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1、问题土壤改土技术及方法一、前言对永续性农业之生产会产生物理或化学性障碍的土壤，吾人称之为问题 土壤。基于自然气候环境的造就，农事耕作，人为疏忽及外来重金属毒物质 的移入，全球问题土壤的面积有逐渐增加的趋势。为了纾解人口增加所带来食 粮需求上升的压力，问题土壤面积扩大的避免以及问题土壤的改良开发，实为 刻不容缓之事。本省面积虽小，唯因气候环境，母质种类，以及地形植生的变异大，故所 造就的士类甚为繁多，然因肥方状况普遍不佳，实有赖于肥料及土壤改良剂的 添加以满足作物对养分的需求。一般而言，土壤的酸度，盐分，土壤密实，排 水不良，及重金属污染为本省主要限制作物生长的土壤因子，故本省主要问题 土壤可归
2、纳为强酸性土壤；(2)盐害土壤;(3)排水不良土壤或压宝土壤；(4)重金 属污染土壤;(5)砂质土壤及(6)台湾粘土六大类。本文将针对上述六类问题土壤的 障碍所在及改良对策分别论述于后：二问题土壤之改良对策1强酸性土壤1.1问题所在：本省地处热带与亚热带，由于高温多雨，土壤淋洗强烈，再加上集约耕作， 土壤中之硷性阳离子被作物摄取量大，以及产酸肥料的长期大量使用，使得本 省土壤酸化情形甚为普遍。根据调查显示，本省酸性耕地土壤面积占全耕地总 面硕的65-75%,而其中属强酸性者(pHv5.5)则占28%,另本省100公尺以上，1 000公尺以下坡地中，强酸性者即占76%,由此可见，强酸性土壤实为本
3、省最大 宗的问题土壤。植物所需养分约有效性深受土壤pH的影响，进而影响作物的生 长和品质。强酸性土壤普见低肥力及潜在毒害物质等问题而抑制作物的生长。 简而言，强酸性土壤不适作物生长的原因可归纳如下：(1) 铁，铝和锰溶出量太多而造成对作物的毒害。(2) 有机质的矿化作用受阻，而减少养分的释出(如氮、磷、硫及其他微量元素)。(3) 磷的固定能力增强，而降低磷的有效性。硷性阳离子(Ca,Mg,K等)易遭淋失，故可供作物利用的硷性阳离子含量低， 尤其易造成镁缺乏的现象。(5) 钼溶解度低，而抑制需钼参与之固氮作用及硝酸还原作用的进行。换言之， 氮素同化作用将受阻。(6) 作物根系生长受阻，因而降低养
4、分及水分的吸收。（7）部分微量元素（如铜，锌和硼）易因强烈淋洗而流失，致发生微量元素缺乏的现 象。1.2.改良对策在所有会被推荐在改良强酸性土壤的方法（如石灰资材施用，耐酸作物的栽 培，客土，加重肥料添加等）中，以石灰资材的施用为最经济实惠者，故本文 将专注于此改良方法的介绍。石灰资材的施用对强酸性土壤改良之效果，深受 资材品质，施用量，土壤pH缓冲能力，施用方法，及施用时期的影响。1.2.1.石灰资材的品质石灰资材的品质可由其中和土壤酸度的有效性来评估，而此中和效果乃由石 灰资材的硷度及粒径分布（或称细度）来决定。石灰资材在中和土壤酸度的潜力往 往以石灰石份的相对硷度来表示。相对硷度愈大者，
5、中和酸度的潜力愈大，所 需施用量亦愈小（表一）。资材的粗细亦影响中和酸度的效果一般而言，愈细者， 单位体积内其可发挥中和效应的表面积愈大，所以效果愈佳。如粒径小于0.25 mm（即可通过60目筛孔者）中和能力最高（指数为100），粒径介于0.25至0.85 mm者次之（指数为60%），而粒径0.85-1.70mm者再次之（指数为10%）。石灰 资材的优良与否，吾人可由下列方法评估之：（1）.资材之化学组成中阳离子和阴离子的种类：一般而言，石灰资材遇水水解时，产生强硷及弱酸者，中和酸度的效果最佳 如CaO,Ca（OH）2，而产生强硷及强酸者，中和效果将大打折扭如石膏）。兹将 优良及不良之阳离子及
