土壤肥力與作物營養管理概說

土壤肥力與作物營養管理概說

莊愷瑋

國立嘉義大學農藝學系副教授

國立嘉義大學農學院農業推廣中心主任

一、前言

自從1840年德國科學家李比希(Justus von Liebig, 1803-1873)提出了植物礦物質營養學說後，土壤肥力的概念始獲得一個較科學的解釋基礎。李比希的礦物質營養學說指出礦物質是植物營養的基礎物質，而土壤是植物獲取礦物質營養物的來源。這個學說首次清楚的點明土壤礦物質才是土壤肥力的核心，植物並非以土壤中的腐植質做為直接的營養來源，從而修正了先前由泰伊爾(Von Thaer, 1752-1828)提出的腐植質學說。這樣一個造成植物營養學發展大突破的學理基礎，不僅在土壤科學和農業化學發展史中具有劃時代的意義，也促成了肥料工業的發展，但同時卻也造成了將土壤肥力的概念等同視為是土壤中的礦物質營養元素。然而，其忽略土壤中除了礦物質營養元素以外仍有其他因素會對植物生長造成影響，更造成至今大多數農業生產的專業人士仍將土壤肥力僅僅理解為土壤中植物生長所需之必須營養元素的数量、濃度或有效性。在20世纪初，前蘇聯土壤學家威廉斯曾總结前人和自己研究成果，為土壤肥力做了以下的註解：「土壤肥力是土壤具有同時、不斷供给植物礦物質營養與水分的能力」。

或許目前對土壤肥力的解釋已更臻完備，但威廉斯的註解早已道出了田間土壤肥力與作物營養管理的內在真諦，也是目前第一線田間工作的農業生產者所追求的。只是令人遺憾的，在追求最佳的土壤肥力狀態和作物營養條件當下，大多數人已忽視了具備肥力是土壤的本能，而且營養條件對作物生長的適合與否，並不在於滿足人類的與取與求。

本文將從植物營養學的基本概念說明土壤肥力和作物營養對生產的影響，並進一步將土壤肥力和作物營養在管理上的角色做更明白的詮釋，也期待本文能為正常化的農業栽培技術提供一絲貢獻。

二、植物營養學

2.1 養分歸還學說

德國科學家李比希於「化學在農業和生理學上的應用」一文提出了「養分歸還學說」，文中闡述人類在土地上種植作物並把大部份產物拿走，這必然會使土地肥力逐漸下降，從而土壤所含的養分會愈來愈少。因此，要恢復地力就必須歸還從土壤中拿走的全部東西，不然就難以指望再獲得如過去那樣的產量表現，而且為了增加產量就得向土壤施加灰分，這正是建立施肥觀念的開始。

在化學肥料工業形成之前，傳統的農業就是以有機形式的肥料來維持土壤肥力，然而在有機肥料不足或無法依靠開發新的農地來增加產量時，地力不斷消耗所產生的減產效應就會產生，早在19世紀的歐洲就因作物減產而盛行土壤肥力遞減論。也因此，李比希的養分歸還學說對植物營養學發展歷史的貢獻在於正確指出：「土壤肥力不下降就必須歸還自土壤中取走的養分」。

2.2 植物的必須營養元素

目前，公認高等植物的必須營養元素(essential element)有16種，包括：碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、硫(S)、鐵(Fe)、錳(Mn)、銅(Cu)、鋅(Zn)、硼(B)、鉬(Mo)和氯(Cl)等，最新的研究已有學者認定鎳(Ni)也應被列為植物必須營養元素之一。

2.2.1 必須營養元素的標準：阿隆(Arnon)和史托德(Stout)在1939年提出了植物必須營養素的三項標準：

(1) 必須營養元素對所有高等植物的生長發育是不可缺少的，缺乏該元素植物就無法完成其生命週期。

(2) 缺乏該營養元素會使植物表現特定的徵狀，而且無法補充其它元素來減輕或消除該徵狀，只有補充該元素能減輕或消除徵狀。

(3) 該元素必須直接參與植物的新陳代謝與生理生化反應，對植物具有直接的營養功能和作用，而非單改變環境的間接效應。

2.2.2 必須營養元素的功能分類：一般對必須營養元素的分類，多以在植物體內的含量和植物生理需求的多寡區分：大量元素(碳、氫、氧、氮、磷、鉀)、中量元素(鈣、鎂、硫)和微量元素(鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬、氯)，也有一些分類考慮功能與可利用的形式差異，提出不同的分類方式。Mengel和Kirkby (1982)把必須營養元素依被植物吸收的形式和功能區分成如下四類。

(1) 碳、氫、氧、氮、硫：植物體的有機物組成，植物進行光合作用參與被同化過程的主要元素。

(2) 磷、硼：以無機陰離子或酸根形式被植物吸收，會於植物體內參與酯化反應。

(3) 鉀、鈣、鎂、錳、氯：以離子形式被植物吸收，並常以無機形態在植物汁液中，有調節滲透壓、有活化酵素或輔酶的功能。

(4) 鐵、銅、鋅、鉬：於植物體內多以嵌合物形式存在，參與氧化還原反應與活化酵素等功能。

2.3 施肥的重要性

從李比希的養分歸還學說中指出向土壤施加灰分以增加作物產量的概念，也進一步道出維持土壤肥力所歸還的是無機物質而非有機物質，這樣一個突破性的植物無機營養學說，促成了化肥的使用，也開啟了現代農業發展的新紀元。在英國洛桑農業試驗站經長期肥料試驗的結果發現，作物的生長發育需要磷和鉀，但植物灰分的組成不能衡量作物對它們的需要量；而對於非豆科作物需要供應氮素，没有氮素時，即使供應磷鉀也不能使作物正常生長；而在田間是能經由休耕使土壤累積有效氮；適當使用化肥可以保持土壤肥力。洛桑農業試驗站經過百年的田間試驗得出：「連續施用化肥的農作產量和連續施用有机肥相比幾乎是一樣的，或許還略有超過」。之所以在部份地方施用化肥後出現土壤肥力下降，產量不佳的現象，有很大程度上是由於化肥施用不當，化肥養分比例失調和不正確的田間管理措施所造成。總之，不管是化肥或有機肥，在合理的施肥管理下，按土壤和作物的需要歸還足够的養分給土壤，土壤肥力不僅不會下降，反而會逐漸提高，這就是土壤肥培的基本觀念。

