文╱黃裕銘 英國牛津大學植物科學系博士
因應氣候變遷對農業的衝擊及可能影響糧食安全，進而需要科學化農業實作管理，內含涉及氣候－作物－土壤－肥料的交互關係，〈因應氣候變遷作物科學化管理〉一文擬於《豐年》雜誌分別用3篇文章進行說明，包含第一篇〈農業實作的誤解觀念及做法〉、第二篇〈調節實作以抗高溫、水分及其它逆境〉、第三篇〈提升土壤有機碳的田間實作方式〉。第三篇〈提高土壤有機碳的田間實作方式〉將分別就水田作物水稻、根莖類作物甘藷、雜糧作物玉米與園藝作物番石榴進行說明，本篇為甘藷篇（上）。
主要糧食作物，如小麥、稻米、玉米、大豆等，是全球糧食生產的支柱。這些作物具有巨大的固碳潛力，透過光合作用吸收二氧化碳，並將碳儲存於植物體內和土壤中。
土壤是全世界最大的碳匯，與碳儲存和碳循環密切相關。土壤中的有機碳是碳循環的重要組成部分，由植物殘體、有機質肥料、微生物等有機物質來源，經土壤礦物質及土壤微生物的交互作用進行腐質化，為穩定性高的有機物質。這些有機碳在土壤中可以長期儲存，有助於固定碳，降低大氣中二氧化碳濃度。科學化的田間施作方式不僅可以因使用適當肥料種類及量，降低肥料消耗所造成的碳排，對於增加碳儲存、在土壤中轉化為碳匯至關重要。實踐可持續性的農耕技術和高產能糧食栽培，不僅能夠滿足養分來源需求、確保糧食安全，還有助於提高土壤碳儲存能力，因應氣候變遷下的環境挑戰。
可食用能源產量最高的糧食作物
針對主要糧食的固碳潛能，O’Sullivan et al.（1997）分析幾種糧食作物的每公頃土地生產能源、蛋白質及其他養分資料，以評估主要糧食作物的固碳潛能（表一）。資料顯示光合作用生產可食用能源產量最高為馬鈴薯及甘藷，遠高於其他作物，再來依序為香蕉＞玉米＞木薯＞小麥＞米＞高粱；蛋白質產量則以高粱及小麥最高，再來依序為馬鈴薯＝玉米＞米＞甘藷＞香蕉＞木薯；鈣含量則以甘藷及木薯遠高於其他作物，然後依序為馬鈴薯＞小麥＝香蕉＞米＝玉米＞高粱；鐵含量則以米遠低於其他糧食，甘藷的鐵含量是米的50倍。甘藷、木薯、高粱比較可以生長在貧瘠地區且耐旱。
一般根類作物產品營養價值低於穀類作物，然而由比較表可知甘藷的蛋白質和米的蛋白質相當，且其所含鈣、鐵、及維生素含量較高。胡蘿蔔素是原維生素A，Woolfe（1992）研究指出，黃色甘藷到橘色甘藷所含原維生素A量只有胡蘿蔔可相比。甘藷嫩葉梢含有高量蛋白質（約20%乾物重）且含有高量類胡蘿蔔素、維生素B1、維生素B2、維生素C及葉酸。Constantin et al.（1984）提出氮肥用量和乾物重、類胡蘿蔔素及蛋白質濃度有直線正相關。 等重量的糙米熱量是甘藷的3倍，碳水化合物值是甘藷的4倍，蛋白質是甘藷的5倍。甘藷用水煮的GI值最低，且煮越久抗性澱粉越多，如水煮30分鐘其GI值為46，水煮8分鐘GI值61。烘烤甘藷會破壞抗性澱粉所以GI值最高，其次是炸的甘藷，最低是用水煮。整體養分評估，甘藷是相當好的糧食作物。
註2：橘色品種的甘藷，類胡蘿蔔素含量較高。（製表／余孟馨）
甘藷特性及產量潛能
甘藷起源於熱帶美洲，多年生雙子葉植物，為茄目旋花科。食用甘藷主要可分為甜食及糧食。熱帶地區以糧食型態為主，多為白、紅或紫肉甘藷品種，非洲地區偏好黃肉品種；美國地區偏好橘肉甘藷品種，其具有高甜分、低乾物質的特性，通常作佐料及甜點食用。臺灣學者針對甘藷加工利用，按照塊根含糖量多寡區分為三類：（一）少量的果糖、葡萄糖；多量的麥芽糖，適用於蒸煮、烘烤；（二）極少量的麥芽糖，適用於低甜度加工品或原料；（三）多量的果糖、葡萄糖，低溫下口感會更甜，適用於加工後冷藏製品。
