台中農試所第 35 號試驗田共有七種施肥處理，經過 13 年水旱田輪作後，
其土壤基本性質如表六所示。
1. pH 值
測定土壤 pH 值可得到重要的土壤訊息，更是肥力診斷的重要指 標之一。土壤 pH 值會影響元素有效性、毒物質溶解程度並與微生物 活性與土壤含鹽基程度有關。本試驗田的土壤 pH 值在 5.1 至 5.8 之 間，以 Chem-N 處理最低，與其他處理呈現顯著差異。比較不同肥 料種類之 CK 處理、Chem-N 處理與 Comp 處理，顯示因 Chem-N 處 理 所 施 用 的氮 肥 為 硫酸 銨 與 尿素 ， 均 為產 酸 肥 料 (acid- forming fertilizer)，長期施用之結果使得土壤的 pH 值下降 (Lockeretz, 1980;
Stone et al., 1991)。而長期施用堆肥的 Comp 處理能使土壤的 pH 值 提升，其原因在於堆肥中的鹽基濃度。當有機物中鹽基陽離子濃度 高時，易與有機陰離子鍵結，將 OH-釋放出來，進而使得 pH 值增加 或微生物活性提升 (Asghar and Kanehiro, 1980; Hue et al., 1989)。比 較相同施肥量下，不同有機肥料的特性之 Comp+1/3 N、GM+1/3N 與 Peat+1/3 N 處理可知，綠肥與泥炭施用均會降低土壤 pH 值，應為 綠肥耕入土中後快速分解，釋出有機酸與氮礦化所致，而泥炭則因 無鹽基，且 C/N 較高，分解較慢，對於土壤 pH 值之變化緩衝能力較 低。比較三種不同氮肥量之 Comp、Comp+1/3 N、Comp+2/3 N 處理 可知，施用化學氮肥多者，其 pH 值也較低。
表六、農業試驗所第 35 號試驗田第 13 作水稻收穫後之土壤化學性質
Table 6. Some selected soil chemical properties of the TARI after the harvesting of the 13th crop
1. Within columns, means followed by the same letter are not significantly different (P < 0.05) using Duncan’s multiple range test.
2. EC: electric conductivity of saturation extract; K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn, and Cu: Mehlich III extractable K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn, and Cu, respectively.
3. CK: without fertilizer; Chem-N: totally chemical fertilizer; Comp: Compost; GM: Green manure.
Treatment pH EC2 Total N Total C Bray-1 P K Ca Mg Fe Mn Zn Cu (1:1) (ds m-1) (g kg-1) (g kg-1) (mg kg-1) (mg kg-1)
CK3 5.7 ab1 0.23 b 4.7 d 18.0 c 22.7 de 51.3 c 567 c 134 c 1202 c 43.1 a 6.2 c 2.3 a Chem-N 5.1 d 0.29 ab 5.0 cd 17.2 c 34.4 cd 68.6 d 402 e 139 c 1174 c 35.4 abc 5.9 c 2.2 a Comp 5.8 a 0.29 ab 5.5 ab 21.0 bc 74.4 b 86.2 a 872 a 213 b 1839 a 38.3 ab 12.6 b 1.5 b Comp+1/3 N 5.6 b 0.30 ab 5.8 a 23.0 b 90.2 a 90.1 a 890 a 225 b 1565 b 19.2 d 16.4 a 1.5 b Comp+2/3 N 5.4 c 0.36 a 5.8 a 23.4 b 86.4 ab 88.9 a 774 b 216 b 1537 b 23.1 d 16.4 a 1.5 b GM+1/3 N 5.3 c 0.32 ab 5.3 bc 17.7 c 46.1 c 83.5 ab 473 d 228 b 1528 b 25.2 d 15.7 a 2.3 a Peat+1/3 N 5.3 c 0.28 ab 5.8 a 37.4 a 14.8 e 75.9 bc 852 a 313 a 1571 b 28.4 bcd 10.7 b 1.1 c
