內容提供/豐年雜誌 文、攝影/臺南農改場土壤肥料研究室副研究員兼研究室主持人 黃瑞彰

臺灣位於亞熱帶,由於氣候高溫多濕及密集耕作,易使土壤有機質加速分解。為了維持土壤生產力及肥效,土壤有機質適當含量即為關鍵,而施用有機質肥料是最為有效的方式。再者,臺灣近年來環保意識抬頭,以及人們對兼顧食品品質與安全的需求,讓有機質肥料的使用再度受到重視。

改善土壤物理性及化學性,有機質促進作物生長

施用有機質肥料對作物生長具多重效應,其中包括直接及間接效應。施用有機質肥料,改善土壤物理性有許多方法,例如藉由堆肥中的腐植質穩定土壤團粒構造;調節土壤通氣性,供應足夠氧氣予根系,且排除根圈過量二氧化碳;堆肥顏色較深,可促進土壤吸收熱能,增加土壤溫度並間接改善土壤結構;藉有機物質疏鬆堅實土壤,降低土壤總體密度,避免排水不良、表面沖蝕等效果,使作物根系發育伸展,以及增進根系吸收水分、養分等,作物品質也因而提升。此外,土壤有機質含量高、土壤蚯蚓多,造成蚯蚓糞亦多,土壤團粒構造佳。

在施用有機質肥料後,土壤化學性也隨之改善。土壤可長期保存較多植物所需養分,且增加土壤陽離子交換容量(CEC)、陰離子交換容量(AEC)及緩衝能力;此在黏粒及有機質含量少的土壤中更為重要。再者,也能增加土壤儲存養分的能力,有機質肥料中具所有植物所需養分,可增進土壤養分含量。

蚯蚓糞具有良好團粒構造,所以土壤蚯蚓糞含量多,則團粒構造相對較佳。

有機質肥料具有較大緩衝能力,使土壤不會因外來化學肥料而使酸鹼值、電導度呈巨大變化。農委會臺南區農業改良場試驗結果顯示,香瓜田含較高量有機質可減緩過高電導度的傷害。

此外,能鉗合微量營養元素,廣義有機質包括生物體、有機殘體、腐植質,狹義有機質多指腐植質,而土壤有機質可分為有機殘體、腐植質,由於腐植質具若干含氧功能基,使其具有各種膠體特性,例如表面吸附、離子交換、鉗合(螯合、夾合作用)、緩衝作用、氧化還原、生理活性等;並能協助植物營養元素溶解,幫助吸收且提高有效性。

有機質不僅是土壤微生物活動能源,也是有機及無機養分來源。土壤有機質含量高,所含微生物的種類與數量較多,可以促進有機物分解而釋放植物所需的無機養分。有機質肥料也可能促進某些會分泌生長素的微生物生長,如同行政院農業委員會高雄區農業改良場副研究員林永鴻〈腐植酸對作物生長的影響〉研究指出,土壤腐植質中的腐植酸有類似植物生長素的特性,可促進植物生長。

掌握有機質肥料品質三要素:供應量大、釋放速度快、腐熟度高

有機質肥料是資源再利用的方式,若有機廢棄物不被利用或不為土壤消化,便會排放至環境中,造成資源浪費,又引起大氣、水面及土壤汙染。如今堆肥主要目的已經不只是提供養分,而是讓廢棄物無害化,因此可將有機廢棄物適度翻堆。

有機質肥料的優劣,將影響施用後對土壤、作物和周遭環境的衝擊,進而影響農民購買和使用意願。優質有機質肥料的基本要求包括具有供應植物所需養分、改善土壤構造、調節土壤水分、通氣性及溫度、活化土壤磷肥等多重功能;提高作物產量及品質的雙重功效;友善周遭環境,不產生異味;對外在環境衝擊具緩衝能力;較少產生不利副作用。

左圖:香瓜田A試區土壤有機質低,低緩衝性、高電導度之下,植株呈萎凋現象;右圖:香瓜田B試區土壤有機質高,高緩衝性、高電導度之下,植株生育較佳。

以有機質肥料取代化學肥料供應作物生長所需,此理念常被用於有機耕作。由於有機質肥料所含氮、磷、鉀3要素含量與化學肥料相差很多,例如尿素含氮量高達46%,而一般有機質肥料僅1%~6%,並且須經微生物將其有機態礦化成無機態,才具有與化學肥料相同的效應,如果完全以有機質肥料取代化學肥料,便需要大量有機質肥料及適於礦化作用的條件來配合。所以完全迎合作物養分需求,所估算的有機質肥料用量將甚為龐大,同時若大量施用則可能造成難以補救的後遺症,例如鹽分或重金屬累積過量,因而破壞土壤品質、降低土壤生產力。

因此,供應養分為目的的堆肥應具備三大條件,即養分供應量大、釋放養分速率快及腐熟度高。選用3要素成分含量高、碳氮比低(<17)且肥分含量較高的有機質肥料,因礦化作用大於生物固定化作用,故可快速釋出養分供作物吸收,如粕肥、禽畜糞及其堆肥、動物質肥料等,便具備這樣的條件。

