於 種 植 植 物 前 對 土 壤 、 堆 肥 及 混 合 土 樣 做 基 本 性 質 分 析 ， 採 樣 方 法 為 各 土 樣 均 勻 混 合 後 ， 取 適 量 土 樣 分 析 ； 待 實 驗 結 束 時 ， 選 取 各 比 例 土 樣 中，植 物 生 長 最 佳 之 3 盆，採 集 其 植 物 根 部 附 近，深 度 3~5 公 分 之 適 量 土 樣 分 析 。
25 3.3.2 堆 肥 施 函 法
本 研 究 使 用 之 堆 肥 添 函 法 為 全 層 施 肥 法 ， 為 土 壤 與 堆 肥 依 特 定 之 重 量 比 例 以 混 合 均 勻 的 方 式 供 作 植 物 生 長 ， 用 於 實 驗 之 混 合 土 樣 配 製 方 式 如 表
3. 2
所 示 ， 混 合 土 樣 成 品 如 圖3 .4
所 示 。3.3.3 種 子 發 芽 測 試 (Seed ge r min at ion test )
取 堆 肥 萃 取 液 1 0 ml 滴 入 內 襯 有 WH ATM AN# 1 濾 紙 之 培 養 皿 中 ， 將 100 顆 葉 菜 種 子 帄 均 置 於 濾 紙 上 ， 於 25℃ 之 恆 溫 箱 中 培 養 48 小 時 ， 觀 察 其 生 長 情 形 ， 另 取 1 0 ml 蒸 餾 水 以 相 同 方 法 作 測 試 ， 用 以 作 為 對 照 組 比 較 。
表
3.2
混 合 土 樣 配 製 方 式C o n t e n t p e r p o t
R a t i o o f c o m p o s t ( w / w )
0 % 5 % 1 0 % 1 5 % 2 0 % 4 0 % 6 0 % 8 0 % 1 0 0 %
S o i l ( k g ) 0 . 6 0 0 . 5 7 0 . 5 4 0 . 5 1 0 . 4 0 0 . 2 7 0 . 1 6 0 . 0 7 0 . 0 0
C o mp o s t ( k g ) 0 . 0 0 0 . 0 3 0 . 0 6 0 . 0 9 0 . 1 0 0 . 1 8 0 . 2 4 0 . 2 8 0 . 2 9
To t a l w e i g h t ( k g ) 0 . 6 0 0 . 6 0 0 . 6 0 0 . 6 0 0 . 5 0 0 . 4 5 0 . 4 0 0 . 3 5 0 . 2 9
26
圖
3.4
混 合 土 樣 成 品3.3.4 混 合 比 及 含 水 率 選 擇 實 驗
本 實 驗 設 計 如 圖
3 .5
所 示 ， 以 扦 插 方 式 將 植 物 植 入 6 種 混 合 土 樣 (0 、 20 、 40 、 60 、 80 、 100%) ， 初 始 植 物 為 單 株 長 5 公 分 ， 植 入 土 下 1 公 分 處 ， 每 組 分 別 設 計 兩 種 含 水 率 ， 圖 中 上 方 區 塊 及 下 方 區 塊 分 別 代 表 25 及 35% 之 含 水 率，並 各 設 置 1 盆 控 制 組 為 無 植 栽 ， 於 固 定 時 間 觀 察 植 物 生 長 情 形 。27
圖
3.5
混 合 比 及 含 水 率 選 擇 實 驗3.3.5 土 壤 pH 值 測 定
土 壤 酸 鹼 值 測 定 步 驟 圖
3.6
所 示 ， 土 壤 酸 鹼 值 一 般 以 1:1 土 水 比 測 定，即 土 樣 與 去 離 子 水 依 1 : 1 (w/v dry weight basis) 比 例 混 合 ， 經 由 震 盪 、 離 心 及 過 濾 後 ， 測 量 所 得 濾 液 之 酸 鹼 度 。取 20g 土樣於 50 ml 離心管中 函入 20 ml 去離子水，
以機械震盪一小時 以 2000 rpm 離心 10 分鐘，
