土壤的基礎知識（超圖解）

§§土與土壤的區別§§
日文中，在指涉覆蓋大地的「土（tsuchi）」時，可以使用「土」或「土壤」這兩種詞彙來表示。「土」和「壤」在日文訓讀中都唸作「tsuchi」，表示的意義也類似；日本古時並沒有「土壤」這個詞彙。一般認為「土壤」這個詞彙，是在一八七七（明治十）年左右，日本將Soil Science翻譯成「土壤學」的時候（麻生慶次郎，一九三五）定義的。
到了現在，一般都會將「土」和「土壤」這兩個詞彙分開使用。換言之，岩石風化後形成的是「土」；但岩石風化變成細小顆粒後，若因為生物作用而呈現適合植物生長的狀態，則稱為「土壤」，與「土」有著明確的區隔。

§§生物打造土壤§§
所謂的沖積土和洪積土，是以形成的時代來區分的。在新生代第四紀完新世（一萬年前以內，亦稱為沖積世）堆積的沖積土，或是在更新世（一萬～一八○萬年前，亦稱為洪積世）堆積的洪積土，皆是在河川或冰河的搬運下堆積而成的土；而這些土和岩石崩壞所形成的土一樣，必須靠著微生物或植物的幫助，才能成為土壤。
火山灰也是一樣。土雖然是在地球劇烈變化的一環之中誕生的，但土壤卻必須在生物的作用下才會產生。

§§土壤微生物§§
土壤微生物可分為細菌、放射菌、絲狀真菌、藻類及原生動物等五大類。
細菌（Bacteria）　土壤微生物中最小的生物，大小只有數μm以下。在耕地土壤中，每一g表層土壤中就有一○○萬～一、○○○萬左右的微生物，有時甚至可多達一億。在面積一m2、深一五cm的土壤中棲息的微生物，更是多達一○兆～一○○兆。細菌對物質循環有很大的助益，透過分解有機物，進行碳循環以及硝化作用與脫氮作用等氮循環。
絲狀真菌（黴菌）　形態多樣化，蕈菇與酵母也屬於此類。絲狀真菌是由菌絲和孢子所組成，菌絲的大小約為直徑三～一○μm，相較之下比細菌大。絲狀真菌在每一g耕地表土中約有一萬～一○萬（每一m2約有一○○億～一、○○○億）。雖然數量比細菌少，但因為擁有長長的菌絲，因此重量遠比細菌重。對於分解土壤中的有機物貢獻最大。
放射菌　具有介於細菌與絲狀真菌中間的形態與性質，屬於微生物，被歸類為細菌類。每一g耕地表土中約有一○萬～一○○萬（每一m2約有一兆～一○兆）。放射菌對分解有機物貢獻良多，也會生產許多抗生物質，因此經常被用來當作微生物資材。
這些微生物會隨著土壤的環境產生各種變化。例如水田因為湛水而氧氣供應量受限時，絲狀真菌和放射菌就會減少，細菌、藻類以及厭氧菌便會增加。
想要增加土壤微生物，就必須改善土壤環境，施加有機物。

§§土壤微生物帶來的物質循環§§
土壤的淨化作用，就是透過土壤微生物的作用，將各種構造複雜的有機物加以分解，使其變成較單純的化合物或元素，進入物質循環中。圖4-7以碳和氮為例，說明物質循環的過程。
（1）碳循環
進入土壤中的動植物遺體等有機物，會被土壤微生物分解。其中碳會被各種不同的微生物分解，也會被微生物利用在呼吸作用上，形成二氧化碳。
微生物產出的二氧化碳大部分都會變成氣體揮發至大氣中，但其中一部份會變成碳酸鹽，最後成為土壤中的碳酸鹽礦物。此外，也有極少部份的二氧化碳會被植物的根直接吸收，用於合成有機物。
（2）氮循環
有機物分解後產生的氨，在微生物的作用下，形態會由銨根離子變成硝酸根離子。植物主要吸收的是硝酸根離子，但硝酸根離子比銨根離子更容易被溶解，因此經常受到降雨等的影響而流失。脫氮作用就是在這個過程中產生，將氮氣排放至空氣中。另外，也有些像根瘤菌等的細菌，能將大氣中的氮固定。

