西螺地區塑膠防雨簡易設施蔬菜栽培氮磷肥減量之研究

林晉卿  黃山內

摘　　要

　林晉卿、黃山內·2001·西螺地區塑膠防雨簡易設施蔬菜栽培氮磷肥減量之研究。台南區農業改良場研究彙報38：54~68

　本省因年雨量分佈不均，熱帶氣旋又常帶來豪雨，在經濟利益的考量下，塑膠設施蔬菜田為之興起。然以塑膠布覆蓋之設施溫室栽培蔬菜，因連年施肥又缺乏雨水淋洗，往往由於養分長期蓄積，造成蔬菜生育阻礙，形成經濟上的浪費及環境的惡化。本場於86年在西螺地區選取一處表土含高鹽分(EC >3 dS m-1)、高硝酸態氮(>40 mg kg-1)、高有效性磷酐(>1000 mg kg-1)之十年塑膠防雨簡易設施蔬菜田，進行氮、磷肥減量施用對短期葉菜類生產之產量及土壤品質的影響研究。由連續3年施肥試驗調查結果發現，每作施用台肥2號有機質肥料600 kg ha-1，且每年施用豆粕300 kg ha-1兩次，但全不施用氮、磷化學肥料的情況下，試驗統計分析結果顯示，並不會造成蕹菜及莧菜的減產。而且建議於塑膠防雨溫室生產短期葉菜類，土壤中若含有高濃度磷酐，在每作施用有機肥的情況，應該可以不再施用磷肥。

關 鍵 字：設施栽培、連作障礙、土壤肥力、硝酸態氮

接受日期：2001年10月2日

前　　言

　台灣地區因年雨量分佈不均，熱帶氣旋又常帶來豪雨，在經濟利益的考量下，塑膠設施蔬菜田為之興起，目前雲嘉南地區塑膠設施栽培短期葉菜類蔬菜以西螺、溪口、新港等鄉鎮為主，而現今仍可維持正常運作之連作田，又以西螺地區設置最久。以塑膠布覆蓋設施栽培蔬菜，因連年施肥又缺乏雨水淋洗，往往由於養分長期蓄積，造成土壤養分組成不均衡，進而造成蔬菜生育阻礙（5），結果不是原地廢耕就是重新客土或洗鹽，形成經濟上的浪費及農業生產環境的惡化。持續過量施肥的害處，一時不易查覺，而溫室又較露地之土壤容易引起氮、磷及鹽基之蓄積，造成蔬菜生育阻礙 (9)。施用高量氮、磷肥，對作物生育、產量及營養要素的影響，過去已有很多報導(12-17, 20)。如磷的缺乏會造成大豆莢數及種子減少而影響產量（13）。Csizinszky以winged bean 進行三要素施用量實驗，發現增加氮的施用量，造成芽中氮的濃度增加，磷、鉀、鎂、銅、鐵、錳、鉬、鋅濃度降低；增加磷肥的施用量，造成芽的磷、鉀、錳、鋅濃度增加（14）。在化學氮肥大量施用下，蔬菜中之硝酸根與亞硝酸根含量可能累積到足以傷害到人體健康之程度（19）。因此設施內施用氮、磷肥料量過高，是否會造成土壤中氮、磷大量蓄積，及造成作物可食部份之硝酸根含量過高，也是值得探討的課題。目前設施蔬菜栽培工作並無一套施肥標準可供參考，農民的施肥方法多比照一般露地栽培。由於多年塑膠防雨設施蔬菜田的連作障礙陸續發生，近年來西螺地區的農民以增加有機肥的施用來因應。詹等亦曾提出使用有機質肥料可改善青蔥的連作障礙（4）。雖然市售有機肥以禽畜糞堆肥居多，然並無證據顯示施用此類有機肥料會使蔬果植體中可食部份的硝酸態氮含量較施用化學肥料者高（7）。此外，湛水處理雖對降低土壤中鹽類（EC）及硝酸態氮濃度有顯著效果（10），然湛水處理常導致積水不退。深層埋管排水雖然有效，但耗資過大。而諸如此等的洗鹽過程多少會對水質造成污染。因此本實驗針對目前農民慣用的施肥法設計，在多年設施田進行減量施肥試驗，以探究其對蔬菜產量、品質及土壤肥力影響，作為日後推廣設施栽培減量施肥的依據。