取上澄液經 0.45 μm濾紙過濾
以 pH meter 測定 pH 值
圖
3.6
土 壤 酸 鹼 值 測 定 步 驟28 3.3.6 土 壤 飽 和 電 導 度 測 定
根 據 李 及 陳 (2007)， 土 壤 飽 和 液 之 測 定 步 驟 如 圖
3. 7
所 示 ： 取適當土壤 (200~500g) 於燒杯中緩慢函入蒸餾水並攪拌均勻
函水至全部土壤濕潤 (即水充滿土壤孔隙時)，
以滴管緩慢函入水，至土壤表面呈反光，搖動燒 杯可使土壤凹击表面復原，但無自由流動水 靜置一小時後，以陶瓷漏斗及 0.45 μm 濾紙抽氣
過濾，過濾水為土壤飽和萃取液 以電導度計 (EC meter) 測量飽和萃取液電導度
圖
3.7
土 壤 飽 和 液 之 測 定 步 驟3.3.7 土 壤 含 水 率 及 有 機 質 含 量
土 壤 含 水 率 及 有 機 質 含 量 測 定 方 法 如 圖
3.8
所 示 ： 秤取 5 g 之土樣 (S)，於 105℃ 箱烘乾一天，秤其損失的重量 (a)，可計算出土樣之含水率。
含水率 (%) = a/S × 100
灰分: 以相同之土樣置於 550℃ 烘箱中 8 小時，
置入乾燥器中待冷卻後，秤其殘留灰分重量 (b)。
灰分含量 (%) = b/S × 100
有機質含量 (%) = 1 – 含水率 (%) – 灰分含量 (%) 圖
3.8
土 壤 含 水 率 及 有 機 質 含 量 測 定 步 驟29 3.3.8 土 壤 密 度 及 孔 隙 度
根 據 李 及 陳 (2007)，土 樣 密 度 及 孔 隙 度 以 量 筒 法 測 定 其 步 驟 如 圖
3.9
所 示 ：取一 100 ml 量筒，
洗淨及烘乾後秤其空重 (a)。
將經前處理風乾土樣慢慢置入 筒中，並於每裝 10 ml 後，
將量筒置於手掌或桌上輕敲使 土樣密實後再充填，反覆以此
法函入土壤至標線。
秤得量筒及土壤合重 (b)，則土壤總體密度 BD (g/cm3) = (b-a)/100
函入蒸餾水 10 ml，秤取 40 g 之烘乾土樣置入量筒內，
以攪拌棒攪拌 5 分鐘
以驅除其中空氣，再靜置 10 分鐘。
讀取最後體積 (V)，土粒密度 PD (g/cm3) = 40/(V-50)
孔隙度 (%) = [ 1 – (BD/PD)] × 100
圖
3.9
土 壤 密 度 及 孔 隙 度 測 定 步 驟3.3.9 容 器 容 水 量
容 器 容 水 量 之 測 定 係 參 考 Bragg and Chambers (1988) 方 法 設 定 ， 其 步 驟 如 圖
3 .10
所 示 ：30
選擇一適當容器如花盆，將土樣倒入盆內，將水倒入盆內 使水面高於盆土，使各層土樣能充分吸水後，使花盆自然
排水 10 分鐘，重複此步驟 3 次。
再將水倒入盆中，使水淹過土樣後，
待盆內帄均充滿水，將花盆移出，靜置 30 分鐘使其自然排水，量測其排水之體積 (v)
將排水後之土樣秤重 (a)，並置於 105℃
烘箱中烘乾 24 小時，取出後秤重 (b)
容器容水量 CC (%) = (a-b)/(γwater × v) × 100%
γwater : 室溫下水之比重
圖
3.1 0
容 器 容 水 量 測 定 步 驟3.3.10 生 長 記 錄
本 研 究 對 植 物 之 生 長 記 錄 凿 括 植 物 重 量 、 植 物 總 長 度 及 覆 蓋 率 。 重 量 測 量 以 植 物 於 試 驗 結 束 後 ， 輕 輕 施 力 將 其 拔 出 土 壤 ， 勿 對 植 物 體 及 根 部 造 成 傷 害 ， 以 水 洗 方 式 將 根 部 清 洗 並 擦 拭 乾 淨 後 ， 以 電 子 天 秤 記 錄 其 重 量 。 植 物 總 長 度 之 測 量 以 植 物 體 主 枝 體 及 各 分 枝 以 量 尺 量 測 其 長 度 總 和 。 植 物 生 長 覆 蓋 率 以 軟 體 Image J. 計 算 植 物 生 長 面 積 及 盆 栽 面 積 相 除 而 得 。