2. EC 值
土壤鹽度對作物影響甚大，作物對於鹽度的耐受度也因作物種 類而異。一般而言，土壤鹽度常以土壤飽和水電導度值 (EC) 為指 標，是可溶性鹽類與養分濃度多寡的指標，超過 4 dS m-1者稱為鹽土，
表示可溶性鹽類濃度過高，會抑制一般作物之生長。本試驗田土壤 EC 值均在 0.2 至 0.4 dS m-1之間，屬於無鹽度之範圍 (Jackson, 1958)，
顯示本試驗田的操作條件下，未累積可溶性塩。
3. 總碳
土壤之有機質為土壤成分中有機的部分，包含動物、植物與微生 物殘體以及難分解的腐植質。土壤有機質會影響土壤之通氣、養分保 存、提供微生物碳源與外源化合物之解毒等。本試驗田土壤總碳濃度 介於 17.2 至 37.4 g kg-1之間，以 Peat+1/3 N 處理最高、Chem-N 處理 最低，由於泥炭之碳氮比高，在土壤中被礦化速率較慢，因此，可以 累積較多有機質，進而提升土壤中的碳濃度々單施化學肥料之處理並 未施入有機資材，僅有作物殘體提供有機質，因此，所累積的有機質 量較少，且施入之化學氮肥可降低土壤中的碳氮比，對於礦化作用有 利。比較不同施肥種類的 CK 處理、Chem-N 處理與 Comp 處理，三 者間在統計上無顯著差異，但以 Comp 處理者最高，而該處理比 CK 處理、Chem-N 處理所施入的碳量多。比較施入不同量化學氮肥的 Comp、Comp+1/3 N、Comp+2/3 N 三處理，各處理的碳濃度無顯著差 異，以 Comp+2/3 N 處理為三處理中最高者，而王 (1996) 與黃 (2005a) 之研究均指出 Comp+2/3 N 處理之作物乾物重為較高者，因此，被犁 入 土 壤 的 有 機 質 量也 多 。 比 較相 同 施 氮 量下 ， 不 同 有 機肥 料 的 Comp+1/3 N、GM+1/3 N 與 Peat+1/3 N 三處理，其中 GM+1/3 N 處理 之有機碳濃度最低，因為綠肥耕入土壤後分解較其他二者快，故無法 有效增加土壤有機質之濃度々而 Peat+1/3 N 處理濃度最高，因為泥炭 之碳氮比高，礦化較慢。
所測得之易變動碳庫濃度也較泥炭高 (表四)，顯示豬糞堆肥易分解的 比例相對較高，因此，Comp+1/3 N 處理所能累積的總碳較 Peat+1/3 N 少。
4. 總氮
氮是自然界中濃度最多的元素之一，在土壤中氮存量僅佔其中的 一小部分，對植物有效者更是少數，但卻是影響作物生長最明顯的因 子。本試驗田土壤總氮量介於 4.7 至 5.8 g kg-1之間，以 CK 處理最低 而 Peat+1/3 N 和 Comp+2/3 N 二處理最高，因為 CK 處理未另外施入 肥料，且作物乾物重為所有處理中最低者 (黃，2005a)，由作物殘體 輸入的氮也相對較少々Peat+1/3 N 處理的總氮量高，因其碳氮比較高 (表一)，分解緩慢，亦使得較多的氮累積於土壤中，同時泥炭具有較 高的陽離子交換容量，可保留由其他來源所提供之無機態氮 (Brady and Weil, 2004)々Comp+2/3 N 處理則是因為施氮量為所有處理中最多 者，且作物生長狀況最佳，由作物殘體輸入之氮相對較多，使得土壤 中氮濃度也較多。比較不同肥料處理的 CK、Chem-N 與 Comp 三處理，
以 Comp 處理最高並與其他處理有顯著差異，在三種不同施肥處理中，
以 Comp 處理所施入的難分解氮為三處理中最多，因此，相對累積的 氮也較其他二者高。
在相同施氮量、不同有機肥料施用處理之 Comp+1/3 N、GM+1/3 N 與 Peat+1/3 N 處理中，以 GM+1/3 N 處理的總氮濃度最低，Peat+1/3 N 處理總氮濃度最高。由於綠肥快速分解之特性，使其無法在土壤中 累積大量的氮，而泥炭則碳氮比高 (表二)，分解較慢，故在相同施氮 量下，其能累積的氮濃度較其他二處理多。比較不同施氮量處理之 Comp、Comp+1/3 N 與 Comp+2/3 N 三處理，土壤的總氮濃度隨施氮 量之增加而增加，三處理間無顯著差異。土壤的總氮濃度隨總碳濃度 增加而顯著增加 (r = 0.547***) (表七)。
5. Bray-1 P
由 Bray No.1 萃取之土壤中的有效性磷與土壤質地、性質、施入 肥料種類與管理不同而不同。長期施用有機肥料使酸性土壤之 pH 值
趨於鹼性 (Tester, 1986々鍾等，1993々王與趙，1995々周，2006)，
