【大學USR】曾文溪流域的永續發展： 結合科技與傳統的在地創新
國立成功大學「曾文溪的美麗與哀愁」USR 計畫團隊 （以下簡稱團隊），致力於推動實踐場域的共融與友善環境，從運用人工智慧提升坡地勘測與工程防災效能、結合微生物學技術優化東山咖啡風味，到推動小菁種植復振藍染產業，國立成功大學 USR 計畫為曾文溪流域的產業永續注入全新動能，帶動地方發展與環境共榮。
讓風險被看見：從邊坡滑動到災害防範
曾文溪流域橫跨嘉南平原與丘陵地帶，是臺灣水土保持工程的重要示範區域。隨著極端氣候事件頻繁發生，沿線山坡地與人為開發區域的災害風險與日俱增，當地社區面臨坡地崩塌、圳道淤積、農業設施受損等挑戰。為回應地方在防災與環境安全上的需求，在國立成功大學土木工程學系王雲哲教授領軍下，團隊成員啟動以「邊坡穩定」與「水土保持」為核心的系列研究與示範工作。透過空間資料蒐集、地形建模與模擬演算等方法，建置了重點坡地的數位分析流程，並透過結合 TCCIP（臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平臺）氣候模擬資料，嘗試針對未來降雨情境下的坡地風險進行初步研判。
在臺南邨田生態農莊實作場域中，團隊成員協助布設初步感測節點，模擬極端降雨情境下的潛在滑動與地層變形風險。研究成果產出可視化數據，成為後續向地方說明坡地風險、共同討論維護策略的重要工具。
在計畫推動下，來自各領域的教師與學生齊聚曾文溪流域，共同針對山坡地開發區、災害潛勢地區及老化的水土保持設施，展開一系列場域調查與數值模擬工作。以臺南東山區牛山地區為例，該基地位處丘陵邊坡，地形起伏劇烈，近年頻繁受到強降雨後地層鬆動、滑動風險影響。團隊成員透過現地調查、地形測繪與歷史資料比對，建置三維地形模型，並運用來自 TCCIP 的高解析度降雨模擬數據，進行不同雨量條件下的邊坡穩定性模擬分析。結果顯示在極端降雨條件下，特定區位的安全係數明顯下降，具備滑動潛勢。這些成果已成為計畫與地方居民、公所進行溝通的媒介，讓原本抽象的災害模型轉化為可視、可討論的議題。在這樣的跨域合作中，防災已不再只是土木技術的單向輸出，而是學校、地方與自然之間一場長期對話。對學生來說，也是一次跨出課本、貼近土地的學習歷程，透過模擬與資料理解災害的複雜性與真實性。
咖啡發酵的魔法：生物科技賦予風味與價值
在深入解析土地災害風險的過程中，團隊亦進一步思考當地環境條件與產業永續發展之可能性。位於山坡地為主的臺南市東山區，咖啡種植具有深厚的歷史背景，是地方重要的特色農產之一。東山咖啡過去曾與雲林古坑齊名，享有盛譽。然而，近年在阿里山咖啡的崛起及產銷失衡的雙重壓力下，市場優勢逐漸流失，面臨轉型挑戰。
團隊認為，若東山咖啡欲提升產業競爭力，關鍵在於發展具備區域風土特色的多元風味，而微生物科技的導入成為突破瓶頸的重要技術。透過發酵過程中的微生物調控，不僅可賦予咖啡更豐富的層次感，也能強化鑑別度與市場差異性。然而，東山咖啡也面臨外界對其種植條件的質疑，例如海拔是否過低。以世界知名的夏威夷可娜咖啡帶（Kona Coffee Belt）為例，分布在海拔約300至 1,000 公尺的坡地上，與東山咖啡大道的海拔（約500 至800公尺）相近，且兩地皆屬海島型氣候，甚至夏威夷的緯度更低、氣溫更高，但可娜咖啡為何仍能擁有世界級品質，顯示海拔並非唯一關鍵因素。
專家解析，夏威夷高品質咖啡的關鍵在於火山灰土壤所提供的養分與酸性環境。然而，東山的地質以青灰岩為主，屬於偏鹼性土壤，且排水性差、微生物多樣性較低，因此如何在地質與氣候條件的限制下尋求創新突破，便是東山咖啡產業邁向高品質與永續發展的下一步。
國立成功大學生命科學系的微生物學研究團隊，將研究重點聚焦於帶殼生豆（乾燥、含水量約 10–12%）的二次發酵技術，運用酵母菌與乳酸菌開發多組專屬發酵配方，透過微生物科技深入研究發酵過程中咖啡豆內含物的轉化機制，及對風味表現的多樣性影響。
相較於脫殼豆的發酵效果有限，或以鮮果（咖啡漿果）進行長時間發酵所產生的果香風味，帶殼生豆的二次發酵過程中，溫度與時間的控制顯得尤其重要。不當的發酵條件可能產生類似豆豉或鹹味等令人難以接受的氣味。然而，這些技術挑戰已逐步被研究團隊克服。