§§土壤有機物所扮演的角色§§
在農耕地，為了維持作物產量的穩定，每年都會施用堆肥等有機物。接下來讓我們探討腐植質的原料──土壤有機物的功能。施用有機物，能帶來如圖5-5所示的六大效果。

（1）團粒構造的形成
土壤微生物能分解有機物，而在分解的過程中，分解物會與黏土粒子結合，形成單次結合團粒；之後再與其他團粒結合，形成二次結合團粒。
此過程不斷重複，等形成多次結合團粒後，土壤就會變得柔軟，作物的根也就能自由伸展。另外，土壤中的空隙也會變多，空氣和水的流通變好，因此也能成為兼具保水力與排水性的土壤。
（2）增加土壤的緩衝效果
腐植質和土壤有機物的陽離子交換能力（CEC）很高，因此施用有機物便能提昇CEC。如此一來，不但能增加土壤的電流緩衝能力，保持pH值的穩定，同時土壤蓄積肥料成分的能力也會增加，提供根部穩定的養分。
（3）養分的供給與儲藏
有機物是土壤微生物生存的能量來源，因此土壤中若富含有機物，土壤微生物的活性也會變強。有機物被分解之後，會形成氮、磷酸等可讓作物吸收的元素形態，因此能將肥料成分提供給作物的根部。
地溫一旦升高，作物的生長就會變得更旺盛，同時微生物也會變得比較活潑。這時便會大量產生肥料成分，提供作物生長所需的養分。
此外，微生物也具有儲藏養分的功能，根無法吸收的過剩肥料成分，會由微生物吸收，並成為菌體儲藏起來；待微生物死亡後，便會分解，提供給作物。
（4）促進磷的效果
用於施肥的磷酸會與土壤中的鋁和鐵等物質緊密結合，變化為作物的根無法吸收的形態。這就是土壤的磷酸固定作用，在火山灰土壤中作用特別明顯。但是土壤中若有堆肥等有機物，腐植質、有機物、醣類等便會與鋁和鐵結合，讓磷酸維持作物可吸收的狀態；這就是有機物帶來的磷酸肥料有效化。

§§土與土壤的區別§§
日文中，在指涉覆蓋大地的「土（tsuchi）」時，可以使用「土」或「土壤」這兩種詞彙來表示。「土」和「壤」在日文訓讀中都唸作「tsuchi」，表示的意義也類似；日本古時並沒有「土壤」這個詞彙。一般認為「土壤」這個詞彙，是在一八七七（明治十）年左右，日本將Soil Science翻譯成「土壤學」的時候（麻生慶次郎，一九三五）定義的。
到了現在，一般都會將「土」和「土壤」這兩個詞彙分開使用。換言之，岩石風化後形成的是「土」；但岩石風化變成細小顆粒後，若因為生物作用而呈現適合植物生長的狀態，則稱為「土...

前言

第1章　土與土壤
1　土與土壤
（1）土與土壤的區別
（2）何謂土壤
2　土的生成
（1）地球誕生於四十六億年前
（2）月球上沒有土壤──為什麼土壤只在地球上生成呢？
（3）土不斷地反覆生成與消失
（4）生物打造土壤
3　從土到土壤
（1）地球上第一種生物出現於四○億年前
（2）從岩石到土
（3）從土到土壤的變化
（4）成為沃土
（5）從土壤到土──土壤的消失
4　土壤的種類
5　土壤的老化
（1）山野間自然土壤的老化
（2）水田土壤的老化
（3）旱田土壤的老化

第2章　土壤與物質循環
1　土壤是物質循環的核心
（1）生命之源與太陽能
（2）以土壤為基礎的生態系循環
（3）強大的太陽能
（4）林地的有機物供給與分解
（5）農耕地的有機物供給與分解
2　碳循環
（1）地球上的碳分佈情況
（2）植物所吸收與排放的碳量
（3）碳與全球暖化、酸雨
（4）以土壤為中心的碳循環
（5）旱田蓄積二氧化碳，水田蓄積甲烷
3　氮循環
（1）氮與氮氣
（2）地球上的氮分佈情況
（3）植物無法直接利用氮
（4）土壤中的氮循環
（5）大氣中的固氮作用──固氮菌及其他
4　其他肥料元素的循環
5　土地利用與氮循環
（1）森林能淨化環境
（2）旱田能促進氮的無機化
（3）水田在脫氮作用下具有淨化功能
（4）利用連續地形的氮循環