2.4 土壤中養分的有效性

土壤養分的有效性對於推動合理化施肥與施肥推薦技術，以達到農作增產的目標是有極重要的意義。從字面粗略的理解，可以把土壤有效養分(soil available nutrients)解釋成「土壤能提供當季作物吸收利用的那一部份的養分」。依土壤學家的說法，土壤中那些能被植物根系吸收的既有無機態養分與在作物生長期間由有機態分解釋放出之養分，例如氮、磷和硫等元素有大部份是以有機形態被保存在土壤中，一旦被礦化(mineralized)轉為無機形態者始能為植物所吸收利用。美國土壤學者S.B. Barber (1984)用了一段敘述說明土壤有效養分：「存在於土壤的離子庫中，於作物生長期間能移動到緊臨根系表面處之礦物質養分」。因此，從解釋說明具備土壤有效養分的基本條件有二：

(1) 養分在形態上是以無機的離子形態為主。

(2) 養分在土壤中的空間位置，必須是處在植物的根圈或於作物生長期

    間能遷移至根圈的養分。

2.5 肥沃的土壤

土壤是培育作物最自然的基質，所謂「肥沃的土壤」當指能滿足作物生產需求的土壤，它要能充分供應作物所需的「養分」及「水分」。這些由土壤供給的養分包括：氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、錳、鐵、硼、鋅、銅、鉬和氯等，另外也包含少數其它功能的有益元素，如：鈉、釩、鈷、矽、硒、鋁和鎳等元素，依植物不同其需求也有差異。

土壤除了養分及水分的供應外，提供作物根系充足的氧氣，維持正常的呼吸作用是不可忽略的，旱作的需要尤其迫切，故土壤的通氣性在旱作管理是非常重要的因子。再者，土壤還要能提供適當的環境(包括生物性及非生物性)，使植物根部發揮其功能，並且提供根系伸展的孔隙及環境的緩衝性（包括酸鹼度、鹽度及溫度等緩衝性）。擁有肥沃的土壤並不難，只要有良好的土壤管理，都有希望把貧瘠的土壤改成肥沃的土壤。簡言之，使土壤充分供應作物所需的營養分、水分及氧氣三大要件，能保持良好的土壤物理性、化學性及生物性，將有助土壤肥力的維持及保育。有了良好的土壤肥力，再加上選擇能適應該地區氣候的作物及品種，兼之有良好的栽培管理方法，要達到高生產力是不難做到的事情。

三、影響土壤肥力的因素

3.1養分因素

影響土壤肥力的養分因素包括：土壤中的養分儲量、强度和容量等因素，而這些因素仍主要取決於土壤礦物及有機質的數量和组成。以全球的土壤而言，多數礦物質土壤中的氮、磷、鉀三要素的儲量約在0.02 - 0.5％、0.01 - 0.2％和0.2 - 3.3％。然而，土壤供應植物養分的能力並非直接決定於土壤中的養分儲量，而是在於養分的有效性，所謂的有效性則是指能被植物吸收利用的土壤養分，土壤中的養分儲量、強度和容量等因子會同時影響該養分元素的有效性。强度因子就是該養分元素在土壤溶液中的濃度或活度，由於土壤溶液中各元素的濃度均低，它們被植物吸收以後，必須迅速地得到補充，方能使其在土壤溶液中的濃度維持在一個充足的水準。容量因子就是該養分元素吸附在土壤固相，而且能被釋放到土壤溶液中的數量，又稱為可交換性的養分數量。再者，土壤養分的有效性與實際被植物吸收的養分數量，還受土壤養分到植物根系表面的環境狀况所影響，包括植物根系對養分的截獲、質流和擴散等三方面的影響。

3.2物理因素

影響土壤肥力的物理因素包括：質地、構造、結構、孔隙度、水分和温度等，其影響土壤的通氣性與氧化還原狀態，從而影響土壤中養分的形態轉換和反應速率、土壤的排水和植物根系的生長活力與生理代謝。

3.3化學因素

影響土壤肥力的化學因素包括：酸鹼度(pH)、陽離子交換容量(CEC)、導電度(EC)、氧化還原電位(Eh)和其他有毒物質等，其直接影響植物的生長和土壤養分的轉化、釋放及有效性。一般而言，過於極端的酸、鹼環境、大量可溶性鹽類、大量還原性物質及其它有毒物質存在的情况下，大多數作物都無法正常生長。土壤陽離子交換容量的大小，是決定土壤保肥性的主要因素，而且通常酸鹼度是反應土壤養分有效性的決定性指標。例如：土壤磷素在pH 6時有效性最大，當pH值小於或大於6時，其有效性都會明顯下降：而土壤中鋅、銅、錳、鐵和硼等元素的有效性則隨土壤pH值的降低而增高，但鉬則相反。

土壤中某些元素離子過多或不足會對土壤肥力產生不利的影響，例如：鈣離子不足可能降低土壤團粒的穩定性，且土壤的透水性也會因而降低；鋁、氫離子過多，會使土壤呈酸性反應和產生鋁離子毒害；鈉離子過多，會使土壤呈鹼性且土壤顆粒分散不易形成團粒，易造成鈉離子毒害且不利於一般作物生長。

 

 

 

 

3.4生物因素

影響土壤肥力的生物因素指的是土壤中的微生物及其生理活性，其對土壤氮、磷、硫等營養元素的轉換和有效性具有顯著的影響，主要表現在：促進有機質的礦化、增加有效性氮、磷、硫的含量、加速腐植質的形成、累積有機質含量、提升土壤的保水性、促進生物固氮，增加土壤氮素的含量。

四、常見的土壤肥力問題

不同地區的土壤，因氣候環境、耕作系統及土壤母質的差異，加上人為恣意的施肥及管理，土壤性質也會有顯著的差別，而這些土壤性質的差異會影響有些地區土壤肥力較好，有些地區較差。一般而言，要改善土壤肥力就必須先了解該地區的土壤性質與可能影響作物生產的限制因子為何?以下將國內常見的土壤問題列出，並依問題的發生原因予以診斷且提出可能的解決之道。

