土壤碳監測變革：創新 MMRV 技術確保農業碳匯可信度
前言
土壤碳匯具有非常高的碳移除潛力，以自然方式將更多碳元素儲存在地表內。以效果而言有足夠的公信力，但當要更務實推動專案下去時，存在著缺乏良好大規模監測模式的問題。一來存在精確性爭議，二來成本考量，都是需要克服之處。
有鑑於此，耶魯研究團隊與 ENF 合作推動更完善的大規模土壤碳匯監測技術，報告內容請參考。同時校方也有對研究計畫主持人專訪，相關問答刊於學院網站。如何確保土壤碳農業的氣候效益符合現實？
耶魯大學 Applied Science Synthesis Program 與 Environmental Defense Fund 近期發表報告，提出實用建議，如何建立更高品質的科學證據，以驗證土壤碳農業是否真正實現碳累積或減少溫室氣體排放，進一步提升市場與政策的信心。根據 Bloomberg NEF 估算，若透過永續農業實踐來提升土壤碳封存，每年最多可吸收 50 億公噸 CO₂ 當量，並維持至 2050 年，這相當於全球年度排放量的 10%。然而，儘管土壤碳封存潛力龐大，這類農業實踐目前在碳市場中的佔比仍然有限，主要受限於標準不明確、法規不健全，以及缺乏可大規模應用的測量技術。
近期發表的報告 「Agricultural Soil Carbon: A Call for Improved Evidence of Climate Mitigation」由耶魯大學 Applied Science Synthesis Program 與 Environmental Defense Fund 共同撰寫，詳細探討如何優化土壤碳的 測量、監測、報告與驗證（MMRV） 機制，以確保碳農業的實際減排效益符合科學標準。
YSE News 近日專訪該報告的兩位共同作者——YSE E.H. Harriman 土壤與生態系統學教授兼 YASSP 教學主任 Mark Bradford，以及 Environmental Defense Fund 資深科學家、YSE 研究科學家 Emily Oldfield（’19 PhD, ’11 MESc, ’05 BA），探討目前測試方法的不足，以及如何透過更嚴謹、系統化的方式建立可信的證據，以驗證土壤碳農業的減排成效。
Bradford 與 Oldfield 指出，若能採取更科學化的方式蒐集高品質數據，不僅能提高市場對土壤碳農業的信心，也有助於找出最能發揮氣候適應與減排效果的農業實踐，進一步推動農業部門的永續轉型。
Q & A
Q1. 你們在報告開頭就強調，研究目的並非評估土壤碳農業的減碳成效，而是探討如何擴展土壤 MMRV（測量、監測、報告與驗證）機制，以確保氣候緩解的相關主張符合實際情況。為什麼一開始就要明確區分這兩者？
Bradford：這是個很好的問題，也正是我們當初舉辦研討會、開設課程，最終撰寫這份白皮書的核心動機。我們希望強調，目前在土壤碳農業領域仍然存在一個 「證據缺口」，在政策與實務決策之前，這個缺口必須透過更嚴謹的 MMRV 方法與數據來填補，確保其達到如醫療保健等其他領域所要求的高標準科學證據。在這個關鍵問題尚未解決之前，要準確評估土壤碳農業的減碳成效，仍然存在許多不確定性。因此，我們在報告中提出了如何填補這個證據缺口的可行方案。
此外，雖然我們的研究重點是土壤碳農業，但我們在報告中所討論的因果分析方法，實際上對於 改善土壤健康、糧食安全及森林生態韌性 也具有更廣泛的應用價值，能夠幫助建立更可靠的科學證據。
Oldfield：我也想補充一點。土壤碳封存作為氣候緩解策略的成效，一直是個充滿爭議的議題，學界對於碳農業的減排潛力仍然意見分歧。我們不想陷入這場爭論，而是希望專注於提升驗證標準，確保這些農業管理措施的減碳效果能夠獲得更嚴謹的科學評估。
Q2. 你們在論證土壤碳農業需要更強化的數據來驗證其成效時，舉了一個疫苗試驗的比喻，將小型試驗地塊比作小鼠模型，並強調還需要在人群層級進行測試，以確保真正的有效性。這個比喻聽起來或許有些特別，但確實點出了 MMRV 擴展的關鍵。可以進一步說明這個類比的想法是如何產生的嗎？
