土壤鹽化(saline soil)與鹽鹼化(saline-alkali soil)

(文章出處:如何改善土壤鹽化與鹽鹼化)

台灣氣候雖然降雨機會多,但仍約有3 萬公頃的耕作地遭受鹽害,約佔台灣所有耕作面積的3%,這些鹽害地分布在台灣西部沿海,彰化至台南一帶。

土壤鹽分來源以氯化鈉為主,多與海水倒灌,鹽霧,有鹽分的地下水及降雨分布不均有關。鹽害事實上,可進一步區分土壤『鹽化』『鹽鹼化』二種類別。

(一)、土壤鹽化原因

土壤的鹽害發生原因通常是因為土壤中含有過量的鹽類離子,通常由硫酸根離子(SO42- )、鈉離子(Na+) 和氯離子(Cl),或是其他的離子所組如:鎂離子(Mg2+)、鈣離子 (Ca2+)等,形成氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣、硫酸鈉、硫酸鎂與硫酸鈣等鹽類 (溫網室設施內過度施用含氯化鉀之肥料,會造成氯化鉀鹽害) 這些鹽類在土壤中存在過高含量 ( 電導度EC≧4dS/m) 時,對植物的生長將會造成不良影響,稱之為鹽害。

土壤鹽害的發生有以下幾種原因

(1) 靠海農田的海口氣候:海風中帶有鹽分或是鹽霧侵蝕
(2) 過度施肥:肥料中鹽類加速鹽離子累積
(3) 氣溫太高:增加蒸散作用加速鹽離子累積速度
(4) 雨量太少:鹽離子無法藉由溶淋作用排除
(5) 長期連作:鹽類無法藉由作物吸收帶走
(6) 過度灌溉但排水系統不佳的農田:累積的鹽離子無法藉由排水帶走
(7) 溫網室設施農地:因遮蔽缺少雨水浸潤淋洗這些原因致使鹽分長期於土壤中
累積,且難以排除因此導致鹽害的發生 (圖 :土壤鹽類累積的過程說明)。

(二)、溫室土壤鹽化的原因與傷害

溫室栽培因設施遮蔽的關係土壤常缺少充足的雨水淋洗,再加上因農民過度施用肥料且不常輪作的耕作習慣下,常導致土壤鹽類的累積而產生鹽害,因此作物常常產生吸收硝酸鹽量過高及病蟲為害加重等問題。

經調查發現設施溫室二年後的土壤就有鹽分嚴重累積的問題,主要來自肥料內鹽離子,長久施用累積導致硫酸根離子(SO42-)及硝酸根離子(NO3)離子含量過高,另外溫室土壤鹽害也會影響微生物的活性造成嚴重傷害,例如:溫室外日照強時,氣溫會急遽上升,但地溫卻無法上升太多,即呈現不平衡狀態。在這種環境下當土壤酸鹼值接近中性時會產生銨氣障害。此時,也會因硝酸化作用帶來異常現象,也就是說土中銨轉化成硝酸時,先會因亞硝酸菌之作用而轉化成亞硝酸,接著因硝酸化成菌之作用,再轉化成硝酸。

然而當土壤累積高鹽類時,第二階段的硝酸化成菌的活性變弱,亞硝酸會無法順暢轉化,而累積在土壤中。此時,當日光照射溫室時溫度急遽上升,造成亞硝酸變成氣體而揮散於室內使得溫室內作物一日間枯死。最後因為土壤鹽分嚴重累積的關係,農民在經營設施栽培數年後往往因栽種不易的關係,常有廢棄設施放棄耕種的情形


[圖:設施內鹽化的土壤]

(三)、土壤鹽鹼化原因

測量土壤酸鹼值pH >8.5時,稱之為鹼土,含鹼土發生的原因為土壤中存在大量的可交換性鈉,並於土壤中形成過多的碳酸納 (Na2CO3) ,土壤中礦物鈉容易因風化過程中釋放鈉離子,且土壤對鈉離子的吸附力甚弱,因此在潮濕多雨的地區鈉常被流失。

而排水不良或乾燥降雨少的地區,鈉即可能殘留在土壤中而佔據土壤膠體之部份可交換位置,當遇水後會產生強鹼性的氫氧化納進而使土壤鹼化 (土壤常為黑色又稱黑鹼土)。一般鹼性土壤缺乏水溶性鹽類 (電導度EC<4dS/m) 土壤絮散度高,因此降低土壤的排水及通氣性,導致高pH值及造成營養的不平衡為土壤生產力不佳的主要原因,常造成植物死亡。台灣因地型與土壤性質的關係,由碳酸鈉造成的鹼土較不常發生,交換性鈉百分比(ESP)為鹽鹼土與鹼土的特徵性質,當土壤之ESP值>15%,可歸類為鹽鹼土或鹼土。

台灣地區發生的鹼性土壤大多屬於鹽鹼性土壤,常發生於沿海地區的農田,具有鹽土與鹼土的特性(因為鹽類的存在土壤常為白色又稱為白鹼土),除了存在大量鹽分外,鹽分中的氯化鈉所產生的可交換性鈉離子還會提升土壤鹼度,尤其當鹽類因灌水淋溶洗出後,因可交換性鈉存在的關係,pH值會上升成為鹼土 (8.5以上),而當鹽類再度累積時pH值會下降成為鹽土 (8.5以下),因此在改良土壤過程著重於先如何排除過多的鈉離子含量,再考慮解決鹽類的問題。

二、鹽害對作物的傷害

鹽害對作物與農田的傷害可分為:

(一) 作物水份吸收障礙:

鹽離子會改變土壤水分滲透壓,根部過低的滲透壓,使作物根部無法自土壤中吸收水分與養分,就如同人體無法飲用海水般,喝下海水反而會使人因此脫水死亡,作物亦是如此,鹽害的存在就如同使置植物於缺水的乾旱環境下,造成萎凋死亡。

(二) 鹽離子毒害作物細胞:

在鹽類過多的土壤中,鹽離子對作物的傷害不完全單只有造成水分吸收困難,而是會導致作物過度吸收單一鹽離子而降低其他養分的吸收,此時土壤中的其他養分是充足的。

因此鹽害的發生往往伴隨著養分缺乏症的病徵出現,進而使農友誤判以為作物是缺少肥料而出現該徵狀,因而施加更多的肥料於田間,反而更加重土壤中的鹽害,例如:作物吸收土壤中過多的鈉離子,會導致無法順暢吸收鈣、鎂、鉀離子。另外鹽害還會破壞植物細胞生理,抑制植物葉綠素與多種生理必須酵素的合成,而產生鹽害生理病徵(圖:所謂鹽害)。

(三) 傷害土壤微生物相與土質:

土壤益菌對植物來說為營養物質分解與轉化的幫手,例如:礦物元素之轉變、腐植質之生成、固氮作用、脫氮作用、硝化作用、溶解化作用等可增進土壤肥力。而土壤中鹽分的累積,將會減少土壤中有益菌的數量,造成作物不良生長。

另外鹽害也會影響土質結構,使土質酸化或是過多累積的鹽類於土表形成結晶後,堵塞土壤縫隙使土壤通氣性變差,阻塞水分及空氣的流通,直接造成作物根部的傷害。

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