文‧圖╱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（中）。
上篇提及甘藷作為可食用能源產量最高的糧食作物，及甘藷的特性、產量潛能、生長週期、種植環境，並進一步敘述甘藷藤（剩餘材料）有提高土壤有機質的潛能並可作為青貯材料，不過甘藷藤作為殘體回歸農田仍須注意用量以及時間，可能對農田有負面影響。接著，針對甘藷作為食物與飼料講解其成分狀況，最後講解不同耕犁方式將影響甘藷產量。此篇將分析臺灣甘藷在不同種植條件環境下的土壤肥力、產能產量，並以土壤數據資料與甘藷藤所提供的養分量，提供建議的施肥劑量。
執行栽培管理改善甘藷低產 農改場分析數據探究土壤資料
以一家在臺灣相當有名氣的甘藷產業為例。透過集團栽培於2019～2021年的甘藷產量及土壤肥力分析資料，探討在甘藷產業上是否有提高產量、降低成本、減少碳排的空間。
集團驗證各農戶甘藷單位面積產量狀況。表一資料為該集團於2020、2021年，分別將51及45個產銷履歷農戶的資料換算出的單位面積產量。資料顯示最高產量為最低產量者的3.02～3.25倍，其平均值高於中量值，顯示產量在平均值以下者超過50％，這意味著需要了解其低產的原因及提高產量的對應對策。
註1：當兩群數據比對是否有差異採用的統計公式稱為t-test，如果標示*、**及***，表示資料可能誤判的機率分別為5%、1%及0.1%。如果表示ND，則表示兩群的數據統計上沒有差異。
從表二得知，不同年間2021年比較產量統計t值顯著高於2020年。種植到採收的日期，兩年間統計t值，差異極為顯著。有3位農戶在2020、2021年都有在相同地號（按：土地編號，用於不動產登記，由地政單位制訂與管理）種植甘藷，甲農戶（3個地號）和乙農戶（11個地號）2021年產量高於2020年，其中甲農戶在統計上達顯著水準，乙農戶未達顯著；種植天數平均2021年都較長，但是統計上甲農戶不顯著，乙農戶達顯著。丙農戶有2個地號，甘藷產量2020年高於2021年，差異不顯著，種植日期2021年比2020年多12天。結果顯示如果管理沒到位，種植日數長不見得產量會提升。集團驗證各農戶甘藷農田土壤經臺南區農業改良場分析資料狀況。由2019～2021年分別於310、157、89筆農田地號土壤肥力分析，分別整理於表三、四、五。資料顯示土壤pH值、有機質、有效性磷、鉀、鈣、鎂及導電度（electrical conductivity, EC）等肥力，有效養分差異性非常大。由此可知表一中所顯示的甘藷產量高低差異性如此之大的原因。
土壤有效性磷大於18mg/kg（苗栗場及臺南場）或22.5mg/kg（桃園場）屬高量等級，其磷酐肥料推薦量為0～30公斤／公頃。美國Clemon大學（2002）對甘藷土壤有效性磷極高等級（VH）定大於28mg/kg時不施磷肥。由2019年310筆農地土壤有效性磷資料（表三）顯示，幾乎不用施磷肥；2020年157筆農地只有少數農田需要施磷肥；2021年89筆農地種甘藷都不用施磷肥。系列文章也曾說明過，土壤有效性磷過高時，尤其鈣質土壤更容易造成作物缺微量要素。這3年的資料顯示，此集團所有農民種植甘藷農田的土壤pH值、鈣及鎂測值顯示，多數農田都是鈣質土壤。2019年，資料顯示有一地號顯然採到肥料，其導電度達9.01dS/m，有效性鎂達2625mg/kg。
土壤有效性鉀極高等級，桃改場值定大於121mg/kg，苗栗場及臺南場值大於96mg/kg，氧化鉀肥推薦量0～60kg/ha。美國Clemon大學（2002）研究顯示，有效性鉀極高等級濃度為大於56mg/kg，氧化鉀推薦量為45kg/ha。