材料及方法

一、試驗地點：西螺地區一處設置十年以上塑膠防雨溫室 (試驗前土壤性質見表1)。

二、供試作物：莧菜、蕹菜輪作（耕作次序見表2）。

三、試驗設計：由於上年度在塑膠防雨溫室蔬菜園進行施肥調查，發現目前西螺地區農民普遍施肥量為每作有機質肥料 1-4 ton ha-1及氮、磷酐化肥分別為70-180、70-180 kg ha-1 外，冬季加施豆粕。因此本試驗設計施肥量於每作施用台肥2號有機質肥料 (N-P2O5-K2O = 4-4-4﹪) 600 kg ha-1，冬季再取兩作加施豆粕 (N-P2O5-K2O = 6.5-1.6-2.5 ﹪)  300 kg ha-1外，將農民慣用三要素 (N-P2O5-K2O = 112-70-112 kg ha-1) 之氮及磷化肥施用量當作1，鉀化肥全量施用。設七處理分別為：

A、氮肥1，磷肥1（N1P1）      B、氮肥2/3，磷肥1（N2/3P1）

C、氮肥1/3，磷肥1（N1/3P1）　 D、氮肥1，磷肥0（N1P1）

E、氮肥2/3，磷肥0（N2/3P0）   F、氮肥1/3，磷肥0（N1/3P0）

G、氮肥0，磷肥0（N0P0）

採逢機完全區集設計，每處理四重複、小區面積10 m2。

四、實施步驟：在同一設施行短期葉菜類週年生產，每一作基肥施用有機肥料全量及化學肥料氮（尿素）50%、鉀肥（氯化鉀）100%、磷肥（過磷酸鈣）100%，剩餘50%氮（尿素），於本葉展出期施用。於每兩作調查蔬菜株高及產量，並分析植體之銨態氮、硝態氮、氮、磷、鉀、鈣、鎂及鐵、錳、銅、鋅。於每兩作採0-20 cm表土，分析pH、EC（飽和抽出液）、有機質、總氮、銨態氮 (NH4+-N)、硝酸態氮 (NO3--N)、總磷、有效性磷酐 (Bray No.1）、交換性鉀、鈣、鎂（Mehlich's method）及表土飽和抽出液之NO3-、Cl-、SO42-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+，並於每半年採不同深度之土樣 (A) 0~20 cm (B) 21~40 cm (C) 41~60 cm (D) 61~90 cm(E)91~120 cm (F) 121~150 cm，分析pH、EC（1：5）（8）、銨態氮、硝酸態氮、有效性酐磷。

五、分析方法（參考Methods of Soil Analysis, 1982）

（一）水分含量：在100±3℃烘箱乾燥至恆重，測之。

（二）機械分析及質地：土壤先經適量30% H2O2 處理，去除有機質後，採用吸管法（pipet method）測定，並依美國農部之質地三角形予以命名。

（三）pH值：土壤比水1：1（w/v），以玻璃電極法測定。

（四）比電導度（EC）：取土壤飽和抽出液或土水比1:5（w/v），以電導度計測之。

（五）有機質含量：採用Walkley-Black濕式氧化法測定。

（六）全氮：土壤採用水楊酸-硫代硫酸鈉修正之Kjeldahl法測之。植體以硫酸分解後測之。

（七）土壤之銨態氮及硝酸態氮：新鮮土壤以1：10之2M KC1抽取，將土壤抽出液加MgO蒸餾滴定定量之，即為銨態氮。殘餘液再加MgO及Devarda alloy 蒸餾滴定定量之，即為硝態氮。兩者並校正水分含量。

（八）磷：以鉬藍法（ammonium molybdate ascorbic acid method）測定。

（九）植體之硝酸態氮取5克新鮮植體加50毫升2%醋酸液均質機中打碎過濾（13），抽出液以波長210 mm比色測定之；銨態氮為將抽出液以蒸餾比色法定量之。並換算成乾物含量。

