土壤中的肥料三要素

1、第二章土壤中的肥料三要素大部份植物定植於土壤，土壤供應(yīng)植物生長所需的大部份營養(yǎng)。土壤養(yǎng)分的獲得主要來自土壤礦物的風化 (mineral weathering)釋出、有機質(zhì)的礦質(zhì)化作用 (mineralization) 釋放，有機與無機化學肥料的施用，以及經(jīng)由空氣、灌溉水與雨水的加入等。養(yǎng)分的移出則主要由於作物的攝取、滲漏損失、氧化以及地表逕流與表土沖蝕等，因此，土壤中養(yǎng)分的源(source)與匯 (sink)必需詳加了解，方可做施肥推薦。必需元素在土壤中存在量、每年作物移去量，如表6。表 6礦質(zhì)土中必需元素的濃度及植物年移去量(Foth and Ellis, 1988, p.6)營養(yǎng)要素土壤中

2、含量年移去量土壤溶液中存在的量kg/ha mol/Lmg/Lkg/haCa120,00050100- 50004.0 -200K120,00030100- 10003.9 - 39N0.12,00030NO3-N100-200001.4 -280NH 4+- N100- 20001.4 - 28P0.081,60071- 200.03- 0.62Mg0.612,0004100- 50002.4 -120S0.051,0002100-100003.2 -320Fe4.080,0000.5Mn0.081,6000.40.1-10Zn0.0051000.30.05Cu0.002400.10.03-0

3、.3Cl0.012000.06B0.001200.03Mo0.000360.003以每公頃土壤公斤估算之。2,000,000一、土壤中的氮素1土壤中氮素的收得包括人為施肥，降水、灌溉水引入，以及固氮作用，其中人為施肥多係指化學肥料的施用，各大洲的肥料用量如圖6所示。據(jù) 78年版化學工業(yè)年鑑之資料顯示，1985年世界各國平均三要素用量為N-P2O5-K2O47.4-22.4-17.3 公 斤 / 公 頃 ， 臺 灣 地 區(qū) 為 275.2-65.1-107.9 ， 1988 年 則 為280.6-74.6-109.2，單位面積三要素平均用量位居亞洲之冠，只比荷蘭、比利時與紐西蘭為低，其中氮素施用

4、量更高居世界第二位，僅次於以種植園藝作物著稱的荷蘭。圖 61975年世界各洲及部分國家的氮肥消耗量 (Finck, 1982. p. 34)又據(jù)估計年全世界氮素肥料工業(yè)固定空氣中氮素量為萬公噸，此19703,200數(shù)據(jù)可視為當時的氮肥用量；但生物固定氮素量為 9,100萬公噸，達肥料工業(yè)的近三倍，因此，利用生物固氮為最有希望的氮素肥料代用品捷徑 ，即不浪費資源，也不造成污染。本省在豆科根瘤菌的使用已有很大成就。土壤中有機物所包含氮素與無機氮素形態(tài)間的轉(zhuǎn)換，雖不包含在氮素的收支裏，但對土壤中氮素是否有效，關(guān)係密切，值得探討。氮素的支出包括作物吸收、淋洗、脫氮脫氨，以及沖蝕損失。土壤中氮素的循環(huán)如

5、圖 7。(一)氮肥存在的形態(tài)及量土壤的全氮量在 0.02(土壤底土層 )-2.5 (泥炭土 )之間，一般耕作土壤在0.02-0.2，平均 0.1，主要以有機態(tài)存在，可達全氮的 98以上，無機態(tài)則小於 5，見表 6。有機質(zhì)中含有氮素約 5，因此，以有機質(zhì)的含量來估算土壤中的氮素量是合理的。但是有機氮必需經(jīng)由微生物分解為無機態(tài)，始可被作物所吸收利用，2其肥效較慢，土壤溶液中無機氮+-N)能迅速補充作物營養(yǎng)所需。(NH 4-N或NO3但有機與無機氮都能被植物所吸收利用，只是肥效的遲速問題而已。圖 7 氮素的循環(huán) (Barber, 1984. p.190)表 7土壤中氮素的型態(tài)氮素型態(tài)含量氮素型態(tài)含量