第3章　土壤的性質與作物
1　構成土壤的物質
2　何謂地力
（1）地力的要因
（2）地力的發揮與提昇
3　土壤三相分佈
（1）土壤三相與比例
（2）各相之特徵
（3）土壤三相分佈例
4　土壤團粒
（1）何謂土壤團粒
（2）團粒的形成
（3）團粒的特徵──富含大大大小的空隙
5　保水力
（1）何謂具有保水性且排水性優異的土壤
（2）水在土壤中的功能
（3）作物的吸水與pF
（4）有效水分含量與土壤
6　保肥力
（1）何謂保肥力
（2）保肥力的結構──陽離子交換能力（CEC）
（3）陽離子的比例（鹽基平衡）也很重要
（4）保肥力大的土壤與保肥力小的土壤
7　氣溫與地溫
（1）一天中的日照強度與氣溫變化
（2）一天中地表附近的溫度變化
（3）下層地溫變化
（4）氣溫和地溫對土壤的影響
8　適合栽培作物的土壤
（1）何謂優質土壤？
（2）適合栽種作物的土壤有何條件
9　作物的養分吸收
（1）構成作物的養分元素
（2）根部吸收養分的方式
（3）養分的選擇性吸收
（4）根部的生長速度與生長量
10　土壤pH與作物的生長
（1）適合作物生長的土壤pH值
（2）土壤pH值與元素的溶解

第4章　土壤是活的！
1　土壤中的棲息者
（1）土壤與土壤生物的作用
（2）一日圓重的土壤裡約有一億個微生物
（3）土壤生物質為七○○kg/一○a
2　土壤生物的種類與數量
（1）土壤動物
（2）土壤微生物
3　蚯蚓的作用
4　土壤微生物的作用
5　菌根菌
6　土壤微生物帶來的物質循環
（1）碳循環
（2）氮循環
7　土壤微生物的生長環境
（1）溫度
（2）水分與空氣（氧）
（3）其他條件

第5章　土壤有機物所扮演的角色
1　有機物的分解作用與腐植化作用
（1）腐植化的過程
（2）一t的稻草可製作的腐植質量
2　腐植質與腐植質的生成
（1）何謂腐植質
（2）腐植質的生成過程
3　影響腐植質堆積的條件
（1）溫度對分解的影響
（2）空氣、水分對微生物活動的影響
（3）pH值及土壤養分帶來的影響
4　土壤有機物所扮演的角色
（1）團粒構造的形成
（2）增加土壤的緩衝效果
（3）養分的供給與儲藏
（4）促進磷的效果
（5）微量元素的供給源
（6）保熱功能
（7）其他功能
5　有機物的直接吸收作用
（1）直接吸收胺基酸
（2）直接吸收的意義
6　自然林與農耕地的有機物收支
（1）自然林傾向蓄積
（2）農耕地傾向消耗

第6章　農耕地的特徵與管理
1　水田土壤
（1）水田土壤的分佈
（2）水田土壤的特徵
●與旱田土壤的差異
●還原態與氧化態的反覆
●甲烷的生成與脫氮作用
（3）供給水田所需之養分
●自然供給養分的機制
●不會出現連作障礙
●水田土壤肥沃度的證明
（4）水田的甲烷生成與減少
●甲烷生成的機制
●IPCC指南與甲烷的減少
2　旱田土壤
（1）旱田土壤的分佈
（2）旱田土壤的特徵
●黑火山灰土、礦質土壤的特徵
●旱田土壤的共通特徵
●旱田土壤對肥料的高度依賴
（3）旱田土壤的改良點
3　果園土壤
（1）果園土壤的分佈
（2）果園土壤的特徵
●多年生作物的深根性
●常見果樹的土壤特性
（3）果園土壤的管理方法
●清耕法
●草生法
●敷蓋
●施用於果園的有機物
4　茶園土壤
（1）茶園土壤的特徵
●樹冠與埂間的土壤大為不同
●茶園土壤為強酸性
●耐強酸性的微生物棲息於此
（2）茶樹的施肥量
●多肥與環境污染
●減少施肥量
5　草地
（1）草地土壤的特徵
●野草地與牧草地
●多呈酸性且缺乏磷酸
●與耕地土壤的不同
──形成根層並逐漸團粒化
（2）草地土壤的管理與改良
●草地管理的課題
●硝酸中毒與青草痙攣症
●草地土壤的改良
6　設施栽培土壤
（1）設施栽培土壤的特徵
（2）鹽類的累積
（3）過度施肥所引起的氣體障礙
（4）設施栽培土壤的管理

