王鐘和
國立屏東科技大學農園生產系 摘 要
長期的施用有機質肥料可能導致土壤中累積多量的有機質及營養鹽，致 使礦化的養分量超過作物生長所需的量，降低作物產量及品質且污染環境。
因此，建立有機農田土壤肥力快速診斷施肥推薦技術，供調節施肥之依據，
甚為重要。傳統之土壤速測法在田間採取土壤樣本後，需經過風乾處理及一 連串的分析步驟，耗費甚多人力與藥品等資源，且無法在有機農田現場診 斷、立即推薦施肥。土壤測速箱（soil test kit）雖可在田間進行速測，惟仍需 消耗化學藥品，且精確度較低，使用上並不普遍。電磁感應偵測技術在土壤 性 質 的 測 定 上 是 一 種 低 成 本 、 快 速 且 是 非 破 壞 性 之 方 法: EM38
（Electromagnetic induction detector）之測值與傳統土壤與肥力測值間具顯著 正相關，惟EM 38 測值受土壤水分及金屬資材之顯著影響。應用電導度計於 有機農田施肥前進行現場測定，測值與土壤有機質及有效養分含量間均呈顯 著正相關，可作為推荐施肥之依據。惟應用上仍需考慮下列因子：pH、元素 間平衡、土壤排水性、有機質含量、設施有無、有機液肥有無、栽培季節等。
塩度計測值與 EC 值間亦呈顯著正相關，可於田間即時測定，惟其測值受水 分含量之影響。
前 言
土壤是植物的自然培養體，為植物生長的場所，對植物作機械的支持，
另一方面供給植物所需之大部分營養元素（郭, 1974）。在植物生長的過程 中，土壤中的養分無時不起化學的、物理化學與生物化學的變化，其結果使 一部份原本無效的養分成為有效，而後供植物吸收。但也有另一部份養分從 有效變為無效（王, 2000）。土壤的各種性質均會影響植物根系的生長與對水 分、氧氣及養分的吸收（陳, 1981; 郭, 1974）。土壤與肥料是作物生產的兩種 重要資材，土壤供給作物生長所必須的機械支持、水、氧氣與營養元素，施 肥則在補充土壤供應不足的營養元素。
土壤肥力的定義
廣義的土壤肥力則包含土壤物理性質、化學性質及生物性質等影響作物 生長的因子。土壤肥力的狹義意思即指土壤養分狀態或土壤供應養分給作物 利用的能力，也就是各種養分在土壤中的有效性或有效養分濃度，由於植物 生長所需的養分是溶於土壤溶液中被植物根部吸收，影響作物吸收養分最直 接的是各種養分在土壤溶液中的濃度，土壤中各種性質均與營養離子的強度
（intensity）與容量（capacity）有密切關係。所謂的強度是指直接作用於根 部可供作物吸收的養分。容量是指土壤中儲存的全部有效養分量（黃, 1994）。
農田土壤肥力的偵測方法 一、孵育淋洗法
土壤有效態養分之估測如氮素礦化量之預測研究者甚多，概言之，有各 種模擬法（Saito and Sugihara, 1986）和礦化潛能的測定法（Stanford and Smith, 1972），後者較適宜於土壤中短期間礦化量之預測。但礦化潛能的測定常需 孵育土壤數週，勞力及時間均不經濟。
二、土壤速測
土壤性質測定可作為耕作上土壤肥培管理之參考，而傳統土壤性質測定 方法頗為耗費人力物力及時間成本。土壤速測是土壤肥力的快速診斷方法，
係利用化學分析方法，測定農田的代表性土壤樣品的若干物理化學性質與有 效養分含量，藉以診斷該農田土壤的肥力狀況，進而推薦施肥量。台灣以往 已完成應用土壤速測進行水稻、玉米、甘蔗、花生、大豆等作物之磷、鉀需 肥診斷試驗，推薦合理的施肥量。亦已建立果樹及茶樹之土壤與葉片營養診 斷技術與應用服務（王等人2001; 王 2005）。土壤測速箱（soil test kit）雖 可在田間進行速測，惟仍需消耗化學藥品，且精確度較低，使用上並不普遍。
已有若干學者以各種化學方法估測土壤中有效態氮的供應量，其中 Bremner 等（Gianello and Bremner, 1986a, 1986b）所提出之方法最值得試用；
日本及我國亦有關測定方法之應用報告（赤琢等, 1964; 北農試, 1992; Fang et al., 1994; 方 1995）。王鐘和等人（2001）以孵育淋洗及化學萃取法探討蔬 菜園土壤有效態氮之合宜評估方法。結果顯示化學萃取法中 10% KCl 萃取 法、熱KCl 萃取法及熱水萃取法所得之氮素量與孵育淋洗法之氮素量間均有 顯著正相關。盆栽蔬菜收量及氮素吸收量與孵育淋洗法、熱 KCl 萃取法及熱 水萃取法所得之氮素量呈正相關，以化學法萃取之氮素量在 100~150ppm 之 範圍時，無氮處理之產量百分率已達100%。
三、電磁感應偵測器法
在精準農耕的土壤偵測上均期求能迅速、自動、省力化，且具衛星定位
功能，以降低精準農耕所需之監測成本，且亦能迅速獲得圖形化土壤性質資 訊，以供決策支援系統之參考。有關利用 EM38 電磁感應 （EMI: Electro magnetic induction）偵測器在乾旱地區之報告較多，水田及蔬菜園土壤性質 之量測上，相關之報告並不多。但是利用電磁感應偵測技術在土壤性質之量 測上卻漸漸受到重視。因為EMI 技術是一種低成本、快速且是非破壞性之方 法供量測土壤性質之變異。
