113 地方特考三等 農業技術 土壤學 考古題詳解

核心觀念

土壤通氣性是指土壤與大氣交換氣體，以及氧氣進入土壤、二氧化碳等氣體排出土壤的能力。土壤中的氣體主要存在於孔隙內，因此通氣性受孔隙的總量、大小、連通性及含水狀態共同影響。氣體在土壤中的移動以擴散為主；水分占據孔隙時，氣體擴散會顯著減慢。

解題方法

作答可從「土壤孔隙—水分—氣體交換」的因果關係切入，將因素分成土壤本身的物理性質、環境條件及管理措施，並說明各因素如何改變孔隙中的氣體通道。

1. 土壤質地與孔隙大小：砂質土大孔隙比例較高，排水後常有較多連通的空氣通道，通氣性通常較佳；黏質土雖然總孔隙量可能較高，但細孔隙比例大，孔隙易被水占據，且氣體通道較曲折，通氣性通常較差。質地本身不是唯一判準，實際通氣情形仍須看土壤結構、含水量及孔隙連通性。

2. 土壤結構與孔隙連通性：穩定的團粒結構可形成團粒間大孔隙，有利空氣流通；結構崩解、孔隙不連通或孔隙曲折度增加，則會阻礙氣體移動。

3. 土壤含水量與排水狀況：水分占據孔隙後，空氣孔隙減少，氣體擴散變慢；飽和或排水不良的土壤，通氣性尤其差。反之，適度排水可恢復空氣孔隙。

4. 土壤緊實與容重：機具輾壓、踩踏或耕作不當會壓縮大孔隙，使孔隙連通性降低、土壤容重上升，因而不利通氣。

核心觀念

總體密度（bulk density，$\rho_b$）是乾燥土壤質量與其原狀總體積的比值；總體積包含固體顆粒與孔隙。常用單位為 $\mathrm{g/cm^3}$ 或 $\mathrm{Mg/m^3}$：

土壤有機質密度通常低於礦物質，且有機質有利於形成穩定團粒與孔隙。因此，有機質含量增加時，土壤總體密度通常降低，兩者呈負相關。

解題方法與原因

回答時先指出相關方向，再從「固相組成」與「土壤結構」兩方面說明：

1. 有機質密度較低，降低固相平均密度：​有機質本身的密度低於多數土壤礦物。當有機質取代部分較密實的礦物質時，土壤固相的平均密度下降。

核心觀念

土壤電導度（electrical conductivity, EC）是土壤溶液傳導電流能力的量度，主要反映土壤溶液中可溶性離子的總量與組成。離子濃度愈高，通常 EC 愈大，因此常用來評估土壤鹽分及鹽害風險；但 EC 不是某一種鹽類或離子濃度的直接測值，也不能單憑 EC 判定鹽分組成。

電導度 $G$ 為電阻 $R$ 的倒數，電導率則是將電導度依電極幾何尺寸校正後的量：

其中 $\kappa$ 為電導率，$L$ 為電極間距，$A$ 為電極有效面積。常用單位為 $\mathrm{dS\,m^{-1}}$、$\mathrm{mS\,cm^{-1}}$ 或 $\mathrm{\mu S\,cm^{-1}}$；數值上 $1\ \mathrm{dS\,m^{-1}}=1\ \mathrm{mS\,cm^{-1}}$。

解題方法與量測方法

作答時先交代 EC 的物理意義，再說明如何製備土壤溶液、用電導度計量測，以及結果所依據的萃取方式。常見方法如下：

1. 飽和土壤糊狀萃取液（飽和萃取液 EC，$EC_e$）：逐步加水並混合土樣，製成飽和糊狀土壤，靜置平衡後以真空抽濾取得萃取液，再用電導度計測定。$EC_e$ 常用於評估土壤鹽分及鹽害。
2. 固定土水比萃取：按規定的土壤與水比例混合、振盪或攪拌，靜置或過濾後測定上清液或濾液 EC。

核心觀念

土壤養分有效性，是指土壤中的養分以植物根系能吸收的化學形態存在，或能在作物生育期間轉變成可吸收形態的程度。有效性不等於土壤養分總量：土壤總磷很高，若大多存在於難溶礦物或被強烈固定，作物仍可能缺磷。

可用兩個概念理解養分供應：

• 強度因子：土壤溶液中養分的濃度，代表根系當下可接觸到的養分。
• 容量因子：土壤固相中能較快釋出、補充土壤溶液養分的儲備量。
• 緩衝能力：固相補充土壤溶液養分的能力。土壤溶液中的磷會被根系吸收，或因吸附、沉澱而減少；固相磷能否適時補充，會影響持續供磷能力。

植物主要吸收土壤溶液中的正磷酸根，常見形態為 $\mathrm{H_2PO_4^-}$ 與 $\mathrm{HPO_4^{2-}}$。土壤固相中的磷必須經溶解、解吸或有機磷礦化等作用，進入土壤溶液後，才較能供根系吸收。

解題方法

本題先界定「有效性」不是總量，而是作物生育期間可吸收、或能及時轉成可吸收形態的磷；再依磷供應的控制環節，說明哪些條件會影響磷在土壤溶液中的濃度、固相補充能力，以及根系取得磷的程度。

影響土壤磷有效性的因素

1. 土壤酸鹼度與磷的化學反應

土壤磷有效性通常在微酸至中性範圍較高，常以約 pH 6～7 作為概括範圍；實際適宜值會受土壤性質與作物影響。

• 強酸性土壤：鐵、鋁氧化物及其氫氧化物容易吸附磷；磷也可能與鐵、鋁形成較難溶的磷酸鹽，使土壤溶液中的磷降低。
• 鹼性或石灰質土壤：磷可能與鈣形成難溶的磷酸鈣，降低有效性。
• 因此，土壤過酸或過鹼都可能使磷由溶液態轉為較難被作物利用的形態。

2. 土壤礦物組成、質地與磷吸附能力

黏土、鐵鋁氧化物含量及礦物種類，會影響磷的吸附與固定。黏土含量高、比表面積大，或富含鐵鋁氧化物的土壤，通常有較強的磷吸附能力；高度風化土壤也常有較高的磷固定能力。磷被吸附後，會暫時或長期離開土壤溶液，降低根系可利用的磷。

3. 磷的存在形態與轉化速率

土壤磷包括土壤溶液中的磷、可吸附或可解吸的磷、難溶性礦物磷，以及有機磷等。它們轉變成植物可吸收磷的速度不同：