五南官網-肥料與植物營養學

農林漁牧-總論
肥料與植物營養學

作　　者：陳仁炫
出版社別：五南
出版日期：2025/07/24(1版1刷)
ＩＳＢＮ：978-626-423-323-1
E I S B N：9786264233408
書　　號：5N81
頁　　數：392
開　　數：16K
定　　價：780元
優惠價格：616元

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本專書共分成三個主題，第一篇為肥料特性與施肥管理，主要在介紹肥料學的概論，含有機農業之肥培管理策略；第二篇著重於介紹有關肥料製作技術與有機廢棄物資源化；第三篇則為有關植物營養學與營養診斷技術的介紹。本書結合肥料學和植物營養學的學理和實務的精髓，為一本具有學術性、知識性和實務性的專書，內容深入淺出，可作為農業相關科系的教科書，亦可提供有興趣之學生、農友、業者及相關領域專家和學者增長見識的推廣資訊，期望本書能對農業生產及肥培管理帶來很大助益。

陳仁炫（Jen-Hshuan Chen）

學歷
美國普渡大學農藝系博士

現職
國立中興大學名譽教授
中華肥料協會常務理事
中華永續農業協會理事
中華土壤肥料學會監事
中興大學土壤環境科學系系友會常務理事
大智慧農業菁英交流協會顧問
國立中興大學土壤調查中心諮詢委員
農業部肥料諮議會諮議委員
經濟部標準檢驗局農業國家標準技術委員會委員
農業部「有機農業商品化資材品牌推薦」審查委員
國立中興大學農產品驗證中心有機農業商品化資材審認委員
經濟部產業發展署事業廢棄物再利用許可審查委員

經歷
國立中興大學土壤環境科學系主任、教授、副教授、講師
國立中興大學土壤調查試驗中心主任
國立中興大學農資院植物醫學與安全農業學程兼任教授
國立中興大學農資院附屬單位諮詢委員
國立中興大學農資院教師員額小組委員
國立中興大學教授會總幹事
國立中興大學農學院推廣教授
國立中興大學農產品檢驗暨驗證中心技術專家
中華土壤肥料學會理事長、祕書長、常務理事、監事、理事
中華肥料協會理事長、祕書長、常務理事
中華永續農業協會理事長、副理事長、常務理事、理事
財團法人高等教育評鑑中心基金會大學院校系所評鑑委員
公務人員高等考試委員、考試典試委員
經濟部標準檢驗局農業國家標準技術委員會委員
行政院農委會畜牧資源回收再利用評鑑委員
農業部肥料價格審議小組審議委員
農糧署「優良堆肥品質驗證及品牌推薦」現場製程查核委員
經濟部事業廢棄物再利用許可審查委員

榮譽獎項
教育部八十學年度大學暨獨立院校「教學特優教師」
中華農學會農業學術獎
臺灣省政府農林廳研究推廣「畜牧廢棄資源再生利用」績優獎
第34屆全國十大傑出農業專家
中華永續農業協會永續農法傑出學術獎
農業化學會學術榮譽獎
中華土壤肥料學會學會獎
國立中興大學服務特優一級、興人師獎
教育部105年師鐸獎
104學年度科技部指導大學生研究計劃研究創作獎
行政院一等服務獎章
中華土壤肥料學會學術論文獎、壁報論文獎

研究領域
肥料學、土壤肥力、植物營養學、土壤化學、土壤管理、土壤改良、農業廢棄物再利用、肥料調製、管理與應用

第01 章　肥料學概論

前言
　　一般而言，土壤中所存在的養分無法完全滿足作物生長所需，因此必須藉由施用化學或有機質肥料來補充。養分對作物生長的功能可歸納為構成體質及新陳代謝；每一種養分均有其特有的生理功能，任何一種養分出現不足、過多或不平衡時，其所主宰的生理功能將受到抑制而影響作物的品質或產量。因此，欲維持或增進作物的產量和品質，必須了解土壤所能供應的養分量、肥料需補充的量，以及作物根系的吸收狀況。

一、作物正常生長的需求
　　為達到「高產量」和「高品質」的作物生產，需有下列七項生長條件的配合，且缺一不可（陳，2023a）。
1. 充足的日照，以進行光合作用，產生生質量。
2. 適宜的溫度（包括地上及根系環境）。
3. 均衡且足夠的O2 和CO2 濃度（包括地上及根系環境）。
4. 充足且適量的水分。
5. 足夠且均衡的養分（17 種）供應。
6. 穩固的機械支持物。
7. 不存在不利於作物生長的逆境因子（如病蟲害、寒害、霜害、有毒物質⋯⋯ ）。