國際馬鈴薯中心（International Potato Center, CIP）保有6,500種甘藷基因，包括野生、傳統及改良品種。臺灣目前推廣的高產能優良品種，包含「台農57號」、「台農64號」、「台農66號」、「台農67號」、「台農68號」、「台農69號」、「桃園1號」等；葉菜甘藷品種「台農71號」，於2007年育成臺灣第一個紫肉甘藷品種「台農73號」。
甘藷產量潛能可達80～100公噸／公頃，但根據研究，即使是位於東爪哇島上最優秀的農民，甘藷產量僅落在30～50公噸／公頃，而全世界平均甘藷產量僅13公噸／公頃。Villargarcia（1996）研究指出，甘藷對氮肥反應產量受基因型及環境變因影響大。賴永昌及黃哲倫（2012）於《甘藷健康管理技術暨操作手冊》中提出，甘藷在貧瘠及酸鹼度低的土壤中，仍有相當的產量。種植4～5個月的生育期之後，每公頃即有20公噸的鮮藷產量，相當於6公噸的乾物產量，尚且不包括地上部的莖葉生產量。經統計，台農57號產量約43公噸／公頃；台農66號產量約41.1公噸／公頃；「台農72號」產量約32.5公噸／公頃；台農紫肉73號產量約30公噸／公頃。其中，台農57號產量可達62公噸／公頃。
甘藷的生長週期與種植環境
•甘藷的生長週期
由阡插苗到移植約2～5天，由種植到形成儲存根（甘藷）約5～8週，儲存根形成到進入採收，約12～17週，採收期最多4週。澳洲研究建議種植農田工作時程：於20週前耕犁，有必要時調整肥力及pH值，種植綠肥作物；10～12週前，割掉綠肥，敷蓋表土；8週前，進行土壤取樣分析；6週前，將綠肥犁入土壤促進分解；2～4週前有必要時再耕犁一次，此時做畦；0～1週前，有必要時施基肥並做好畦；0週實行種植。建議之種植密度為行距120公分，株距30公分，25,000～30,000苗／公頃。 澳洲研究指出，前2年沒有種植過甘藷的農田為佳，但也要避免荒廢、雜草蔓生、嚴重沖蝕或線蟲密度高的農田，若有甘藷鏈黴菌（Streptomyces ipomoea）則需相隔超過5年才能栽種，也需要注意殺草劑的問題。不過臺灣種植甘藷的農田多數和水稻輪作，資料顯示臺灣農田每年種植地瓜不會有問題（表二）。
•種植甘藷的土壤條件
•土壤pH值：根據北卡大學研究，甘藷可種植於pH值4.5～7.5的土壤，最適合範圍為pH值5.8～6.2；根據張銘文（2022）研究，甘藷適合栽種於土壤pH值5.2～6.7之間；Learner提出適合土壤pH值5.6～6.5，土壤pH值趨中性範圍容易感染病害；Franklin和Moore（2002）提出適合土壤pH值為5.8～6.5。如果土壤太酸需要施用石灰時需於種植前幾個月施用，若鎂含量低可用苦土石灰，不過臺灣大多數土壤有效性鎂濃度已偏高。
•土壤質地：土壤排水不良會降低產量。浸水的情況下，某些敏感品種甘藷會酸掉（塊根無氧呼吸產生乳酸）或產生水泡。排水良好的細砂土或黏壤為佳，而輕壤土產出的甘藷型態比黏土好。國外學者提出高有機質土壤亦有降低產量的情況，太肥沃的土壤可能導致地瓜的藤蔓生長過剩；然而粗深砂土的肥力一般較差且容易缺水，需要多注意灌溉及施肥。
•土壤有機質：國內往往會提土壤深厚且富含有機質的砂質壤土，較有利於塊根的形成和肥大。
•犁底層：會抑制生長且造成甘藷外露，容易受象鼻蟲危害。
•溫度： 甘藷適合生長溫度在24～30℃，低於15℃將影響生長及甘藷的形成，忌霜害。
•水質要求：土壤質地越黏重水質電導度要越低，砂質土壤、壤土、黏質土，電導度上限分別為3、1.7、1.0dS/m。
•土壤保水力：了解不同質地土壤有效保水深度（表三），推算合理灌溉水量，可避免過多水分影響生長及塊根的健康度。