經比對3年的農地地號，發現有27塊農地有連續種植甘薯，經比對其土壤有效性養分的統計（表六），發現土壤pH值3年的分析資料間有顯著差異等級，土壤有機質含量差異達極顯著等級，其他有效性磷、鉀、鈣、鎂及EC沒有顯著差異。經查2020年的紀錄，該集團有推薦農民使用元素態硫，其降低土壤pH值以改善其高pH值的程度，其施用量平均值、中量值、最大值、最低值分別為610、700、850、300公斤／公頃。然未知其是否有追蹤所施元素態硫，是否有氧化作用形成亞硫酸及硫酸根，而釋出氫離子（H+）酸化土壤。系列文章曾提出施用銨態氮會酸化土壤，若需要施用磷肥，採用過磷酸鈣也有助酸化土壤。以下比對元素態硫和銨態氮酸化土壤：S+1.5O2+H2O→SO4-2+2H+2NH4++4O2→2NO3–+4H++2H2O元素硫（S）產酸量： 元素硫分子量32.065公克／摩爾，1摩爾硫產生2摩爾酸（H+），所以1摩爾酸需要16.033公克硫。元素態硫水中溶解度極低1.9(±0.6)x10-8mole S8kg-1。
硫酸銨（(NH4)2SO4）產酸量：1摩爾硫酸銨分子量132.137公克，1摩爾銨經硝化作用產生2摩爾酸（H+），1摩爾硫酸銨含2摩爾銨，1摩爾硫酸銨經硝化作用產生4摩爾酸（H+），所以產生1摩爾酸需要33.03公克硫酸銨。0℃時1公斤水可以溶解706公克，20℃時1公斤水可以溶解744公克，100℃時1公斤水可以溶解744公克1038公克硫酸銨。
註1：當比對超過兩群數據如本表是三群組數據的差異性，所用統計公式是F-test，其ND表示群組間沒有差異，*、**分別表示三群組數據有顯著、極顯著差異，產生誤判的機率分別為5％、1％。
研究數字會說話 甘藷藤養分含量高可減少額外施肥
甘藷生長所吸收養分，甘藷本身養分隨著採收而移出農田，在甘藷藤及殘根的養分則可做其他用途或回歸農田做為下一期作物肥料。Osaki et al.（1996）研究提到日本甘藷全株產量16.6公噸／公頃，甘藷產量10.52公噸／公頃。其中氮、磷、鉀養分吸收量全株為169、30、242公斤／公頃，在甘藷為72.6、17.9、72.6公斤／公頃，所以殘體還分別保留96.4、12.1、169.4公斤／公頃，相對百分率為57：40：70％。Byju and George.（2005）引用O’Sullivan et al（1997）資料推算高產及低產甘藷，塊根及藤養分累積量及分配狀況，其高產（50公噸／公頃）氮：磷：鉀養分吸收量全株為215：38：376公斤／公頃，在甘藷為110、25、250公斤／公頃，所以殘體還分別保留105、13、126公斤／公頃，相對百分率為48.8、34.2、33.5％。此地瓜藤的養分量在下一期作如果是水稻，則可以節省相當多的化學肥料。再如前段文章所提，目前臺灣種植甘薯農田的土壤磷鉀有效養分普遍偏高情況下，幾乎不用再施磷鉀肥，初期氮肥也應該不用施，如此可以顯著降低因施用化肥帶來的碳排。
註1：甘藷塊根及藤的養分量轉換為鮮重濃度，是假設塊根（甘藷）水分含量70％，藤水分含量86％。（資料來源／Scott and Bouwkamp 1974;Bradbury and Holloway 1988;Woolfe 1992; Spence and Ahmad 1976; Diem 1962; Hill 1989; and the authors’ own data） 註2：藤與甘藷比假設為0.6，實際測值藤與甘藷比值範圍落在0.3～1.4。
（參考文獻請洽作者）