（十）鈣、鎂、鉀、鈉、鐵、錳、銅、鋅：以原子吸光儀（Hitachi Z-5300）測之。植體先經濕式分解後測之。

（十一）土壤抽出液之NO3-、Cl-、SO42-以 離子層析儀 (Dionex-DX100) 測定之。

表1.試驗前之土壤性質
Table 1. The physical and chemical properties of soil

Items	Depth of soil, cm
	0-20	21-40	41-60	61-90	91-120	121-150
Texture	L	SL	L	L	SiCL	SiC
pH	5.9	6.3	6.4	6.5	6.4	7.0
EC, dS m-1	3.09	2.14	1.93	2.09	1.72	1.80
Organic matter, %	2.92	2.12	2.21	2.35	2.34	1.96
NH4+-N, mg kg-1	36.3	37.8	37.7	39.7	40.8	31.7
NO3--N, mg kg-1	56.6	55.9	61.1	65.4	68.9	67.6
Available P2O5, mg kg-1	1358	691	337	235	105	25
Exchangeable K2O, mg kg-1	153	105	110	122	187	104
Exchangeable CaO, mg kg-1	4590	2530	-	-	-	-
Exchangeable MgO, mg kg-1	1010	500	-	-	-	-

表2.蔬菜種植的次序及時期
Table2. The kinds of vegetables and the cropping periods during the experiment

次序Sequence	第一年 1st year	第二年 2nd year	第三年 3rd year
第 一 作	97/09/26-97/10/20莧	98/09/22-98/10/15莧	99/10/01-99/11/01莧
第 二 作	97/10/23-97/11/18蕹	98/10/18-98/11/16莧	99/11/03-99/11/29蕹
第 三 作	97/11/21-97/12/29莧	98/11/18-98/12/18蕹	99/12/04-00/01/17蕹
第 四 作	97/01/03-98/02/15蕹	98/12/20-99/02/01莧	00/01/19-00/03/01蕹
第 五 作	98/02/18-98/03/25蕹	99/02/03-99/03/09蕹	00/03/03-00/04/05蕹
第 六 作	98/03/27-98/04/25莧	99/03/12-99/04/12莧	00/04/08-00/05/10莧
第 七 作	98/04/27-98/05/22莧	99/04/16-99/05/14莧	00/05/12-00/06/07莧
第 八 作	98/05/24-98/06/27莧	99/05/17-99/06/12莧	00/06/10-00/07/04莧
第 九 作	98/06/29-98/07/24莧	99/06/15-99/07/06莧	00/07/11-00/08/03莧
第 十 作	98/07/28-98/08/22莧	99/07/09-99/08/02莧	00/08/07-00/09/01莧
第十一作	98/08/24-98/09/14莧	99/08/05-99/08/30莧	00/09/05-00/10/02莧
第十二作		99/09/04-99/09/29莧	00/10/06-00/11/03莧

結果與討論

一、不同氮磷肥處理對蔬菜產量及品質的影響

    本實驗於86年9月開始進行至89年11月結束，共計35作，本試驗區於每次採收前4-5天施行灌溉一次，使土壤水分張力降到約10 kPa為止。植體採樣調查18作，採樣時間在上午9-10時進行。將18作之株高及產量進行統計分析，於各處理間均無顯著差異（P>0.05）。表3列出數作莧菜不同處理間的產量差異，在18作中D處理（N1P0）有4作之產量指數低於G處理 (N0P0) 外，餘各處理均有6-7作產量指數低於G處理 (N0P0)。而於89年4月以後各處理之產量指數均高於G處理 (N0P0)，推斷此時G處理可能開始出現缺肥效應。表4列出數作莧菜不同處理植體成分分析的結果，由表4知試驗前兩年植體中銨態氮、硝酸態氮含量相當高，於莧菜分別在200-600 mg kg-1、0.7-1.2%，而蕹菜植體的硝酸態氮含量較莧菜為低，約在0.3-0.5%。在試驗第三年，植體中銨態氮及硝酸態氮濃度才顯示有降低的趨勢，分別維持在< 400 mg kg-1及0.3-0.7%之間。將處理間各營養成分作統計分析的結果，由於區集間變異頗大，於18作中只有86年12月B(N2/3P1)、C(N1/3P1)、D(N1P0)、E(N2/3P0)、F(N1/3P0)等五處理之植體銨態氮顯著高於A(N1P1) 處理， A、B、D、E、F處理之硝酸態氮顯著高於 G(N0P0) 處理，及A、B、C、D、E處理之總氮量高於G處理。此外87年5月A處理莧菜植體之硝酸態氮顯著高於B、C、E、F、G處理。89年8月A、B處理莧菜植體之銨態氮顯著高於G處理。雖然在塑膠設施內栽培，短期葉菜類植體內硝酸態氮的濃度和氣候（乾、雨季）仍然有極大的相關，在雨季各處理植體之硝酸態氮濃度均顯著降低。可能因為雨水造成土壤中無機態氮易於流失或缺氧環境增加脫氮作用。另外，87年7月及88年2月兩次採樣G處理植體之鎂含量顯著偏低。雖然上述所列植體營養成分有部分顯示差異，然於整體趨勢並不明顯，故並不認為具有代表性的意義

＃：N1P1 means N-P2O5  is used by 112-70 kg ha-1

N2/3P1 means N-P2O5  is used by 112×2/3-70×1 kg ha-1

The rest can be done in the same manner.

