喜樂、光明、空靈

土壤化學
 
第一節、土壤膠體

土壤物理
第一節土壤質地
國立台灣師範大學地理學系 

土壤及溶液肥力測定實習
一、主旨：本實習目的擬.旨在藉由電導度計及酸鹼度計之操作來探討水溶液或土壤溶液中總
游離陰陽離子數或氫離子數之多寡，供為判定水溶液或土壤樣品之肥力。
二、原理：電導度為一種度量溶液中總游離之陰陽離子總數之儀，計（electrical
conductivity meter, EC meter）溶液中離子量越強者，其電導度越大。換言之，
以 EC之大小來代表溶液中總離子量多寡。電導度計係一種設計來測量 EC值大小
之儀器，其設計原理係將電流通過 1平方公分截面積及 1公分之液柱時產生之電
阻（Ω）的倒數，單位為Ω/cm、mho/cm或S/cm（siemens per cetimeter）。實
際操作時，係將兩片等面積之白金電電板，置於 1.0×1.0×1.0立方公分之相對空
間中，即一般稱之電極棒。一旦電極棒上方通電而下方白金皮部分浸於營養液中，
＋＋2＋2、
則營液中之陽離子（例如 K、Ca、MgNH4＋……等）會吸附在通.負.電之白板
上，而營養液中之”陰”離子（例如 NO 3-、PO4-3、SO4-2………）會吸附在通”正”電
之白金板上，在兩白金板間形成一電橋。而”電導度”者，其實係在度量量營養
液中形成電橋之強度。一般而言，測度營養液之離子大約為 0.1~3.0 ×10-3S/ cm，
故常以 0.1~3.0 mS/cm簡化之。”m”為 milli之意。電導度受溫度影極大，例如
1N之 KCI在15℃時 EC值為1.147 mS/cm，至25℃時1.413 mS/cm。因之，測定
時需要以溫度校正公式補償之，Ct＝C25「1+β（T-25）」，Ct＝t溫度下之電導度，
C25＝25℃下之電導度，β＝溫度係數。一舨而言。土壤之 EC值0.1~0.3 mS/cm，
河沙之 EC值在 0.05~0.1 mS/cm，有機堆肥之值在 2~20 mS/cm，有機介質之 EC值
在 0.5~2.0 mS/cm，自來水 EC值為 0.1~0.4 ms/cm，井水、泉水等為 0.4~0.8 mS/cm；
土壤或水耕營養液為 1.0~3.0 mS/cm。若水耕營養液或土壤之 EC值超過 4.0 mS/cm
時，所種之植物會發生脫水萎凋之鹽類過剩障礙。
酸鹼度為一種度量固體肥料調配成營養液後或用水中氫離子濃度之多寡，一般
以其濃度之指數來表示，稱為pH(potential of hydrogen ion)；即 1公升的溶
液中含氫離子克數之倒數的常用對數，其測量值由1~14，7為中性，1為強酸，
14為強鹼。
pH=－log【H+】= 1
或【H+】=10－pH
log【H+】
若溶液中【H+】較【OH－】大時，此溶液即為酸性，反之即為鹼性。因之，
+
.
......【H 】＝【ＯH－】時pH=7，
【H+】＞【ＯH－】時 pH＜7，及
【H+】＜【ＯH－】時 pH＞7。
三、測定方法
(一)、土壤 pH值測定方法
1.取土壤 20g置於 100㏄燒杯中並外加 20ml之去離子水（1：1）
2.以玻棒攪拌均勻
3.靜置 30分鐘再攪拌一次後，再靜置 30分鐘
117
4. 將 pH電極插入，測 pH值
(二)、土壤 EC值測定方法
1. 秤 50gm土壤　於 250ml之三角瓶中，並外加 50ml之去離子水
2. 震盪 15分鐘及靜置 1小時後再震盪 5分鐘
3.以 1號濾紙過濾
4.濾液可測 EC值
(三)、水溶液 pH值測定方法
1.取水溶液 20cc置於 100㏄燒杯中
2.以玻棒攪拌均勻
3.以 1號濾紙過濾
4.濾液可測 pH值
5.將 pH電極插入濾液，測 pH值
(四)、水溶液 EC值測定方法
1.取水溶液 20cc置於 100㏄燒杯中
2.以玻棒攪拌均勻
3.以 1號濾紙過濾
4.濾液可測 EC值
5.將 EC電極插入濾液，測 EC值