二、作物所需的養分特性
　　作物養分為達成作物正常生長和滿足世界人口激增所必需的，因此，適量及均衡的養分供應為確保作物產量和品質的重要關鍵之一。土壤為作物養分的天然貯存庫及供應庫，惟大部分的養分係以非作物有效性的形式存在，僅有少部分可藉由生物活動或化學作用而釋出，且釋出的量往往無法滿足作物的生長需求，因此肥料的使用在補充不足養分的角色上甚為重要。在美國的作物生產中，約30∼40% 可歸因於肥料的貢獻，而在發展中的國家，肥料對作物生產的貢獻甚至可高達50∼75%。
　　作物的正常生長必須仰賴17 種必需要素之足量和均衡的供應。表1-1 為17 種必需要素的特性。必要養分，雖有作物吸收量的多寡之分，但各種養分對作物的營養和生理功能都是同等的重要，因為任何一種養分的缺乏，均足以降低作物的產量與品質。養分對作物生長的功能可歸納為構成體質或新陳代謝，每一種養分均有其特有的生理功能，任何一種養分出現不足、過多或不平衡時，其所主宰的生理功能將受到抑制而影響作物的品質和產量。

三、作物養分的來源
1. 水：由降雨和灌溉水而來，貢獻不大。
2. 土壤：除C、H、O 外，為其他14 種養分主要來源，係作物養分的主要貯存和供應場所。
3. 肥料：一般而言，土壤所供應的養分往往無法足量供應作物生長所需，所以必須藉由化學肥料與有機質肥料來供應，其中有機質肥料可分為動物性和植物性兩種，屬緩效性肥料，而化學肥料則屬速效性肥料。

四、肥料的定義
　　行政院農業部農糧署對肥料的定義（農糧署，2020）如下：
1. 肥料：直接或間接供應養分予作物，以促進生長，增加產量或增進品質之物品。
2. 堆肥：以有機質材料，經醱酵腐熟之肥料。