Bradford：這個比喻的靈感來自於，我發現即使是農業與土壤科學界的同行，也不一定能夠立即理解我們的論點。當我說 「我們需要準確量化農業實踐對土壤碳儲存的影響」 時，很多人會說：「我們已經有許多長期田間試驗來證明這點了」。但問題在於，這些試驗大多數都是在小型試驗地上進行的，而這樣的試驗規模與農民實際管理的農田相去甚遠。
為了讓這個概念更直觀，我開始用疫苗試驗來做比喻：在測試疫苗時，如果只做小鼠實驗是不夠的，還必須在人類身上進行臨床試驗，才能確認疫苗的實際效果。這樣一來，人們就能更清楚地理解：小鼠等於小型試驗地，「人」則對應於農民的整個農田，而某個區域內所有受管理的農田則相當於受試驗的人口群體。
這個類比雖然看似簡單，但實際上在農業研究中，大家都知道小型試驗地的管理方式與農民實際經營的商業農田有很大不同。一旦理解了這層關係，大家就能更快意識到：如果我們想準確評估氣候智慧型農業措施的減碳效果，就必須在農田的實際管理規模上進行測量，就像評估疫苗時要在人口層級進行測試一樣。
Q3. 在報告中，你們指出導致土壤有機碳可信度不足的一個關鍵因素，是土壤碳會不斷循環，導致 SOC 儲存的增加可能會被逆轉。擴展 MMRV 如何應對這項挑戰？此外，還有哪些其他因素造成信心不足？
Oldfield：土壤碳封存作為氣候減緩策略的一個核心挑戰，就是它並非永久性的。這是因為土壤中的碳會持續循環，任何累積的碳都有可能因農業管理方式、極端氣候事件，甚至土地利用變遷而流失。
MMRV 框架無法完全消除這個問題，但它能夠幫助我們建立更務實的預期，包括土壤碳累積的可能幅度、可觀察變化的時間尺度，以及免耕、減耕和覆蓋作物等管理措施在實際農場環境中的表現。這些資訊能讓我們更清楚理解，哪些做法最有可能在不同條件下發揮穩定的減碳效益。
Q4. 擴展土壤 MMRV 的主要障礙是什麼？是否主要受限於資金？
Bradford：資金當然是關鍵因素之一，但在這個問題上，真正的挑戰來自於土壤碳科學領域根深蒂固的觀念。
過去，我和許多同行都接受過這樣的訓練：由於土壤碳儲量規模龐大、變異性高且變化緩慢，因此難以準確測量管理措施對其帶來的影響。我自己也曾多次在論文和演講中強調這個觀點。
但這正是多學科合作的價值所在。我的許多同事，特別是定量社會科學與健康科學領域的研究人員，也面臨類似的量化困境，而我們正將他們的思維模式應用到農業、林業與生態系統的研究中。透過這個過程，我們重新審視過去的假設，發現這些既有觀念其實並不如想像中堅不可摧。
Q5. 你們提出「聯邦—私部門—學術合作」的概念，來分攤資金壓力，並建立可靠數據以驗證土壤碳市場與非市場機制的可行性。目前是否有類似的合作模式？如果要在全國推動，關鍵條件是什麼？
Bradford：雖然我們剛剛談到科學研究中的傳統觀念問題，但要真正展開大規模研究，合作仍然是關鍵。在我們去年 10 月的研討會上，多位來自政府機構、學術界與企業的與會者都強調跨部門協作的必要性，而 Emily 也一直在思考如何將這一模式落實。
不過，我最早接觸這類合作概念，並不是從未來發展的角度，而是從農業與統計學的歷史中發現的。我曾前往都柏林的 Guinness 檔案館，研究 1900 年至 1930 年間 Guinness 公司如何資助並推動大規模農業科學研究。他們透過合作，例如在愛爾蘭的大麥種植區進行試驗，不僅提升了農業生產力，還帶來更高的經濟回報，讓企業、農民、供應商與政府都受益。
事實上，現代農業科學的許多基礎，正是源自 20 世紀初農業試驗與應用統計學的緊密結合。然而，這種跨學科合作在 二戰後逐漸中斷，我們認為現在應該重新連結這些成功經驗，推動更完善的科學驗證機制。
Oldfield：如 Mark 所說，我在 EDF（環境保護基金）的團隊一直在思考如何建立並加速推動這種跨部門合作機制。由於農業生產系統與環境條件多變，我們認為以區域為基礎，讓不同利害關係人共同參與，會是更務實的方式。
目前，食品企業、學術機構、農業科技新創公司、政府機構、地方農業推廣組織與非政府組織）已開始展開相關合作，而我們希望這份白皮書能夠提供實用的研究設計與數據收集指南，進一步加速這些努力的推進！
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