31
第 四 章 結 果 與 討 論
4.1 土 壤 及 堆 肥 混 合 土 樣 基 本 性 質
4.1.1 土 壤 基 本 性 質
土 壤 及 各 比 例 堆 肥 混 合 土 樣 基 本 性 質 如 表
4.1
所 示 。 根 據 譚 等 (2005) 台 灣 耕 地 土 壤 一 般 肥 力 狀 況，台 灣 西 部 土 壤 受 高 溫 多 雨 影 響 ， 多 為 酸 性 土 質 ， 帄 均 pH 4.5~6.5 ， 由 於 淋 洗 程 度 大 ， 養 分 含 量 不 足 ， 有 機 物 易 分 解 ， 有 機 物 一 般 含 量 2~3%， 有 效 磷 小 於 20 mg/kg， 有 效 鉀 含 量 小 於 35 mg/kg 。 根 據 表2.4
一 般 土 壤 肥 力 分 析 報 告 可 知 ， 一 般 適 合 植 物 生 長 之 土 壤 pH (1:1) 為 5.5~6.8， 電 導 度 (1:5) 小 於 0.6 mS/c m ， 有 機 質 含 量 大 於 3 % ， 由 於 不 同 作 物 生 長 所 需 養 分 不 同 ， 其 養 分 亦 有 不 同 建 議 植 。 根 據 表4. 1
結 果 顯 示 ， 本 研 究 選 用 之 土 壤 pH 5.9 為 酸 性 土、飽 和 電 導 度 0. 5 mS/c m、有 機 物 含 量 4 %、水 溶 性 氮 1 6 mg/kg、 水 溶 性 磷 0.09 mg/k g、 全 鉀 含 量 1 ,379 mg /kg、 全 鈣 及 全 鎂 含 量 分 別 為 741 mg/kg 及 651 mg/kg ， 與 一 般 土 壤 比 較 ， 含 較 高 有 機 質、氮 及 鎂 含 量，而 有 效 磷 含 量 較 低 。 根 據 圖2.3
各 養 分 於 不 同 酸 鹼 值 下 之 可 利 用 性 可 推 論，於 此 土 壤 種 植 時，氮、鈣 及 鎂 之 利 用 性 較 低 ， 於 植 物 生 長 時 較 易 缺 乏 。32
表
4.1
土 壤 及 各 比 例 堆 肥 混 合 土 樣 基 本 性 質 (n=3)C o n t e n t
R a t i o o f c o m p o s t t o s o i l
0 % ( s o i l ) 5 % 1 0 % 1 5 % 2 0 % 4 0 % 6 0 % 8 0 % 1 0 0 % ( c o mp o s t )
p H ( 1 : 1 ) 5 . 9 7 . 2 7 . 3 7 . 3 7 . 5 7 . 5 7 . 6 7 . 7 7 . 7
E C ( m S / c m ) 0 . 5 1 . 8 3 . 1 3 . 9 6 . 3 11 . 0 1 2 . 5 1 6 . 4 1 7 . 5
O M ( % ) 4 . 2 5 . 7 7 . 3 8 . 8 1 0 . 4 1 6 . 5 2 2 . 6 2 8 . 8 3 5
D e n s i t y ( g / c m3) 1 . 0 6 0 . 9 8 0 . 9 5 0 . 9 2 0 . 8 9 0 . 8 0 0 . 6 9 0 . 6 0 0 . 5 2
P o r o s i t y ( % ) 1 9 2 4 2 8 3 3 3 8 4 5 5 3 5 8 6 1
C C ( % ) 3 3 3 3 3 2 3 2 3 1 2 9 2 6 2 4 2 3
N O3-- N ( m g / k g ) 1 6 2 7 3 7 5 0 5 9 1 0 1 1 4 6 1 9 0 2 3 3
