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(六)肥培管理技術
發文日:99/12/31
1.有機質肥料施用技術
水稻有機栽培,有機質肥料施用不足,水稻生育不好影響產量收成,有機質肥料施用過量,則容易孳生病蟲害,水稻管理不容易,因此有機質肥料施用仍應適時適量施用。以水稻生育全程最基本需要的肥料三要素需要量,氮素:磷酐:氧化鉀=120:50:50 公斤/公頃為例,提供有機質肥料施用量的計算方法實例作為參考。
(1)施用腐熟堆肥,每公頃需釋放120公斤氮素為例:
  假設腐熟堆肥的氮素含量為3%,水份含量為15%,帶入公式:堆肥用量=氮肥推薦量÷堆肥N%÷(1-堆肥水分%)×2(堆肥之有效氮素礦化速率以50%計)。即每公頃腐熟堆肥用量=120÷3%÷(1-15%)×2=9,411公斤。腐熟堆肥應以全量作為基肥施用。
(2)施用菜籽粕,每公頃需釋放120公斤氮素為例:
  假設菜籽粕的氮素含量為5.3%,水份含量為12%,帶入公式:菜籽粕用量=氮肥推薦量÷堆肥N%÷(1-菜籽粕水分%)×1.25(菜籽粕之有效氮素礦化速率以80%計)。即每公頃菜籽粕用量=120÷5.3%÷(1-12%)×1.25=3,216公斤。菜籽粕則以1/2做為基肥,1/4做為追肥,1/4做為穗肥施用。
上述之二種有機質肥料施用量亦可混合施用,例如每公頃可以施用5公噸的腐熟堆肥做為基肥,於追肥及穗肥再行補充1.6公噸的菜籽粕,亦可提供水稻生長全程所需之礦物元素。而有機質肥料施用量仍應掌握前期作土壤狀況,適當調整其施用量。例如當前期作種植豆科綠肥時,則有機質肥料應減半施用,以避免水稻因吸收過量的氮肥,對於產量及稻米品質造成不利的影響。
肥料依施用時期分基肥、追肥及穗肥。基肥係指整地時施用的肥料,需要深犁入土層的肥料,一般於插秧前15~25天施用最為洽當。水稻生育初期分蘗數主要由基肥氮素釋放量與速度決定,若水稻營養生長期間生長旺盛,或是插秧後一期作分蘗數(含主莖)可以達到25支,二期作達到20支,則不需要施用追肥;如果在水稻生育初期發現田間水稻葉色由濃綠轉淡,則必須於一期作插秧後約20〜25天,二期作插秧後12〜15天施用適量追肥,每公頃施用量以不超過1,000公斤菜籽粕為原則。一般慣行之水稻栽培,穗肥於幼穗形成約0.2公分時施用最為適當,但施用有機質肥料因需要時間進行礦化作用,才能釋放出營養成分,因此建議第一期作約於幼穗形成前8~10天,第二期作約於幼穗形成前6~8天施用最為適當,有機質肥料施用量必須依據當時水稻生育狀況酌量施用,每公頃施用量仍以不超過1,000公斤菜籽粕為原則。幼穗形成的判定即為幼穗發育至0.2公分時往前算7~10天。若依水稻插秧後天數(第一期60天,第二期45天)之計算,則常因氣候變化有所差異,最好的方法是以葉齡指數來判斷之。所謂葉齡指數係指生育時期主稈的葉片數除以水稻主稈全生育期的葉片數,並以百分率表示,而單株水稻主稈的全葉片數一般早熟稻葉片為13~14葉,中晚熟葉片則為15~17葉,因品種及栽培時期而異,每片葉片生長間隔時間約一星期,而幼穗形成必定在葉齡指數約70%時開始,即在第9~11葉片,穗肥則在第8~9葉片時施用。一般農民要記錄葉片數,可選定2~3株,從插秧後開始記錄,將葉片數以黑簽字筆(油性)寫在葉片上,然後依品種葉片數特性,計算葉齡指數。有機質肥料應避免於幼穗形成期後再施用,以免於因穀粒充實期間,有過量的氮素供應,不僅使稻株易於倒伏,亦會提高穀粒中的粗蛋白質含量,不利於稻米品質的提昇。

2.綠肥栽培管理技術