 酸鹼度 電導度 溫度 照度 濕度

EC值的問題
在生長基質中可溶性鹽含量會加大，特別是長時間用礦物質含量高的水對植物進行施肥灌溉，並且（或者）很少進行過濾或根本沒有進行過過濾的時候。EC值是用來測量溶液中可溶性鹽濃度的，也可以用來測量液體肥料或種植介質中的可溶性離子濃度。高濃度的可溶性鹽類會使植物受到損傷或造成植株根系的死亡。EC值的單位用mS/cm 或mmhos/cm表示，測量溫度通常為25℃。正常的EC值範圍在1-4mmhos /cm（或mS/cm）之間。基質中可溶性鹽含量（EC值）過高，可能會形成反滲透壓，將根系中的水分置換出來，使根尖變褐或者乾枯。基質濕度的波動會使可溶性鹽含量過高的問題進一步惡化，植株根系損傷嚴重，無法吸收水分和營養，導致植株出現萎蔫、黃化、組織壞死或植株矮小等症狀。EC值過高也會增大由綿腐病菌引起的根腐病的發生機率。
pH值問題
中國水源的pH值變化範圍比較大，種植者一定要對其水源的pH值進行檢測。pH值顯示的是溶液的酸度。pH值為7，表示溶液為中性；小於7，表示溶液為酸性；大於7，表示溶液為鹼性。適宜植物生長的 pH值範圍大體在5.5-6.5之間，依品種不同而有所變化。pH值的高或低均為正常現象。現在發現pH值最高的地方在雲南省，其值為8.5，有時甚至可以達到8.9。對於pH值過高的情況，利用肥料進行調節幾乎是不可能的，最好的方法是向灌溉水中注入酸進行調節。與pH值有關的問題中最常見的是由於pH值過高或過低而引起的營養缺乏或毒害。
 

