肥料與植物營養學(第1版)

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。

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...

敝人於1970 年考入國立中興大學土壤科學系，當時對土壤系確實是沒概念，不知所學為何？新生訓練時，吳敏慧系主任一直強調「土壤是萬物之母」、「土壤是地球的皮膚」、「有土斯有財」、「化糞土為黃金」，其實當時我也不太了解其涵義和重要性。大學畢業後，先去服役，然後繼續攻讀土壤科學研究所。1979 年碩士畢業後，即獲聘擔任講師。1986 年至1989 年獲國科會補助至美國普渡大學（Purdue University）攻讀博士學位，由於表現良好，研究績效突出，三年即取得博土學位。回國後，一本初衷地堅守「百年樹人」的教育使命，在母系積極從事教學、研究、服務及農業推廣工作，至今在土壤環境和肥料與植物營養領域中深耕超過五十多年，除了了解及體會吳主任當時給我們鼓勵和期許外，更感受到土壤環境和肥料領域之知識確實浩瀚無涯，仍有待大家努力去挖掘、研發與探討，以建立安全和健康的農業三生（生產、生態、生活）環境和品質。
　　自美國學成歸國後，陸續開設大學部的「植物營養學」、「土壤肥力」、「肥料學」及研究所「土壤肥力診斷技術」和「高等土壤肥力」課程。在備課過程中深感在坊間甚少有中文撰寫之相關專業參考書，許多在學學生、欲參加高普考或研究所入學考試之考生及農友和業者的需求與期盼，激起我致力撰寫推廣文章，協助農業推廣教育的傳授，將土壤環境與肥料的學理、新知與實務經驗，傳承給有需要的人士。除知識傳承，人才培育外，更期盼能在發揮農業三生功能、確保糧食安全、生態環境保育及提高民眾生活環境品質上貢獻己力。五十幾年來已發表三百多篇農業推廣文章，參與三十多冊專書的撰寫，並擔任二百六十多場推廣教育課程之講授。
　　人生的健康與否和食物的安全兩者之間乃息息相關，且健康的作物必來自健康的土壤，追求健康安全的土壤和作物品質，實為吾人必須肩負的重責大任。作物營養分的獲取和供應為滿足作物正常生長和世界人口激增所必需的，因此，適量及均衡的養分供應誠為確保作物產量和品質的重要關鍵。世界上許多地區的土壤常因缺乏一種或一種以上的植物營養分而使得土壤生產力低落，甚而造成國力之衰敗。當我們為了滿足人口激增的食物需求，或增進作物產量和品質時，往往必須仰賴肥料之施用來補充及滿足作物生長所需之養分。肥料的種類甚多元（如化學肥料、有機質肥料、微生物肥料），且有不同形態（如單質肥料、複合肥料，緩釋型和控釋型肥料），不同性狀（固態和液態）及不同施肥方式（如土壤施肥、葉面施肥，肥灌、養液施肥），是故每種和每類肥料的製程和特性攸關該肥料施用的效果，及對周遭環境（空氣、土壤及水質）的影響，而究竟是正面的或負面的效果，端視肥料施用是否合宜而定。合宜的肥料管理方式，不但可提升作物的產量及品質，提供適合作物生長的健康環境，進而減少肥料、生長素、殺蟲及殺菌劑之施用，同時可避免土壤生產力的衰退及對環境所造成的污染衝擊。肥料釋出之每種作物養分所扮演的功能（體質構成或新陳代謝），其在土壤和植體（根、莖、葉、花和果實）的運移，左右作物生長、產量和品質的優劣。土壤和作物營養診斷技術常可提供作物營養之豐缺狀況，並可作為肥培管理之修正參考。農業、畜牧業、食品加工業、釀酒工廠等每日產出之有機剩餘物（廢棄物）
的量甚鉅，若未能採取適當的處理常會造成對環境的危害。將有機廢棄物予以資源化是當今解決環保和環境問題的重要對策。化腐朽為黃金，亦為當今大力推動農業循環經濟及增進土壤碳匯的重要做法。
　　本專書共分成三個主題，第一篇為肥料特性與施肥管理，共計十四章，主要在介紹肥料學的概論，化學肥料、礦物性天然肥料、有機質肥料、微生物肥料、複合肥料及緩釋型和控釋型肥料的種類與特性，合理化施肥的要領與對策，葉面施肥、無土栽培的技術與要領，以及增進肥料效應的肥培管理對策。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，共四章，包括有機廢棄物肥料化之管理與應用，常用之固態有機質肥料、蚓糞堆肥及複合肥料的製作技術與應用。第三篇則為有關植物營養學與營養診斷技術的介紹，共九章，包括植物營養要素及其功能、植物與水之關係、植物之養分吸收、養分及光合產物在植體中之長距離運輸、土壤與作物營養診斷技術、作物營養障礙的徵狀與診斷、作物營養診斷—目識診斷技術、植體與土壤的採樣及檢測，以及植物營養診斷—速測法。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。
　　退休之後，敝人仍忙著協助審查和推廣教學的工作，但出版專書將所學、所見及所聞之知識和實務問題，撰寫成專書以傳承給需要人士的念頭，常會隱隱出現在腦海中。2022 年在土壤肥料年會會場碰到《農業世界雜誌》謝秀娟發行人，她鼓勵我可先以專欄之方式，每個月在《農業世界雜誌》刊出一篇專欄文章。我的生活從此更加忙碌，除出外審查外，每天忙著蒐集資料，規劃專欄的模式，撰寫文稿內容，至今已刊出二十多篇了。2023 年年會時，五南圖書出版有限公司李貴年副總編，告知五南出版社願意也盼我能將文章整合成冊，將之出版。經徵得農業世界雜誌社的同意，專欄文章仍每月在《農業世界雜誌》刊出，而整個文章則整合成專書，由五南出版社出版印行。經過一年的努力，《肥料與植物營養學》終於完稿了且即將問世。雖然寫作過程很辛苦，但很慶幸可達成我的心願。要感謝的人非常多，沒有他（她）們的鼓勵和協助，就絕無本專書的出版。由衷感激農業世界雜誌社和五南出版社之鼓勵、協調和協助，促成《肥料與植物營養學》的產出。感謝太太鳳招的鼓勵、協助和容忍，兒女（宛君、思延、育延）、女婿凱焩、媳婦睿涵、大哥仁燿、小弟仁熀、妹妹媛玲的關心和勉勵，使我能專心地完成本書的撰寫。謝謝歐淑蒖小姐、翁玉娥（已改名翁雲如）小姐、劉彥均先生、徐秋美小姐、鄒彩蘋小姐、謝宥楷先生、張志洲先生、宛君、育延、思延等在打字、繪圖和資料蒐集上之協助。興大沈佛亭教授、屏科大農園系林永鴻教授、農業試驗所李艷琪和黃維庭研究員、王依蘋博士等慷慨無償提供寶貴
的照片，實有助於文章的可讀性和效果，謹特此致謝。感謝所有曾鼓勵和協助此專書出版的親朋好友們，未能一一致謝，敬請見諒。感恩！