田間土壤電磁感測值之測定乃決定於土壤中可溶性鹽分、水分、有機質 與粘粒含量之共同影響，應用EM38 為於田間測定，可迅速得以獲取電導度 空間分佈，應用此類電導度空間分佈圖將易於判斷一區域中土壤本質特性之 差異，而採取適當措施合理施用肥料，當田間土壤電導度與土壤本質特性之 相關性完善建立明瞭後，應用EM38 電磁感測技術將得以經濟並迅速做土壤 性質空間變異之準確探勘（申等人, 2002）。王鐘和等人（2002a）指出 EM38 之不同測定模式（垂直模式或水平模式）中，以垂直測定模式並離地 20 公 分之測值與傳統土壤性質與肥力之測定值間之相關最佳；其中與 pH 及有效 性磷、交換性鉀、鈣、鎂等含量達極顯著正相關，與電導度值（EC）之間呈 顯著正相關，與有機質含量則沒有明顯相關，且EM38 測值顯著受土壤水分 及金屬資材之影響，因而影響其在水田及蔬菜園之實用性。
四、鹽度計法
電導度計可測定土壤中水溶性離子的含量，可作為土壤有效養分的指 標，尤其對短生育期的作物之養分供給有其重要意義。於集約栽培之蔬菜園 施肥種植前測定其土壤 EC 值，其測值與土壤有機質、有放磷、交換性鉀鈣 鎂等之含量均呈顯著正相關（王等人, 2002bc, 2003）。國外亦有應用鹽度計 來測量土壤之 EC 值作為施肥推薦及鹽分管理之依據，其測量值與應用電磁 感應偵測器所獲得之數值相當接近（Rhoades et al., 1999）。王鐘和（2006, 2007）指出應用鹽度計於蔬菜園測定，其測值與土壤 EC 實測值間呈顯著正 相關，可應用於田間快速診斷，作為推薦施肥之參考。
影響有機質材礦化的因子
有機資材普遍具有體積膨鬆、富含有機成分的特性，肥分則因資材的成 分而異。由於有機資材的種類繁多，因此成分差異很大（洪, 1995），即使 商品名相同的資材，也會因原料成分及製造過程不同，造成肥分上的差異。
以肥料成分中的氮含量而言，由高至低依序為油粕類、禽畜糞及禽畜糞堆 肥，作物殘株則一般含氮量較低；磷鉀含量則以禽畜糞及禽畜糞堆肥較高，
其中尤以家禽糞尿含量最多，而作物殘體含量較低。若以有機資材乾物部分
的組成而言，作物殘株含有較高的粗澱粉、纖維素、木質素等碳水化合物，
禽畜糞及禽畜糞堆肥則含有較高的灰分。（王等人, 2008）有機資材的分解 會受許多因子的影響，包括資材本身的成分及其他環境因子如：溫度、水 分、空氣、無機養分等（林等人, 2003; 林和王, 2004）。
一、環境因子
一般來說，在自然環境下，溫度越高分解越快；而水分是微生物生長 所需的但水分太多通常會造成通氣不良，影響好氣微生物分解有機物，因 此需要有適當的水分；其次除了有機碳源外，微生物生長也需要其他無機 養分，因此土壤中無機養分含量高也會加快分解速率，其中又以氮最為重 要。
二、資材的成分
若對資材的成分加以分析，可發現氮礦化特性與資材本身的組成分有 相當大的關聯。由於微生物需要從資材中獲取碳及氮源以合成體質，且其 本身的碳及氮有一定比例，因此資材的氮含量及碳氮比，常左右資材分解 過程可否有多餘的氮釋出（前田和志賀, 1978; Constantinides and Fownes 1994; Douglas and Magdoff, 1991; Terry et al., 1982; Norman et al., 1990），
一般氮越高及碳氮比越低者氮越易礦化。
除了資材中的氮含量之外，許多的研究也顯示氮礦化與有機資材中含 氮化合物的組成有很大的相關，資材中較難分解的含氮化合物量越高，則 礦化速率越慢。有相當多的研究結果指出，資材中的木質素及多酚類化合 物的含量，是很重要的影響成分（Clement et al., 1995; Jerry et al., 1982;
Stump and Binkley, 1993; Vallis and Joned, 1973），有一部分學者發現氮的 礦化（或資材的分解）和木質素含量成反比，也有發現和木質素與氮的比 值（lignin/N）成反比（Jerry et al., 1982; Stump and Binkley, 1993），或者 和木質素加多酚與氮的比值（（lignin+polyphenol）/N）成反比（Clement et al., 1995; Fox et al., 1980）。另外，其他較難分解的成分如蠟類、纖維素、
半纖維素等，也會降低資材中氮的礦化
有機農田土壤肥力偵測推薦施肥的必要性
有機質肥料雖有提昇土壤理化及生物性質的功能，但因其屬緩效性肥 料，且因品質不一，較不易拿捏施用技術（王和林, 1999; 王, 2003, 2004a, 2004b）。長期不當的施用有機質肥料會造成土壤中累積多量的有機質及營養
有機質肥料雖有提昇土壤理化及生物性質的功能，但因其屬緩效性肥 料，且因品質不一，較不易拿捏施用技術（王和林, 1999; 王, 2003, 2004a, 2004b）。長期不當的施用有機質肥料會造成土壤中累積多量的有機質及營養