土壤質量的化學指標

   什麼是土壤品質？土壤健康在生態系統和土地利用中發揮功能，維持生產力及維護環境品質，促進植物和動物的健康。土壤質量通常認為是抽象的，並受到外界因素影響，如土壤利用與土壤管理方式、生態系統與環境的交互作用、甚至是經濟與政策因素。因此土壤品質根據特定的土壤功能進行評估，然而土壤並無法直接測量，必須透過一些特定的物理、化學、生物指標來量化土壤質量。

    這些指標能反應土壤的狀態或能力，必須對土壤狀態的變化敏感，易於測量和解釋，能反覆測量且具可逆性，當土壤品質改善或衰退都能夠監測。指標用以反映基礎的功能，這些功能包含：(1)促進生物多樣性與繁殖力。(2)針對有機或非有機物質過濾、緩衝、降解及去毒。(3)控制水及液體的調節與分配。(4)碳與養分的循環。(5)提供動植物棲地與人類居住地的穩定性與支撐(表一)，而一個指標可能有超過一個的功能。

表一。與土壤質量功能相關的化學指標。(星號的數量表示指標與功能之間關係的強度。3個星號表示為主要指標，1或2個星號表示為次要指標。)

    然而能夠在田間檢測的指標很少，因為數值變異性太高，如點到點之間、不同產季、土壤結構差異都會影響結果。也因為數據的變異性高，需要增加採樣點以增加資料正確性與可用性。能夠直接在田裡檢測的數值包含：土壤pH值、EC值、硝酸態氮、磷酸鹽。活化碳需要在實驗室中檢測。

    以下簡述各項數值的意義：

1. 土壤pH值：

    土壤的pH值反映土壤的酸鹼，也影響重金屬的移動和可溶性，如鋁、鐵、錳、銅、鋅及其他養分，也控制許多重金屬的毒性、飽和百分比、土壤緩衝能力、陽離子交換能力、土壤生物學特性，如：微生物的生長和多樣性(細菌對酸性環境敏感，除了嗜酸菌；一些有害真菌在酸性土壤活性增加)。當連續耕種無法校正土壤pH值或持續使用酸性肥料會造成土壤酸化。相反地，當在鹼性土壤中使用酸性肥料(如：硝酸銨(NH₄)₂NO₃,、硫酸銨(NH₄)₂SO₄、硫素)可以降低土壤pH值。豆科作物會緩慢地使土壤酸壞。

    土壤中的酸(H⁺離子)有幾個來源：(1)土壤本身或分解有機質產生的CO₂，或根部呼吸產生的CO₂產生碳酸。(2)根部釋放的酸性物質。(3)酸雨。(4)硝化作用。(5)鋁離子或硫化物的反應。

2. 活化碳

    在土壤中的活化碳約可存在2-5年，與之相反的是腐植質可以存在數百甚至數千年。檢測土壤有機物質中的碳含量。碳含量是化學指標而非生物指標，其來源有：(1)新鮮有機質。(2)土壤微生物。(3)顆粒狀有機質。(4)可簡單代謝分解的物質(醣類、蛋白質)。由於活化碳的存在時間短，容易分解，容易因農業操作改變其含量，因此能作為指標來透過改變種植或土壤管理方式，維持土壤有機質含量。

3. 土壤電導度(EC值)

    EC值是檢測土壤中的水傳導電流的能力。當土壤中的陽離子(如鈣離子Ca²⁺、鎂離子Mg²⁺、鉀離子K⁺、鈉離子Na⁺、銨離子NH₄⁺)和陰離子(如硫酸根SO₄^2-、氯離子Cl^-、硝酸根NO₃^-、碳酸氫根HCO₂^-)從鹽類物質變成帶電荷的離子，能傳導電流，因此這些離子的濃度決定土壤EC值。

    在農業中，EC值用以檢測土壤鹽化程度。而在非鹽化的土壤中，EC值可以做為其他土壤特性的估計：土壤濕度、深度、養分含量。當水飽和土壤中EC值過高，表示土壤鹽化，植物生長將受到抑制。

參考資料：

https://www.nrcs.usda.gov/wps/PA_NRCSConsumption/download?cid=stelprdb1269818&ext=pdf