4.1 土壤酸鹼度不適合及土壤酸化現象

4.1.1 問題的發生：國內部分太酸(pH在5.0以下)或太鹼(pH在7.5以上)的土壤，易使土壤中的養分元素轉變為無效性，並使作物不能適應，尤其土壤酸化最為常見，其原因不外雨水大量淋洗、酸性母質、植物吸走大量陽離子養分、不當的施用過多酸性肥料及過量的有機酸所致，加上土壤緩衝力不佳時，更易顯現酸化現象。

4.1.2 診斷土壤酸鹼度：常用酸鹼度電極測定法及試紙比色測定法。測定酸鹼度時，應使土壤與水混合攪拌後測定，不應在土壤乾燥下測定，因為測定土壤酸鹼值是測定在水溶液中的氫離子濃度。

4.1.3 解決的要領：施用中和劑。酸土施用石灰鹼性資材（如農用石灰、苦土石灰、白雲粉、蚵殼粉等），並應配合有機質施用。鹼土施用酸性資材（如硫磺粉、稀硫酸等），但不宜過量，宜採用逐年漸進中和方式去改良。施用有機質在酸土或鹼土中，皆有助各種營養元素之有效性。而緊急補充葉面施肥，可以暫時改善太酸或太鹼的土壤性質所造成的養份缺乏症狀，這是治標的方法，徹底改善土壤才是治本之道。

4.2 缺乏土壤有機質

4.2.1 問題的發生：台灣位於高溫多雨的環境下，土壤有機質分解較快，尤其是旱田或山坡地更是缺乏有機質，在農田耕地中，約有65%的土壤缺乏有機質。土壤缺乏有機質，早作或果樹的生產力會降低，農民施用化學肥料量必定要增加，造成浪費的施肥，甚至無法提高生產力，反而使土壤病害增加及污染環境。這種問題土壤要增進施肥效果，就必須從增加土壤有機質著手，才能收到事半功倍的效果。土壤有機質的功能如下：

(1) 改良土壤團粒構造，使土壤鬆軟及穩定土壤，以促進通氣及排水。

(2) 增加土壤保水能力。

(3) 和緩地釋放植物所需之營養元素。

(4) 嵌合微量元素以提升營養元素的溶解度。

(5) 增加土壤酸鹼反應之緩衡能力。

(6) 增加土壤的保肥性，延長肥料有效期。

(7) 促進土壤有益微生物的活動，以抑制大量病菌的發展。

(8) 減少人為或天然毒性物質的作用。

(9) 部分組成分有助植物生長之功效。

(10) 色黑有助吸熱促成早春種植。

4.2.2 診斷缺乏有機質之方法：除了分析土壤有機質含量之外，也可以略用肉眼觀察，如土壤乾燥後很硬，或顏色很紅、很黃，沒有團粒構造，這些都可能是缺乏有機質的特徵。土壤有機質含量愈多，一般的顏色都較為暗色。

4.2.3 解決缺乏有機質的要領：需要施用有機物或有機肥料，以增加土壤有機質的來源，也可種植綠肥作物（如太陽麻、田菁、紫雲英、油菜等）。在栽培系統中要採用輪作系統，尤其以豆科輪作最利於增進土壤有機質。在管理上應增加覆蓋，減少土壤沖刷及表土流失，這也是保養土壤有機質的方法之一。稻田轉作時，應減少耕犁，於不整地狀況下栽培旱作，對土壤有機質之保存甚為有利。近年來腐植酸及泥炭土的應用，對土壤有機質的增加與穩定頗有幫助。

4.3 土壤物理性不良

4.3.1 問題的發生：台灣之山坡地土壤常見紅壤或黃棕壤，土壤屬酸性又缺乏有機質，物理性甚差，團粒構造有待改善，且保水力差，甚易乾旱，乾燥時頗為堅硬，這是典型的貧瘠土壤。土壤質地太粗或太黏，也會構成問題土壤，太粗則保水差，太黏重的則太密實，不易排水，引起根系生長不良。地區性排水不良或地下水位過高，易使土壤缺氧，迫使旱作的根系淺層生長，易發生倒伏。有的地區及山坡地有乾旱現象，旱季時更為明顯或提早發生旱害，致使作物或果樹養分吸收不良，也成了問題所在。

4.3.2 診斷土壤物理性不良之方法：測定土壤質地（砂粒、坋粒、黏粒含量）常以：沈降法、比重計法與手感觸摸分級等方法，據以判斷是否太黏或太砂。觀察土壤孔隙度，是否太密實。以感覺觸摸時，取少量土壤，以水濕潤後搓捏，呈砂礫感是砂土；若呈滑膩感覺則含坋質高；很黏重，可搓捏成條的則含黏粒多。土壤的孔隙度、土塊或團粒構造，很容易用肉眼觀察其通氣或排水的情形。

4.3.3 解決土壤物理性之不良：可行對策如下。

(1) 排水不良：地區性排水不良較經濟的方法，是選擇耐濕作物或品種，或利用高畦栽培。排水系統可採用簡便明管排水或暗管排水，排水系統之建設應特別注意排水效率和使用年限的經濟效益。

(2) 土壤構造不良：土壤孔隙度或團粒構造不良，一般都建議增施有機質及石灰，而較鹼性土壤則多只施有機質即可。土壤深層改良，可用深犁或氣壓式或水壓式，將深土疏鬆或深層施肥。

 

 

 

(3) 土壤太砂或太黏：除了選擇能適應這種不良土壤之作物或品種外，可採用客土及施用有機質來改善這種不良的質地。太砂的土壤保水性及保肥力均差，有機質可大力協肋，太黏的土壤孔隙度差，濕時如泥漿，乾時如石，有機質可使土壤團粒構造形成，增加孔隙以利進水和排水。

4.4 土壤營養不平衡

4.4.1 問題的發生：不平衡或過量的施用化學肥料，將造成營養元素間吸收的擷抗作用或引起元素吸收的障礙，以致於引起植體內代謝問題，無論巨量、次量、微量元素等都不能過量。例如：氮過多，作物易徒長，枝葉繁茂，易遭病害，不易開花且易造成落果，產期調節不易成功；磷太多則會造成作物生長緩慢，使微量元素吸收不足；而鉀施用太多，則會引起作物缺乏鈣、鎂等元素；微量元素施用過多，作物則會中毒，引起生長障礙。長期施用肥料以後，應注意土壤營養分是否有某些元素過量，以免產生生長障礙(連作問題之一)。