並有助於有機磷之礦化作用進行 (Hoyt and Turner, 1975々Hue et al., 1989)。本試驗田中，土壤 Bray-1 磷除 Peat+1/3 N 處理外，施用有機 資材者皆高於單施化學肥料者，由於在施入有機肥料之處理，除了 施用過磷酸鈣之外，隨著施入之肥料亦施入磷，因此，施入有機肥 料之處理，其施入的磷量較單施化學肥料者高。施由有機肥料施入 的磷總量以豬糞堆肥最多 (204 kg P ha-1 y-1)、綠肥次之 (39 kg P ha-1 y-1) 、泥碳最少 (7 kg P ha-1 y-1)。前人研究亦指出添加堆肥會造成有 效磷濃度的增加 (Meek, 1979; Haynes and Swift, 1989)，此外，Toor 與 Bahl (1997) 及 Reddy 等人 (1999) 之研究顯示合併使用廄肥與化 學肥料，亦會增加土壤有效磷濃度。
而有機磷之礦化與 C/P 有關，一般 C/P 小於 200 時有淨礦化作 用，大於 300 時則有淨固定化作用 (黃，2005b)。泥炭的 C/P 為 1,464 (TP = 0.17 g kg-1)，施入土壤中會有淨固定化作用，使隨有機肥料施 入的磷不易被礦化，也是 Peat+1/3 N 處理 Bray-1 磷濃度少的原因之 一。
6. 可萃取之陽離子
使用 Mehlich 3 試劑萃取之陽離子濃度可以表示植物有效性之離 子濃度。試驗土壤可萃取鉀濃度在 51.3 至 90.1 mg kg-1之間，以有使 用堆肥的三處理較高、CK 處理最低，且與各處理間均出現顯著差異。
由於有機肥料中含有鉀，因此，除了化學肥料施入之鉀外，尚有由有 機肥料施入之鉀，施入總量以綠肥最多 (320 kg K ha-1 y-1)、泥炭次之 (254 kg K ha-1 y-1)、堆肥最低 (117 kg K ha-1 y-1 )。
試驗土壤 Mehlich 3 可萃取鈣濃度為 402.6 至 890.1 mg kg-1，除 CK 處理外，其餘處理均在施入化學磷肥時同時施入相同量鈣。施用 有機肥料之處理則因有機肥料含有鈣，使土壤的鈣濃度增加，讓土壤 有效性鈣濃度亦增加。
鎂的來源主要由原生礦物分解，常以較弱之鍵結吸附在土壤膠 體之交換位置上，因此，易受到淋洗而流失。土壤的 Ca/Mg 比在大 於六時將可能使植物出現缺鎂之現象 (Jokinen, 1981; 黃，2005b)，
而試驗土壤並無此狀況。試驗土壤的鎂濃度在 134.2 至 313.9 mg kg-1 之間，以 Peat+1/3 N 處理之濃度最高，而 CK 處理最低，不同肥料處 理對鎂濃度略有影響。
土壤中鐵與錳有效性隨其離子型態而異，受到 pH 值、氧化還原 電位、質地、水分濃度與有機質濃度影響。有機資材本身鐵、錳濃 度與其有機質濃度，將會影響有機肥料施入土壤後鐵與錳的有效性。
化學肥料處理則因其 pH 值降低而使其有效性上升。各處理中鐵濃度 以 Comp 處理 (1,839 mg kg-1) 高，Chem-N 處理 (1,175 mg kg-1) 低，
錳濃度則為 CK 處理 (43.1 mg kg-1) 高而 Comp+1/3 N 處理 (19.2 mg kg-1) 低。顯示不同肥料處理影響土壤中鐵與錳的有效性。
土壤中的鋅與銅濃度受堆肥施入影響。土壤溶液中有 60%的鋅 以有機錯合物的形態存在，其有效性與土壤溶液中濃度、吸附位置 與有機質鍵結有關 (Shuman, 1991; Storey, 2007)。表五顯示，施入有 機肥料之處理的土壤鋅濃度較高、僅施化學肥料者低。銅在土壤中 多 與 有機 質和 礦 物鍵 結 (Kopsell and Kopsell, 2007) ， 移 動 性 低 (McBride, 1981; Kopsell and Kopsell, 2007)。超過 98%之土壤溶液中 的銅是以有機質錯合的型態存在 (黃，2005b)。因此，在總碳濃度較 少的 CK 處理與 Chem-N 處理銅有效性高，而總碳多者如 Peat+1/3 N 處理的銅有效性相對較低。
表七、台中農試所土壤酸水解後之不穩定庫與難分解庫濃度與化學性質之線性相關係數
Table 7. Linear correlation coefficients between the soil labile and recalcitrant pool and chemical properties at TARI EC TN TC DOC Bray1 P Saccharide
C
Cellulose C
Polyphenol I
polyhenol
