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1、Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 1 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 陳尊賢國立臺灣大學農業化學系特聘教授兼生農學院副院長兼農業陳列館館長Tel 02 3366 2117 3366 9577 fax 02 3366 9576soilchen ntu edu twhttp Lab ac ntu edu tw soilsc Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 2 內容大綱 問題土壤特性及診斷受重金屬污染土壤特性及診斷 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診
2、斷 3 問題土壤種類 酸性土壤微量元素缺乏鹽化土壤山坡地土壤沖蝕排水不良深層砂土壓實性土壤受污染土壤有機質缺乏 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 4 臺灣主要土類之分佈 臺灣地質圖 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 5 酸性土壤定義 通常土壤溶液中游離的氫離子濃度高於氫氧根離子濃度的時候 稱為具有酸性反應的土壤 酸性土壤是指土壤的酸度 pH值 土壤中氫離子之活性 已經影響土壤中養分的可供給度 根的伸展與微生物活性 使農作物生長產生障礙 土壤之pH值 5 5 Sep9 10 2009植物病因診
3、斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 6 酸性土壤分級 土壤pH值酸性土壤之分級 6 5中性以上5 6 6 4中酸性至微酸性5 1 5 5強酸性4 5 5 0極強酸性 4 5特別酸性 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 7 酸性土壤產生的問題 1 土壤pH值小於5 5時 溶解性的鐵 鋁及錳含量會增加 但是在植物的生理需求上 並不需要太多的鐵 鋁及錳 因此會對植物造成毒害 在強酸性土壤環境 磷會與鐵及鋁結合成為不溶性的磷酸鐵及磷酸鋁沉澱化合物 導致植物對磷的吸收困難 在強酸性土壤的環境下 土壤有機物很難釋放出植物所需要的氮 硫及磷等
4、元素 pH值太低時 表示土壤中鹽基性的陽離子如鉀 鈣及鎂等很容易流失 同時硼 鋅 銅及鉬等元素也會欠缺 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 8 酸性土壤產生的問題 2 土壤中的有益微生物如細菌 放線菌 固氮菌與硝化細菌等 在pH值過低時微生物活性會降低 因而影響許多土壤生化反應的速率 生長於土壤中的真菌 在酸性環境下活性會增加 而這些真菌是農作物病害的主要來源之一 酸性土壤所溶出的鋁 隨著水流進入地表水 如河川 湖泊與水庫等 或地下水 會對水生動物與植物造成毒害作用 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污
5、染診斷 9 臺灣酸性土壤的分佈 臺灣的酸性土壤約佔總耕地土壤面積的四分之三左右 根據農委會農業試驗所統計 在臺灣耕地已進行調查的80萬公頃土壤中 pH5 5以下的強酸性土壤面積超過35 約有25萬公頃 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 10 台灣地區農田土壤反應等級分佈圖 台灣省農業試驗所繪製 1967年調查 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 11 臺灣地區紅壤 氧化物土 Oxisols 土壤已經化育很老 幾十萬年以上 土壤中僅剩餘氧化鐵 鋁等性質者 土壤肥力很低 B層有一氧化物層生成者 大
6、都在紅土臺地上 如桃園縣埔心 南投縣埔里 屏東縣老埤等臺地之紅壤 極育土 Ultisols 在高溫多雨情況下生成的土壤 土壤已經化育老 幾萬年左右 在B層中有一粘粒洗入聚積的層次 黏聚層 因此特別粘 由於強烈淋洗 故肥力低 臺灣地區之丘陵臺地上之紅色土壤大都屬此種土綱 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 12 Oxisols 氧化物土 distibutedinChungli Puli andNeiputerraces Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 13 平鎮系 老埤系 Sep9 10 20
7、09植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 14 鵝鑾鼻土系 龍崗土系 吳厝土系 Ultisols 極育土 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 15 淡水土系 名間土系 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 16 農田土壤各種pH範圍分佈 pH值面積 8 50 7 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 17 臺灣酸性土壤的分佈 在農委會水土保持局 前身為臺灣省山地農牧局 對海拔100至1 000公尺間所調查之山坡地土壤方面將近9
8、0萬公頃的調查面積中 強酸性土壤約佔總面積的76 可見酸性土壤問題在臺灣的山坡地中更為普遍 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 18 山坡地土壤pH分佈 pH值面積 4 522 64 5 5 553 35 6 6 518 76 6 7 52 77 6 8 52 6 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 19 臺灣酸性土壤改良對策 最主要目標是要將pH值提高至6 0與6 5之間 施用石灰資材 如石灰粉 白雲石粉 矽酸爐渣等必要時配合有機肥料的施用 以平衡土壤中的各種營養元素 選擇耐酸性較強的農作物