五、認識肥料
( 一 ) 肥料三要素的功效
　　氮、磷和鉀為作物生長需要最多的要素，俗稱肥料三要素，其主要的功能如下（陳，2013a，2023a）：
1. 氮肥（葉肥）：氮是製造葉綠素的主要成分，能促進枝葉濃綠，生長旺盛，缺乏時生長受抑制，葉片黃化。施用過多時，容易徒長，妨礙花芽分化和開花。幼苗及觀葉植物需較多的氮肥。
2. 磷肥（花肥、果肥）：磷是構成細胞核及原生質的主要成分，能助長根部發育，吸收養分，促進花芽分化﹑開花結果。缺乏時根系功能轉弱，影響開花、結果。觀花觀果植物及球根花卉需較多的磷肥。
3. 鉀肥（莖幹肥、果肥）：鉀能促使細胞新陳代謝正常化，強壯根莖、枝幹健全發展，增進葉簇花色美觀，抵抗病蟲害。缺乏時枝條軟弱，葉片提早老化，發育不良，果實品質差。一般花卉中苗以上或成株需較多鉀肥。
( 二 ) 肥料成分標示
　　肥料成分比例：肥料袋上常標示肥料之成分和各成分的比例，因此肥料成分標示的認知為選購肥料的第一步。
　　譬如：
　　花寶一號：7 - 6 - 19，表示肥料中含氮、磷和鉀，且氮（N）含量為7%，磷酐（P2O5）含量為6%，氧化鉀（K2O）含量為19%。
　　台肥速效一號：20 - 20 - 20，可用於一般作物成長和開花適用。
　　台肥速效二號：31 - 10 - 10，由於含氮量較高，通常可用於觀葉植物。
　　台肥速效三號：10 - 30 - 25，由於磷和鉀含量較高，故通常用於促進開花。
　　福壽有夠肥三號：2.5 - 2.5 - 1.2，有機質含量67%。
　　花東牌高級有機質肥料：1.2 - 2.6 - 1.1，有機質含量40%。
( 三 ) 肥料分類
1. 依主成分分
(1) 單質肥料：成分中只具三要素中（氮、磷、鉀）的1 種，或稱為單元肥料，如尿素、硫酸銨。
(2) 複合肥料：成分中具三要素全部或其中2 種，由化合而成者﹐如磷酸銨。
(3) 混合肥料：由幾種單質肥料或複合肥料混合而成的。
(4) 特殊成分肥料：含石灰、氧化鎂或矽酸為主成分的肥料。
(5) 微量要素肥科：含銅、鋅、錳、鐵、鉬、硼等微量要素1 種或2 種以上。
2. 依化學反應分
(1) 酸性肥料：水溶液呈酸性反應，如過磷酸鈣、重過磷酸鈣。
(2) 鹼性肥料：水溶液呈鹼性反應，如氰氮化鈣、農用石灰。
(3) 中性肥料：水溶液呈中性反應，如尿素。
3. 依生理反應分
　　非肥料本身的性質，而是作物吸收某些離子，而造成土壤反應之變化。
(1) 生理酸性肥料：作物吸收後，土壤呈酸性反應，如硫酸銨﹑硫酸鉀、尿素，長期大量施用後土壤會逐漸酸化（土壤pH 下降）。
(2) 生理鹼性肥料：作物吸收後，土壤呈鹼性反應，氰氮化鈣、骨粉、硝酸鹽肥料中除硝酸鉀與硝酸銨外均屬之，長期大量施用後，土壤會逐漸鹼化（土壤pH 上升）。
(3) 生理中性肥料：作物吸收後，土壤不殘存酸根或鹽基，不會改變土壤pH，如硝酸銨、硝酸鉀、過磷酸鈣。
4. 依原料來源分
(1) 有機質肥料：以動植物質為原料製成。
a. 動物質肥料：以動物體和動物排泄物製成，如魚廢料肥料、禽畜糞堆肥、副產動物質肥料。
b. 植物質肥料：以植物體為原料製成，如植物渣粕肥料、副產植物質肥料。
(2) 無機質肥料（化學肥料）：以無機物製成。
a. 無機化合肥料：以無機化合物製成，如尿素、過磷酸鈣。
b. 礦物質肥料：由礦物中提出，如磷礦粉、氯化鉀。
(3) 微生物肥料：含具有促進作物根系伸展及種子發芽之微生物的物品。
5. 依肥效遲速分
(1) 速效性肥料：施用後，能即刻溶入土壤溶液中而成為有效成分者；如硫酸銨、過磷酸鈣、氯化鉀。
(2) 緩效性肥料：慢慢溶解或釋放出有效成分至土壤溶液中者；如魚粉、骨粉、植物渣粕。
(3) 遲效性肥料：成分為複雜有機質，在土壤中不易被分解，或需長時間經微生物分解，有效成分始能釋出；如磷礦粉、堆肥。
( 四 ) 肥料效應
　　土壤和肥料中所含的養分，並非完全能被作物吸收與利用。「養分有效性」的高低和土壤或肥料中該養分的總量並無絕對的關係，而是由(1) 該養分能為作物利用之形態的釋出量以及(2) 該形態養分移動到根表面的量來決定。以「磷的有效性」為例：作物吸收之磷形態主要為H2PO4- 和HPO4-2，而磷在土壤中必須藉「擴散作用」移動到根表面才能被作物所利用，所以「磷有效性」，可說是「能移動到根表面的H2PO4-或H2PO4-2 的量」。當將肥料施入土壤後，養分並不是全部都能釋出或移動至作物根表面而被作物吸收利用。事實上，有不少比例的肥料養分會因為被土壤固定、流失，或變為氣態等途徑而損失掉。同時，肥料中的養分在土壤中，會因土壤環境（如化學性、生物性）的不同而進行形態間的轉換，在有些條件下，肥料養分的有效性會隨之而增進，但在有些條件下則會顯現有效性降低的現象。因此，了解肥料在土壤中的變化，有助於研擬降低肥料損失及增進肥料利用率的對策。
　　一般而言，肥料利用率愈高則表示肥料所供應養分被作物吸收利用的百分率愈高。一般所言之「肥料有效率」只指第一作而言，而未考慮肥料之殘效（陳，2013a，2023a）。
( 五 ) 肥料評價
　　增加產量或提高農產品品質，以取得最佳收益為農友使用肥料最主要目的。以最少量的肥料，獲取最佳之成效為選擇肥料種類的重要依據。肥料可由肥效、農產品品質、肥料售價和環境上的衝擊四項予以評估（陳，2023a）。
1. 肥效：肥料有效率的因子甚多，肥料在相同土壤特性、作物需求和環境因子（水分、溫度）及施肥管理方式下，能獲得較高肥效的肥科，其評價愈高。
2. 農產品品質：除了提高農產品產量外，肥料對品質的增進效果為在肥料評估上甚受重視的衡量因子。
3. 肥料售價：市場上的供需價格、運費的負擔、倉租的支出、肥料成分的高低、肥料形態、粒度、硬度、雜質、吸濕性和結塊等，均影響肥料價格。
4. 環境：有許多肥料，施用後會影響環境的生態平衡。例如：硝酸鹽流失引起水質污染，生理酸性或生理鹼性肥料使土壤酸化或鹼化；含鈉鹽肥料使土壤物理性變劣，肥料中含重金屬將使土壤和作物受污染，農家自給肥料會影響環境衛生和水質等問題，都應負擔環境成本。
( 六 ) 肥料被當季作物的吸收利用率及損失途徑
1. 吸收利用率
　　氮肥：水田：30∼40%。
　　旱田：50∼70%。
　　磷肥：5∼20%。
　　鉀肥：20∼40%。
2. 損失途徑
　　氮肥：脫氮，氨揮失，淋失，表土沖蝕，固定。
　　磷肥：固定，淋失，表土沖蝕。
　　鉀肥：淋失，表土沖蝕，固定。
( 七 ) 農委會公布之肥料品目（農糧署，2020）
1. 氮肥類。
2. 磷肥類。
3. 鉀肥類。
4. 次量、微量要素肥料。
5. 有機質肥料類：植物、動物質肥料，包括動物排泄物及動、植物質混合或經堆肥化後之腐熟肥料。
6. 複合肥料類：二種以上三要素肥料複合，或再與次量、微量要素肥料、有機質肥料複合者。
7. 植物生長輔助劑類：不屬前六款肥料，但對植物生長有促進功能者。
8. 微生物肥料。
9. 其他肥料類。