--------------------------------------------------------------------------------
農業試驗所　王鐘和‧林毓雯‧丘麗蓉‧黃維廷‧江志峰
一、前言
　　肥料的過度使用所造成的負面影響，長久以來一直倍受關注，相關調查資料亦顯示農友栽培蔬菜作物常有施肥量過多之情形，造成肥料利用率降低，對環境也有不良的影響。尤其是葉菜類蔬菜，因為生育期甚短，一年之中栽培的期作數可達6~11作之多，過量施肥形成負面的影響更大。由於有多量的有機肥料和化學肥料施用在這些蔬菜田，因此在所有耕作系統中以密集耕作的蔬菜田受鹽分累積和硝酸根污染地下水可能形成之危害最高(圖1)。
　　為改善此種情形，藉土壤診斷以調節施肥乃益加必要。土壤速測是土壤肥力的快速診斷方法，係利用化學分析方法測定土壤樣品的若干物理化學性質與有效養分含量，可掌握每作蔬菜種植前土壤中殘餘之營養要素量，加上該作期間內土壤可能礦化供應之養分量，作為調節該作施肥量之診斷及施肥推薦工作，甚為重要。台灣地區以往已完成應用土壤速測進行水稻、玉米、甘蔗、花生、大豆等作物之磷、鉀需肥診斷試驗，推薦合理的磷鉀肥施用量，因此土壤診斷目前最缺者乃土壤有效態氮供應能力之測定。　
圖1　葉菜類蔬菜生育期短，同一塊田一年之中耕作次數多，施肥不當易使養分累積，對蔬菜生長及土壤環境有負面影響
二、土壤氮肥力診斷方法之研究
　　土壤有效態氮素礦化量之預測研究者甚多，概言之，有各種模擬法和礦化潛能的測定法。後者較適宜於土壤中短期間礦化量之預測。但礦化潛能的測定常需孵育土壤數週，勞力及時間均不經濟。已有若干學者嘗試以各種較節省時間之化學方法來估測土壤中有效態氮的供應量。
(一)孵育淋洗法
　　將定量土壤樣品於某一溫度及水分下，孵育一定期間，測定其礦化氮量。依據前人研究結果顯示，較長孵育期間累積之礦化氮量與較長生育期作物如玉米、高梁之生長及氮素吸收有良好相關；反之，較短孵育期間累積之礦化氮素量則與短生育期之作物如蔬菜作物有良好相關。
(二)化學萃取法
　　以不同濃度之強酸或鹽類、鹼或熱水萃取全部或部分土壤無機態氮及有機氮，作為估測作物較易吸收之土壤有效態氮含量。
　　行政院農業委員會農業試驗所農化組，近年來進行診斷土壤中有效態氮含量之技術研究，除了於實驗室內探討不同化學萃取法萃取之氮素量與孵育淋洗法氮素量之相關外，更採取台灣地區蔬菜產區共計23處蔬菜園之土壤，於溫室內種植葉菜類蔬菜，來驗證化學萃取法測定土壤之有效態氮素量與蔬菜產量之相關性，並進一步在雲林及彰化地區蔬菜園進行田間驗證工作。研究結果顯示，以10%氯化鉀溶液萃取法、熱2M氯化鉀溶液萃取法及熱水萃取法等三個方法所得之氮素量，與孵育法(30。C，14天)累積之氮素量均有極顯著之正相關。盆栽試驗種植空心菜、白菜、萵苣及菠菜等葉菜之無氮處理產量百分率(無氮處理蔬菜產量÷施氮處理中最高之產量×100)，與10%氯化鉀溶液萃取法、熱2M氯化鉀溶液萃取法及熱水萃取法所得之氮素量，均有顯著正相關。在永靖地區入滲速率低、鹽分易累積之蔬菜園設置田間試區，結果也顯示無氮區22作蔬菜之產量百分率與化學萃取法所得氮素量亦有顯著之相關。
三、葉菜園土壤氮肥力現場診斷推薦氮肥用量
　　前節中之結果已篩選出適宜應用於診斷葉菜園土壤氮肥力之化學萃取法，雖較孵育淋洗法已大幅節省氮肥力診斷所需的時間，但是化學萃取法在田間採取土壤樣本後，仍需經過土壤風乾處理及一連串的化驗分析步驟，無法在蔬菜園做現場診斷、立即推薦氮肥施用量的工作。為滿足葉菜類蔬菜栽培高複作指數(即一年之中耕作之作數)，兩作蔬菜空檔時間甚短之需要。進一步之研究成果顯示：採取葉菜類蔬菜園表層土壤(0~15公分)，加入純水直接以電導度計測定電導度值(EC值，土壤與水之比例為1比5)(圖2)，其測值與土壤中之硝酸態氮含量呈極顯著之正相關(圖3)。田間試區驗證之結果也相同(圖4)，故此法可有效應用於葉菜園現場土壤氮肥力診斷，以推薦氮肥施用量。依本方法在塑膠布溫室設施內(因無雨水淋洗且蒸散量大，易形成鹽分累積)或排水較差容易鹽分累積之葉菜類蔬菜園土壤，測定之EC值大於0.4 mS/cm(此時土壤中之硝酸態氮含量大於100ppm)時，不必施用氮肥，EC值界於0.4至0.3 mS/cm時，較農政單位編印之作物施肥手冊中氮肥推薦施用量減施3/4量，EC值界於0.3至0.2 mS/cm，較氮肥推薦施用量減施1/2量，EC值界於0.2至0.1 mS/cm，較氮肥推薦施用量減施1/4量，EC值小於0.1 mS/cm，則依氮肥推薦用量施用。惟土壤中氮素動態受土壤有機質及水分含量影響，當土壤之有機質含量較低(小於3.0%時)，或排水良好，入滲速率高時，氮素易流失，則減施之氮肥量要減少(附表)。應用此土壤氮肥力立即診斷推薦氮肥施用技術，將可節省肥料支出，增加肥料利用效率，增加農民收益，對生態環境之維護亦有助益。
圖2　於葉菜園進行現場即時土壤氮肥力測定之情形
圖3　盆栽試驗土壤EC值及硝酸態氮含量之相關
圖4　土壤EC值與硝酸態氮含量之相關(永靖1998-1999)
附表　依據葉菜類蔬菜園表土(0-15公分)電導度測值推薦氮肥用量對照表  /
註x：電導度值係以土壤與水之比例為1：5之樣本測定。
　y：如為新墾之葉菜蔬菜園其土壤有機質含量低於3.0%者或土壤入滲速率較快之蔬菜園，氮肥減施之量需減少。
　z：係指較作物施肥手冊中氮肥推薦用量之減施比率。
四、結語
　　生產高品質農產品是農業經營者追求的目標，要想達到此目標，完善的養分管理是必要的手段，應用土壤診斷推薦肥料施用量是達到此目標之不二法門，尤其設施栽培容易造成養分累積，此項工作愈加重要。三種化學萃取法中以10% 氯化鉀溶液萃取法較為便利快速，且與葉菜無氮產量百分率有極顯著相關，且同法萃取液中之硝酸態氮含量與EC值也有極顯著之正相關，故電導度值可作為快速診斷一作葉菜生育期間土壤有效態氮供應量之指標，提供為調整氮肥用量之依據。
 

