校園杜鵑花根系土壤理化性質調查結果報告－農化系　吳三和副教授

一、摘　要

台大校園杜鵑花樹勢衰落與開花不盛情形，逐漸引起全校師生關切。乃選取物理系右前方花圃，對杜鵑花根系土壤分成表土(0-20cm)與底土(20-40cm)作調查。所調查項目中，僅pH值、全氮量及一半採樣點的表土交換性鎂，適合杜鵑花生長，其餘土壤硬度、全碳量、C/N、銨態氮、硝酸態氮、EC、CEC、交換性鉀、交換性鈣與有效性磷，均遠低於植生土壤適當值。土壤物理化學性質調查結果符合樹勢生長觀察結果，校園綠化問題亟需從基本土壤改良與肥料管理做起。

二、緒　言

淡淡約三月間，走進「明德親民」的台大校門，迎接莘莘學子的是花團錦簇的豔紅粉白杜鵑花。林下釁宮數載，進德修業。厚生致用，弘毅士命。殘燭案頭，傅鐘椰影，杜鵑山茶，幾度入夢。相沿傳襲，杜鵑花深深交沁台大人的感情。杜鵑盛開錦簇，看花人讚嘆怡賞，杜鵑泣血蕭瑟，看花人感傷落寞，學子心情亦隨著花開花謝起伏抑動。然而近兩、三年來，杜鵑花生長明顯衰落不振，令全校師生扼腕憂心。從民國四十七、八年杜鵑花自陽明山移植台大後，綠化維護工作大都僅注意到土壤表面以上的部分;剪枝促成開花，有了蟲害立即噴灑農藥，成果卓著，但是地表以下的部分，卻很少人去注意。杜鵑花性喜酸性且富含有機質的砂質土壤，鬚根多耐旱力弱，除了久留米杜鵑，還有少數的其他品種外，台大校園杜鵑多屬平戶杜鵑，平戶杜鵑對一般土壤選擇不嚴苛，但若經長久栽培，由於土質變硬而使根部發育不良，樹勢逐漸衰弱。因此針對物理系右前方花圃選擇八株杜鵑花，就其表土(0-20cm)與底土(20-40cm)作調查，以瞭解杜鵑花土壤肥料管理情況。偵測項目及結果如下所示。

三、調查結果與討論 (詳見附表)

採掘現場觀察

各採樣點，沿樹冠垂直投影下來，在邊緣處畫出長I公尺，寬20公分區域，以鋤頭挖掘至深約10cm處，用土壤硬度貫入計測試土壤硬度後，刮取約lkg的土壤至20cm線，收入塑膠袋著記編號。同樣坑洞，繼續挖掘至深30cm處，再行以貫入計穿刺測試土壤硬度。刮取lkg土壤至深40cm處，收入另一塑膠袋著記編號。各採樣樹點土層，經觀察，甚少有細樹根長出，和一般我們調查樹園情形大有出入。並且有些杜鵑花底層土壤為樟樹根所穿過，散發濃郁黃樟素味道，是否這些黃樟素會造成杜鵑花樹生長不良，有待園藝森林專家確定。偶見細根系落在採樣層內，棕色表皮附上一層白色粉膜，推測應屬霉菌感染而敗根。縱觀而言，現場採掘觀察，所調查杜鵑花根系生長欠佳。

土壤pH值

土壤pH值即土壤酸鹼度，所調查土壤除了28號pH值低於5較低外，其餘尚好。雖然低於5，但全數土壤酸鹼值仍然落在適合杜鵑花樹生長範圍內。杜鵑花生長土壤適合pH值為4．5到5．5。

土壤硬度

土壤作為支撐植物生長基礎醬石，土壤硬度影響植物根系的開展，水和空氣的流通，並且土壤中生物，例如蚯蚓的活動。植物藉根系固持與吸收養分水分，粗根作為固持及支援長出細根，細根負責吸收水分及養分，尤其是細根的前端部分。隨著時間進行，細根也會老化，再由其上長出的新細根執行吸收水分與養分的任務。

一般果樹栽培，果樹的生長勢與果實產量、質量的良好與否，和可以提供細根發展生長的土層厚度有關連，如此的土層厚時，就形同養分庫存量大，後續提供植物生長潛力也大。土壤硬度若以買入計穿刺測定，若達到15kg/cm'應力時，柑桔的細根伸展困難，也就影響柑桔生長勢能，土壤硬度超過30kg/cm'時，將完全阻斷細根向下伸展的可能。維持土壤良好管理的平地松樹林，其從"土壤表面到達土層6OCm深處，土壤硬度維持10kg/cm2以下。我們所選擇調查的杜鵑花欉下的土壤，表土(0-20cm)與底土(20-40cm)的硬度均超過30kg/cm'，從35-58kg/cm'不等。一般而言植物根系70-80集中-在0-3Ocm的表土層中，杜鵑花土壤硬度太硬，當然影響細根系發展，所以無法吸收水分與養分。採土樣區為由樹冠垂直向下投影的邊緣區域，理論上應可在．此區內觀察到不少杜鵑花細根，事實上，所調查的七點表層土壤均看不到細根，遑論更硬的底土層。由土壤硬度測定值與採樣當時的觀測，印證校園杜鵑花樹勢衰弱有很大相關連。