繼 2022年8月與臺南市政府觀光旅遊局共同舉辦「臺南175東山咖啡公路」觀光推廣活動後，團隊不僅完成《臺南東山咖啡地圖》的製作，更進一步將不同微生物發酵配方導入東山三尖山農場，在以自然農法栽種的咖啡豆上，進行帶殼生豆的二次發酵試驗。
這項創新試驗催生出結合科技與跨域合作概念的「東山舞姬」咖啡，其名稱「舞姬」諧音「5G」，象徵新科技導入傳統產業的轉型。團隊攜手東山在地自然農法咖啡農場與知名品牌尚品咖啡，串聯一級生產（咖啡植栽）、二級製造（微生物發酵技術）、到三級行銷（商品化推廣），打造完整的六級產業模式。透過專業杯測師的風味品評與測試，「東山舞姬」咖啡展現出多層次的風味饗宴，不僅提升在地咖啡的品質與價值，也為臺灣咖啡注入創新與永續的發展動能。
河色溶溶水染藍：曾文溪畔人文歷史與藍染
然而，計畫關注的重點不僅限於產業創新。團隊也從文化與歷史的角度，深入探索曾文溪流域的地方記憶與環境變遷。
曾文溪，在清代史料中，上游稱「灣裡溪」、下游則稱「漚汪溪」，是臺灣府城北側重要的大河流。由於曾文溪時常因風災與土石流改道，歷史上屢次造成居民生命與財產損失，因此也被民間形象化為難以馴服的「青眠蛇」。
今日臺南市北部的「倒風內海」，亦曾是臺灣西南地區重要的內海航道。早年可行船之時，麻豆港、茅港尾港、鐵線橋港與鹽水港並列為四大港口。道光三年的一場豪雨造成漚汪溪改道注入臺江內海，並攜帶大量泥砂淤積，形成浮覆地，最終使內海陸化，倒風內海與臺江內海遂成歷史名詞。
從史料中可以發現「菁」這項染料作物，從荷蘭時代至清領時期，一直是臺灣第三大出口商品。文獻所稱「菁」，是指經過加工後，可以拿來染布料 的藍靛，是許多港口的主要販賣品項，說明「菁」是一種高經濟價值的作物。本計畫範圍內的官田與六甲地區，灌溉便利、日照充足，為木藍的理想栽植環境。當地還保留著如「菁埔埤」、「洗布埤」等埤塘地名，也顯示曾文溪水路曾為藍靛外運的重要通道，構築出一條在地的「藍色水路」。
1940年代起，臺灣藍染產業面臨化學染料的競爭，逐漸式微，僅留下如「菁埔」、「菁寮」、「墨林」等地名。大菁、小菁逐漸變成野地自然生長的植物，偶有農家種植作為藥草，稱作「染布菁」。菁埔里蔡明賢里長便說幼年時因為身上長了肉瘤，曾以可能添加「青黛」的中藥塗抹，然後以針刺剔除，自此在身上留下藍色印痕。而「青黛」即是傳統藍染生產過程的副產品，在民間療法中，也常以噴灑青黛粉來治療口腔潰爛、喉頭疼痛。看似消逝的藍染產業，轉以一種藥用植物的形象，繼續存活在民間生活裡。
1985年，臺灣工藝研究中心研究員馬芬妹曾嘗試重現傳統藍染，惟因缺乏市場需求，僅止於工藝復振與創作層面。直到政府 2008 年起推動農業與農村再生計畫，2019年啟動地方創生政策，藍染產業因具地方文化特色，開始重新受到重視。
古曾文溪流域的六甲菁埔，作為本計畫的「藍染生產基地」，自 2023年起結合學術數據分析與地方環境特性，以菁埔為核心，整合菁埔埤等周邊水文脈絡及閒置空間，打造小菁種植復振的實踐場域。王雲哲教授運用河川、埤塘、地下水文及地形面積等資料，導入數位孿生技術進行數據分析，並搭配光達測繪與影像技術，應用於種植基地的選址與水理條件評估，打造「有水但不淹水」的理想植栽環境，實現數據實驗室與智慧鄉村的虛實整合。
隨後，蔣鎮宇教授在生物多樣性中心許再文博士協助下，先從基地氣候及小菁、大菁選種育苗開始。小菁種植除使用菁埔在地原有品種外，並從七股龍山社區、將軍溪下游移植部分小菁品系，進行不同區域品系的比較。在蔡明賢里長的串連下，以菁埔里為主，開始於荒廢的農地種植小菁。
藍靛的製作工序所需的原物料，在現今的實驗環境中皆可使用天然添加物，過程中不會產生汙染性廢棄物，並且可以將腐葉渣轉化為天然肥料，藍草因此成為永續產業的代表植物。這樣的產業發展也特別契合村莊內高齡人口的需求，因為藍泥的生產過程並不需要高強度體力，能讓銀髮族輕鬆參與，實現健康老化的功能。藍靛作為傳統的染布與草藥材料，源自先人留下的自然知識，現在不僅重現在社區生活中的文化價值，還成為發展地方特色的獨特資源。
從防災、咖啡風味到藍染文化，曾文溪USR是一場跨領域的流域創生行動。這條河的未來，將在科技、人情與土地對話中，持續書寫新的篇章。
本文出自《教育部大學社會責任推動中心》
文章原文:曾文溪流域的永續發展： 結合科技與傳統的在地創新
作者：國立成功大學「曾文溪的美麗與哀愁： 從水文與人文歷史、 特色產業、到人工智慧數位永續系統的建置與驗證 」計畫團隊