9、在適地適栽的原則下 北部茶園與南部鳳梨園等土壤並不需要進行酸性土壤改良 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 20 微量元素缺乏症 在植物生長所需的必須營養元素中 鐵 錳 銅 鋅 硼 鉬 鈷 氯等的需求量較低 在一般植物體內的含量小於0 1 以植物的乾重計算 這類元素在土壤中稱為微量營養元素 簡稱微量元素 microelements Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 21 七種微量元素的缺乏 毒害及正常範圍 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 2
10、2 缺鐵徵狀 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 23 缺鋅徵狀 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 24 高度淋洗 酸性 砂質土壤有機質土壤高pH值土壤 pH 7 5 密集耕種 施用僅含巨量元素 如 N P K 肥料的土壤 微量元素易缺乏條件 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 25 土壤pH值酸性土壤中較易溶隨著pH增加 從離子態逐漸轉變成氫氧化物或氧化物等不溶型態 影響陽離子微量元素有效性的因子 1 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定
11、研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 26 有機物的影響有些元素變成較不易溶的有機型態 但會隨著時間緩慢釋出有機質很高的土壤會發生缺乏症狀菌根菌的影響 roleofmycorrhizae 許多高等植物和某些土壤真菌之間會產生菌根菌 稱為共生作用symbiosis 提高養份吸收效率菌根菌對磷的吸收具重要性 也能增加微量元素的吸收 此外菌根菌亦能保護植物不致吸收過多的微量元素 影響陽離子微量元素有效性的因子 2 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 27 氯Cl以離子態 Cl 存在 易受淋洗硼B以B OH 3或B OH 4 存在 經常缺乏在酸
12、性條件下有效性較高 pH7 8有效性最低會被有機物吸附 成為土壤中的主要來源鉬Mo以HMoO4 或MoO42 存在有效性隨pH增加而提高 影響陰離子微量元素有效性的因子 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 28 土壤肥培管理 施用率0 5 20kg ha Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 29 鹽化土壤salinesoils 臺灣土壤鹽化的原因臺灣鹽化土壤的分佈與面積臺灣鹽化土壤的改良 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 30 土壤中鹽分含量
13、土壤中的鹽分含量 是將土壤加水到飽和狀態後 用電導度計測定抽出液的電導度來衡量 在25 時 當電導度值在2dS m以上時 就稱為鹽化的土壤 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 31 土壤鹽化特性 pH值會偏鹼性土壤構造變差通氣性與透水性都會降低使植物吸水困難地表可以很清楚的看到白色的鹽結晶因為土壤構造變差 產生結皮 crust 覆蓋在地表 影響了土壤的通氣性 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 32 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 33 鹽化
14、土壤 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 34 臺灣土壤鹽化主要原因 海水倒灌超抽地下水引起地層下陷引用海水養殖灌溉工業廢水使用過量糞尿堆肥或化學肥料等 造成土壤的鹽分聚積 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 35 臺灣沿海地區土壤鹽化 臺灣沿海地區 在颱風季節常常發生海水倒灌 海水魚塭由於鹽分的滲透 臨近農田土壤因此而鹽化 鄭双福 1992 特別是在西南沿海地帶如雲林 嘉義 臺南 高雄和屏東等 超抽地下水引發地層下陷後 更容易導致海水倒灌 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢
15、 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 36 臺灣鹽化土壤分佈與面積 主要分佈在西部濱海地區 約從彰化縣鹿港一直延伸到高雄縣北方 養殖業發達 特別在屏東與宜蘭地區的漁塭擴張 超抽地下水引發地層下陷 導致海水倒灌而使土壤鹽化 土壤鹽化問題已經延伸到屏東坊寮一帶 推估臺灣地區鹽化土壤的面積 約為25 000公頃左右 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 37 臺灣鹽化土壤的改良 根據臺灣的自然環境特性 鹽化土壤改良可按三項原則來處理降低地下水位阻斷鹽分來源改善土壤剖面之透水性 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診
16、斷 38 臺灣鹽化土壤的改良 1 暗管排鹽開設截流溝渠 阻絕水平滲透鹽分土壤剖面滲透性改良設立防潮水門與堤岸佈置防風林引入耐鹽作物適當的水稻輪作 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 39 臺灣鹽化土壤的改良 2 暗管排鹽排水系統利用伸入土壤下層 以混凝土或塑膠製水管將含鹽分的土壤水排開 截流溝渠 阻絕水平滲透鹽分明溝式的排水溝 同時達到排開土壤水與阻絕鹽分橫向溢流的目的 土壤剖面滲透性改良適當的翻犛 改善土壤透水性 設立防潮水門與堤岸杜絕海水倒灌 防止沿海的土壤鹽化 佈置防風林防止鹽沒入侵土壤 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 40 臺灣鹽化土壤的改良 3 引入耐鹽作物在無法以其他方法排除土壤鹽分的情況下 以臺灣的氣候 選擇種植菠菜 藺草 百慕達草等作物 適當的水稻輪作利用土壤浸水後pH值會趨於中性的特點 將鹽化土壤轉為水稻與耐鹽作物輪作的方式 不僅可稀釋鹽分 也可以降低土壤pH值 Sep9 10 2009植物病因診斷鑑定研習班 陳尊賢 臺灣問題土壤與重金屬污染診斷 41 土壤沖蝕 當