油粕類肥料主要種類有大豆粕、花生粕及菜籽粕等20餘種,尚含有油脂,主要成分為蛋白質與碳水化合物,榨油越完全,含肥分比率越高,分解亦迅速。由於富含氮而缺乏磷、鉀,宜與過磷酸鈣、草木灰(棕櫚灰)混合施用,草木灰不僅供給鉀素亦可促進油分分解,並中和分解時所產生的有機酸,此類肥料與任何肥料配合,品質不受影響。

惟在土壤中分解須靠微生物參與,所以寒冷季節分解慢,宜當基肥使用;夏季高溫則分解快,可當追肥使用。近年來,市售肥料更朝向有機複合肥料(添加泥炭)及生技肥料(與有益微生物、有機資材結合為3要素)類型發展,不過有機複合肥料肥分含量高,須注意施用量,過量易造成土壤電導度過高,影響作物生長。

新鮮或未完熟的有機質肥料,一旦施用於土壤中,可能產生許多負面效果,繼續發酵所產生的熱及有毒揮發性氣體,例如甲烷、硫化氫將傷害植物根系,而使抑制生長、帶來病原等,應避免使用來路不明的有機質肥料。

高功效及高穩定,有效改良土壤品質

有機質肥料富含有機質,除了可供應養分外,對土壤性質改善功效為化學肥料所無法比擬。一般而言,施用有機質肥料對土壤物理性、化學性及生物性的改善,比供應養分的貢獻更大。最正確且合宜的肥培管理對策,應為利用有機質肥料改善土壤性質及持久釋出作物所需養分,並配合化學肥料的速效特性,營造出和諧、合理、環保且永續的農業生產型態。

施用品質不良的有機質肥料,可能因發酵不完成而易產生雜菌。

為改善土壤性質,有機質肥料品質應具備長期效用特徵,並非所有有機質肥料都可以有效提升土壤有機質,只有纖維素、半纖維素及木質素含量高者才有作用,通常肥分含量低、粗纖維含量高的資材,如樹皮、牛糞、太空包、蔗渣、稻草、稻殼等堆肥;而雞糞、米糠、魚肥、豆粕類等高氮成分者,增加土壤有機質含量功效有限。再者,須具備高穩定性,穩定性高低的特性與有機質材料的構造及形態有密切關係,此二者愈穩定愈不易被分解,一般長效性有機質材料都具高穩定性。

順應作物生長週期,合理化施肥各有要領

合理化施肥乃為適地、適時、適作的肥料管理方式,須完全配合作物和土壤需求。有機質肥料種類多,肥效係依其所含有機質在土壤中經微生物分解礦化作用釋出養分要素而異,故施用有機質肥料應依其碳氮比預估礦化作用速率,以及可釋出養分要素量。連續使用有機質肥料時,應評估前期土壤中有機質可礦化量,才能確實明瞭須由有機質供給之要素量。若化學肥料、有機質肥料配合施用,應將有機質肥料可釋出要素量扣抵化學肥料施用量,以達到合理化施肥目標。

蔬菜園施用有機質肥料必須考量土壤性質,在低肥力、黏重或砂質壤土,經濟狀況許可之下應採1次或2次大量施用足夠高纖維質且難分解型有機質肥料,可顯著改善土壤保水、保肥力,增進通氣性及緩衝性等,使其有良好物理性、化學性及生物性,再依據調整後之性質,合理搭配施用化學肥料。具高肥力及有機質高之蔬菜園,則宜施用含高氮且易分解型有機質肥料,如油粕類等,不但可減少施用量,避免過度累積磷、鉀等養分,且其快速分解產生氮素,可充足供應蔬菜生長所需。

穴施有機質肥料可與土壤充分混合,覆土則可減少肥料流失,以促進肥效。

果樹屬多年生作物,每年因生長枝葉和開花結果,須從土壤吸收大量養分,其根系較深,因此施肥量、施肥方法、施肥位置和蔬菜類不同。肥料必須施入較深土層以促使根系向下生長,且可提高施肥效率,促進果樹生長。種類以高纖維質有機質肥料為宜,再配合施用化學肥料,調節3要素吸收型態,以利生長及提升品質。

選擇合適有機質肥料,「土壤」為正確施肥對象

由於有機質肥料使用材料及混拌比例不同,其所含成分也各異,為使平衡養分供應及防止土壤過量累積重金屬,特別是禽畜糞堆肥,應輪流施用以不同材料製成之有機質肥料,也等同於輪作。另外,臺灣許多有機質肥料酸鹼值較高,使用時可依土壤性質選擇。

有機質肥料不僅能協助土壤充分供應作物所需養分、水分及氧氣,還能確保良好土壤物理性、化學性及生物性,減少地力劣化,又可減少施用化學肥料及病蟲害發生,使農田容易管理,省事又省心,還能維持良好生產力,以達成人類的糧食需求。肥培管理是對土壤施肥,而非對作物施肥,有健康的土壤,才能生產健康作物。因此,有機質肥料中有機質含量成為最重要的指標。提升有機質肥料功能,達到改良土壤性質,又能促進作物生長,提高作物品質,兼具環境生態維護及提升農業產值之永續農業經營理想。

本文摘錄自《豐年雜誌》2018年9月號。《豐年雜誌》電子書平台,請參考:udn讀書吧TAAZE 讀冊生活HyReadZinio華藝線上圖書館Kono

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