6、無機態(tài) 有機態(tài)590-98NH 4+-NVariableAmino acid-N20-50-N50-150mg/LAmino sugar-NNO35-10-NTracePurine and Pyrimidine-NNO21others50-60二氮素的收入( )1.非生物的氮固定作用3由閃電、燃燒石化原料等因素，使氮素以銨態(tài)或硝酸態(tài)隨降雨而至土壤中，據(jù)估計每年每公頃有 12.8公斤 (英國洛桑 4.0，美國康乃爾 2-22，中國金華23.1 kg/ha/yr)的氮量進入土壤系統(tǒng)中 。各類不同來源的氮素固定量如表 8。2.生物的固氮作用經(jīng)由生物固氮作用而進入土壤系統(tǒng)中的氮可分成四大類 ：豆科共生

7、固氮細菌、非豆科共生固氮放線菌、共生菌藻類及非共生獨立個體之固氮作用，其中以豆科作物栽培最廣，研究最多，利用價值最高，各種固氮生物之年固氮量如表 9。表 8 全球不同來源的氮素固定量 (Brady & Weil, 2000)固定方式面積， 106公頃年固定量， kg/ha總固定量， 106公噸生物固氮豆科植物25014035非豆科植物115089草地30001545森林41001040其他植被土地4900210冰原150000全部土地14900139海洋51000136總生物固氮量175閃電8肥料工業(yè)77總和2603.灌溉水灌溉水中含有多量銨態(tài)氮或硝酸態(tài)氮，會隨灌溉水而進入土壤系統(tǒng)中，依據(jù)日本

8、西原農(nóng)試試驗場的調(diào)查，每年由灌溉水送入水田的氮素量，每畝約48兩。4.施肥4由施肥而進入土壤中的氮素，因地區(qū)耕作型態(tài)不一，而有很大的差異，通常已開發(fā)國家較高，集約耕作地區(qū)較高，各大洲及部分個別國家之氮消耗量如圖 6。由圖可知臺灣之氮肥消耗量遠高於日本，僅低於荷蘭。日本農(nóng)業(yè)經(jīng)營形態(tài)與我國差不多，但肥料用量差異這麼大，雖說我國地處熱帶亞熱帶地區(qū)，作物之生長速率較快 ，施肥量增加；但肥料流失問題亦必需慎重考慮。否則污染地下水源，將造成後代子孫永遠的痛。5.塵埃降落以塵埃型式回到地面上的氮量為0.1-0.2kg/ha/yr。6.動植物及微生物之遺體及排泄物。表 9 生物的固氮量 (Foth and E

9、llis, 1988, p.66)共生系統(tǒng)和微生物種類固氮量共生系統(tǒng)和微生物種類固氮量(kg/ha/yr)(kg/ha/yr)共生系統(tǒng)非豆科非根瘤固氮豆科固氮細菌盤固拉草(5-30)苜宿 (Alfalfa)128-600百喜草(5-30)a(150-250)羽扇豆 (Lupins)150-169植物藻類共生系(50-100)三葉草 (Clover)104-160地衣 (Lichens)39-84(100-150)大豆 (Soybeans)57-94滿江紅 (Azollas)313(50-150)(150-300)牛豆 (Cowpeas)84(50-100) 非共生系統(tǒng) (自由生物體 )苕子 (

10、Vetch)(50-150)藍綠藻 (Blue-green algae) 25(10-50)菜豆 (Bean)(30-50)Azotobactor0.3(5-20)花生 (Peanut)(40-80)Clostridium pasteurianum0.1-0.5(5-20)鴿豆 (Pigeon pea)(150-280)非豆科根瘤固氮赤楊屬植物40-300(Alder) ，放線菌(50-150)a括弧資料來自 Brady & Weil(2000)5(三)氮素的支出化學氮肥施入土中， 當期作物吸收利用率在 40-80之間，平均只有 50，水稻田甚至低於 25，其餘的部分大多經(jīng)由淋洗、脫氮作用、氨