土壤全碳《%》

土壤有機質提供微生物活動所需養分，並且扮演攝持水分，供給作物養分的重要角色，土壤富含有機質時，土壤肥沃，生產力旺盛，對土壤物理及化學性質均有助益。一般作物土壤有機質低於2時(有機碳含量低於I。16)，必須年年補施有機質，以維持土壤肥力。農業運作通常採收作物之後，會將作物殘體掩埋入耕土內，作為有機質，是年年補施有機質的重要措施。但是像校園園圃管理，則將落葉枯枝取走，並且未曾追施堆肥，所以自然土中的殘壞樹根量來不及平衡土中微生物活動需求量，所以土壤有機質呈現日漸低落。本次調查土壤的pH值均低於6．6，所以土壤中的碳素都以有機碳形式存在，表列土壤全碳亦即土壤有機碳含量。除了28號表土為1.5%，其餘均不足1.16%，明顯偏低，顯示校園杜鵑花土壤嚴重需要追補堆肥，以改善根系生長環境，28號表土呈現較高土壤全碳量，應和採樣近期前，曾經施過有機肥有關，所以其下底土的全碳量即偏低，因為有機肥末深施至此土層中。

土壤碳氮比(C/N)

土壤碳氮比是土壤一項重要指標，一般而言其理想比值應趨近10，由於土壤中無機態氮量相對於有機態氮很小，所以C/N中的N可以看成屬於土壤中微生物體的氮素，即土壤中活系統的活動力。C/N若高於10時，土壤中微生物行生物固定作用，將無機態氮吸收同化成體內有機態氮，由有機物降解所釋放出來的無機態氮立即為微生物利用，則鮮有無機氮存在於土壤中，因此作物所能吸收到氮肥則減低，另外也可能促成微生物活動消耗碳水化物，使C/N比降低趨近於10。C/N若低於10時，則顯示氮成分較多，土壤行礦質化作用，將有機態氮轉成無機態氮會釋出，另者表示碳源不夠，作為提供呼吸作用的碳水化合物不夠，土壤微生物活動力也變差，此時亟需補充有機質。杜鵑花土壤除了20號與28號表土，C/N比近10，其餘都低於10，由於土壤中全氮量尚稱可，而全碳量普遍未達一般栽培土壤最適低標準，所以應和土壤中極端缺乏有機質相關。

土壤全氮量

土壤中全氮量組成大都為土壤微生物或呈現有機狀態，是士中庫存氮源，經分解成無機態氮後，如鍍或硝酸鹽類再經由作物吸收。杜鵑花土壤由於表層比底層通氣性佳，所以生物活動性較高，故表土比底土全氮量均稍高，表土全氮為90-140mg/I00g土，底土至氮為70-IOO血g/100g土。此值為一般耕土適當全氮量範圍的低值，若為使仕鵑花生長勢旺盛;仍有改善空間，在滿足補充堆肥的前提下，可追施化學氮肥，提供杜鵑花樹。

土壤無機態氮(銨與硝酸)

土壤中有機態氮分解成無機銨態氮，銨再經過硝化細菌的作用轉化成硝酸鹽類。作物根系吸收氮肥主要以無機態氮，即銨與硝酸的形式。耕地土壤中的無機氮也可能由外加施入的化學氮肥所導致。一般耕地銨與硝酸鹽類的最適值為I-5mg錶態氮/100g土，5-15mg硝酸態氮/100g土。校園杜鵑花表層土銨態氮或可達到適當範圍低標值，底層土則落入缺乏範圍，硝酸態氮則顯現遠低於推薦值。雖然土壤全氮庫存量，並未明顯低落，礦化釋出無機態氮明顯不足，應與土壤全碳低落有關。

土壤比導電度(EC)

將土壤以水混濁成懸濁液時，土中電氣較易傳導。肥料成分多為鹽類，遇水解離，所以EC值高者，其土中肥料鹽分也較高。EC低者土壤肥料成分少，導致植物生育不良。在粘質土果菜類種植適當的EC值200-700us/cm，果樹栽培也在此範圍。杜鵑花土壤的EC值為耕土適當值低標的1/10，參考可交換性鉀、鈣、鎂含量，顯見其能溶出的金屬營養元素非常貧乏，所以導致低導電度，當然土壤缺乏肥份而影響植生。

土壤交換牲陽離子容量 (CEC)

土壤中粘土與腐植質構成土壤膠體(colloid)土壤膠體表面攜帶負電，可以吸附帶正電的陽離子，陽離子如鉀、鈣、鎂等可為氫離子取代出來，釋放放土壤水溶液中，提供植物生理所需。所以粘土與有機質多時，其CEC也高，尤其是腐植質多時CEC雖然高，也很容易釋出金屬營養元素。