6、阴离子的种类列表于下：（2）资材之 ECCE（Effective calcium carbonate equivalent）之测值。ECCE 愈 大，酸度中和效应愈大。其中ECCE=CCE细度因子1.2.2 石灰资材的施用量在决定施用量之前应先了解欲栽种之作物生长适宜pH范 围（表二），嗣以 提升土壤pH至该适宜pH范围内的中间值附近为目标。石灰需要量受土壤性质 的影响甚大，一般而言，有机质含量及粘粒含量愈高的土壤，亦即阳离子交换 能量（CEC）愈大的土壤，石灰需要量愈大。石灰需要量的决定方法甚多，包括直 接培育法及缓冲 pH 测定法（如 riginal SMP, Improved SMP,
7、Original Woodru ff, Improved Woodruff, Adam-Evans, Mehlich buffr pH methods）,其中以直 接培育法最为准确但耗时，而其他方法所需时间较短，但其适用性常因土坏性 质不同而异，一般而言，吾人可藉助以下的简则来决定石灰的需要量（公吨，公 顷，20公分土层厚度）。石灰需要量乃以欲调整一公顷土壤之目标深度来估算，一般多以20公分或3 0公分为目标。若欲调整更深的深度，则需乘上比例因子，如以20公分为调整 目标的石灰需要量为A公吨/公顷，则调整目标为60公分，其石灰需要量应为A x60/20=3A (公吨/公顷).2.3.石灰资材的
8、施用法由于石灰资材的溶解度不大，移动性亦不大，是故应利用于耕犁之农具将之 与土壤均匀的混合，以发挥其最大的效果。若栽种多年生作物，石灰与土壤的 混合必需在播种前完成，同时尽可能远离播种期，以让石灰有充分的时间来发 挥其效果。如果土壤只是微酸性或作物对酸性并不是很敏感，则石灰施用期近 于种植期地无妨，唯栽种对酸度敏感的作物(如高梁，苜蓿，甜菜，萬苣，茼蒿, 芹菜，菠菜，花椰菜，洋葱，芦笋，丝瓜，洋香瓜，青椒等)则需先在栽种前一 年施用石灰以调整土壤pH。石灰施用一般都采用表面撒施后再犁入土中，以求目标深度内的土壤尽可能与 石灰接触。一般石灰资材在土壤剖面中之垂直移动距离不远，所以使土壤和石 灰资
9、材充分混合乃十分重要，如果完全靠表面施撤，则仅能改善表土数公分内 的酸度，对深根作物而言难见改良效果。若欲改良底土的酸度可利用下列方法: (1)直接将石灰或石灰悬浮液灌入底士；(2)表面施用石膏(CaS04 2H2O):石膏中 的Ca2+移动较一般石灰快，而可置换底土胶体上之毒性铝，或藉由S04-与 Al 3+形成毒性较低的A1S04+，以减轻底土之铝毒害;(3)大量施用Ca(NO3)2:其中 Ca2+将随NO3-下移至底土，届时作物吸收NO3-的量将大于Ca2+，因此植物 根系将释出OH-或HCO3-是故将提升根圈附近土壤之pH值。2盐害土壤2.1. 问题所在凡土壤因所含水溶性盐类浓度过高，
10、而造成土壤物质变坏及作 物生长不良 者，称之为盐害土壤，或称为盐分地。台湾虽位居湿润地带，唯因旱雨季分明 而雨量又过于集中，且滨海地区风大雨少灌溉又不足，加上温度高，水分蒸散 量大于降雨量，故水分在土层之往上移动大于往下渗透，因此土壤盐类逐渐累 积而造成盐分地。本省据调查目前盐分地面积约25,000公顷，近年来由于引进荷兰式地下排水 技术，约有3000公顷已获改良。由于滨海地区养殖鱼塭面积的扩大，使得临近 之农地发生盐化者亦随之增加。动物排泄物的施用不均，高盐分灌溉水的引用， 设施农业之欠缺自然淋洗等等作用，均助长盐害土壤的面积。盐类累积过多，对土壤性质及作物生长将产生不良的影响如:(1)磷.