4.4.2 診斷營養分之不平衡：土壤中營養不平衡不能用肉眼看出，但可從植物表現的症狀診斷出，或者經由植體分析診斷也可得知。而土壤也要定期分析檢查，就如人的身體檢查一樣重要，尤其是密集耕作系統，至少每三、四年必須採樣檢查一次。問題土壤或植物化學的分析診斷，應採取有代表性的土壤或植體樣本，最好也能採鄰近正常植株生長的土壤與植株樣本，將更能使診斷者快速找到問題所在。

4.4.3 解決土壤營養分不平衡之要領：可行對策如下。

(1) 瞭解作物品種的特性：因為各種作物對土壤中的營養需求有差異，經診斷後，即可評估因應對策。缺乏營養者以緊急葉面補充，再進而改善土壤施用之治本方法；如酸鹼不適者可加以調整，使營養吸收平衡；而當某些營養過量不平衡時，則需花費較長的時間去改良，可施用腐熟度較高的有機質（如各種堆肥、腐植泥炭土等），減少危害的程度，並漸使其控制達到平衡。

(2) 配合輪作系統：土壤營養不平衡，可利用不同輪作作物吸收過量養分，以減少作物的危害。也可利用旱田水田輪作系統，使營養達均衡的狀態，再配合適當的施肥，以改善土壤長期養分不平衡的缺失。

(3) 抗失衡的施肥：以大量施用它種元素肥料減少某些養分過多所引起之危害。例如山坡地無法以水田輪作時，只靠雨水淋洗過多的營養是不夠的，除可施用高腐熟之有機質肥料外，亦可依過量的擷抗元素補救之。以磷過量所引起的微量元素缺乏為例，即以深灌施肥或葉面施肥補充；若鉀肥過量易引起缺鎂，則採用硫酸鎂或矽酸鎂等肥料調整之。

 

 

4.5 鹽類累積與重金屬污染的問題

4.5.1問題的發生：引用被污染或不良的灌溉水源，並過量施用化學肥料，都會引起土壤鹽類累積和重金屬污染。因為土壤有吸附的能力，鹽類及重金屬雖每日少量灌施，除了被水流失或作物吸收外，日積月累的結果，勢必引發土壤污染和鹽害的問題。

4.5.2 診斷鹽類累積與重金屬污染的方法：針對鹽類累積而言，可用導電度計測定，在導電度大於4 dS/m時，多數作物生長會受到阻礙，而過量鹽類累積亦可用肉眼觀察，診斷時從曬乾的表土，可觀察到白色粉末或晶體狀鹽類，鹽類累積過多者有白色物出現，許多蔬菜當然做不好。對重金屬污染而言，則仍必須經由化學分析的方法測定確認之。

4.5.3 解決鹽類累積與重金屬污染：因密集耕種作物時，大量施用鹽類肥料所引起的鹽積，可採用旱田水田輪作，水田耕作時可洗去大量的可溶性鹽類；或選擇較耐鹽的作物，因作物的耐鹽性有差異；施用有機質對洗鹽類也有助益，因有機質分解之有機酸，可增加鹽類的溶解度。重金屬污染則不易去除，少量污染尚可加入有機質吸附，以稀釋作用減少作物吸收；如嚴重污染則不應種植食用作物或飼料作物，要避免污染進入食物鏈；如要種植則需慎選非食用植物，如林木植物、纖維特用作物等。客土也可解決鹽類或輕度重金屬污染之問題，以稀釋土壤的方式，減少高濃度鹽類或重金屬之危害。

4.6 表土流失問題

4.6.1 問題的發生：台灣坡地土壤受流失的威脅影響甚鉅，尤其山坡地開墾為果園後的水土保持甚為重要。表土是歷經長年自然產生的寶貴資源，山坡地若表面缺乏植生覆蓋時，則表土大多會被沖刷，不只是土壤肥力的損耗，也將引起水庫、河川及水源的污染和破壞。表土的流失同時伴隨著肥料的流失，肥效減少的損失不可忽略。

4.6.2 診斷表土流失：這是相當容易的判斷，只要看在雨中流出的水，是否帶有泥色或混濁，即可知表土是否流失。

4.6.3 解決表土流失的要領：表土要有保護，可採用覆蓋或草生栽培，尤其是以果園的草生栽培最為有效，而且雨季時不必除草，表面上看草生會吸收競爭部份施入的肥料，但吸入的肥料經砍割覆蓋或犁入，其肥份又可回到土壤中。草生栽培對多年生果樹的表土肥力甚有助益，可使雨水深入土層，增加有機質，疏鬆土壤，實為一舉數得之效。

4.7 土壤病蟲害問題

4.7.1 問題的發生：引起病蟲害的土壤因子甚多，可能因土壤物理性、化學性或生物性不良所引起。因為病菌大量繁殖或植物的耐病力降低，就易引起作物根系的病害。土壤病害的發生與氣候環境及灌溉水來源有密切關係；種苗的傳染病菌也必須留意，健康的育苗區是很重要的。

 

 

 

4.7.2 診斷土壤病蟲害：要精確瞭解根系發生之病害，以鑑別病菌之種類，需要專門的鑑別方法。根系枯死的原因，可能是生物性或非生物性所引起，或互為因果關係。線蟲對根系的危害較易觀察，在根上會有膨大凸起或瘤狀物產生。

4.7.3 解決土壤病蟲害之要領：治療土壤病蟲害，包括化學藥劑處理、物理處理（如高溫）、生物處理等方法，另外可利用土壤改良劑，以化學、物理、生物性等不同方式改良土壤，使病蟲害不易繁殖或增加作物抗性，而達到控制土壤病蟲害的目的。例如施用石灰質材，使土壤由酸調整後，也有改善病蟲害之效果；施用有機質使土壤改良，也可減少土壤病害發生，但應注意糞便類有機質，未經處理，易致多種菌或蟲的感染，當埋入土中為宜，也可減少臭氣發生。化學藥劑是現代農業生產是不可少的，安全使用並無大問題。土壤微生物之保育，有益微生物對抗病菌，這種生物制衡不可忽略，不當或過量使用藥劑，對土壤中有益微生物及根圈微生物是有害的。