第7章　荒廢的土壤
1　水田土壤的老化
（1）老化（秋衰）的機制
（2）容易老化的土壤與不易老化的土壤
（3）讓老化的水田返老還童
2　旱田土壤的老化
（1）何謂旱田土壤的老化
（2）酸性化的機制
（3）酸性的改良與留意點
（4）酸性改良資材的施用量
3　連作造成的地力降低
（1）何謂連作障礙
（2）連作障礙的原因
●營養不均　物理性或化學性問題
●相剋物質的蓄積
●土壤病原菌．害蟲的增加
（3）水旱輪作是最有效的對策
4　過度施肥造成的荒廢
（1）肥料養分蓄積的機制
（2）過度施肥造成的障礙
（3）在設施中累積得更快速
（4）如何使土壤蓄積養分
5　土壤的水蝕與風蝕
（1）容易受到水蝕與風蝕的土壤
（2）水蝕
（3）風蝕
●風蝕所造成的災害
●對策
6　農藥與重金屬造成的污染
（1）殘留農藥
（2）重金屬污染
7　海嘯．漲潮對農地造成的損害
（1）海嘯會帶來淤泥
（2）鹽害的產生
（3）鈉、鎂造成的損害
（4）海底堆積物（淤泥）造成的損害
8　土壤的輻射污染
（1）放射性銫
（2）可吸附銫的黏土礦物
（3）被吸附的銫一年只會移動不到一cm
（4）作物所吸收的銫僅為少量
（5）如何消除銫是未來的課題

第8章　土壤保全
1　輪作帶來的穩定生產
（1）水田與旱田輪作的必要性
（2）在歐洲發展的輪作
（3）水田輪作
2　透過堆肥維持地力
（1）有機物的分解速度因地區而異
（2）維持地力所需的堆肥量
●從碳消耗量推知的堆肥量
●有機物的需求量
（3）各種作物的堆肥施用量
3　土壤侵蝕的防範措施
（1）階梯狀的旱田與梯田
（2）果園土壤的防範侵蝕措施
4　耕犁
（1）淺耕與深耕
（2）耕犁的優缺點
5　不整地栽培法
（1）不整地栽培法的優缺點
（2）不整地栽培法可使作物的根部發達
6　土壤診斷的實施

第9章　土壤診斷
1　何謂土壤診斷
2　斷面調查
（1）挖洞
（2）觀察土層
（3）調查土壤性質
（4）土壤採樣
3　在實驗室進行的調查
（1）土壤三相
（2）土壤的處理
（3）pH與EC
（4）CEC與鹽基平衡
（5）有效磷酸
4　簡易診斷
（1）pH與EC的簡易診斷
（2）透過比色法進行的簡易測定

前言

第1章　土與土壤
1　土與土壤
（1）土與土壤的區別
（2）何謂土壤
2　土的生成
（1）地球誕生於四十六億年前
（2）月球上沒有土壤──為什麼土壤只在地球上生成呢？
（3）土不斷地反覆生成與消失
（4）生物打造土壤
3　從土到土壤
（1）地球上第一種生物出現於四○億年前
（2）從岩石到土
（3）從土到土壤的變化
（4）成為沃土
（5）從土壤到土──土壤的消失
4　土壤的種類
5　土壤的老化
（1）山野間自然土壤的老化
（2）水田土壤的老化
（3）旱田土壤的老化

第2章　土壤與物質循環
1　土壤是物質循環的...