11、揮散及表面沖蝕而損失，小部分經(jīng)由土中之微生物或化學固定作用，暫時無法為作物所吸收利用。有機質(zhì)肥料利用率在 20-30之間。如何提高氮肥利用率，經(jīng)濟合理施用氮肥，成了生產(chǎn)上迫切需要解決的問題。一般肥料通常含有下列氮素型態(tài)之一或一種比上：硝酸態(tài)氮 (NO3-N)，氨態(tài)氮 (NH 3-N) ，銨態(tài)氮 (NH4 +-N) 以及尿素態(tài)氮 (CO(NH 2)2-N) 。每種型態(tài)的氮肥均有其獨特的特性，且各種氮肥的特性，決定其適宜的土壤環(huán)境及應(yīng)有的肥培管理方法。氮肥在土壤中損失的途徑甚多，而瞭解最易發(fā)生氮肥損失的環(huán)境與耕作方式，將有助於我們避免採取有損氮肥肥效的管理方法，或在不利肥效的環(huán)境下，如何以適當?shù)膶?/p>

12、策來減少氮肥的損失。氮肥的損失主要經(jīng)由淋洗、脫氮、氨揮散，及表面沖蝕等四個途徑。這幾種途徑按不同土壤條件而有主次之分，砂質(zhì)土壤主要是氮的隨水淋洗損失，水田酸性條件下，主要是脫氮作用，鹼性 (石灰質(zhì) )土壤，氨的揮失最為嚴重。1.淋洗 (Leaching)-硝酸態(tài)氮易溶於水，且隨著土壤水在土層中移動。若雨量過大，NO3 -N-極易被洗入地下水層而無法為作物利用。雖然在乾旱時期，NO3 -N會伴同水-分的蒸發(fā)而往上移動，而可能聚積在土壤表面。然而，若NO3 -N被淋洗至根-部以下，則大量的 NO3 -N往上移動實不可能，所以仍被視為無助於作物的吸收與利用。(1)易於發(fā)生淋洗的環(huán)境a.粗質(zhì)地砂質(zhì)土與

13、陽離子交換容量低(CEC6)的土壤。b.降雨量遠大於蒸發(fā)量的地區(qū)。c.高頻度灌溉或灌溉量過多之地。d.施用硝酸態(tài)氮肥，如硝酸鈣。e.施銨態(tài)氮肥於硝化作用強之土壤(pH中性，土壤溫度 25-35，通氣性良好之土壤銨態(tài)氮易轉(zhuǎn)變成硝酸態(tài)氮)，如逢大雨，則氮易被淋失。f.當作物休眠或地面無作物生長時。6(2)對策適量適時施用氮肥為減少氮肥淋失最重要的管理方式。只要施用量能配合作物的需求及土壤性質(zhì)，淋失量將可減至最小。反之，如施用量高於作物所能吸收利用的量，則將促進氮肥的淋失。一般可用來減少氮肥淋失的對策為：a.氮肥分施：分施的次數(shù)及每次氮肥施用量，視土壤質(zhì)地、降雨量及土壤CEC(陽離子交換容量 )之大

14、小而定。一般而言， 土壤質(zhì)地愈粗， CEC 愈小，降雨量愈大，則分施次數(shù)宜愈多，每次施用量宜減少。b.控制灌溉頻度及灌溉量：在作物收穫後，儘可能使土壤乾燥，以求在作物栽種前，土壤可貯存雨水，而避免氮肥隨著雨水而淋失。c.使用緩效性氮肥：如裏硫尿素、大顆粒尿素。使氮肥被緩慢釋出，不致於一次大量的被釋出而遭淋失。d.避免使用硝酸態(tài)氮肥而改用銨態(tài)氮肥：如使用氨態(tài) (NH 3)或銨態(tài) (NH 4+)-氮肥，宜配合使用硝化抑制劑，以減輕硝化作用的進行，減少 NO3 被淋失的機會。e.適時施用：氮肥宜延緩至栽種前才施用或儘可能靠近作物生長需求最高之時期施用。f. 施 用 含 碳 氮 比 高 的 植 物 殘

