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最後更新 : 17-08-17


為何化肥用越多土壤越瘦?20160725    首頁 > 生產技術 > 土壤與肥料管理

為何化肥用越多土壤越瘦?中研院士楊秋忠這麼說

上週公佈新科中研院士,其中中興大學土壤環境科學系教授楊秋忠也在榜上,是入選名單中唯一農業相關的學者。

楊秋忠自1980年代從美國夏威夷大學學成歸國後,便致力鑽研將微生物作成肥料,然而受限於當時流行的化肥農藥,經費有限,重視度亦不高;然而事過境遷,他的研究不僅符合當前友善農業趨勢,還發現、命名出117株新微生物,建立有6000多株菌種的「菌種庫」,是全台之冠。

一般人或許對楊秋忠教授陌生,但他所執筆的參考書《土壤與肥料》,是馬來西亞有機肥料業者的商業聖經,已再版9次,他也參與農改場進行有機肥料試驗,並和農友座談超過600場,分享合理用肥的知識。

楊秋忠教授(攝影/潘子祁)

「用到對的肥」才利於作物,更能預防病蟲害

儘管農作離不開土壤,但人們對土壤的認識卻非常少,在眾家學問裡更是「冷學門」。從夏威夷大學農業生化系學成歸國,如今已鑽研土壤將近40年的中興大學土壤環境科學系教授楊秋忠說,土壤學門通常分作5大領域,包含物理、化學、微生物、土壤調查、污染防治等,但每個領域又可再細分,只是國內也僅有中興大學將土壤學門獨立成系。

楊秋忠最早是從植物開始研究生涯,在認識植物的生長、生理、性狀後,發現植物生病、健康好壞與土壤密不可分,便轉而鑽研土壤組成、物質、微生物和細菌等。

舉例來說,番茄便常有尻腐病的困擾,主要是因番茄果皮發育不良、受損,而遭黴菌侵入、腐爛,但歸根結柢還是因番茄苗沒有吸收到充分可利用的鈣元素,才導致番茄生病,因此「施對肥」不僅能對症下藥,還能降低病蟲害。

化肥越施,土地越不肥

然而楊秋忠說,許多農友對於施肥的觀念都是一大包、一大包的倒下去就好,認為只要施肥就有產量,但實際上「施錯肥」不僅對作物毫無助益,還會對土壤環境造成負面影響。

一般來說作物最需要的元素為氮、磷、鉀,後兩者可由土壤中的礦物質取得,但氮元素卻得透過「固氮菌」從空氣捕捉、固定到土壤中,植物根系才能吸收利用。

然而人工施肥形同額外添加養分,除了作物受益外,土壤中的各種微生物、不分好菌、壞菌通通都會大幅增加,族群一龐大,便將土壤中的有機質、腐植質分解殆盡,形成消耗地力、不得不依賴化肥的窘境。

「實際觀察發現是只有2成的肥料可以被植物吸收,剩下8成通通都『固定』住了。」楊秋忠說,原來肥料裡的磷、鉀元素會和土壤中的鐵、鋁、鈣產生化學反應,變成穩定的「沉澱物」,不只難以被植物分解利用,更會在土壤中累積使土壤「鹽化」,讓土壤不易繼續耕作。

因此從1980年代歸國時,他便嘗試利用自然界有的固氮菌和溶磷菌做成肥料。一方面借重固氮微生物來替代化肥中的氮肥(俗名阿摩尼亞),更要有溶磷作用的微生物,將長年的「沉澱物」溶解出來,重新釋放回土地中、供作物吸收,一收一放間逐步擺脫對化肥依賴,確定可降低1/3到1/2的化肥用量。

楊秋忠教授投入對土壤菌種的研究(攝影/潘子祁)

微生物作肥料曾被打槍,事過境遷成友善農業基石

雖然事後這樣的產品的確開發出來,只是回想30年前剛學成歸國,在土壤年會的場合上提出理論想法時,卻遭資深學者「打槍」,隱約暗示他「微生物做成肥料」的想法恐怕太異想天開。但他苦笑說,「我學植物,又學土壤、微生物,當我看到台灣這樣依賴化肥,知道一定會造成生態、病害、蟲害的問題,所以即便困難還是非做不可。」

然而篩選菌株其實相當不容易,「畢竟不是肉眼看得到,真的只能碰運氣。」楊秋忠說,通常都是在農友田間發現只有某區某作物長得特別好,便開始採土作分析,只是他還會想辦法擷取一段根系,看是否有細菌附生,他笑說「這是做研究的眉角(竅門)。」

從土壤中分離出菌株後,接著便是進行純化、鑑定,若過去有人發現過這隻菌株,便參考前人的分析結果,再拿自己的菌株操作一遍,看哪個效果佳,「一定要拿來PK一下!不然自顧自地拿來做實驗,發現固氮、溶磷效果很好,卻發現別人菌種庫的更強,研究不是白搭了嗎?」

而在PK賽勝出的菌株還不一定能商業化,楊秋忠說還得測試它的「適應力」。像毛豆便有高雄6號、7號、8號等許多品種,但每一種固氮菌進行的固氮反應並非每種毛豆品種都能充分利用,得實驗、分析出最佳組合才能有效。

最後把微生物肥料作成商品後,還得考量在架上周轉的時間,如果微生物一個月便死掉,那農友買到是超過製造時間一個月的產品,便形同買到「死菌」,自然效果不佳。

簡言之,要篩選、組合出大宗作物都能適用,又能普遍是應在各種酸鹼度、溫度,還活得長久的微生物,前後耗費時間10年以上都是在所難免。

也由於耗時冗長、人類需求又多,不少人選擇以「基因轉殖」方式,將符合種種要件的基因片段從微生物中取出、轉植。然而楊秋忠說他自始自終都反對這樣的方式,因為難以確保當前科技取出的基因片段「夠純」,很有可能在操作過程中額外取到非目標物質,實驗結果便會造成極大的生態風險。

藤本卓舉例,像澳洲也有和牛,日本兵庫縣則有神戶牛肉,未來透過GI標籤將日本各地特產進行登錄,提高出口到其他國家的能見度,「我們甚至希望政府未來對外談判中,也能將這項標示也納入選項。」

教學著作等身,欣見農業被重視

其實楊秋忠不僅在中興大學執教鞭近乎40年,期間更是研究、著作等身,《土壤與肥料》一書更是該領域的基礎專業教科書,目前已經再版第九版,他笑說書商都請他繼續更新,但一直沒有時間處理。而這本書更是馬來西亞的生物有機肥料公司的「商業聖經」,也意外為中興大學賺進額外獎學金。

現如今他當選為中研院第31屆院士,雖然是榮譽銜、無給職,但可說是國內學界的最高榮譽。而他不只是中興大學農學院首位獲得殊榮的學者,也是該校第一位院士,但他仍笑說,農業好不容易受重視,仍會繼續努力。

附錄:教授教好康:大勇肥製作

由於傳統堆肥都須讓微生物在2到3個月內才能完全分解,許多中小學師生也都反映處理過程相當困難,在科技部的經費挹注下,楊秋忠特別找到可以快速分解的菌種。只要利用機器將校園內落葉殘枝打碎,添加酵素、加溫殺菌後,每9立方公尺的原料可製作出1.5立方公尺的有機肥,作業時間僅3小時半,肥料含量有85%的有機質,氮、磷、鉀分別含1%、0.7%、0.5%,製作過程也公布在網路上。

 

【資料來源】:上下游新聞市集

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