11、钾和大部 分微量元素的有效性降低,(2)含钠多土壤构造差除了不利于耕作外，土壤之通气 性和透水性均将降低，因而不利作物生长,(3)灌溉水，地下水或土壤孔隙中水含 盐分愈高，其所产生的渗透压也愈高，因而不利于植物根系的水分吸收，故植 物常出现缺水的症状。2.2 改良对策盐害土壤的改良原则有四:降低地下水位；(2)改良土壤剖面透水性;(3)增加水 分的移入;(4)阻绝盐分的来源。简言之，除了外来盐分的避免外，洗盐乃为盐害 土壤改良最重要的工作，洗盐(De-salinazation)即利用足量之高品质水源，将根 附近之盐分淋洗至下层，再利用排水设施予以排除。盐害土壤的改良，可藉助 下列的方法：()改
12、良土壤排水状况盐害土壤往往因土壤团粒构造的破坏，干时表面常成结皮，湿时又泥泞，因 而水分往下移动受阻，同时土面蒸发量又大，致盐分逐渐累积。降低地下水位 及改善排水状况可减少土面蒸散及盐分聚积现象。本省盐分地大多属于海滨新 冲积土，土壤的堆积层理甚为发达，常有质地粗细不一的土层夹杂存在，因而 阻碍淋洗水的往下移动，因而影响洗盐的效果。若不均土层离地面四、五十公 分内，则可利用深耕机予以破坏，但若深达六十公分以下则必需仰赖怪手(挖土 机)来加以翻挖，不过并非所有土层问题均可用翻土方法来解决。盐分地的改良 以往均采明沟排水的方式，然因地势低平，外部排水往往并不顺畅，尤其遇到 下雨时，水位快速上升致无
13、法利用降雨之自然淋洗，因而降雨大多成为表面迳 流，洗盐效果因此大打折扣。同时，明沟排水之沟深必需有相当大的边坡(1:1 以上)，且需时常疏浚，如此土地面积损失多，维护费用高。另一种利用暗管方 式的排水系统则无上述明沟排水之缺点，且可利用机械耕作，暗管排水由于排 水流线降低，其能被淋洗脱盐的土层比明沟方式深。(2) 灌溉制度的建立许多盐害土壤包括盐土(saline soil)，盐硷土(sodic-saline soil)和硷土(sodic s oil)均发生于干早的地区，该地土面蒸散量大于降雨量，故欲利用淋洗方式洗盐， 则有赖于灌溉方式以供应足够的水分。实施灌溉制度的先决条件为土壤的排水 状况必
14、须良好，同时灌概水的品质需良好，如果灌溉水中含盐分高则灌溉会造 成反效果。(3) 施用土壤改良剂土壤渗水性可藉助胶体上钠的减少及钙和镁的增加来增进有些化学物质的施 用可(1)直接提供钙以置换胶体上之钠;(2)提供酸或产酸物质(如硫酸或硫磺)而助 于钙从石灰中之释出;(3)降低水中之碳酸氢盐(bicarbonate)的量，因而改善土壤 的物理性质。石膏，硫磺，或硫酸为最常用之盐害土壤改良剂，且石膏和硫酸 方可将之溶入灌溉水中，藉灌溉水之施用而改良土壤。(4) 阻绝外来盐分的移入(1) 利用截流沟渠，将临靠农田之鱼塭，水塘或大排水沟之合盐 水流切断收 集后排出去。(2 )修筑堤防，避免海水倒灌而造
15、成的全面性漫淹。(3) 在海岸及靠海地区之耕地，种植防风林以拦截盐分。(4) 避免使用含盐分高之灌溉水源。(5) 施用有机质添加作物残株，绿肥，污泥，厩肥或堆肥，可直接或间接的改善土壤的物理状 况，而增进透气性及渗水性，且可避免分散的土壤因重型农机的操作而发生压 实的现象。污泥，厩肥中合盐分比作物残株及绿肥多，所以在改良盐害土壤上， 似乎以作物残株及绿肥较为适合。(6) 种植抗盐性之深根作物，如黑麦，三叶草，大麦，大豆，草莓，小麦，紫花 苜蓿等(7) 栽种蔓性覆盖作物，以减少水分的蒸散，阻止盐分上升。3排水不良或压实土壤3.1. 问题所在排水不良与土壤压实为限制根系伸展的两大主因。土壤排水是否
16、良好，可由4 0-150公分深度范围内土壤颜色来判别 当其中任何一层的土块出现锈斑就是排 水不良的征状。灰斑(色度v=3，色值=4)常与锈斑同时出现。灰斑的出现会妨 碍植物根系的伸展与健康，致使根系对养分的吸收能力弱，对肥料的需求量(如 氮、钾、钙、镁)也较大，同时容易造成养分不平衡及病虫害的感染。本省冲积 平原出现灰斑层的情形十分普遍，因而成为限制作物生长的主要原因。压实土 壤常出现排水不良的现象，且压实土壤常有犁底层，硬盘或脆盘的出现，使得 该处总体密度过高而限制根系的向下伸展。一般而言，总体密度大于1.4g/cm 即构成对根系的抑制现象。3.2 改良对策(1) 打破压实层压实层的存在不但抑制作物根系的往下伸展，同时造成排水不良的现象，是 故改良压实土壤首要之途即在打破此压实层。打破压实层可采用深耕的方式， 然于深耕会使上下土层混合