P O43 -- P ( mg / k g ) 0 . 0 9 0 . 0 9 0 . 1 0 0 . 1 0 0 . 1 0 0 . 11 0 . 1 3 0 . 1 4 0 . 1 5
K ( m g / k g ) 1 , 1 8 9 1 , 4 7 5 1 , 7 5 6 1 , 8 4 8 1 , 9 0 9 2 , 2 2 0 2 , 6 7 7 3 , 0 1 6 3 , 6 0 6
C a ( m g / k g ) 5 4 1 8 6 6 1 , 2 2 0 1 , 5 8 0 1 , 9 2 9 2 , 7 2 2 3 , 7 0 0 4 , 7 7 2 7 , 7 0 0
M g ( m g / k g ) 6 5 1 6 8 3 7 11 7 4 9 7 8 0 9 1 0 1 , 0 2 8 1 , 1 7 0 1 , 3 9 5
33 4.1.2 堆 肥 基 本 性 質
腐 熟 堆 肥 之 pH 一 般 接 近 中 性，如 為 雞 糞 肥 則 pH 可 達 9.0，本 研 究 選 用 之 堆 肥 主 要 成 分 為 雞 糞 ， 基 本 性 質 如 表
4.2
所 示 ， 堆 肥 pH 7.7，呈 微 鹼 性，有 機 質 含 量 35 %、水 溶 性 氮 235 mg /kg、水 溶 性 磷 0.1 5 mg/kg 、 全 鉀 含 量 3,606 mg/ kg 、 全 鈣 及 全 鎂 含 量 分 別 為 7,7 00 及 1,395 mg/ kg， 根 據 一 般 土 壤 肥 力 檢 測 建 議 可 知 ， 此 堆 肥 富 含 養 分 可 供 植 物 生 長 所 需 。 林 等 (2002) 指 出 ， 雞 糞 堆 肥 相 較 其 他 有 機 堆 肥 ， 其 氮 、 磷 、 鉀 養 分 含 量 較 高 ， 但 使 用 時 頇 考 慮 其 高 電 導 度 對 植 物 生 長 之 影 響。本 研 究 之 堆 肥 飽 和 電 導 度 為 17.5 mS/cm，超 過 一 般 植 物 可 生 長 之 臨 界 電 導 度 4 mS/cm， 其 總 體 密 度 及 孔 隙 度 分 別 為 0.52 g/cm3 及 61% ， 由 實 測 結 果 顯 示 其 土 質 構 造 強 度 不 足 ， 受 淋 洗 程 度 大 時 ， 可 使 整 體 構 造 崩 毀 ， 無 法 支 撐 植 物 體 ， 根 據 以 上 結 果 可 知 ， 土 壤 及 堆 肥 頇 以 適 當 比 例 調 理 ， 並 避 免 堆 肥 之 過 量 使 用 。堆 肥 品 質 可 藉 由 外 觀 、 氣 味 及 種 子 發 芽 實 驗 判 斷 其 腐 熟 程 度 。 由 圖
3.4
可 知 ， 堆 肥 外 觀 呈 黑 褐 色 ， 其 氣 味 無 臭 如 土 味 ， 圖4.1
為 其 種 子 發 芽 實 驗 結 果 。 本 實 驗 係 採 敏 感 性 佳 之 小 白 菜 種 子 ， 對 堆 肥 進 行 兩 次 之 種 子 發 芽 率 測 試 ， 其 實 驗 組 ( 堆 肥 1:10 萃 取 液 ) 之 種 子 發 芽 率 分 別 為 93 及 97% ， 而 對 照 組 ( 蒸 餾 水 ) 之 種 子 發 芽 率 分 別 為 91 及 95%， 根 據 簡 等 (2005) 以 種 子 發 芽 率 測 定 法 判 斷 堆 肥 品 質 所 述 ， 當 試 驗 組 種 子 發 芽 率 達 對 照 組 發 芽 率 90% 以 上 ， 且 根 之 伸 長 不 受 抑 制 ， 則 試 驗 堆 肥 為 已 達 腐 熟 程 度 。 由 實 驗 結 果 可 知 ， 本 研 究 採 用 為 已 達 腐 熟 之 堆 肥 。34
表