15、 體 ， 如 稻 草 ， 以 生 物 固 定 氮 素(Immobilization) ，減少氮的淋失。被固定的氮素可再經(jīng)礦質(zhì)化作用(Mineralization) ，而逐漸釋出為作物所吸收利用。g.適當?shù)牟∠x害防治，確保植株生育健全，以免作物對氮吸收能力受阻，而增加氮被淋失的機會。2.脫氮作用 (Denitrification)脫氮作用乃土壤細菌在氧氣缺乏的狀況下，利用硝酸態(tài)氮中的氧作為電子接受者，致將 NO3-還原成氣態(tài)的 NO、 N2O或N2而損失。anaerobic soil, pH 8.0-8.6-NO3 NO2 NO N2O N2Chemoheterotrophic bacteria

16、(1)易於發(fā)生脫氮作用的環(huán)境7a.氧含量低的浸水土壤。b.在浸水土壤施用硝酸態(tài)氮。c.有壓實層及排水不良的土壤。d.施用新鮮有機質(zhì)的土壤。新鮮有機質(zhì)可立即提供能源予脫氮菌利用，繼而促進在嫌氣狀態(tài)下的脫氮作用。(2)對策a.改良土壤的排水及通氣性 ，如打破硬盤、犁底層或剖面質(zhì)地不均情形。b.避免使用硝酸態(tài)氮肥於水稻田或排水不良土壤，宜改用銨態(tài)氮肥，若使用銨態(tài)氮肥，則宜配合硝化抑制劑的使用。c.使用緩效性氮肥。d.在實施不整地 (Zero tillage)或減少耕犁 (Reduced tillage)制度的土壤，宜將肥料施入或注入植株底下。3.氨揮失 (Ammonia volatilization

17、)氨在大氣中以氣體存在 。任何型態(tài)的氮如轉(zhuǎn)換成氨氣 ，將揮失於大氣中 。(1)易於發(fā)生氨揮失的環(huán)境a.銨態(tài)或尿素態(tài)肥料表面施用，尤其是銨態(tài)氮肥表面施於石灰質(zhì)土表面。NH4+OH-NH3H2Ob.尿素或含尿素之肥料直接施用於植物殘體表面。植物殘體含尿素水解酵素 (Urease)，易使尿素水解成碳酸銨，而後形成氨而揮失。c.土壤溫度高且水分含量低的土壤。d.陽離子交換容量低的土壤， NH4+不易被土壤或有機質(zhì)吸附，易發(fā)生揮失。e.含尿素或銨態(tài)之氮肥與鹼性肥料或鹼性質(zhì)材混合使用。(2)對策8氨揮失主要受 pH值、溫度、水分含量、氮素型態(tài)及其濃度的影響。一般減少氨揮失的對策為：a.不要將含尿素及銨態(tài)之

18、氮肥施用於土壤表面，宜將其與土壤混合。b.使用緩效性氮肥，減慢尿素的水解速率。即使表面施用此類氮肥，其氨揮失量亦相對減少。c.避免將含尿素之氮肥直接施於植物殘體或堆肥的表面，而宜施入植物殘體下面或減少此類氮肥與植物殘體直接接觸的機會。d.若利用灌溉施肥方式，可於高 pH的灌溉水中添加酸，降低灌溉水的酸鹼度。e.若表面施用尿素或銨態(tài)氮肥，可利用添加氯化鈣 (CaCl2) ，氯化鎂 (MgCl 2 )或硫酸鎂 (MgSO4)方式，使碳酸根 (CO32-)與Ca2+或Mg 2+形成沉澱，減少 (NH4 )2CO3生成之機會，如此相對地，氨揮失即可減少。f.在石灰質(zhì)土壤，宜避免使用含銨態(tài)或尿素態(tài)之氮肥

