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中學土壤教學常見問題之探討 臺灣師範大學地理學系 韋煙灶
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壹、土壤化育分層；運積土與原積土認定 一、土壤 — 礦質層的分層 1. 底岩層 (R 層 ) ：只在原積 ( 定積 ) 土中討論才有意 義，其化育順序性： R→C→A 、 B(→E) 。野外的 操作定義為「岩層，無法以圓鍬或鏟子開挖者」 2. 母質層 (C 層 ) ：岩屑層，土壤野外的操作定義為 「固結地層， 但潤時仍然不難以圓鍬或鏟子開挖 者」。 3. 表土層 (A 層 ) ：是否必然存在：未必。 4. 底土層 (B 層 ) ：是否必然存在：未必。 5. 灰化層 (E 層 ) ：存在與與氣候有關，若不嚴格區 分出 E 層，則可歸類為 A 層的部分。
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二、土壤 — 有機質層的分層 1.L 層：枯枝落葉層 ( 取自 litter)— 有機殘體形式。是 否必然存在，未必。 2.O 層： F 層：纖維層 ( 取自 fiber)— 有機殘體形式。是否必然 存在，未必。 H 層：腐植 ( 中國大陸寫成「殖」 ) 質層 — 腐植質形式 ( 取自 humus) 。是否必然存在，未必。 有機質層操作定義：黏土質土壤有機質含量要在 18% 以上，非黏土質土壤則要在 12% 以上。 臺灣地區土壤中有機質含量多在 3% 以下，除了少數 土類 ( 有機質土及黑色土 ) 外，多不具備存在有機質 層的條件。
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臺灣農業試驗所農場土壤剖面臺灣農業試驗所農場土壤剖面 客土層 1Ap1 1Ap22 1C 1Ap21 2A 2C
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霧峰農業試驗所試驗農場土壤剖面 2009.12.28 土層與編號土壤飽和溶液電導度值酸鹼值 pH 氧化還原電位 Eh 客土層（來源不詳） 1Ap1235µS/cm5.6582mV 1Ap21 128µS/cm 130µS/cm 5.90 5.70 51mV 68mV 1Ap22145µS/cm5.9046mV 1C83.5µS/cm6.3144mV 沖積土（烏溪沖積扇扇頂部位） 2A191.3µS/cm5.9665mV 2A146.3µS/cm6.0460mV 龍潭銅鑼圈紅土礫石臺地紅壤剖面 2009.12.28 A55.0µS/cm4.20164mV B47.3µS/cm4.55144mV
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臺灣各類型土壤約略的有機質含量 沖積土 土層土層 火山灰母 質沖積土 黏板岩母 質沖積土 片岩母質 沖積土 砂頁岩母 質沖積土 洪積母質 沖積土 臺灣黏土 A3.0%2.0%3.0%1.5%3.0% B5.0%1.0%1.5%1.0%1.5%2.0% 土層土層 黑色土有機質土黃壤紅壤崩積土石質土 A10.0%6.6%1.5%3.0% 4.0% B5.0%12.4%1.0% 1.5%--
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三、運積土與原積土的認定 1. 原積土 ( 定積土 ) ：平坦地穩定由岩石或礫石化育而 成的土壤。 2. 運積土： (1)C 層不是由 R 層風化而來，而是由其它動力形式 ( 水力、風力、冰河、重力、波浪 ) 帶來堆積； (2)C 層物質經過搬運而堆積，繼而化育出 A 、 B 層。 3. 紅壤是原積土或是運積土？ 沙丘是原積土化或是運積土？是地層而非土壤 黃土是原積土或運積土？是地層而非土壤 原積黃土與運積黃土
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新竹交流道平鎮系紅壤剖面新竹交流道平鎮系紅壤剖面
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林口臺地上的紅壤
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中橫公路小風口的板岩岩屑中橫公路小風口的板岩岩屑