土壤培育為有機米生產重要的一環,而土壤診斷結果可作為施用有機質肥料的參考。為培養地力以及維持稻田土壤之氮養分不被冬雨淋失,可在第二期作收割後種植油菜、苕子、埃及三葉草、大豆或青皮豆等綠肥作物以增加肥力(表一)。豆科綠肥每公頃播種量,分別為苕子15~20公斤,埃及三葉草10~15公斤,青皮豆40公斤、大豆10~15公斤。採撒播時,於第一次栽培地區,播種前種子應接種根瘤菌劑再行播種,如無接種菌劑,可取曾種過豆科綠肥栽培之田土為接種源,每公斤種子拌20公斤田土撒播即可。為使綠肥作物充分腐熟,至遲應於插秧前15天翻犁,翻犁後田區隨即適度灌溉,以加速植株分解。概括而論,插秧前約15~20天,淺水灌溉翻犁,有利於綠肥作物殘體發酵分解,對後期水稻養分吸收利用較為順暢,並可防止根系生長受阻的問題。施用綠肥後,後期水稻栽培生育期間所施肥料用量,應將綠肥殘體所釋放養分扣除,以免過量施肥造成後期水稻營養過剩,產生倒伏及病蟲害危害。水稻收割時將稻稈切碎,犁入田裡亦可改善土壤物理性質,並提供土壤部分氮、磷、鉀等營養要素,功用與綠肥相當。掩埋綠肥或有機物質時應注意下列各點:
(1)掩埋生草量應視土壤性質來決定,砂壤土有機物分解迅速,用量可多。粘土通氣較差則不宜過多,因其分解遲緩,易引起還原作用,產生有害物質,對作物生長不利,用量不宜過多。
(2)綠肥生長到開花盛期,地上部鮮草量最多,此時趁綠肥植體柔嫩,埋入土壤中最為適合。過早犁入,綠肥鮮草量不多,而過晚犁入,因綠肥植體組織木質化致分解困難。
(3)掩埋綠肥或稻桿時加施石灰中和酸性,可促進分解效果。土壤pH值低於5.5時,每公頃可施石灰1.5~2公噸,以適度調整土壤pH值及分解時產生的有機酸。
(4)掩埋綠肥時土壤必須保持適當水分,以促進綠肥之分解,又掩施深度約以10公分較佳。綠肥植體耕犁掩埋深度愈深,對作物根系發育有利。
(5)掩施後殘體分解發酵,產生發酵熱,對後期水稻根部生長不利,所以插秧前宜儘早完成掩埋作業。一般在第一期作水稻插秧前15~20天掩埋,使綠肥殘體能充分發酵分解,以利後期水稻之吸收利用。
(6)稻草掩埋是利用聯合收穫機附掛切刈機,將稻草剪切成為2~3寸(6~9公分)片段,均勻撒布於田間。待稻草曬乾後,將稻草拌入土中約二週,促進微生物的分解,再行整地插秧作業。
3.有機質肥料製作技術
新鮮或未腐熟之有機物施用於土壤可能引起不良後果,如土壤缺氮、產生有機酸或土壤還原性阻害作物生長、傳播病原菌、雜草種子等。因此,製作堆肥之堆肥化過程;讓有機物充分腐熟,使它轉變為安全、穩定之高品質有機質肥料,相當重要。一般堆肥腐熟之目的包括有:
(1)調整有機物碳氮比(C/N):當堆肥材料的碳氮比大,若直接施用於土壤中,在堆肥材料分解初期會造成土壤中有效養分減少,尤其是氮素成分的影響最大,而阻礙作物生長。當堆肥材料碳氮比過小,直接施用土壤中,會大量釋出可溶性鹽基及產生土壤還原性,而影響作物生長。一般而言,堆肥材料經堆積分解,碳氮比降至20以下,達到穩定腐熟時,即可直接施入土壤。
(2)減少有害成分:有機物分解會產生甲烷、氫氣、酚酸、有機酸等有毒物質,對作物生長有害,若經過堆積腐熟分解可減少有害成分。
(3)避免有機物分解所產生的不良因子:一般有機物含有醣類﹑脂肪酸成分,當微生物分解時會產生高溫及局部的缺氧情形,微生物大量繁殖,產生土壤還原性,不利作物根部生長、如事先堆積分解,可避免直接施用時影響作物生長。
(4)消滅病菌、蟲卵、雜草種子:有機材料如穀殼、蒿桿、糞尿等均附著許多病原菌、蟲卵及雜草種子。堆肥如經適當醱酵,溫度最高可達60℃以上,大部分的病原菌、蟲卵及雜草種子在此種溫度下可被殺滅。