19、。若仍使用此類氮肥，則儘可能施入土中。g. 利 用 化 學 藥 劑 抑 制 尿 素 水 酵 素 的 活 性 。 其 中 PPDA ，phenyl-phosphorodiamidate)為最著名的抑制 Urease活性之化學藥劑。h.利用產(chǎn)酸肥料與尿素一齊使用，可降低尿素肥料周遭土壤的pH值，進而可減少氨的揮散。磷酸、過磷酸鈣、硫黃等常被使用。i.氮肥的施用時間宜愈接近作物生長需求期愈好。氮肥分施即為配合此原則的舉措。j.含尿素或銨態(tài)的氮肥勿與鹼性質(zhì)材混合施用。k. 尿素 與氯 化鉀 混合 施用 亦可 降低 氨的揮失 (Gameh et al, 1990; Rappaport and Axley

20、, 1984)。l.選用鈣化合物中溶解度較高的陰離子與 NH 4+結(jié)合成的含氮肥料。如 NH4 Cl 與 NH 4NO3 氨之 揮失較 (NH 4)2SO4 ， (NH 4)2HPO4 與 NH 4F 為少 (Fenn and Kissel, 1973)。4.表面沖蝕 (Runoff)9表土中的氮往往隨著表土的沖蝕，而流入溝渠或地下水中，致無法為作物吸收利用。(1)易於發(fā)生表面沖蝕的環(huán)境a.坡地土壤。b.浸水式灌溉。c.不平坦之田地。d.降雨強度大於水滲漏速率的地區(qū)。e.無植物生長的裸露地。(2)對策a.肥料宜施入土中，避免表面施用。b.整平地面。c.利用敷蓋 (禾稿桿 )或覆蓋 (塑膠布 )

21、方式，減少表面沖蝕。d.採用不整地或減少耕犁次數(shù)的耕作方式，儘量遺留植物殘體於土壤表面，以改善表面沖蝕。e.改善土壤排水。綜合以上所述，採取以下措施，或可減少氮素損失。1.控制氮肥的施用量。根據(jù)土壤氮營養(yǎng)情況和作物狀況合理施肥。在作物類型上，一般葉菜類及桑、茶等以葉為經(jīng)濟產(chǎn)量的作物需氮較多，可適當多施；而有固氮能力的豆科作物可少施。在施肥時期上，由於作物生長中期施用的氮肥，其損失比早期施用低很多，因此，一般應(yīng)避免早期施用大量氮肥。2.均衡施肥 。氮肥配合磷 、鉀及有機質(zhì)肥料等施用 ，可顯著提高氮肥利用率。3.改變氮肥的形狀。所有氮素化學合成肥料均為速效型，增大粒度，可減緩養(yǎng)分釋放速率，增長肥效

22、，既減少了氮素損失，也提高了利用效率。4.製成裹覆肥料。105.使用硝化抑制劑。6.注意施肥方法。銨態(tài)氮肥與尿素等深施，可減少氮素損失。7.注意土壤水分條件。(四)土壤中氮素的轉(zhuǎn)換土壤中氮素的收支與轉(zhuǎn)換如圖 2.2。有機物在土壤中經(jīng)微生物分解轉(zhuǎn)換成無機物的過程，謂之礦質(zhì)化作用 (Mineralization)，簡稱礦化。土壤中礦化速率，因添加有機資材之碳氮比不同而有差異，碳氮比愈小淨礦化速率愈大，碳氮比愈大，淨礦化速率變小，因為有生物固定作用 (Immobilization) 發(fā)生的緣故。土壤中氮素每年約 1-3為微生物所礦化。礦化的步驟如下：1.Aminization有機含氮化合物經(jīng)微生物之