4.8 連作的土壤問題

4.8.1 問題的發生：許多旱作常因連作引起作物的生長障礙，因不同作物或栽培、管理及施肥，都可能引起不同的連作問題，一般不外乎是土壤物理性、化學性或生物性上發生問題，常見的是病菌或蟲體孳生過多，有毒物質和鹽類累積，或者是養分不平衡所致。

4.8.2 診斷連作問題：一種或同類作物連作數次後，發生生長不良，施肥並不能完全改善，例如：幼苗枯萎、欄根、生長點萎縮、新葉不正常伸展等問題發生。

4.8.3 解決連作之問題土壤：常發生連作問題的作物，宜採輪作栽培，尤其旱田和水田輪作最好。連作問題的土壤除改種其它作物，也可在酸性土壤施用石灰資材改善酸化，或調整土壤微生物的生長環境。亦可施用有機質改善或種植綠肥，有機質吸附有毒物及分解有毒物質，並有制衡土壤微生物之功效，加上補充巨量、次量及微量元素，可減少營養分之不平衡。生物性之制衡作用，可採用施入有益微生物的應用。另外改變土壤環境(如浸水、翻曬等)，也可防止部分連作問題之發生。連作田常有大量的地上部或地下根部，這些殘質也可能是問題的根源，清除田間殘質，可減少毒物質或病蟲害的危害。

4.9 結語

　　以上所常見的八大問題，不是所有的土壤都會發生。因此，首先須從您自己耕作的農田土壤判斷，可能有那些問題或限制地力因子存在，進而解決這些防害地力的瓶頸，土壤的地力或肥力，自然會改觀，受健全保育的土壤，才有健康的土質，也才能增進土壤的生產力。多觀察、試驗和記錄，具備更多的「試驗的精神」，我們的農業將展現更美好的明天。

 

 

 

五、合理化的施肥

簡言之，適當的施肥乃為適地、適時、適作的肥料管理方式，即必需完全配合作物和土壤的需求。適當的施肥應包括：(1) 添加真正需要的養分；(2) 施用正確的肥料和用量；(3) 施用在正確的位置；以及(4) 在正確的時間內添加。欲達到此目的，必需先由土壤和植體分析所得的數據中，瞭解土壤中養分的有效性的高低和作物體內的營養狀況，再配合作物對養分需求的特性，以及以往的產量紀錄和生產者的管理能力去評定肥料的管理方式(包括用量、施肥方式及施肥時期)，方能達到高產的目的，且不會因肥料施用不恰當而造成環境生態的污染。

適當的土壤及肥培管理不但可提昇作物的產量及品質，提供適合作物生長的健康環境，進而減少肥料、生長素、殺蟲及殺菌劑之施用，同時可以避免土壤生產力的衰退及對環境所造成的污染衝擊。是故，適當的土壤及肥培管理在提昇農民淨收益上扮演著舉足輕重的地位。肥料及土壤改良劑幾乎佔了整個農業生產支出1/3以上。面對能源巨大消耗及肥料礦源逐年減少的沉重壓力下，如何有效的發揮肥料效應，避免肥料過度使用所造成的後遺症，已為刻不容緩的重要課題。

5.1 利用土壤及植體分析決定肥料的施用量

藉由土壤分析可瞭解土壤供應養分的能力以及土壤中有效養分的含量，而植體分析則可反映生長在該土壤之作物的營養狀況，因此由土壤和植體分析的結果，可知作物養分的吸收狀況如何？土壤供應養分的現況如何？若養分供應不足則由肥料來補充不夠的量，故我們可依作物的營養特性和土壤特性來決定應補充之肥料量。若僅由土壤分析或植體分析來推薦肥料施用量，有其值得商榷的餘地。唯有配合土壤及植體分析結果所求得之施肥量，方能達到經濟節約的目得，且可增進土壤生產力及免於污染環境。

利用土壤分析所估計之肥料推薦量常因著眼點的不同而有所差異。「對作物施肥(Fertilizing the crop)」及「對土壤施肥(Fertilizing the soil)」為最常被引用為決定推薦量之理念。前者僅考慮提供足夠該作物生長所需之量，而不考慮同時維持或提昇土壤肥力狀況；後者則同時兼顧該作物生長之所需及提昇土壤之肥力。一般而言，根據「對作物施肥」之目標所推薦之肥料量比「對土壤施肥」者少，相對地造成污染環境的可能性也較小。究竟採用何種目標所得之施肥量較為經濟？則視土壤的肥力狀況及農地的擁有與否而異。如果您所耕種的農地是租來的，或您經營之租金有限，則「對作物施肥」方式可能較為經濟。反之，如農地是自有的，或土壤較為貧瘠（有機質低，養分固定能力強）者，採「對土壤施肥」可能較為合適，藉此不但可供應作物生長所需，及補充由於沖蝕、淋洗及固定所損失的量，同時可逐漸提昇土壤的肥力狀況。唯在粗質地土壤（如砂土、砂質壤土），如採用「對土壤施肥」所估得之肥料需要量，宜分次施用，不可一次大量使用，否則只有徒增浪費及污染環境。如果資金有限，優先考慮改良較低肥力之地帶似能獲得較大的收益，此乃因在肥力較低地區施肥，獲利機會相對較大之故。

5.2依作物營養特性來施肥

5.2.1 依作物生長期所需施肥:作物藉由根系從土壤中吸收養分的整個時期稱為營養期，它包含下列三個營養階段，每個階段對營養條件(如養分的種類，數量和比例)都有不同的需求：

(1) 作物營養臨界期：此時期作物對某種養分需求十分迫切，過多或過少都會造成損失，過少即使以後大量補施該養分也無法補救的特殊營養階段。對不同作物而言，不同養分臨界期出現的時間並不相同，如大多數作物的磷的臨界營養期在幼苗期，玉米則在三葉期。

(2) 作物強度營養期：作物對養分要求絕對數量和相對數量都最多的時期，一般係處於作物旺盛生長階段。

(3) 作物高效率營養期：作物吸收養分最多，肥料營養效果最好的時期。根據階段營養理論，施肥時應首先滿足臨界營養期的需要，其次是高效率營養期。在注意關鍵時期施肥的同時，還應注意作物的連續營養特性，採用基肥，追肥，種肥相結合的方法，方能得到理想的效果。