II S-N S-C HCl-N HCl-C# pH -0.368** 0.059 -0.076 0.076 0.254* -0.159 0.102 -0.036 0.209 -0.042 -0.066 0.117 -0.182 EC 0.231 0.048 -0.076 0.219 0.114 0.089 0.029 0.027 0.164 0.065 -0.248 0.029 TN 0.547*** -0.535 0.480*** 0.547 0.720* 0.239 0.344** 0.456 0.529* -0.103 0.457 TC -0.399 0.053 0.581* 0.735* 0.075 0.556* 0.543 0.891 -0.124 0.789*
DOC 0.289 0.406 0.523 0.164 0.252 0.421 0.464 -0.102 0.460 Bray1 P 0.225 0.315 0.135 0.109 -0.270 -0.121* -0.298* -0.220 Saccharide
C# 0.742*** 0.435** 0.581* 0.524** 0.643* 0.024 0.636***
Cellulose
C# 0.014 0.063 0.736** 0.780 0.245 0.306*
Polyphenol
I# -0.168 -0.031 0.082 0.032 0.091
Polyphenol
II# 0.651 0.679 -0.183 0.148
S-N# 0.693** -0.559 0.685***
S-C# -0.131 0.960***
HCl-N# 0.211
*,**,*** Significant at 0.05, 0.01, 0.001 proprability level, respectively.
# Saccharide C, cellulose C, polyphenol I, polyphenol II: the labile pool determined by H2SO4 solution two step hydrolysis; S-N, S-C: the nitrogen and carbon of the recalcitrant pool in the soil determined by H2SO4 solution two step hydrolysis, respectively; HCl-N, HCl-C: the nitrogen and carbon of in the recalcitrant pool in the soil determined by HCl solution hydrolysis, respectively.
(二) 水溶性有機碳
水溶性有機碳是有機質中可溶解的部分，可溶解的有機質是易變動 (labile) 有機質中重要之劃份，並可做為微生物能量之來源、提供可礦化 的氮、磷與硫，且會影響金屬離子，使其成為可溶解的錯合物 (Steveson, 1994; Zhang, 2007)。水溶性有機碳含有可溶性有機酸、胺基酸、碳水化合 物與酚類化合物等 (王，1996)，能快速反應土壤有機質之變動，作為土 壤有機質變動之指標。本試驗田之土壤水溶性有機碳濃度介於 0.51 至 0.53 mg kg-1之間，以 CK 處理濃度高、Peat+1/3 N 處理濃度低 (表八)，因為 泥炭的碳氮比大，礦化慢 (表二)，能溶出的可溶性有機碳濃度少所致 (表 三)。就不同施肥種類而言，CK、Chem-N 與 Comp 處理的水溶性有機碳 濃度，以未施肥之 CK 處理 (0.53 mg kg-1) 較高，施有機肥的 Comp 處理
水溶性有機碳是有機質中可溶解的部分，可溶解的有機質是易變動 (labile) 有機質中重要之劃份，並可做為微生物能量之來源、提供可礦化 的氮、磷與硫，且會影響金屬離子，使其成為可溶解的錯合物 (Steveson, 1994; Zhang, 2007)。水溶性有機碳含有可溶性有機酸、胺基酸、碳水化合 物與酚類化合物等 (王，1996)，能快速反應土壤有機質之變動，作為土 壤有機質變動之指標。本試驗田之土壤水溶性有機碳濃度介於 0.51 至 0.53 mg kg-1之間，以 CK 處理濃度高、Peat+1/3 N 處理濃度低 (表八)，因為 泥炭的碳氮比大，礦化慢 (表二)，能溶出的可溶性有機碳濃度少所致 (表 三)。就不同施肥種類而言，CK、Chem-N 與 Comp 處理的水溶性有機碳 濃度，以未施肥之 CK 處理 (0.53 mg kg-1) 較高，施有機肥的 Comp 處理