113 地方特考四等 農業技術 土壤與肥料概要 考古題詳解

核心觀念

酸性、鹼性土壤是依土壤酸鹼反應判定，常以土壤懸浮液的 pH 值表示：$pH<7$ 為酸性，$pH=7$ 為中性，$pH>7$ 為鹼性。農業上也常依作物適應性與改良需要，將酸鹼程度再分級；土壤 pH 會影響養分有效性、微生物活動與作物生長，不能只憑土壤外觀判斷。

酸性土壤常見於雨量較多、淋洗作用強的地區，土壤中的鹼性陽離子如鈣、鎂、鉀逐漸流失，氫離子與鋁離子的影響增加。強酸性土壤可能發生鋁、錳毒害，並使磷固定，降低作物對養分的吸收。鹼性土壤則常因碳酸鈣、碳酸鈉等鹼性物質較多，或交換性鈉偏高而呈鹼性；部分鹼性土壤會有鐵、鋅、錳、磷等有效性降低的問題。鹼性土壤不等同於「鈉質土壤」：是否屬鈉質土壤，須另依交換性鈉比例等土壤性質判定。

解題方法：酸性土壤的改良

作答時先說明酸性與鹼性土壤的判定，再依酸性來源及其造成的障礙，提出「中和酸度、改善土壤化學環境、配合作物與管理」等改良方向。

1. 施用石灰資材中和酸度 酸性土壤最基本的改良方法是施用石灰質資材，例如碳酸鈣、苦土石灰（含鎂的石灰資材）或白雲石灰。石灰中的鈣、鎂可中和土壤酸度，降低交換性鋁與鋁毒害，並補充鈣、鎂。資材種類與用量須依土壤酸鹼度、質地、緩衝能力、作物需求及石灰中和值決定；宜先採土壤檢測結果，再按建議量施用並均勻混入耕作層。過量施用會使土壤 pH 過高，造成微量元素有效性降低。

核心觀念

本題考「作物需肥量」與「實際施肥量」的關係。作物需肥量是作物在特定生育期間，為達到目標產量與品質所需吸收的養分量；施肥量則是為補足土壤供肥及其他養分來源的不足，實際施入土壤或作物的肥料養分量。

因此，施肥量不等於作物需肥量。可用下式表示其概念：

實際施肥建議還須配合作物、土壤及栽培管理條件調整。題目所問的「影響作物需肥量之因素」，作答時應從產量與品質目標、作物特性、生育條件、土壤供肥能力及養分利用效率等面向說明。

解題方法

先區分兩個概念：作物需肥量描述作物的養分需求；施肥量則是為滿足需求而補充的肥料量。答題時逐項說明哪些因素會改變作物的養分需求，以及哪些因素會改變土壤供肥或肥料利用效率，進而影響實際施肥量。

一、目標產量與產品品質

目標產量越高，作物形成莖葉、根、果實或籽粒所需的養分通常越多；產品品質要求也會影響氮、磷、鉀及微量元素的需求。例如，葉菜類重視葉片生長與外觀，果樹及果菜類則須兼顧果實發育、品質與結果量。目標設定應以合理產量為基礎，過度提高產量目標容易造成施肥過量。

二、作物種類與品種

不同作物的養分需求量、需肥比例與吸收能力不同。不同品種的生育期、根系特性、產量潛力及耐肥性也有差異，因此同一土壤條件下，作物或品種不同，需肥量與肥料配置亦可能不同。

三、生育期與生長勢

作物在不同生育階段對養分的需求不同。營養生長期通常需要足夠氮素以建立莖葉；開花、結果或籽粒充實期，則須依作物特性供應適當的磷、鉀及其他養分。施肥時點若與需肥高峰不配合，肥料利用率會降低，即使總施肥量相同，也難以滿足作物需求。