5.2.2 依作物根部營養施肥:依根系密集層的深度，合理施用基肥，以利作物吸收養分和充分發揮肥效。基施都應深施，但施用的深度宜配合欲栽種作物之根系密集層的深淺。根據作物不同發育期的根系發展狀況，巧施用種肥和追肥。作物生長初期，根系少，吸收能力弱，宜施少量速效性追肥以滿足植物臨界營養期的需要。中後期，若土壤所供應速效養分供不應求時，則需追肥。追肥深度當與根系生長相配合。最好採用溝施，穴施或隨灌溉水施用，以保證能及時供應養分。

5.3 依土壤條件施肥

5.3.1 依土壤保肥及供肥能力施肥:依據土壤不同質地給與施肥量之說明如下

(1) 質地較細，且含2:1型粘土礦物多之土壤，或有機質含量高的土壤，一般而言，養分供應能力較佳且保肥力亦較佳，即使肥料一次施的多，養分也不致於流失，因而需特別防止植株前期生長太旺和後期晚熟的現象。

(2) 質地較粗，有機質含量低的土壤，其保肥力較弱，施肥時宜採少量多次之方式，以滿足作物營養所需，並防患生長後期因養分不足而出現早衰之現象。

(3) 質地粘重的土壤，應多施導電度(EC)低之有機質肥料，尤其是纖維較多的有機質肥料，以增進土壤團粒構造，改善土壤保肥及供肥能力，以提高土壤肥力。

5.3.2 依土壤pH特性而施肥

土壤pH可直接影響作物生長及養分在土壤中的轉換和被作物吸收的量。土壤pH為合理選擇肥料和合理施肥的一個非常重要的參考依據。

(1) 酸性土壤宜選用產鹼肥料(如鹼性肥料或生理鹼性肥料)。若能先以石灰質材提昇土壤pH，則肥料的選擇就比較有彈性。

(2) 石灰質土壤宜選用產酸肥料(酸性肥料或生理酸性肥料)

(3) 銨態氮不宜施於土壤表面，尤其是鹼性或石灰質土壤的表面。

5.3.3 依土壤氧化還原條件而施肥

土壤氧化還原狀況，反映土壤的好氣或嫌氣的程度，而此程度影響所施入肥料中某些養分有效性的增減。施肥的準則如下：

(1) 不可於水田土壤中施用硝酸態氮肥，以免造成脫氮的損失用，而需採用銨態氮肥，且以全層施用的方式來施用。

(2) 在水旱輪作的土壤，磷肥施用的原則可採用”旱重水輕”的方式，予以重複利用，提高肥效。將磷肥大量的施用於旱作，生成難溶性的氧化態磷酸鐵鹽，淹水後在還原狀況下可轉化溶解度較大為兩價的鐵鹽，而提供給磷予後作利用。

(3) 含硫肥料不宜施在水田土壤，以免生成H₂S而抑制作物根系的生長。

(4) 含氯肥料(如氯化銨)中的氯離子對亞硝酸還原酵素有抑制作用，從而減少在還原狀態下的脫氮之損失，故在水田土壤中施用氯肥，具有提高氮肥利用率的功效。

5.4依肥料特性施肥

一般而言，雖然肥料種類不同，但若提供等量的同一種養分，則其對作物增產的效應應該是相同的。譬如5 公斤的氯化鉀(KCl，含60％ K₂O)和 6公斤的硫酸鉀(K₂SO₄，含50％K₂O)具有相同量的K₂O(3公斤)，在硫及氯均不為生長限制因子情形下，兩者之效應可謂相同。肥料種類的選擇應考慮肥料本身的性質（如吸濕性、有效養分含量、施用方便與否、可否與其他肥料混合施用…等），土壤特性（如酸鹼度、質地、養分吸附及固定能力，通氣排水狀況、地形地勢…等），氣候因子和肥料價格。以肥料特性來合理施肥的對策如下：

(1) 銨態氮肥(NH₄-N)可作基肥，也可作追肥，唯因NH₄-N在土壤中移動性低於NO₃-N，故宜施予根系集中的土壤中。NH₄-N不宜施於地表，以免發生氮揮失的現象，尤其是在石灰性土壤，NH₄-N更應深施並立即覆土。同時，NH₄-N應與非鹼性之有機肥料配合施用，以利培肥及改善土壤。

(2) 硝酸態肥(NO₃-N)不宜作基肥及種肥，只能作追肥使用，也不宜施於水田土壤。另外NO₃-N不宜與有機質肥料混合施用或用於調製堆肥之C/N比用。同時NO₃-N吸濕性強，因注意儲藏之環境。

(3) 尿素可作基肥，也可作追肥，因含對種子有毒害作用之二縮，故一般不作種肥。尿素如用作追肥時，宜比其它氮肥提前3~5天施用以利轉化，且尿素使用後不能大水漫灌，在水田中施用後亦不宜急於放水。

 

(4) 磷肥施在土壤中易被土壤吸附及固定，尤其在強酸性土壤和石灰質土壤，磷之固定現象更強烈。磷肥之施用可採用下列方式以提高其肥料利用率<1>集中施用：磷肥一般以作基肥為主，若用於追肥，則應採葉面施用的方式。若以土壤施肥，則宜採條施，穴施或溝施方式，並避免表面撒施；<2>與有機質肥料混合施用：可減少磷被土壤固定的機會；<3>製成緩效性之肥料。

(5) 硫酸鉀及氯化鉀均為生理酸性肥料，最適宜在中性或石灰質土壤中施用，在酸性土壤上則應配合石灰之施用。

(6) 氯化鉀含氯離子，不宜在鹽鹼土或忌氯作物上施用。

(7) 鉀肥作基肥效果較好，某些植物以基肥配合前期追肥之效果亦佳，唯只有植株嚴重缺鉀時，鉀肥之追施才有明顯效果。

(8) 微量要素肥料宜秉著”缺什麼補什麼，缺多少補多少”，和經濟有效的原則，在施用方法上儘量採用葉面施用，浸種，或拌種的方式以減少被土壤固定的量。

5.5配合有機質肥料的施用

堆肥及廄肥的施用為增加土壤有機質的最重要舉措。有機質的功效不甚枚舉，簡言之，主要在於供應作物養分及改善土壤物理、化學及生物性質，以提供適合作物生長的環境。堆肥及廄肥的種類繁多，其養分含量依製造之資材、方法及添加物的不同而異。我們可由所添加有機肥料的數量，有機質肥料之養分含量以及養分的釋放速率，來估算整個作物生長季中，有機肥所供應的養分量。是由土壤及植體分析後所求得之養分需求量中，扣除此由有機肥所供應的部分，然後不足者方由肥料來補充。如此，相對地可減少肥料的施用量，且節省肥料支出。有機肥料所具備的「長期效應」以及改良土壤性質的功效，猶大於養分之供應，而其貢獻乃無法正確估算的。