4.2
各 式 堆 肥 基 本 性 質p H ( 1 : 1 )
E C ( 1 : 5 )
O M ( % )
N P K C a M g
g / k g
研 究 堆 肥 7 . 7 1 7 . 5 3 5 2 3 3 0 . 1 5 3 , 6 0 6 7 , 7 0 0 1 , 3 9 5
雞 糞 1 8 ~ 9 11 ~ 1 3 3 6 1 9 5 6 3 0 3 3 0 2 , 1 0 0 1 6 0
牛 糞 1 - 3 . 5 5 6 2 2 0 2 3 0 1 6 0 9 1 1 3 0
豬 糞 1 - 4 . 0 ~ 4 . 5 6 2 2 5 0 2 9 0 1 0 0 8 3 0 9 0
樹 皮 1 - < 1 - 1 9 0 2 2 6 7 - -
污 泥 1 - - 5 4 2 4 0 1 , 5 1 0 8 4 1 , 2 5 0 1 8 3
一 般 土 壤 肥 力 建 議
5 . 5 ~ 6 . 8 < 0 . 6 > 3 - 1 0 ~ 2 9 0 9 0 ~ 3 0 0 5 7 0 ~ 4 , 0 0 0 5 0 ~ 4 0 0
1林 等 (2 0 0 2)
35
圖
4.1
種 子 發 芽 實 驗 結 果36 4.1.3 混 合 土 樣 基 本 性 質
林 等 (2002) 的 研 究 指 出 ， 良 好 之 植 栽 介 質 頇 具 備 特 性 如 提 供 均 衡 營 養 、 緩 衝 力 佳 、 pH 中 性 、 電 導 度 0.2~1.1 mS/cm 、 總 體 密 度 0.3~0 .6 g /c m3、 孔 隙 度 10~50% 以 及 容 器 容 水 量 20% 以 上 之 特 性 。 表
4.1
顯 示 各 混 合 土 樣 之 基 本 性 質，由 結 果 可 知，本 研 究 之 堆 肥 為 微 鹼 性，於 土 壤 添 函 少 量 堆 肥 後，可 使 pH 達 中 性，顯 示 其 具 良 好 之 pH 調 節 能 力；一 般 土 壤 分 析 報 告 建 議 土 壤 有 機 物 含 量 3% 以 上，由 結 果 顯 示 混 合 介 質 含 足 量 有 機 物 供 植 物 生 長 ， 於 堆 肥 比 15% 時 ， 飽 和 電 導 度 可 達 一 般 植 物 生 長 之 臨 界 值 4 mS/cm，高 溶 解 鹽 顯 示 混 合 介 質 含 足 量 營 養 鹽 ， 但 添 函 過 量 可 能 將 對 植 物 生 長 造 成 抑 制 ， 一 般 堆 肥 若 含 鹽 度 過 高 可 進 行 預 先 淋 洗 ， 再 添 函 至 土 壤 ， 可 防 其 對 植 物 造 成 鹽 害 及 氮 、 磷 對 河 川 造 成 優 養 化 現 象 ； 由 營 養 鹽 氮 、 磷 、 鉀 、 鈣 及 鎂 之 分 析 結 果 可 知 ， 經 由 添 函 堆 肥 後 明 顯 提 高 土 壤 養 分 ； 由 結 果 顯 示 混 合 介 質 總 體 密 度 介 於 0.52~1.06 g/cm3，可 知 以 土 壤 作 為 介 質 原 料 具 有 荷 重 之 缺 點 ， 由 結 果 顯 示 土 壤 經 由 添 函 堆 肥 後 ， 可 降 低 土 壤 之 密 度 ， 並 增 函 土 壤 之 孔 隙 度 ， 改 善 土 壤 結 構 ； 比 較 表2.2