陳仁炫　謹誌
國立中興大學土壤環境科學系
名譽教授研究室
2025 年7 月

敝人於1970 年考入國立中興大學土壤科學系，當時對土壤系確實是沒概念，不知所學為何？新生訓練時，吳敏慧系主任一直強調「土壤是萬物之母」、「土壤是地球的皮膚」、「有土斯有財」、「化糞土為黃金」，其實當時我也不太了解其涵義和重要性。大學畢業後，先去服役，然後繼續攻讀土壤科學研究所。1979 年碩士畢業後，即獲聘擔任講師。1986 年至1989 年獲國科會補助至美國普渡大學（Purdue University）攻讀博士學位，由於表現良好，研究績效突出，三年即取得博土學位。回國後，一本初衷地堅守「百年樹人」的教育使命，在母系積極從事教學、...

PART Ⅰ　肥料特性與肥培管理
第01 章　肥料學概論
第02 章　化學肥料的種類與特性
第03 章　礦物性天然肥料
第04 章　有機質肥料的種類及特性
第05 章　微生物肥料的種類與特性
第06 章　複合肥料的特性與施用要領
第07 章　合理化施肥的要領和對策
第08 章　葉面施肥的技術與要領
第09 章　無土栽培的肥培管理
第10 章　增進氮肥效應的方法與要領
第11 章　增進磷肥效應的方法與要領
第12 章　增進鉀肥效應的方法與要領
第13 章　增進肥料效應的肥培管理策略
第14 章　緩釋型和控釋型肥料的特性及應用

PART Ⅱ　肥料製作技術與有機廢棄物資源化
第15 章　有機廢棄物肥料化之管理與應用
第16 章　常用之固態有機質肥料的製作技術
第17 章　蚓糞堆肥之製造技術及應用要領
第18 章　複合肥料的製作技術

PART Ⅲ　植物營養與營養診斷技術
第19 章　植物營養要素及其功能
第20 章　植物與水分關係
第21 章　植物之養分吸收
第22 章　養分及光合產物在植體中之長距離運輸
第23 章　土壤與作物營養診斷技術
第24 章　作物營養障礙的徵狀與診斷
第25 章　作物營養診斷——目識診斷技術
第26 章　植體與土壤採樣及檢測
第27 章　植物營養診斷——速測法

PART Ⅰ　肥料特性與肥培管理
第01 章　肥料學概論
第02 章　化學肥料的種類與特性
第03 章　礦物性天然肥料
第04 章　有機質肥料的種類及特性
第05 章　微生物肥料的種類與特性
第06 章　複合肥料的特性與施用要領
第07 章　合理化施肥的要領和對策
第08 章　葉面施肥的技術與要領
第09 章　無土栽培的肥培管理
第10 章　增進氮肥效應的方法與要領
第11 章　增進磷肥效應的方法與要領
第12 章　增進鉀肥效應的方法與要領
第13 章　增進肥料效應的肥培管理策略
第14 章　緩釋型和控釋型肥料的特性及應用

PART Ⅱ　肥料製作技術與有機廢棄...