成為大台中地區生態保育、生態旅遊及生態產業的新指標。 |