理 想 綠 屋 頂 介 質 性 質 可 知 ， 混 合 土 樣 pH 值 、 孔 隙 度 及 容 器 容 水 量 接 近 於 建 議 範 圍 ， 而 混 合 比 15% 以 上 之 土 樣 EC 值 高 於 建 議 值 3.5 mS/cm， 混 合 比 40% 以 下 之 土 樣 其 總 體 密 度 高 於 建 議 值 0.8 g/cm3， 顯 示 堆 肥 含 鹽 度 過 高 及 土 壤 荷 重 的 問 題 。 綜 合 以 上 結 果 可 知 ， 經 由 添 函 堆 肥 ， 可 調 節 土 壤 之 酸 鹼 值 ， 提 供 土 壤 不 足 養 分 ， 並 增 進 土 壤 構 造 ， 以 達 改 善 土 質 之 目 的 (Aggeli des an d L ondra, 2000; Ros et al., 2003 ; K owalijo w and Mazzarin o, 20 07) 。37 4.2 第 一 階 段 混 合 比 及 含 水 率 選 擇 實 驗
植 物 於 不 同 堆 肥 混 合 比 及 含 水 率 下 之 生 長 情 形 如 圖
4.2
及 圖4.3
所 示 ， 結 果 顯 示 當 介 質 之 堆 肥 混 合 比 為 40% 以 上 時 ， 植 物 之 生 長 皆 受 抑 制 ， 於 三 個 月 後 皆 枯 萎 ， 而 堆 肥 混 合 比 為 20% 時 ， 多 數 之 植 物 生 長 皆 受 抑 制 ， 僅 一 盆 植 物 生 長 良 好 ， 未 添 函 堆 肥 的 土 壤 實 驗 組 ， 植 物 之 生 長 不 受 抑 制 ； 不 同 含 水 率 下 植 物 生 長 結 果 如 表4.3
所 示 ， 結 果 顯 示 不 論 於 土 壤 或 堆 肥 添 函 介 質 ， 植 物 生 長 情 形 皆 以 含 水 率 35% 較 佳 。 由 此 可 知 ， 過 量 之 堆 肥 添 函 ， 將 對 植 物 生 長 造 成 抑 制 ， 並 頇 維 持 植 物 適 當 之 生 長 條 件 。 根 據 結 果 ， 本 研 究 將 合 理 之 堆 肥 添 函 量 控 制 為 0~20%， 而 初 始 含 水 率 控 制 為 35%。圖
4.2
不 同 含 水 率 下 一 個 月 後 植 物 生 長 情 形38
圖
4.3
不 同 含 水 率 下 三 個 月 後 植 物 生 長 情 形表
4.3
植 物 生 長 帄 均 重 量R a t i o
M o i s t u r e 0 % 2 0 % 4 0 % 6 0 % 8 0 % 1 0 0 %
2 5 % 1 6 . 7 g -1 -1 -1 -1 -1
3 5 % 3 0 . 5 g 1 6 . 1 g -1 -1 -1 -1
1d e a d
39 4.3 第 二 階 段 堆 肥 混 合 比 實 驗
4.3.1 第 二 階 段 堆 肥 混 合 比 實 驗 設 計
第 二 階 段 堆 肥 混 合 比 實 驗 設 計 如 圖
4.4 所 示 ， 設 計 堆 肥 混 合 比
0、 5、 10、 15、 20 % 共 五 種 比 例 ， 以 扦 插 法 將 植 物 植 入 土 下 一 公 分 ， 初 始 植 物 長 度 為 五 公 分 ， 每 組 分 別 有 11 盆 種 植 植 物 ( 實 驗 組 ) 及 1 盆 無 種 植 ( 控 制 組 ) ， 初 始 實 驗 含 水 率 為 35% ， 實 驗 期 間 定 時 做 含 水 率 檢 測，將 各 組 含 水 率 維 持 近 似 於 35%，實 驗 地 點 選 於 無 受 陽 光 直 接 照 射 之 閣 樓 下 ， 使 其 受 日 照 、 雨 水 之 影 響 較 小 ， 由 於 供 給 之 水 量 造 成 之 滲 水 情 形 幾 乎 可 忽 略 ， 故 於 本 研 究 過 程 不 考 慮 滲 出 水 導 致 氮 、 磷 污 染 之 問 題 。圖
4.4 第 二 階 段 混 合 比 實 驗
40
4.3.2 第 二 階 段 堆 肥 混 合 比 實 驗 植 物 生 長 結 果
第 二 階 段 試 驗 植 物 生 長 結 果 如 圖
4.5 所 示 ， 根 據 圖 4.5
實 驗 結第 二 階 段 試 驗 植 物 生 長 結 果 如 圖