114 原住民特考三等 農業技術類科 土壤學 考古題詳解

核心觀念

土壤構造是土粒排列及其形成團聚體的狀態，包含團粒的形狀、大小、穩定性，以及團粒間孔隙的分布。形成良好構造的關鍵，在於黏粒、粉粒等土壤顆粒受到膠結，成為較穩定的團粒；無機組成與有機組成都能參與膠結，但作用方式不同。

解題方法

本題可按「無機膠結作用」與「有機膠結作用」分段說明，再連結到團粒形成、穩定性與孔隙狀態。作答時應指出促進構造形成的因素，也要說明不利條件如何造成分散或結構破壞。

無機組成的影響

1. 黏土礦物提供團聚的基礎 黏土顆粒粒徑細、比表面積大，表面帶有電荷，能吸附陽離子及水分，並與其他黏粒、粉粒接觸。適度的黏粒含量有利於顆粒聚集與團粒發展；但黏土過多且分散時，土壤容易黏結、通氣不良，構造也可能不穩定。

2. 陽離子促進或抑制黏粒絮凝 鈣、鎂等二價陽離子能降低黏粒表面的排斥作用，促進黏粒絮凝；鈣離子也能協助連結黏粒與有機質，形成較穩定的團粒。相較之下，鈉離子容易使黏粒分散，導致土壤膨脹、結皮或形成不良構造。

3. 鐵、鋁氧化物具有膠結作用 鐵、鋁氧化物可附著於黏粒及其他細小顆粒表面，充當膠結物，促使土粒形成團粒。在某些高度風化土壤中，氧化物含量會影響團粒的形成及穩定性。

4. 碳酸鹽及其他礦物可協助膠結 碳酸鈣等物質可在適當條件下沉積於顆粒接觸處，形成膠結作用；可溶性鹽類則會影響土壤溶液的離子濃度與黏粒絮凝狀態，其效果須視鹽類種類及濃度而定。

有機組成的影響

核心觀念

本題考查土壤水分特性曲線與作物可利用水分的意義。土壤含水量會隨土壤水吸力改變；水分管理上，常以田間容水量與永久凋萎點作為作物可利用水分的上、下界。

• 田間容水量（field capacity, FC）：土壤充分濕潤後，重力水大致排除，水分移動速率顯著降低時的含水量。常以基質吸力約 $-10$ 至 $-33\ \text{kPa}$ 表示，實際值受土壤質地、結構與排水條件影響。
• 永久凋萎點（permanent wilting point, PWP）：植物即使置於適宜環境中，仍無法由土壤吸收足夠水分而持續凋萎的含水量。通常以基質吸力約 $-1{,}500\ \text{kPa}$ 作為操作性標準。
• 有效水分或可利用水分（available water capacity, AWC）：田間容水量與永久凋萎點之間的水分差，是一般作物根系可利用水分的估計範圍。

若以體積含水量表示：

若以某一土層的水深表示，土層厚度為 $Z$，則：

此處含水量以體積比表示，$Z$ 與水深使用相同長度單位。

解題方法與水分管理意涵

作答時，依序說明兩個界點各代表的土壤水分狀態，再說明兩者之間的差如何用於灌溉管理。

一、田間容水量是根系區可儲水量的上界

灌溉或降雨使土壤濕潤後，超過田間容水量的水分多屬重力水，會向下排出，或在排水不良時造成積水。

核心觀念

本題考查土壤的酸鹼緩衝作用，以及鹽基飽和度與緩衝容量的關係。

土壤緩衝作用，是指土壤受到酸、鹼或其他化學物質加入時，能減少土壤溶液 pH 變化的能力。緩衝容量則是使土壤 pH 改變一定幅度所需加入的酸或鹼量；緩衝容量愈大，表示土壤抵抗 pH 變化的能力愈強。

鹽基飽和度（base saturation, BS）是交換性鹽基占陽離子交換容量（CEC）的百分率：

交換性鹽基通常包括 $\mathrm{Ca^{2+}}$、$\mathrm{Mg^{2+}}$、$\mathrm{K^+}$ 與 $\mathrm{Na^+}$；CEC 則代表土壤膠體可吸附、交換陽離子的總量。

解題方法

作答分兩步：先說明土壤為何能緩衝 pH，再區分「鹽基飽和度」和「緩衝容量」的意義與關聯。

土壤緩衝作用主要來自下列反應與組成：

1. 黏土與腐植質的交換位 黏土礦物及腐植質帶有可交換的電荷位點，能吸附或釋放 $\mathrm{H^+}$、$\mathrm{Al^{3+}}$ 及其他陽離子。加入酸時，部分 $\mathrm{H^+}$ 會被交換位吸附；加入鹼時，土壤中的酸性基團及交換性酸可與鹼反應，降低溶液 pH 的變動幅度。

2. 腐植質與黏土表面的弱酸、弱鹼基團 腐植質含羧基、酚羥基等可解離官能基，黏土表面也有可參與酸鹼反應的位點。這些基團可隨溶液 pH 改變而接受或釋出質子，形成酸鹼平衡。

3. 碳酸鹽、重碳酸鹽與其他礦物反應 含碳酸鈣等碳酸鹽的土壤可中和加入的酸；礦物溶解、沉澱及風化反應也能消耗或釋出酸鹼物質，減緩 pH 變化。

核心觀念

本題考查鹽化土壤的分類。判別重點是土壤中可溶性鹽分的多寡，以及土壤膠體上交換性鈉的比例。傳統分類以飽和糊狀土壤萃取液電導度 $EC_e$、交換性鈉百分率 $ESP$ 及土壤 pH 作為指標。

• $EC_e$：飽和糊狀土壤萃取液的電導度，反映可溶性鹽分含量，常用單位為 $\mathrm{dS/m}$，以 $25^\circ\mathrm{C}$ 為基準。
• $ESP$：交換性鈉占陽離子交換容量的百分率：

$ESP=\frac{\text{交換性鈉量}}{\text{陽離子交換容量}}\times100\%$

傳統判準以 $EC_e=4\ \mathrm{dS/m}$、$ESP=15\%$ 及 pH 約 $8.5$ 作為分類參考界線。題目中的「鹽鹼土」指同時具有高可溶性鹽分與高交換性鈉的土壤；「鹼土」則指交換性鈉偏高、可溶性鹽分不高的土壤。

解題方法

可依序檢視兩個問題：一是可溶性鹽分是否偏高，二是交換性鈉是否偏高。如此即可區別三類：

一、鹽土（saline soil）