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一、土壤有機質的分類 1. 有機殘體 (organic residues) 2. 腐植質 (humus) 貳、土壤有機質中有機殘體與腐植質對植物生 長影響的差異 按： A ～ E 與 F ～ G 的比例尺並非相同， A ～ E 肉眼可辨， F 、 G 必須以顯微 鏡才能觀察到。
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二、「腐植質」與「有機殘體」分解過程的 差異 1. 有機質含量的多寡：腐植質遠高有機殘體。 2. 有機質釋出的速率 — 降解作用 ( 大分子變成小分子 的化學過程 ) 。 3. 氣候環境與土壤有機質量的累積 氣候環境與有機質 ( 腐植質或有機殘體 ) 存在形式。 4. 游耕過程的養分含量為何急速遞減？
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土壤溫度℃ 氣候帶景觀帶生物學活性泥炭、腐植質堆積程度 30 過剩濕度帶熱帶雨林強弱 20-30 充足濕度帶溫帶森林極強 10-20 中度濕度帶濕 草 原濕 草 原強強 5-10 不足濕度帶乾 草 原乾 草 原弱弱 ＜5＜5 微小濕度帶荒 原極弱弱-無弱-無 表 2 、自然景觀要素泥炭（未完全分解之有機質）、腐植質的堆積程度
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表 3 、每年歸還至土壤中之落葉枯枝率 土地利用或植被類型有機碳（噸／公頃） 高山及極地森林區（苔原區） 0.1 溫帶可耕地農業區（穀物） 1-2 溫帶草原區 2-4 針葉林區 1.5-3 落葉林區 1.5-4 熱帶雨林區（拉丁美洲） 4-5 熱帶雨林區（西非洲） 10
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參、好氣性微生物分解與嫌氣性分解差異 對土壤有機質累積的影響 一、好氣性微生物分解 1. 氧氣充足的有機質分解環境，相對分解完全。 2. 氣溫越高分解效能越高，溫度提高 10 o C ，分解速 率隨之提高 1 倍。 3. 表土有機質分解速率高於底土；疏鬆土壤有機質 分解速率高於黏重土壤。 4. 土壤有機質分解速率慢，養分釋出速率就慢。 二、嫌氣性微生物分解 1. 缺氧分解環境，分解不完全，產生甲烷及乙醇等。 2. 嫌氣性分解環境使化學電位下降，促使土壤物質 產生還原作用。
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三、土壤物質發生還原作用對土壤的影響 1. 鐵、鋁、錳的還原：土壤顏色變化、亞鐵離子易 溶解 → 隨水流失 ( 鐵的退化作用 ) 。 2. 釋出酸性物質使土壤變酸，使土壤肥力下降。 3. 鋁離子溶解，釋出到毒害農作物。 4. 鋁離子有降低 pH 的功能。
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洪積母質紅壤：龍崗系剖面洪積母質紅壤：龍崗系剖面
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海埔地系的土壤斑紋
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肆、土壤質地的分類 一、土壤質地分類 1. 土壤礦物基本粒子可劃分為：砂粒 (sand particle) 、坋粒 (silt particle) 及粘粒 (clay particle) 等組粒徑。 2. 臺灣採用 USDA ( 美國農業部的英文縮寫 ) 的標準， 與中國大陸質地分類不一，中國土壤界規定的砂粒 為 1-0.05mm ，坋粒 0.05-0.005mm ，黏粒 0.005mm 以 下。 二、土壤粘土礦物與黏粒語義的差異 1. 黏土礦物 (clay minerals) 2. 黏粒定義係指：粒徑在 0.002mm 以下的土壤物質 ( 礦質部份 ) 。
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土壤質地三角圖
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伍、土壤中化學成分比例差異對土壤的影響 一、 土壤中化學成分比例差異對土壤分散與 團聚的影響 1. 土壤中鈣、鎂離子含量多有助於土粒的團聚； 2. 鈉離子有助於土粒分散； 3. 氧化鐵、鋁則具有強烈的團聚力 ( 團聚力太強時， 耕作較費力 ) 二、土壤團聚對植物生長的正面影響 1. 通氣；保溫 2. 保水與排水的調和 3. 保肥與養分釋出的調和 4. 間接可提高作物單位面積的生產力。