價格 519~650元
配件有測試筆一隻/校正液一罐..整組650元
水族館有賣

土壤改良與管理
http://203.68.20.65/science/content/1989/00020230/0010.htm#化學肥力的改良
      【摘要】西方有句諺語：「施石灰不施肥，富了父親，窮了兒子。」
      我們腳下的土壤乃所有陸地生物賴以生存的寶貝。它賦有孕育生命的能力，更具有消毀、儲存及循環廢物的功能，否則地球上將充滿廢物而為害我們的環境。此外土壤更可作為工程材料，如製磚瓦、作路基及土壩等。
      土壤與文明的關係非常密切，歷史一再證明，許多地區因對土壤管理不慎而造成人為沖蝕或劣化。曾是生長茂盛的良田變為荒蕪不毛之地。短視無補充的土壤管理乃土壤劣化主因。西方有句諺語：「施石灰不施肥，富了父親，窮了兒子。」（Liming
      without fertilizer makes fathers rich and sons
      poor.）由於石灰的誤用，掠奪了土壤肥力，久而久之，土壤勢必劣化。
      土壤含有適量有效的植物養分、酸鹼度適中、不含過量致毒物質，則可認定為具有高化學肥力。可是作為植物生長基質，土壤更需供應植物水分和氧氣。此外，根域溫度變化及其機械性質等，也與植物生長有關。所以土壤生產力除了化學肥力外，尚應考慮物理肥力。本文即分別介紹此兩種肥力改良的原理及方法。
      物理肥力的改良
      如前所述，土壤物理肥力係指：可支承植物不影響發芽生根、通氣透水性佳和根域溫度變化適宜等而言。這樣性質的土壤需要質地中等、構造穩定，且含有機物豐富。中等質地土壤最適合植物生長的三相比例，如右上圖所示。
      此一理想狀況在細質地如黏土、粗質地如砂土等土壤不易達到，必須藉重有機物幫忙。有機物雖然不能改變土壤真質地（true
      texture），但可改變土壤視質地（apparent texture），使砂土或黏土變成似壤土（loam-like soils）。
      此外有機物對中等質地的壤土也有極大功用；土壤中的砂粒、坋粒及黏粒如果呈單粒狀態存在，其物理性必然不好，因為中等質地土壤大、中、小的顆粒級配良好（工程上如此說），很容易被夯實（compaction），而形成極堅實的土壤。這種土壤比砂土或黏土更不利於植物生長，幸好有有機物幫忙，使這些單粒形成團粒，土壤才能呈疏鬆狀態，而有利於水、氣、熱之流通。
      土壤團粒化的機制為：單粒經絮聚作用（flocculation）形成粒團（floccules），因為粒團並不穩定，遇水即會分散，所以必須有膠結物進行膠結作用而形成穩定的團粒。有機物即為良好膠結劑，土壤物理肥力的改良即著眼於此。
      自然膠結物大都是多醣類及醣酸聚合體。應用合成化合物代替自然聚合體，使土壤團粒化或穩定自然團粒，此類化合物統稱為土壤物理改良劑（soilconditioners）。已往這方面的研究獲得許多肯定的結果。土壤物理改良劑施用量雖少但價格昂貴，致無法推廣。
      最早商品化的合成化合物在1951年推出，以Krilium為商標，是水解聚丙烯（HPAN）、乙烯乙酸（VA）及順－丁烯二酸（MA）的共同聚合物。後來推出的有聚乙烯乙醇（PVA）、聚丙烯酸（PAA）及聚丙烯醯胺（PAM）等。後來有許多工業副產品變成市售土壤改良劑，既未註明化學成分，又沒有說明實際功效。總之，二十世紀中葉是土壤改良劑的黃金時代，由於過分誇張，造成企業界走向新產品商業冒險的不歸路。市場上充斥著各色各樣的土壤改良劑，有水溶性者，也有乳化劑者，多少有些穩定土壤團粒功效。但施用成本與實際效應並不相當，因此幾年內便煙消雲散，不再有當初盛況。不過，土壤改良的基本觀念則是絕對正確，只是後來這方面的研究是以較謹慎的態度，考量成本與效益而已。
      化學肥力的改良