杜鵑花土壤屬於黃色土系列，其CEC值適當範圍為10-15meq/100g土，但測定值大都低於lOmeq/lOOg土，明顯腐植質缺乏所致，並且偏低的土壤交換性鈣也是原因之一。紅、黃色土壤及砂質土壤CEC低於15meq/100g土時，作物極易引起鈣吸收不足。

交換性鉀．鈣、鎂

土壤膠體粘附陽離子，如鉀、鈣、鎂等離子，可被氫離子置換出來，提供作物營養需求，這些鉀、鈣、鎂即被稱為可交換性鉀、鈣、鎂。果樹栽培於CEC未滿30meq/100g土的土壤，其適當基準為:交換性鉀20-30血g/100g土;交換性鈣200-300mg/100g土;交換性鎂25-40mg/100g土。植物缺鉀時蛋白質合成少，形成游離氨基酸，並且光合作用產物轉運困難，無法輸送到根部，促成長出新根。缺鈣時，果膠無法形成，新葉畸形，並且不能去除有機酸的毒性。缺鎂時，葉綠素無法合成，光合能力降低。我們所測定杜鵑花土壤，交換性鉀不到10mg/100g土，交換性鈣大部分低於100mg/100g土，交換性鎂則所調查的土壤約有一半以上低於25mg/100g土。可以說杜鵑花土壤嚴重缺乏提供樹株生長能力-，-無疑地，校園杜鵑花必定樹勢衰落。

有效性磷 (BrayNo.1P)

土壤中存有多量的磷，但只有植物能夠利用的部分才有助於植生，我們稱此部分磷為有效性磷，通常有效性磷僅及土壤中全磷的五分之一副二十分之一。磷為細胞分裂所必須，植物磷不足時，開花少，根系發展困難，葉色呈現暗綠色。一般果菜類栽培，土壤有效性磷應維持在20-50mg/100g土，若低於10mg/100g土則果菜生長即十分惡劣。杜鵑花土壤除了28號表土，其餘各號土壤有效磷都極低。28號表土約有效磷應和土壤有機質含量有關，該土壤全碳量為1.5%，各土壤之冠，全氮量也是最高，並且由土壤硬度與挖掘時的紀錄，整體28號表土表現和新施入有機肥有關連。一般台灣果園土壤，土壤有效性磷與土壤有機質相關，有機質多時，有效性磷也隨著增高，樹勢生長也較好。扣掉28號表土，各土層約有效磷從1到6mg/100g土，遠低於一般推薦值，可以預想到土表上衰落不振的樹木生長情況。

四、綜合討論與建議對策

以上所調查各項項目中，僅PH值適合杜鵑花生長，全氮量勉強達一般適合值的最低限度，一半採樣點的表土交換性鎂達適合值，其餘土壤硬度、全碳量、C/N、銨態氮、硝酸態氮、EC-CEC、交換性鉀、交換性鈣與有效性磷，均遠低於植生土壤適當值。由杜鵑花土壤調查資料與其上樹勢生長情況，可以推及校園其他樹木綠化問題，也都與土壤劣變相關。過去校園綠化甚少填施堆肥，當然日漸不適杜鵑花生長，且長年來遊人穿梭花叢間，土層經踐踏愈趨密緻固實，根系環境不僅通氣不良，且又無能保攝水分，所以根據筆者的觀察，縱使夏日的雨後放睛，土壤無能吸收足夠水分，提供植株葉片的蒸散作用，所以葉片失水下垂，花蕊焦萎失豔。經由土壤理化基本性質調查，確知杜鵑花生存環境惡化，尤其是土壤品質劣化是主要原因。太公曰:「三年不耕大旱，十年不鑿地壞」。校園木櫚島化樹勢衰落，揆其主因，乃為根系生長環境劣變所致。上面所述各項缺失，都與土壤缺乏有機質有關。採行對策，應強化施用完金腐熟的合格堆肥。在樹冠垂直投影旁區域，以鑽孔機挖穴50cm，深施堆肥，每株四十公斤，連續兩年施用。第一年初春開花前或秋末冬初單側深施，第二年同樣時間另測深施。深施堆肥作為基肥用，提升土壤含攝水分與養分能力，年間可追捕固體化學肥料，或求時效以較薄濃度液體肥料行之，化學肥料施用點即是曾經挖埋堆肥處，如此才能增加化學肥料利用效率，補足其他植物生長必須養分，逐漸改良校園園圃土壤，健全台大校園綠化基礎。

五、誌　謝

本調查報告得以完成，感謝總務長支援經費，事務組茅主任及張紹恩股長惠予協助。農化所土壤植物營養組研二同學桂健智、農化系土肥組大四同學莊潰芳、黃鈺雯、宋祥歲、吳承芳，和土肥組大四雙號班同學協助採土分析。