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陸、土壤含水量及水份移動 一、土壤水含量的表示法： pF 使土壤水脫離，所需加的壓力 ( 以水柱高度 cm) 的對 數值，所表示者為土壤水的負壓力」，故一大氣壓 ≒ pF3 。 二、土壤水份的移動 φ/g ＝ h ＝ z ＋ ψ 式中： h ＝水理水頭（ hydraulic head ） z ＝重力水頭（ gravitational head ） ψ ＝壓力水頭（ pressure head ）
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三、沿海地區或半乾燥地區土壤鹽、鹼化的產生是 由於毛細管力將地下水吸到表面水份蒸發使鹽分累 積？恐怕多半不成立。 1. 毛細管力的侷限性：使水位上升約 8m 已經是極限 2. 淺層地下水位在地面下 8m 即不可能被毛細管力帶 到地面。 3. 土壤質地粗細 ( 蓄水土層必須相對黏重的土壤 ) 、水 份含量及土壤水作用力才是使土壤鹽度發生變化的 原因。
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柒、土壤酸化與鹽、鹼性土壤的生成 一、土壤溶液的 pH 變化與環境的關聯性 1. 火成岩偏鹼性，「地殼」可視為最原始土壤的母 質 ( 或母岩 ) 。 2. 多雨的環境，使土壤一直呈現酸化反應，土壤相 對土齡愈老，土壤愈酸。 3. 多雨區 ( 水平衡過剩 ) 酸性物質的來源： 大氣中的二氧化碳 ( 最重要 ) 植物分泌的有機酸 礦酸：火山的硫酸 工業釋出廢氣中的人造酸
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二、鹽、鹼土 1. 鹽土：土壤飽和溶液的電導度值＞ 4mS/cm(4,000 S/cm) 者稱為鹽土 (saline soils) 。 2. 鹼土 (alkali soils) 與鹽性鹼土 (saline-alkali soils) 3. 理論上，「鹽土」未必同義於「鹼土」；而「土 壤鹽化」也未必等於「土壤鹼化」，但因土壤的鹼 化與鹽化，常常是伴生的，故也將兩者合稱「土壤 鹽鹼化」。 三、農作物對灌溉水與土壤水忍受度的差異 1. 請參見：提供講義的表 4 與表 5 。 2. 農作物對灌溉水與土壤水忍受度的差異，為何會 有如此大的差異？預期水分蒸發散後濃度的提高。
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捌、土壤肥力與肥力系統 一、判定土壤肥沃的相關指標 1. 土壤深厚者肥力相對高。 2. 土壤質地適中；質地細緻者保肥力佳。 3. 土壤構造發達者佳：土粒間孔隙用於保肥與保水 ；粒團間的孔隙用於排水與通氣。 4. 土壤顏色偏黑者肥力佳。 5. 灌溉條件佳者土壤肥力效用易於發揮。 6. 土壤母質岩性的差異與土壤肥力。
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圖 9 、土壤養分轉換的過程
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新竹縣新豐鄉沿海地區的土壤類型分佈新竹縣新豐鄉沿海地區的土壤類型分佈
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頭前溪河谷平原：新竹市九甲埔土地利用
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二、土壤肥力與肥力系統 1. 土壤的供肥和保肥系統 2. 土壤的蓄水和供水系統 3. 土壤的通氣系統 4. 土壤的熱量系統 5. 土壤的緩衝系統 三、酸性土壤對農作物生長的負面影響 pH6-7 的微酸條件下，土壤養分的有效性最好，最 有利於植物生長。強酸性土壤不利於耕作的原因， 包括： 1.pH 低於 5.5 將促使鋁與錳解離溶解於土壤水，將使 土壤溶液釋出更多的 H + 將抑制植物生長。