(5)改良物理性:許多有機材料如蒿桿、殘枝、樹皮等材質堅硬、纖維強韌,經過堆積分解後會變成脆細、柔軟,利於撒布後與土壤混合均勻。
(6)減少臭味,維護田間衛生:經過適當堆積腐熟的堆肥會降低令人不快的臭味,於田間施用也可減少蚊蠅茲生,維護環境衛生。
(7)可調配堆肥成分、增進肥效:不同有機材料所含營養成分差異頗大,如經適當調配,製成的堆肥成分能配合不同作物生長所需,且堆積腐熟後可增加有機材料的有效性磷與氮素,可增進作物產量及品質。

堆肥製作應注意基本原則,堆肥製作過程是把有機廢棄物予以適當堆積,在控制條件下,利用微生物作用,將有機材料醱酵分解,轉變為有機質肥料。有機材料在適當的條件下堆積醱酵,可以縮短有機物分解的時間,而生產出物理性狀均一,化學成分穩定的高品質有機堆肥。茲將堆肥化之條件因子敘述如下:
(1)碳氮比:有機廢棄物中碳氮比是一個非常重要的因素,堆肥化過程中,微生物需要碳素當作生活能源,同時也需氮素來維持生命及建造體細胞,適合於微生物之碳氮比介於25:1至35:1,碳氮比太高時,會因氮素缺乏,致使微生物無法大量繁殖,堆肥化過程進行相當緩慢。如果碳氮比太低,微生物分解出過多之氨,而易從堆肥中逸散,導致氮素損失。堆積過程進行時,有機廢棄物中之碳氮比逐漸減少至20:1左右。
(2)通氣:堆肥化作用以好氣性分解較佳,充分供給氧氣為基本條件,氧氣可經由翻堆或送風(打氣)方法,進入堆積有機物之中,而形成好氣狀態。堆積氧氣之需求量,依有機廢棄物性質、水分含量、溫度、微生物族群大小等不同而有差別。為要控制通氣性,通常都要調整堆積物之大小長短,使其適於通氣,或者調整水分含量,加入樹皮、鋸屑、榖殼等添加物,來改進通氣效率。
(3)水分:堆肥化過程中,堆積材料中之水分含量為維持微生物生命及活動重要因子。適當的水分含量為60%,這種程度可使水分供應無缺,同時也獲得充分之氧氣。過多之水分因把堆積材料中之結構破壞,小孔阻塞,阻擾氧氣之供應與二氧化碳之外逸,有機酸等有害物質累積,有機物分解停頓。
(4)溫度:溫度是反應堆積材料中某一層次之微生物活動情形,當堆肥化過程進行正常時,初期溫度急速升高達60℃以上。這種高溫維持一般時間,然後逐漸下降至周圍溫度,溫度之升與降,反映出不同有機物之分解階段,作用的微生物先為嗜溫與耐高溫者,然後是中溫者(60℃以下)擔任腐熟之作用,爾後隨堆肥逐漸腐熟,溫度呈下降乃至恒溫。
(5)酸鹼值(pH):一般有機材料分解醱酵的pH值容許範圍相當廣,由pH 3~11之間均可進行。但以pH 5.5~8.0較適宜。通常堆肥的pH值不易由外來添加物而改變,在醱酵初期如堆積材料之pH過高易導致氮素的揮發。當堆肥完全腐熟時其pH值會呈近中性或微鹼性。
(6)微生物菌種:微生物擔任有機物分解與堆肥穩定化之重要角色。不同的堆積材料如能接種適當的微生物菌種,可以加速堆肥醱酵。惟最有效率之堆肥化堆積法, 為維持微生物最適宜之生長條件,使微生物充分的活動繁殖。
(7)腐熟度:由於堆肥腐熟程度的高低將影響施用堆肥的安全性,但有關堆肥腐熟度仍需若干化學成分分析法作為依據標準,一般較常用者有(1)碳氮比必須低於20,(2)還原糖比率必須低於35%,(3)陽離子交換能力漸趨近於100毫克當量/100克土,(4)固定態氮含量趨近於1.6%。另外如種子發芽率指數達到 60%以上。或外觀判別,堆肥腐熟時其結構疏鬆,呈褐黑色,沒有臭味而呈泥土香氣均可以作為堆肥腐熟的依據。

堆肥製作程序與方法包括:
(1)堆積場所:基本上有頂棚的堆積場舍最理想,如在戶外露天堆積,則需有適當敷蓋,以防雨水沖刷。另外必須考慮水分取得,翻堆空間,通風情形及肥水收集等問題。