23、作用，生成含氨基(-NH 2)化合物的過程。Heterotrophic Bacteria or fungi蛋白質(zhì) R-NH 2 CO2 Energy other products2.氨化作用 (Ammonification)將氨基 (-NH 2)化合物中之氮轉(zhuǎn)變?yōu)榘钡倪^程，謂之。氨在土壤中停留的時間甚短，極易轉(zhuǎn)變成銨化合物。Heterotrophic Bacteria, pH7-8,R-NH2 H2O NH3 R-OH Energy，aerobic soil27-38NH3 H2CO3 (NH 4)2CO3 2NH4+ CO32-銨可溶於水或為粘土礦物及有機物所固定，或更進一步在有氧狀況下，經(jīng)

24、自營性細菌進行硝化作用，而轉(zhuǎn)換成硝酸態(tài)氮。3.硝化作用 (Nitrification)銨態(tài)氮氧化為亞硝酸鹽，再氧化為硝酸鹽的過程，謂之硝化作用。此為氮素形態(tài)在土壤中自然的轉(zhuǎn)換。在通氣良好的狀況下，此作用極易發(fā)生，因此，土壤溶液中的氮以硝酸態(tài)氮為主。根據(jù)統(tǒng)計土壤中存在的硝酸態(tài)氮大部分在 50-150 mg/kg之間，遠高於銨態(tài)氮，當然剛施銨態(tài)氮肥的土壤例外。11Nitrosomonas, aerobic soil2NH4+ 3O2 2NO2- 2H2O 4H+EnergypH 6-8, 25-35Nitrobactor, aerobic soil2NO2- O2 2NO3-pH 6-8, 25-

25、35(五)氮素經(jīng)作物移去的量作物對氮的需求因作物種類，甚至品種不同而異。有報告指出每生成一噸下列的作物，所需利用的氮 (N) 量分別為：穀類： 20-30公斤；豆類：46-67公斤；纖維作物： 24-45公斤；油籽： 20-43公斤；甘蔗： 2公斤；咖啡 37公斤；茶：110公斤。作物對氮的利用效率因種類不同而異。一般而言 C4型的作物 (如：玉米、高粱、甘蔗、喬麥 .等 )較C3型作物 (如：小麥、燕麥、大麥、水稻、裸麥、棉花、甜菜、豆類、菸草、馬鈴薯 .等 )具較高的氮利用率，此乃因 C4作物具較高的光合作用速率。高氮利用率的作物品種具有下列幾種特性： (1)具高產(chǎn)量及聚積還原態(tài)氮素的能力

26、， (2)在穀類填充期，具高氮吸收率及高光合作用速率。瞭解所栽種作物種類及品種，以及他們對氮的需求及利用效率。然後選擇適宜之作物品種 ，或改良作物為氮利用效率高之品種均為提昇氮肥利用率的方法。二、土壤中磷素土壤中磷肥的來源僅施肥一途，別無他法，所幸磷肥在土壤中幾不流失。土壤中磷素的循環(huán)如圖 8。(一)磷肥在土壤中存在的量及形態(tài)土壤中存在的全磷量在 0.02到0.5之間，平均為 0.05，其中僅極微量可以被植物所吸收利用。土壤中的磷可以分成四大類：1.以離子或化合物形態(tài)存在於土壤溶液中；2.吸附於土壤無機物表面；3.礦物結(jié)晶的組成分；4.有機物的組成分。12圖8土壤中磷素的循環(huán) (Tisdale

27、 et al. 1985. p. 191)表土中的磷大部分存於有機質(zhì)中(有機質(zhì)中含磷約 0.5)或與鐵、鋁、鈣、鎂等金屬離子形成沉澱而無效於植物，僅有小於 1的溶液磷是植物可以馬上吸收利用者，事實上土壤溶液中的磷含量在 0.2-0.3mg/L，即已足夠大多數(shù)作物的吸收利用了 。土壤中無機磷 (如表 10)與溶液中磷存在的形態(tài)深受土壤 pH值所影響，酸性土壤以 Fe-P及Al-P 為主，鹼性土壤以 Ca-P為主，中性土壤則多吸附在矽酸鹽粘土礦物表面，其中吸附形態(tài)對作物之有效性最高， Ca-P又比 Fe-P 或Al-P 之溶解度大，對作物之有效性當然較高。溶液中磷，當 pH7.2，HPO42-與H