四、土壤肥力與土壤性質

核心觀念

本題考查土壤如何透過固相表面反應、化學轉化及溶解平衡，影響無機物的有效性與移動性；並要求掌握可交換性陽離子與陽離子交換容量（CEC）的定義。

（一）土壤對無機化合物的主要作用機制

無機營養鹽或污染物進入土壤後，會在土壤溶液、土壤膠體表面及固相礦物間分配，也可能改變化學型態。主要機制如下：

1. 吸附與離子交換 黏土礦物、有機質及鐵鋁氧化物表面可吸附離子。靜電作用所造成的非專一性吸附，常能透過離子交換逆轉；專一性吸附則涉及較強的表面鍵結，通常較不易解吸。例如，土壤膠體可吸附陽離子，降低其在土壤水中的濃度與淋洗移動性；磷酸根則可被鐵、鋁氧化物表面吸附。

2. 沉澱與溶解 當溶液中的離子濃度及化學條件達到沉澱條件時，離子會形成低溶解度固體；酸鹼度或溶液組成改變後，沉澱物也可能再溶解。例如，磷在酸性土壤中可與鐵、鋁形成難溶化合物，在石灰性或偏鹼土壤中則可能與鈣形成難溶磷酸鹽。沉澱通常降低溶解態濃度與移動性，溶解則可能增加兩者。

3. 氧化還原反應 土壤通氣狀況與微生物活動會改變氧化還原電位，使元素轉換價態，進而改變其溶解度、吸附性及毒性。例如，淹水缺氧時，鐵、錳的還原可能使其溶解度增加；硝酸態氮也可能在缺氧條件下經反硝化作用轉為氣態氮而逸失。

4. 錯合與螯合 金屬離子可與溶解性有機物、腐植質或螯合劑形成錯合物。錯合可能降低自由金屬離子的活度；若錯合物具水溶性，也可能增加金屬的溶解與移動。

5. 生物固定與釋放 微生物可吸收土壤溶液中的無機養分，將其納入生物量，使其暫時不易被植物吸收或淋洗；生物體分解後，養分又可釋回土壤溶液。

上述作用共同決定無機物在土壤中的溶解態濃度、植物有效性及移動性；其中酸鹼度、氧化還原狀態、土壤質地與有機質含量都是重要控制因子。

（二）可交換性陽離子的意義與種類

可交換性陽離子是指以靜電作用吸附在黏土礦物、有機質等土壤膠體交換位置上，且能與土壤溶液中的其他陽離子可逆交換的陽離子。它們不是固定在礦物晶格中的結構成分；當土壤溶液中其他陽離子濃度改變時，可被置換進入溶液。

主要包括：

• 鹽基陽離子：鈣離子 $\mathrm{Ca^{2+}}$、鎂離子 $\mathrm{Mg^{2+}}$、鉀離子 $\mathrm{K^+}$、鈉離子 $\mathrm{Na^+}$。

核心觀念

本題考兩件事：作物必需微量元素的範圍，以及土壤養分如何移動到根表，供根吸收。這三種作用機制是根系截獲、質流與擴散；它們描述的是養分到達根表的途徑，之後養分才經由根細胞膜進入植物體。

作物必需微量元素是植物需要量較少、但缺乏時會影響正常生長的元素。題目限定「由土壤獲取」，應列出土壤供應的七種必需微量元素：鐵（Fe）、錳（Mn）、鋅（Zn）、銅（Cu）、硼（B）、鉬（Mo）及氯（Cl）。鎳（Ni）也是現代植物營養學承認的必需微量元素，但作物主要透過種子等途徑取得；依本題「由土壤獲取」的限定，標準作答列上述七種。

解題方法

先依元素來源整理微量元素，再按「養分如何抵達根表」逐一說明三種機制。作答時要區分「養分移動到根表」與「根細胞吸收」：題目所問的三種機制屬於前者。

一、根系截獲（root interception）

根系生長、伸長及增粗時，根表直接接觸土壤顆粒或土壤溶液，取得接觸範圍內可利用的養分。根毛增加根系與土壤的接觸面積，菌根也可擴大根系探索土壤的範圍。

此機制受根系生長量、根毛發育及根土接觸狀況影響；單靠根系截獲通常供應的養分比例較少。

二、質流（mass flow）

根吸收水分並經蒸散作用帶動水分向根移動時，溶解在土壤水中的養分隨水流一起移向根表。質流供應量與土壤溶液中的養分濃度及植物吸水量有關，可概括表示為：