113 高普考普通考試 農業技術 土壤與肥料概要 考古題詳解

核心觀念

土壤有機質是土壤中動植物殘體、微生物及其分解產物的總稱。常見分析方法分為兩類：一類以化學氧化測定土壤有機碳，再換算有機質；另一類以加熱前後的重量差估算有機質。

常用換算式為：

此係數假設有機質平均含碳量約為 $58\%$，因此屬經驗換算值，並非適用於所有土壤的固定比例。

解題方法：說明兩種測定法

一、重鉻酸鉀濕式氧化法（Walkley–Black 法）

**原理：**以重鉻酸鉀（$K_2Cr_2O_7$）在濃硫酸提供的強酸與熱條件下，氧化土壤有機碳。依反應前後重鉻酸鉀的消耗量，推算土壤有機碳含量，再乘以有機質換算係數估算有機質。

**測定概念：**重鉻酸根被還原為三價鉻；可用硫酸亞鐵滴定剩餘的重鉻酸鉀，據其消耗量計算有機碳。傳統 Walkley–Black 法常以校正係數補償氧化不完全的影響。

缺點：

• 有機碳未必能完全氧化，結果常低估；校正係數不能完全消除不同土壤間的差異。
• 土壤中的氯離子、二價鐵等還原性物質會消耗氧化劑，造成結果偏高。
• 重鉻酸鉀含六價鉻，具毒性；濃硫酸具腐蝕性，操作與廢液處理均須注意。
• 由有機碳換算有機質時使用經驗係數，土壤有機質組成不同會影響準確度。

二、灼燒失重法（Loss on Ignition, LOI）

核心觀念

土壤構造是土粒排列、聚集成土壤團粒的情形。良好的團粒構造能形成大小不同的孔隙，有助於通氣、排水、保水及根系伸展。

土壤微生物可透過分泌黏結物質、菌絲纏結土粒，以及分解有機質等作用，促進土粒形成團粒，改善土壤構造。其中，細菌與真菌的作用方式不同，但都能增進土粒間的結合。

解題方法

本題是機制說明題，可依「微生物如何把土粒黏結、穩定成團粒」作答，再分別說明細菌與真菌的作用。

• **細菌：**細菌分泌多醣類、黏膠質等胞外聚合物，附著於礦物土粒表面，增加土粒間的黏結；細菌及其殘體也能提供有機膠結物質，促使微團粒形成並提高團粒穩定性。
• **真菌：**真菌菌絲細長且可延伸穿越土粒間隙，能像網狀結構一樣纏結、包覆土粒與微團粒；

核心觀念

堆肥化是利用微生物在適當水分、通氣與溫度條件下分解、轉化有機廢棄物，使其逐漸成為穩定、腐熟的有機質材料。農業廢棄物堆肥化的目的，兼具妥善處理廢棄物、回收資源、製成有益土壤的產品三個層面。

解題方法

作答時可由「處理端、資源端、農地端」依序說明：

1. 妥善處理與減量：降低農業廢棄物的體積與含水量，減少堆置、棄置或任意施用所造成的異味、蚊蠅滋生及水體、土壤污染。
2. 促進腐熟與穩定化：將易分解、易腐敗的有機物轉化為較穩定的腐植質，降低未腐熟材料直接施用時可能造成的作物傷害、養分暫時固定或土壤缺氧等問題。
3. 降低衛生與生物危害：堆肥化過程中適當的高溫期，有助於降低病原微生物、寄生蟲及雜草種子的活性；仍須配合妥善操作，才能達到預期效果。

核心觀念

本題考查施肥原理中的「最少養分律」與「報酬漸減律」，重點是理解作物產量如何受養分供應限制，以及增加施肥量後產量與收益的變化。兩者都說明施肥必須依作物需求與土壤供肥狀況調整，避免只增加單一肥料而忽略整體養分平衡。

解題方法

作答時分別說明兩項原理的定義、產量反應及施肥上的意義，再連結題幹所提的經濟效益與環境衝擊。

一、最少養分律

最少養分律又稱「限制因子律」，由李比希（Justus von Liebig）提出。作物生長所需的養分及其他生長因子，即使大多數供應充足，生長仍受供應最不足的因子所限制；增加已充足的因子，不能有效提高產量，必須先補足限制因子。

此原理常以「木桶律」說明：木桶能盛裝的水量受最短木板限制，如同作物產量受最缺乏的養分或生長因子限制。限制因子不只包含氮、磷、鉀等養分，也可能是水分、光照、溫度、土壤通氣性或土壤酸鹼度。

**施肥上的意義：**應先依土壤檢測、作物症狀及生育需求，找出真正限制生長的養分，再適量補充並維持養分平衡。若土壤缺磷，單獨增加氮肥通常無法充分增產，還可能造成養分失衡、肥料浪費或環境負荷。

二、報酬漸減律

報酬漸減律指出，在其他生長條件固定時，持續增加某一生產要素（例如某種肥料）的投入，產量起初可能明顯增加；但投入量愈多，每增加一單位投入所帶來的額外產量通常逐漸減少。