養分含量及養分釋放速率，需靠實驗分析來測定，尤其是後者往往因氣候因子、土壤性質及微生物族群間的微妙關係而有或多或少的改變。我可參考下列的資料，約略的估算有機肥施用後一年內可供應的養分量。如果有機肥料的養分含量不知道的話，則可粗放的估計在有機肥以固態方式施用時，每噸有機肥約可提供1.4 公斤至1.8 公斤的氮(N)，若以液態方式施用，則約可供應0.9公斤至1.2公斤的氯。對磷及鉀而言，約可提供1.3公斤P₂O₅及3.2公斤K₂O。假設有機肥料的養分含量已測知，則可預計30％至40％的氮(Ｎ)，50％至60％的P₂O₅或70％至80％的K₂O可在堆肥及廄肥施用後的第一年內釋放予作物吸收利用。

5.6 避免不必要的施肥

在含某養分已甚高的土壤，再添施該養分肥料，實屬不必要，因此對作物增產之效應甚微。然而不必要的施肥或過度的施肥在台灣地區甚為常見，一來是因為農民為了確保不會發生養分缺乏，二來則是不知那些肥料該增施？那些肥料該減施？以致於盲目的參考別人的施肥量，甚至於求助於複合肥料。殊不知土壤肥力狀況因地而異，肥培管理亦該因地制宜。複合肥料雖有其價值所在，唯易發生上述某些養分不必要的添加毛病，不但不能達到產量與品質增進的效果，反而可能由於養分間的拮抗作用造成其他元素缺乏，以致發生反效果。盲目的施用微量元素肥料，尤應小心。作物或果樹對微量元素的需求量不大，且其缺乏與過量間的濃度範圍甚窄，很容易因施用量的錯誤而造成遺憾。

六、有機栽培：以蔬菜為例

6.1現況概要

農業生產現代化以來，為滿足人類日益增加的糧食需求，農業單位及從業人員不斷的進行作物品種的改良，栽培技術的改進，生產資材的開發利用，使農作物單位面積產量日益增加，這其中化學肥料及合成性農藥的使用扮演了相當大的角色，然而長期大量使用這些生產資材的結果，已經對農地及生態環境造成相當大的衝擊。根據研究報告指出，國內肥料使用量已名列世界前茅，每公頃耕地所投入的氮、磷及鉀肥數量為各國平均量的五倍，肥料之大量使用，不但湖泊優養化，污染水質，同時也對土地生產力造成負面的影響。

另外，多年來使用化學物質的結果，已顯著改變地球上原有自然和諧的生態系統，如農藥的使用，使生物天敵驟減，病蟲體、雜草抗藥性增加，其對環境的衝擊值得我們關注，為緩和這些情形之發生，有機農耕方式是一般認為最有效的途徑。

6.2有機栽培之理念與動機

有機農業是一種不用化學肥料和農藥之生產方式。為提高有機農作物栽培之可行性，其生產方式有賴於充分利用各種作物殘株、禽畜廢棄物、綠肥植物、油粕類及農場內外各種未受污染之有機廢棄物，和富含養分之礦石等製成堆肥，以改善地力，同時供應作物所需養分。有害病蟲、動物及雜草則盡量鼓勵採行栽培防治、物理防治、生物防治及天然資材防治等，以避免傷害土壤、水資源及農業生產環境，維持農業的永續生產，並提供品質優良、安全健康的食品。所以，有機蔬菜的栽培需花費較多的人工、資材及成本，例如大量有機物料的使用，雜草及病蟲害之防除成本顯著較一般栽培者為高，而蔬菜產量則較低，所以從事有機若無「理念」之支持，甚難徹底持久，而其動機即為:維持生態環境之平衡和諧，生產健康安全之蔬菜，確保農地之永續利用。

6.3蔬菜園環境條件

有機蔬菜之生產首要為園區及其周圍無土壤、空氣及水污染情形，土壤理化性質良好且區域性排水良好。

6.4 農場規劃

蔬菜有機栽培為確保園區之生態平衡，應朝「有機農場」之方向發展，農場之配置為適當位置宜有堆肥舍，以利用農場內外之廢棄物自己調製有機

肥料，溫網室以隔絕蟲害，工作室以為資材、農機具之存放等，田區之規劃應注重輪作制度之安排，以適當之小面積安排作物生產日誌，以達計畫生產銷售之要求。

6.5 作物種類、品種及栽培時期之選擇

大部分蔬菜都易遭病蟲為害，有機栽培尤其嚴重，葉菜類以蟲害為多，瓜果及根莖類則病蟲害皆有。一般蔬菜因種類或品種之不同，對病蟲害的抵抗力也各有差異。由於有機蔬菜之栽培需完全排除化學農藥的使用，栽培時應儘可能選擇對病蟲害抵抗力較強的種類及品種，若發現某些蔬菜病蟲害特別嚴重時，應暫時放棄，改種其他蔬菜，例如黃條葉蚤密度高，應避免種植十字花科蔬菜，或改變栽培地點至農場內其他地區。又栽培適期作物，病蟲之為害較易控制，田間管理亦較為容易，所以有機蔬菜之栽培應適期適作，避免栽培非當季蔬菜。

6.6 輪作或間作

同一田區長期種植同一作物，不但容易嚴重發生病害或蟲害，有些作物本身根部亦會分泌一些自毒物質危害自身或下一代作物，亦即所謂的連作障礙。防止連作障礙最好的途徑是輪作。其一，水旱田輪作是最佳的選擇，豆科與非豆科作物輪作或淺根性與深耕性作物輪作。