＃：More details of N1P1, N2/3P1,N1/3P1-----,etc. are at Table 2.

＃＃：Vegetables ingredients expressed by dry weight

二、不同氮磷肥處理對表土品質的影響

    試驗期間各處理表土 (0-20 cm)之pH、EC、有機質、總氮、、銨態氮、硝酸態氮、總磷及有效性磷酐的變化情形見圖1。，表土之pH值在試驗期間逐漸上升（由5.9至6.5），可能由於化學肥料減施、所使用之堆肥為偏鹼性、及灌溉水偏中性（pH 6.6-7.0）等之故。由圖1，土壤有機質似乎沒有增加的趨勢，且經統計分析，各處理間並沒有顯著差異。在氮磷肥減施的情況，試驗期間土壤的EC值並沒有明顯的下降趨勢。試驗後各處理0-20 cm表土中銨態氮濃度在第1次採土樣時，即大幅降低（由36降至8 mg kg-1），以後多維持在10 mg kg-1以下。由土壤的總氮似乎有下降的趨勢，試驗初期各處理最高平均值為2.3 g kg-1 至試驗後期最高平均值為1.9 g kg-1。不同處理表土中硝酸態氮的濃度在區集間變異頗大。於控制肥料的使用一段期間後，土壤中硝酸態氮的濃度就少有超過40 mg kg-1。表土中有效性磷酐的濃度，即使在不施磷肥的處理（D,E,F,G），也始終保持在1000 mg kg-1以上。由圖1，試驗期間土壤中總磷濃度的變化觀察，似乎未能看出有下降的趨勢。由於土壤及植體中磷的濃度在各處理間均無顯著差異，故推斷在此耕作條件下，似乎由台肥2號有機質肥料提供之磷肥即可供應所需。將試驗期間，不同處理之土壤成分濃度分別進行統計分析，結果表土之pH只有87年10月C(N1/3P1)、F(N1/3P0)、G(N0P0) 處理顯著高於A(N1P1)、B(N2/3P1)、D(N1P0)處理。於表土之硝酸態氮則顯示有兩次顯著性差異，分別為87年6月A處理顯著高於B、C、F、G處理，及88年3月A處理顯著高於B、C、D、E、F、G處理。而表土之有效性磷酐僅有88年2月顯示A、B、C處理顯著高於G處理。

    圖2.為各處理在試驗期間0-20 cm土壤飽和抽出液，陰、陽離子的變化情形。試驗期間土壤飽和抽出液的K+、Ca++、Mg++（未圖示）、Na+、NO3-、Cl- 似乎沒有明顯的增減趨勢。土壤飽和抽出液之NO3-、Cl- 有頗大的區集間變異，經作統計分析，各處理間這些離子除了87年10月A、B、D處理的NO3- 顯著高於G處理外，均沒有顯示有顯著性的差異。由於圖1顯示長期減施氮磷肥對土壤比電導度值似乎沒有降低的效果，但土壤飽和抽出液的SO42- ，卻顯示有漸漸增加的趨勢（由900升至1500 mg kg-1）。可能由於本區灌溉水質：pH值6.6-7.0，EC值0.96-1.99 dS m-1，鉀7.9-17.5 mg l-1，鈣159-251 mg l-1，鎂60.4-71.0 mg l-1，鈉19.1-119 mg l-1，氯38.0-61.5 mg l-1，硝酸根離子0.64-37.0 mg l-1，硫酸根離子743-976 mg l-1。李等（2）亦曾指出雲林地區含鹽分較高的地下水，主要分布於沿海與較內陸之西螺地區。而灌溉水含有高比電導度、鈣、鎂、硫酸根及硝酸根離子，可能為造成處理間施肥效果不顯著的原因之一。