28、2PO4-濃度相當， pH7.2時， HPO42-較多， pH7.2時， H2PO4-較多。表 10 主要的無機磷肥 (Finck, 1982. p.62)中 文 名英 文 名化 學 式備 註磷酸一鈣Monocalcium phosphate242有效性磷肥Ca(HPO )磷酸二鈣Dicalcium phosphate42有效性磷肥CaHPO 2H OOctacalcium phosphateCa4H(PO4) 3 3H2O 有效性磷肥磷酸三鈣Tricalcium phosphate342磷灰石的主成分Ca (PO )氫氧磷灰石HydroxyapatiteCa10(OH) 2(PO4)6磷礦石

29、氟磷灰石Fluoroapatite10246磷礦石Ca (F)(PO )碳酸根磷灰石CarbonateapatiteCa10(CO3)(PO4) 6磷礦石磷酸鐵Iron phosphate(Strengite)42酸性土壤中磷的主FePO 2H O磷酸鋁AlPO 4 2H2O要型態(tài)Alumimiunphosphate(Variscite)13(CaCO3)是固因為植物吸收的磷形態(tài)，主為 H2PO4-，次為 HPO42-，故 pH值以調(diào)整在微酸性對作物之吸收效果最佳。(二)磷肥的利用磷在土壤中的行為與氮大不相同，它無法由空氣中固定或由雨水中獲取，它亦不會經(jīng)由淋洗或變成氣態(tài)而損失。然而磷肥施用後，

30、能為當季作物所吸收利用的百分率，僅為 5-20，約 10-40公斤 /公頃，其餘的絕大部分被固定於土壤礦物中，少部分為微生物所固定而成為有機態(tài)磷。其中有些被固定的磷，可緩慢釋出為作物利用，而其餘較難釋出的部分，則恐無再被利用之日。是故磷肥施於土壤後之有效性及利用率，深受土壤磷固定能力所左右。增進磷肥的肥效，首要之途即為減少磷被固定的機會，進而設(shè)法促進磷肥在土壤中之溶解度和移動性。(三)磷肥固定的途徑影響磷肥有效性及供應(yīng)力的因子為土壤酸度及土壤的磷固定能力。土壤pH值決定磷存在的形態(tài)及溶解度。土壤磷固定能力愈大，其生物有效性愈低。1.磷肥為土壤中鐵和鋁氧化物所固定風化程度高的酸性土壤，磷肥的利用

31、率往往低於10，尤其是熱帶土壤。熱帶土壤所含的大量無定形鐵和鋁氧化物為其所以具高度磷固定能力的原因。磷的固定包含吸附和沉澱兩種。一般而言，若磷肥的添加所提昇土壤溶液中磷濃度低於 5mg/kg時，則磷大多將被吸附在鐵和鋁氧化物的表面；反之，若高於 5mg/kg時，則磷酸鋁和磷酸鐵的沉澱將會發(fā)生。2.磷肥為土壤中之矽酸鹽粘土礦物所固定矽酸鹽粘土礦物為一般土壤中最常見且含量最多的礦物，如蒙特石、伊萊石、高嶺石、蛭石、綠泥石 .等。磷常被吸附在此類礦物的邊緣或表面上。其中 1:1型礦物多的土壤通常比含 2:1型者能固定較多的磷。此類型磷極易與土壤溶液磷形成平衡，當溶液磷濃度降低時，其會釋出補充。3.磷