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2. 有機氮、硫、磷等元素，在強酸中難以釋放供作 物攝取。 3. 強酸性之土壤環境更強化淋溶作用，使土壤釋出 更多鉀、鈣、鎂、磷離子，土壤更缺乏無機營養。 4. 強酸環境易導向的還原反應，造成土壤厭氧狀態 ，產生有毒氣體，抑制根系的生長。 5. 土壤動物依其對土壤 pH 適應範圍，可區分為嗜酸 性及嗜鹼性兩種，蚯蚓和大多數土壤昆蟲喜歡生活 在微鹼性土壤中，通常在 pH8 時最為豐富。
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四、常見對土壤肥沃度高低判釋的刻板印象 1. 紅壤貧瘠、沖積土肥沃：有條件成立 2. 土壤侵蝕造成土壤肥力下降：有條件成立 3. 石灰岩地形區土壤貧瘠：多半不成立 4. 火成岩風化土壤肥沃：基本上成立 5. 熱帶土壤貧瘠：有條件成立 6. 熱帶雨林區生物量豐富的原因：依靠雨林生態系 支撐生物量而非土壤支撐。
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土壤之緩衝力
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玖、土壤化育過程中幾種重要的成土作用 一、灰 ( 壤 ) 化作用 (podzolization) 1. 在極濕氣候下，表土聚積一極酸腐植質層，且由 於洗入層的淋澱現象，導致表土層內 ( 尤其是底部 ) 的水份受阻於洗入層。長期浸水的關係，使表土層 發生強烈的還原作用，使可溶性鹽類及鐵、錳下移 皆洗入至洗入層，且，而僅殘留矽酸鹽類聚積在腐 植質層下方，形同「矽酸鹽化」，形成漂白層 (E 層 ) 2. 冷濕最符合灰化作用的氣候環境，但發生「灰化 作用」的關鍵不在於「冷」，而在於成年各月均處 於水平衡過剩狀態即可。冷濕是發生灰化作用的充 分條件，而非充要條件。熱帶仍可發現灰壤。
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灰化作用示意圖灰化作用示意圖
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二、鈣化作用、鹽化作用、鹼化作用的差異 1. 鈣化作用、鹼化作用可發生在 A 、 B 的各個副層； 鹽化作用多半發生在表土 2. 以土壤水作用力的方向判斷 3. 以各種陽離子的溶解度差異判斷 三、灰粘化作用 (gleization, graying) 灰粘化作用又稱潛育作用或潛育化作用，指土壤長 期浸水，土壤成為缺氧情況，鐵、錳還原，並可自 原土層中移出。且因水作用使粘粒往下移動，使底 土呈灰色到藍綠色，或形成較不透水的灰粘化層。
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新竹平原新沖積土海埔地系剖面新竹平原新沖積土海埔地系剖面
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海埔地系寫景圖
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拾、土壤分類在土壤教學的困境 一、發生學為分類依據的土壤分類觀點 俄國道庫雪夫 (Dokuchaev) 提出「五大成土因子」， 指出土壤與環境條件間有著密切關係，注意到土壤 在空間分佈上的規律性，以發生學 (Genetics) 的角度 提出了「土壤成帶性學說」。地理學者一直承襲此 一土壤分類觀點。 二、診斷層為分類依據的土壤分類觀點 第一位階的土壤分類系統缺乏足夠的「地理空間」 對應性，地理老師卻容易從「空間分佈」的角度切 入教學，造成許多土壤與環境互動間的因果關係， 產生格格不入或無法解釋的現象。
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三、發生形態學為分類依據的土壤分類觀點
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美國土壤分類中「灰化土綱」的分佈範圍
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世界上荒漠土綱的分佈：臺灣西南部沿海的鹽土區 屬於此類土壤
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膨轉土綱：分佈於黏土聚集的區域 ( 部分湖積土 )
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