六、施肥法則
( 一 ) 最少養分律（最低因素限制律；橡木桶理論）（陳，2023a）
　　作物生長所需的各種養分，各有一定之比例，若某些成分不足時，作物生長即受此比例最小的養分之支配，其他較多量養分的作用亦被限制，此即為Liebig 氏之最少養分律（張，2008b）。換言之，即作物之生長受最缺乏之養分量的限制。以下圖為例，橡木桶所能裝的水量就如同作物的產量，而鉀為最缺的養分，致作物的產量係受鉀的多寡而定，唯有增加鉀的供應，作物的產量才會提高。
( 二 ) 報酬遞減律
　　依最低因素限制律之觀念，若增加此最低比例的養分量時，在其他養分充足時，則作物的產量會隨之而增加，然對於單位養分之增產率至某限度後，則會逐漸降低，此稱之為報酬遞減律（陳，2023a）。
( 三 ) 麥氏（Macy）理論
　　若缺乏一種養分，在加入少量時，由於生長增進而增加該養分的吸收量，惟該養分在作物體內的含量百分率並未見提高；若施用量再提高時，產量則依報酬遞減律的曲線提升，且體內養分含量亦逐漸增高；若再增加該養分施用量時，雖然養分百分率仍逐漸增高，惟產量則不再提升。此現象稱之為麥氏理論。當生長不再增加的養分施用點，稱之為臨界百分率（陳，2023a）。

七、增進肥料效率之要領
　　欲增進肥料效率，可從減少肥料在土壤中的損失量及增加肥料養分被作物吸收的量著手。合理化施肥為減少肥料損失、減輕肥料對環境衝擊，並為提升肥料有效利用的重要策略。合理化施肥的精神在於肥料的施用乃秉持下列的理念，來慎選肥料種類及用量（陳，2024a）。
1. 適地：依土壤的特性來施肥。
2. 適作：依栽種之作物的營養特性來施肥。
3. 適時：配合作物生長期的養分需求來施肥。
4. 適量：配合作物養分的需要量來施肥，不可太少亦不宜過多。
　　簡言之，適當的施肥乃為適地、適時、適作和適量的肥料管理方式，換言之，必須完全配合作物特性和土壤特性的需求。適當的施肥應包括：(1) 添加真正需要的養分；(2) 施用正確的肥料和用量；(3) 施用在正確的位置以及(4) 在正確的時間內添加。欲達到此目的，必須先由土壤和植體分析所得的數據中，了解土壤中養分有效性的高低和作物體內的營養狀況，再配合作物對養分需求的特性，以及以往的產量紀錄和生產者的管理能力，去評定肥料的管理方式（包括用量、施肥方式及施肥時期），方能達到高產的目的，且不會因肥料施用不恰當而造成環境生態的污染。

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