甘藷剩餘材料（藤） 對提高土壤有機質的潛能
前面幾篇有說明旱田對提高土壤碳存的潛能低於水田，且和作物殘體的木質素含量有關。Uwamahoro et al.（2023）報告提出，快速分解的植物殘體混入土壤，降低了土壤碳存潛能，是美國東南地區低土壤有機碳的重要原因。他們研究豇豆、筍瓜、甘藷、番茄殘體碳含量及在兩種土壤中30天的分解。這些作物殘體的平均碳含量為304～437g/kg；甘藷殘體碳含量可分解碳最高19.4g/kg；番茄最低15.9g/kg；筍瓜殘體分解速率最高k值0.106g/day，主要可由其低碳氮比印證。
其分析資料顯示豇豆、筍瓜、甘藷及番茄殘體有機碳含量分別為41.0～42.8%、28.1～32.3%、39.0～42.7%、43.1～44.0%，有機氮含量分別為2.2～2.6%、3.7～4.6%、2.2～2.4%、2.7～3.6%， 其碳氮比15.5～19.1、6.12～8.8、16.3～19.4及12.0～16.5。顯示這些植物殘體可以直接回歸農田作為綠肥。
He et al.（2017）分析甘藷藤有機成分纖維素17.7±1.5wt.、半纖維素4.0±1.4wt.、木質素17.2±1.0wt.、灰分1.5±0.3wt.及水分8.5±0.5wt。Wang et al.（2015）裂解甘藷藤（sweet potato vine, SPV）分析其有機成分，結果SPV的木質素、纖維素、半纖維素及抽出物含量分別為7.85、33.01、12.25、37.12%（w/w）。裂解溫度350°C、400°C、500°C下其生物油、糖含量分別為8.76、13.97、9.19%（w/w）。相對於以前禾本科作物資料顯示，甘藷的木質素含量相對低很多。
甘藷作為食物及飼料的成分狀況
Zereu et al.（2014）研究2種早熟及2種中熟品種甘藷其藤及藤各組織（葉片、葉柄、莖）及塊根的化學組成及消化性，結果顯示藤及藤的葉片、葉柄、及莖等不同組織間的化學組成分及消化性有顯著差異。
4種品種甘藷葉片粗蛋白20.5～28.4%，中性清潔劑洗纖維（NDF）25.3～30.7%，消化率87.5～90.7%；葉柄粗蛋白7.7～7.9%，中性清潔劑洗纖維27.8～29.4%，消化率91.4～93.4%；莖粗蛋白8.2～10.9%，中性清潔劑洗纖維37.5～40.4%，消化率74.4～78.2；藤粗蛋白15.5～18.7%，中性清潔劑洗纖維31.4～38.3%，消化率83.1～86.3%；塊根粗蛋白6.3～7.7%，中性清潔劑洗纖維6.0～7.2%，消化率94.3～94.9%。從研究數據可以發現，不論是葉片、葉柄、莖，甘藷皆呈現高消化率，可見甘藷為何能夠在傳統上，作為人類主要糧食及動物飼料的主要選項（按：NDF指不溶於中性清潔劑的植物細胞壁，為不易消化的纖維素）。
近年來，甘藷塊根作為健康食品，受到消費者喜愛，台農57號的烤甘藷便是便利商店的熱門商品。
甘藷藤作為青貯的材料
Monteiro et al.（2007）指出甘藷藤含有相對較高的粗蛋白含量及醱酵容量。Loures et al.（2005）認為水分含量25～30%範圍所製作的青貯品質較高；Freitas et al.,（2006）甘藷藤萎凋到水分含量25～30%時是作為青貯材料的理想材料。