32、肥為土壤中鈣鹽所固定鹼性土壤所含高濃度鈣離子，尤其是石灰質(zhì)土壤的碳酸鈣定磷最多的元素。一般而言，當磷肥施用量低時，磷將被吸附在碳酸鈣的表面，而當磷施用量高時，則磷酸鈣的沉澱將會形成，致磷的有效性降低。如果和磷與氧化鐵或氧化鋁間的鍵結(jié)相比，磷與碳酸鈣間的鍵結(jié)較弱，相對地也較容易釋出為作物吸收利用。144.磷肥為土壤有機質(zhì)所固定磷被有機質(zhì)所固定有兩種截然不同的說法 ，其一顯示土壤有機質(zhì)含量愈高，土壤之磷固定能力愈強，其理由為有機質(zhì)與鐵、鋁和鈣結(jié)合成複合物，因而增加新的磷吸附表面，進而增加磷被固定的量。另一顯示有機質(zhì)分解之有機酸或腐植酸會與鐵和鋁形成穩(wěn)定的複合物 ，因而減少磷和鐵或鋁形成沉澱的機會，

33、同時腐植質(zhì)會包裹鐵和鋁氧化物，減少土壤磷固定的能力，進而增加磷的有效性。三、土壤中鉀肥土壤中鉀素相對於氮、磷，其含量是最高的，平均為 1.2，其中有機質(zhì)土壤可能低至 0.03，而風化較弱的年青土壤高於平均值甚多。土壤中鉀素主要以礦物組成分、交換性鉀或鉀離子形態(tài)存在於土壤中。其中以礦物態(tài)為主，屬作物無法吸收形態(tài)，故有施鉀肥的必要。(一)土壤中鉀的形態(tài)及有效性土壤中大部分的鉀存在於礦物的構(gòu)造中，無法即時供應(yīng)作物利用，然而土壤中含鉀礦物的多寡，關(guān)係著土壤本身的鉀肥供應(yīng)能力。鉀的形態(tài)一般可區(qū)分為三類：1.無效性鉀礦物質(zhì)土壤中存在有 90-98的鉀是屬無效性鉀 。主要存在於長石類及雲(yún)母類礦物結(jié)晶中，長石

34、的含鉀量 13.8，白雲(yún)母的含鉀量 9.8，黑雲(yún)母含鉀8.7。此類礦物甚能抵抗風化作用，在植物生長季中僅能提供極少量的鉀，但因長時間風化或分解作用，經(jīng)年累積的提供鉀量，無疑又相當可觀。2.緩效性鉀此形態(tài)的鉀佔土壤全鉀量的1-10。土壤中有蛭石、伊萊石及其他2：1型粘土礦物存在時，如施用鉀肥，則鉀不僅會被吸附，亦會被土壤膠體所固定，該鉀亦如銨離子般適合存在於膨脹性粘土礦物結(jié)晶單位之間，而成為礦物的一部分。此型鉀不能以平常交換法替代出，所以被稱為非交換性鉀，不能迅速有效於高等植物。但此型鉀素與有效型是互呈平衡的，如圖 9。其平衡式如下：非交換性鉀交換性鉀溶液中鉀緩效性鉀就農(nóng)業(yè)實際作業(yè)言，是屬於有利的。因為當施用鉀肥於土壤時，溶液中鉀大量提高，反應(yīng)向左進行，結(jié)果除交換性鉀提高外，更有部分15轉(zhuǎn)為非交換性鉀，而成為暫時無效性，如此可避免淋洗損失，待作物利用可溶性鉀後，反應(yīng)向右，非交換性鉀釋出而成為有效性。圖 9 土壤中鉀形態(tài)的轉(zhuǎn)換3.速效性鉀土壤速效性鉀約佔土壤全鉀量的 1-2，約 120mg/kg，可區(qū)分為溶解性鉀及交換性鉀。其中可交換態(tài)佔 90，溶解態(tài)僅 10。溶解態(tài)更易被高等植物吸收，但極易遭淋洗損失。當植根伸入土壤中，可迅速自土壤溶液中吸收溶液鉀，部分根與土壤膠體接觸時，亦可經(jīng)交換作用而行接觸吸收