(2)準備材料:一般堆肥材料之選擇,必先瞭解作為堆積主體的有機材料之碳氮比屬於高者亦或低者,而以相對之碳氮比的材料作為配合。例如以稻蒿類碳氮比高者為主體,則可配合含氮較高的雞糞、豬糞、豆粕、鳥糞等,如以豬糞類碳氮比低者為主體,則選擇若干碳氮比高的木屑、廢棄菇類堆肥、穀殼等作為配合材質。但無論任何材料,都應以來源豐富,取得容易且成本經濟低廉為原則。而且大型的堆肥材料必須事先切斷以利微生物分解,一般以5~8公分以下為宜,越細越佳。
(3)假堆:通常碳氮比高的有機材料,其材質都較堅硬且容積比重低,在混合材料堆積,前事先單獨加水使其纖維軟化,容積比重增大,以利後續堆積醱酵,稱之『假堆』。台灣地區較常見且必須假堆的有機廢棄物包括稻殼、木屑、蔗渣、碎樹枝等。
(4)混合及水分控制:堆肥材料經過充分混合均勻較有於醱酵,如為了省工,可採用混層堆積,即一層含碳較高的朿機材料厚約30公分再添加一層含氮高的材料厚約4~5公分,層層混合即可。堆肥材料混合的同時可以適當地調整含水量至約60%,此種含水量近於以手緊握堆積材料而水能沿指縫點滴成形,或以棒插入堆積材料中,拔出時棒端濕潤。水分含量不足,添加水分時需注意不要讓肥水流失,以免損失肥分,應經由肥水溝收集後重新加入堆肥中。堆積材料水分含量過多可加木屑、穀殼等調整之。
(5)堆積:堆積之體積越大,愈容易發熱升溫,但在初期60℃ 以上的高溫期維持7~14日後,應加以調整至50~60℃為最適合醱酵的溫度,其方法為加強翻堆及通氣,以散去醱酵熱能;否則溫度過高,堆肥分解醱酵期將延長,且易損失氮成分。堆積之體積過小,溫度不易升高,未能達到殺菌及醱酵之目的。一般堆肥堆積高度不宜超過1.5公尺,堆積之體積則視氣候條件及通氣設備來考量,其中溫度因子將是很好的參考指標,也就是堆肥醱酵溫度變化如經高溫殺菌期、中溫醱酵分解期,乃至低溫後醱酵期之模式,其醱酵腐熟必將完整,所以在氣溫低及有通氣設備,則可酌量增加堆積之體積。
(6)敷蓋:其目的在於防止水分散失、保溫,使堆肥水分及溫度均勻分佈,而有促進醱酵之作用。其次敷蓋可防止蚊蟲放卵滋生,及病菌雜草種子侵入,以維持堆肥品質。敷蓋物之材質以麻布類稍具通氣性者為上品,其次為稻草、蒿桿類、草蓆等,塑膠布僅適於戶外防雨使用。
(7)翻堆及通氣處理:翻堆的目的在於增加堆肥體的通氣性、散發醱酵熱以及將未曾醱酵的部分材料翻攪予以混合均勻,使其充分腐熟。翻堆的時機則可視溫度之升降為指標。正常堆積約1~5日後,溫度上升到60℃以上高溫期,即可以加強翻堆;爾後溫度逐漸下降,堆肥溫度持在45~60℃之間,可以定期予以翻堆。另安置通氣(送風)設備、或安設通氣管等亦有減少翻堆之效果。
(8)攤開(後醱酵):當堆肥醱酵溫度降至40℃左右,即使翻堆也不再升溫,且堆肥色澤變黑,沒有臭味,材質脆軟,可將堆肥攤開呈高約20~40公分平鋪狀。此時微生物轉為低溫後醱酵作用,堆肥成分趨於穩定腐熟。同時可讓土水分自然蒸散,以減少日後搬運之重量。

堆肥製作實例:有機廢棄物中碳氮比是一個非常重要的因素,堆肥化過程中,微生物需要碳素當作生活能源,同時也需氮素來維持生命及建造體細胞,適合於微生物之碳氮比介於25:1至35:1,碳氮比太高時,會因氮素缺乏,致使微生物無法大量繁殖,堆肥化過程進行相當緩慢。如果碳氮比太低,微生物分解出過多之氨,而易從堆肥中逸散,導致氮素損失。堆積過程進行時,有機廢棄物中之碳氮比逐漸減少至20:1左右。表二顯示堆肥製作材料調配計算實例,堆肥材料包括太空包廢料、菜仔粕、牛糞、雞糞及米糠,上述材料混合後之碳氮比約30.2,顯然已經接近適宜範圍內。