6.7 土壤浸水或消毒

有些地區由於連作過久，土壤病蟲害或線蟲已經非常嚴重時，進行長時間的浸水是很有效的方法，特別是一些難以藥劑防治的病蟲害如黃條葉蚤、蟻象等可於作物採收後設法浸水，即可將其幼蟲消滅，無法浸水地區，可採行適當的土壤消毒方法或覆蓋法。農政機關正發展土壤蒸氣消毒方法，已接近實用階段。行植蔬菜如甘藍、瓜類、蕃茄等於定植前以塑膠布覆蓋可利用太陽能消毒土壤。

6.8 肥培管理

有機農場須大量施用有機質肥料，以逐漸培養土壤優良的物理性、化學性及生物性，以利於蔬菜根部生長和土壤有益小動物和有益為生物之繁殖，生產高品質的蔬菜。

6.8.1 固體有機肥料:固態有機肥料通常當作基肥於種植前施用，一般葉菜類以全園撒施後整地播種或定植，行植蔬菜可按既定行距條施後整地作畦後定植。固態有機肥料於有機栽培時應儘量自行調製，如此可依自已需要控制品質，市面購買之有機肥料應了解是否添加化學肥料，使用時，應依作物實際需要及其所含成分，必要時添加少量礦物性養分或其他有機資材及土壤改良劑。固態有機肥料之製造應於室內進行，依預先調配好之材料比例混合均勻，調整水份含量，碳氮比後堆積，堆積過程中，溫度昇至 60~70℃時應進行翻堆，完熟時間依使用之材料而異，通常經過 60 天後即可使用。施用量可依作物氮肥需要量及有機肥料含氮量換算而得。

 

6.8.2 液態有機肥:一般短期葉菜類施用固體有機肥即可供應其全生長期之需要，而生育期較長之瓜果類，如蕃茄、甘藍、胡瓜等，通常於生長中期尚須補施追肥。追肥施用固體有機肥料較費工，效果亦較不明顯，通常以液態有機肥較佳。一般液態有機肥使用大豆或豆餅、豆粉磨細後添加其他材料如米糠、黑糖、奶粉及有益微生物及適量清水經適當時間後製成液體有機肥，使用時需稀釋100~300倍以加壓方式直接注入表土以下肥效較佳。

6.9 病蟲害防治

有機栽培之病蟲害防治並非趕盡殺絕，而是栽培過程中學習與病蟲和諧相處，求得生態環境的平衡，使用的方法分述如下。

6.9.1 栽培防治:栽培防治為栽培過程中以各種栽培技術來防除病蟲害，一般使用的方法有土壤管理、輪作、選用抗病蟲害品種及適期栽培。土壤管理以浸水或翻犁為通常使用的方法，浸水可使蟲卵、幼蟲或蛹死亡。適當的輪作可以減輕病蟲害的危害，一般水旱田輪作或豆科作物與其他作物輪作均可得到很好的效果。抗病蟲品種須多方搜集或向試驗研究機關連繫，或留意農業雜誌之報導，另以穴盤育苗方式再行移植，可縮短蔬菜在本田的生育時間，避免病蟲之危害，亦可控制雜草之發生，為近來常用的方法，防蟲效果良好。

6.9.2 物理防治:物理防治是利用各種器械或其他物理方法以防除病蟲害的方法。通常有遮斷、捕殺、誘殺等方法。遮斷法如搭設溫網室種植蔬菜，園區或溫網室四周挖築明溝浸水或瓜果類之套袋等都是。捕殺法是直接用手或以網袋捕捉或捕殺，或以依各種害蟲習性以各種顏色粘紙捕殺害蟲，誘殺法是以誘蟲燈，食餌誘殺，如以糖水、番石榴、木瓜、楊桃等拌以少量農藥裝於容器置於園區邊緣誘殺害蟲等。

6.9.3 生物防治:生物防治是以各種天敵如寄生性昆蟲、捕食性昆蟲及其他各種天敵、拮抗微生物和性費洛蒙防治病蟲害的方法。寄生性昆蟲通常有寄生蜂、寄生蠅、捕食性昆蟲如椿象、草蛉、瓢蟲等。拮抗性微生物可直接或間接抑制病菌，如枯草桿菌、放線菌、光合成菌等，通常天敵之釋放或拮抗微生物之噴施須有相當的族群或密度，所以需要連續數次，才會有較佳的效果。性費洛蒙之使用有斜紋夜盜、甜菜夜蛾、蟻象等，但須大面積懸吊，始可達到減少蟲口密度的效果。

6.9.4 自然農藥防治:所謂自然農藥是指一些天然生產或培養出來的材料或其萃取或加工製成可以防治病蟲害的物質，主要包括各種生質性和礦物性材料如糖醋液、菸葉、酒精、蒜頭煤油、苦楝精、苦茶粕、香茅油、薄荷油、樟腦油、黃色粘紙、蘇力菌、米糠誘餌、草木灰、石灰質材等。

6.9.5 雜草防治:雜草在田間與作物競爭養分與水分，而使作物無法獲得正常的產量。今日農村勞力老化、缺乏，有機栽培不得使用殺草劑之情況下，雜草防治亦為有機栽培之一大挑戰，以下為通常使用的方法：

(1) 機械除草：最省工有效的方法。農田雜草多時，通常於播種或定植前雜草尚未開花結實時整地，經數次後，雜草數目即會減少。行植蔬菜應調整行株距以適合機械中耕行走。

(2) 地面覆蓋：地面覆蓋也是一種很好的除草方法。行植作物採用暗色或銀色塑膠布覆蓋，可防雜草、水分蒸發，亦可防止薊馬之危害。夏季若溫度太高，可加一層作物殘株如稻草覆蓋以降低溫度。

(3) 栽培間作物：行植作物時於行間栽培生長快速的綠肥作物或匍伏性作物，以抑制雜草之發生。

(4) 人工除草:配合以上三種方法以徹底防止雜草之發生。

6.10 結語

有機栽培經數年的試驗與示範，從技術面來說是可行的，但栽培過程中，有機肥料之使用和病蟲害與雜草之防治則成本較高。為推行有機農法，農政單位應輔導農友，盡量利用農場內外之廢棄物，自行製造有機肥料，回歸農田，即有機栽培須從土壤培育做起，栽培過程學習與病蟲和諧相處，以維持生態環境的平衡，農業生產與生態環境的維護應該可以兼顧的。

七、參考文獻

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