三、不同氮磷肥處理對不同深度土壤品質的影響

    圖3.為各處理在試驗期間不同土壤深度，土水（1:5 w/v）抽出液EC值的變化情形。由各土層深度的EC值看來，表土（20㎝）以下不同深度土壤的EC值變化並不大，且並未隨土壤深度增加而降低，可見鹽分已洗入下層。由圖3看來，試驗的第三年20 cm 以下土壤的EC值似乎有降低的趨勢。而試驗期間，各處理不同深度土水（1:5）抽出液的EC值，經分別作統計分析，並沒有顯示差異。

    圖4.為各處理在試驗期間不同深度土壤，硝酸態氮濃度的變化情形。由圖可看出經過試驗施肥處理後，在半年後的第一次深層採樣時，各處理的土壤中硝酸態氮濃度就急劇降低，此種降低同樣影響到深層土壤。各土層硝酸態氮的濃度差異不大，可見硝酸態氮已洗入下層土壤。實驗期間硝酸態氮的濃度似乎與氣候（乾、雨季）的變化有大的相關。然由圖4仍可看出在節省化學肥料的施用下，確實造成土壤中無機態氮濃度的降低，因此化學肥料合理施用對農業環境的保護確有其效。將試驗期間各處理不同深度土壤中硝酸態氮的濃度作統計分析，只有87年9月121-150 cm處A、D處理顯著高於B、C、E、F、G處理，88年3月21-40、41-60、61-90、91-120㎝處，A處理土壤顯著高於B、C、D、E、F、G處理。其餘則均並沒有顯著差異，原因可能由於一般塑膠防雨溫室大都填土1  m以上，本試驗區也不例外，本區140cm左右及以下土層有粗砂結構，可能因此造成土壤之硝態氮易於往下繼續淋洗。此外台肥2號有機質肥料所含的無機態氮偏高（>2%），灌溉水含高的硝酸根離子等，都可能造成氮素化肥效果不明顯。

    圖5.為各處理在試驗期間不同深度土壤，有效性磷酐濃度的變化情形。由圖可看出有效性磷酐隨土壤深度增加而減少，各處理不同深度土壤的有效性磷酐經作統計分析均無顯著性差異。由於在不施化學磷肥的情況，土壤中有效性磷酐的濃度並沒有明顯的下降趨勢。因此建議於塑膠防雨設施生產短期葉菜類，土壤中若含高濃度磷酐，在每作施用市售有機肥後，應該可以不施磷肥。

四、結論

    由連續3年施肥試驗調查發現，西螺地區塑膠防雨溫室多年蔬菜栽培田，於每作施用台肥2號有機質肥料600㎏ ha-1，且每年施用兩次豆粕300㎏ ha-1的情況，全不施用氮、磷化學肥料，並不會造成蕹菜及莧菜的減產。此外，建議塑膠防雨溫室生產短期葉菜類，土壤中若含高濃度磷酐，在每作施用有機肥後，應該可以不施磷肥。

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Rate-reducing Use of Nitrogen and Phosphorous Fertilizers for Cultivation of Vegetables
in Plastic Protected Structure

Lin, J. C.  and S. N. Huang

Summary

    Due to the uneven distribution of rainfall and the damage of tropical storms, vegetable production is very different in the summer. Therefore, the use of simple plastic houses to grow fast-growing vegetables became popular in the last 1-2 decades. However, the continuous application of chemical fertilizers plus the lack of drenches with natural rain waters, accumulation of salts has become a serious problem which limited vegetable production in the houses, and the environment is also polluted. In 1997, a simple plastic house in the major vegetable-producing area in Silo, Yuinlin country, which had been continuously used for vegetable production in the last decade, was used to study the effect of fertilizer rate-reducing use on the cultivation of vegetables. The plot before studies was found with high electrical conductivity (EC >3 dS m-1), high nitrate nitrogen (>40 mg kg-1), and high available phosphoric anhydride (> 1000 mg kg-1). In the experiment period from 1997-2000, 600 kg ha-1 of organic fertilizer (Taiwan Fertilizer No.2) and 300 kg ha-1 of soybean dregs and no N or P chemical fertilizer was used in the plot. Results indicated that yield of water convolvulus and amaranth was not effected. If soil contained high phosphorous, and in the presence of organic fertilizer, phosphorus chemical fertilizer is not necessary.

Key words: Protected cultivation, The problem of crop succession, Soil fertility, Nitrate nitrogen

Accepted for publication: 2 October, 2001

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