Pedrosa et al.（2015）研究15種甘藷（BD-31TO、BD-26、BD-13、BD-17、BD-22、BD-24、BD-54、BD-56、BD-69、BD-43、BD-44、BD-46、BD-52、BD-35、Brazl ndia）萎凋藤作為動物青貯選擇。經青貯處理190天，測定青貯及原藤之乾物重、粗蛋白、中及酸性清潔劑洗纖維、木質素、灰、可溶碳水化合物、藤的緩衝及醱酵容量、青貯pH，結果顯示其中BD-13、BD-17、BD-54、BD-56、BD-43、BD-44、BD-46、BD-52等8品種具中到高之鮮重及乾重產量。BD-26、BD-13、BD-56、BD-46、BD-35及Brazl ndia等6品種作為動物飼料食品成分（bromatological composition），尤其BD-56品種最適合做為青貯生產。
15個品種甘藷藤，粗蛋白含量101～131g/kg DW，水溶性碳水化合物含量78～143g/kg DW，中性清潔劑洗纖維含量437～487g/kg DW，酸性清潔劑洗纖維含量314～388g/kg DW，木質素含量96～160g/kg DW，灰分含量64～89g/kg DW，醱酵性容量30.4～54.1%。BD-31TO、BD-26、BD-22、BD-24、BD-54、BD-56、BD69、BD-43、Brazl ndia等9品種具高的醱酵性容量。
甘藷藤回歸農田可能造成負面影響
甘藷藤為動物高消化率食物，具有高礦物養分。其高消化率，顯示其在土壤中的分解速率也快，因此殘體回歸農田若沒注意用量以及時間，可能造成負面影響。
Walker and Jenkins（1986）盆栽研究採複因子設計，2個甘藷品種、2種植體（藤或塊根）及兩種植體狀態（乾燥或冰凍後乾燥）。植體和沙混和添加2.7%（w/w）甘藷藤後種植甘薯57天對甘藷及豇豆生長具負面的影響。
植後57天Jewel品種乾物重在添加藤、塊根處理分別降低32及74%，對Centennial品種則分別降低18%及73%。乾燥藤沒有顯著抑制效應，Centennial藤經冰凍再乾燥處理則降低Centennial藤的鮮重及乾重。藤、塊根對Brown crowder豇豆乾物重則分別降低79%及91%。添加殘體的處理豇豆幾乎沒有根瘤菌根瘤。發現添加植物殘體處理其土壤淋洗液pH降低1.4～2.0單位。
Walker et al.（1989）盆栽試驗研究在粗矽砂或砏質壤土添加乾泥炭苔、豇豆藤、甘藷藤、或甘藷根1.67%（w/w）對Centennial甘藷生長的影響。結果顯示甘藷藤及根對甘藷乾物重有抑制現象。添加甘藷殘體處理降低甘藷藤的鈣、鎂、及硫濃度。植體分析顯示添加甘藷殘體降低指標作物（Centennial甘藷）磷、鉀、鈣、鎂、硫、鋅、硼、銅的吸收。植體鈣、鎂及硫和指標甘藷生長有顯著相關性。
耕犁方式對甘藷產量的影響
Agbede and Adekiya（2011）進行3年（2006、2007、2008）田間研究耕犁方式（手工清地及傳統耕犁） 及使用雞糞廄肥（0、5、10、15公噸／公頃）對甘藷產量的影響。傳統耕犁產量比手工清地產量以年分別高出62%、55%、42%，其甘藷葉片養分，氮、磷、鉀、鈣、鎂濃度較高。然而，這些養分的土壤有效濃度及土壤有機質含量較低，主因是傳統耕犁土壤的總體密度較低，而土壤的總體密度較低的情況則有利甘藷根系生長；施用雞糞堆肥以施用5公噸／公頃用量甘藷塊根產量最高。
Edem et al.（2020）田間複因子試驗研究8種耕犁（耕犁vs.不耕犁）敷蓋（0、10、20、30公噸／公頃牛糞）田間管理對甘藷收穫後土壤養分的流失影響。試驗結果顯示，增加牛糞敷蓋量降低土壤總體密度也顯著提高甘藷產量。敷蓋牛糞處理顯著提高團粒化土壤，改善土壤通氣性與根系穿透性，使更多土壤隨採收甘藷移出農田，使土壤養分隨甘藷採收損失。數據顯示有耕犁處理產量較高，但未達顯著水準。
（參考文獻請洽作者）