      化學肥除植物養分外，還有酸鹼度及鹽度。酸鹼度可以施石灰或硫加以調節，而鹽度過高則需先知道鹽分聚積的原因，再決定改良方法。鹽分地有三種：即鹽土、鹽鹼土及鈉土。其形成原因甚多，如地下水位過高而蒸發量又大於降雨量、整地或灌溉不當、海水倒灌或飄鹽等是。鹽分地在改良前先要消除聚鹽之原，否則不會成功。鹽土較易改良，用洗鹽方法即可。鹽鹼土則需先施石膏再洗鹽方才有效。最難改良的是鈉土，奚里爾（D.Hillel,1980年）建議用逐步洗鹽法，即先以鹽度較高的水洗土，再逐漸減低水中鹽度，如此可以防止因洗鹽而導致土壤不透水，使嗣後洗鹽工作無法順利進行。
      至於養分供應能力，改良方法除施肥外，還可改變土壤化學性質以提高保肥力。茲略述如下：土壤表面具有負電荷，其電荷來源有二：其一為同型代換，以Al+3代換四面體中之Si+4，或以Fe+2、Mg+2代換八面體中之Al+3，而使結晶格子中少一正電荷，表面即帶一負電荷。由此而產生之電荷量不隨外界環境而變，故稱為定表面電荷（constant
      surface charge）或永久表面電荷。
      另一電荷來源是由電位決定離子（potentialdetermining
      ions）吸附於土壤而產生，一般土壤中電位決定離子為H+及OH-。換言之，其電荷量是隨土壤pH而改變。故稱pH依賴性表面電荷或可變表面電荷。土壤陽離子交換量與土壤表面電荷密度有關。
      化學改良土壤之道，即如何增加可變表面電荷量以提升土壤陽離子交換量，則能增強土壤保肥力。所用的改良材料稱為化學改良劑（soil
      amendments）。已往研究證實大量施用磷肥可以增加土壤可變表面電荷量，但大量施用磷肥有兩個缺點：一是大幅提高生產成本，農民不易接受；其次大量施用磷肥會造成地面水污染。磷素改變土壤可變表面電荷之原理是，土壤吸收磷素後，即降低零電點（zero
      point ofcharge）。零電點愈低，則表面電荷量愈大。
      尋找一項能代替磷肥，改良土壤化學性質的材料，首先該離子在土壤中的行為要與磷酸根離子相似。磷酸根離子為四面體，矽酸根離子也是四面體。故凡含矽之材料均可一試。我們曾用矽酸鈉試驗鳳山黃壤及后里紅壤，結果證實均有效。矽酸鈉雖對環境不致造成污染，但用於田間成本仍高。後來我們又用工業廢料及天然石粉試驗也有效。前者如爐渣（煉鋼廠廢料）及飛灰（火力發電廠廢料）；後者如沸石及玄武岩石粉。這些材料含SiO2量均在30％以上。試驗結果飛灰用量宜在1％以下，多用則由於飛灰本身具正電荷，反而中和了土壤表面負電荷。爐渣與沸石則因用量增加，會使土壤表面電荷提高。玄武岩石粉尚在試驗中，不久將有結果。
      工廠需花錢處理這些材料，才不致污染環境，用於改良土壤可以說廢物利用，一舉兩得。不過根據已往經驗，如果有企業界介入，原來不值錢的廢料，一旦變為商品，價格即大幅提高，工廠也將視為奇貨，待價而沽，最後使研究者改良土壤的意義頓成泡影。
      土壤改良無論施用化學改良劑或是物理改良劑，想法絕對正確，做法則要各主管單位設法促成。首要工作是立法，規定商品登記、價格限制，並註明販賣肥料的成分。台灣土壤改良工作遲早都要施行，《中央日報》曾刊載一篇文章說：「據省農林廳調查，全省九十萬公頃農田中，有60％需要改良。」這個數量，大得實在驚人，所以此方面研究及推廣，愈早開始愈好。如今糧食過剩，沒人覺得重要，一旦糧食缺乏，再倉促從事土壤改良，成功機會不大。作者深信土壤改良工作困難固多，只要無人從中謀取暴利，將來大規模改良台灣土壤，前途仍極樂觀。
      萬鑫森任教於中興大學水土保持學研究所  
      

土壤的ph值
來源＝＞http://tw.myblog.yahoo.com/ananas-100/article?mid=4484&prev=4534&next=4411
2009/03/09 16:32

土壤中酸鹼值測定方法草案 
NIEA S410.62C