努力小農》大甲溪河床下的岩石 東勢土系的50萬年故事

台灣水資源與農業研究院副院長陳尊賢以台灣有機耕作5年的土壤作研究樣本,對照鄰近的農田,發現有機耕作後,對土壤造成的影響。(圖片來源/方儉提供)

身為台灣人,不能不知台灣事,

今天台灣的物產豐富,是經過百萬年至數十萬年的大自然演替結果,

50萬年前大甲溪河床下的岩石,緩慢的變成土壤,

才可能有今天的台灣農業,養育台灣人。

面對今天溫室氣體過量、全球變遷,

恢復土壤的有機碳,

是全人類搶救未來的救贖。

50萬年前的河床母岩變良田

「這幾年這片果園的有機農業結果的2-2.5%的,而對面慣行只有0.5%,看起來只有2%的差異,但是5年來,每公頃土地增加了80噸的有機碳,換算起來每年每公頃增加了16噸的碳,成果相當驚人!」

已經退休的台大農學院陳尊賢教授,現任台灣水資源與農業研究院副院長如是說。陳教授一生的工作都在「玩土壤」,走遍全台灣,及世界各國研究土壤,對農業土壤的研究著作等身。

8月15日他親自到台中東勢的好田有機農場,分別在一般耕作的農地,和有機耕作5年的農地掘地三尺,比較這兩塊土地的差界。

在14日下午好田有機農場主人開始開挖土地時,不斷驚呼,因為有40多隻肥大的蚯蚓被挖掘出來,而鄰田一般農法的土壤開挖,雖有3隻蚯蚓,也不足為奇。這代表幾年的有機種植後,蚯蚓這重要的生物指標出現,展現土壤的有機質豐富,因為蚯蚓是土壤有機質重要的生產者。

有機種植後,土壤中的蚯蚓多而且十分肥大,蚯蚓是有機耕作最好的生態指標。(圖片來源/好田有機農場提供)

在15日的現場解說時,陳尊賢首先在1公尺深的土坑中說明土層的結構與可能性,「從下面的卵石來看,這裡的土壤與大甲溪有關,大甲溪在這裡的150公尺以下,地殼上升的結果,大約50萬年前在大甲溪河床,母岩風化,就變成土壤。」

土壤的無機成分來自母岩(一個地區原生的岩石),經過風化後變成沙,再粉化、變成結合有機質,形成粘粒;粘粒加了水後就可以像和麵粉一樣揉捻成條狀,如果能夠揉得越細、越長,則表示土的泥性、可塑性、沙粒、粘力高,同時也可以反應出耕性,代表耕犁田地的作用力、反作用力,粘性越大則反作用力越大。

在過去的土壤調查,東勢一帶的土壤被命名為「東勢土系」,這裡的混質粘壤土,粘粒含量25-40%,混粒有50%,加起來70-80%,這是50萬年的造化。也有壤質沙土,沙質超過70%,吸水、保肥力都不太好。

岩石經過風化變成沙土、粉土結合有機質變成今天的土壤

說著說著,陳尊賢就拿起一坨土,混了水,熟稔地在掌間搓揉出了一條土麵條,搓越長,這代表粘粒高,也意味著有比較高的有機質。

陳尊賢把土壤加了水搓揉後,證明土壤中的粘粒多,也代表有機質含量多。(圖片來源/方儉提供)

接著陳尊賢對開挖土坑的土壤分層解說,一般的土壤由母岩風化而成,形成水平漸層,他指著一條呈波浪形的層界,這代表還有其他力量在推動母岩風化的土壤層,這些力量包括地形、地震、暴雨等天然作用,也可能是樹木移除後形成的凹洞產生,進行土壤調查時,需要觀察細微並逐一記錄。

從土壤的層界形態,可以判斷土壤經過哪些作用產生波動。(圖片來源/方儉提供)

過去土壤歷史留下的證據,相鄰的兩塊農田可以說是一致的,但針對近年非有機耕作和有機耕作的差異進行分析。表土以30公分來計算,土壤要增加1%的有機碳是很難的,1公頃約4000噸的土壤,1%相當40噸的,札札實實4輛大卡車的有機質;若要響應千分之4倡議,每公頃每年增加0.2噸(200公斤)。

這片有機農場5年來土壤增加了2%有機質,相當5年增加了80噸的有機質,即平均每年增加16噸,效果是相當良好的。

增加土壤有機質不容易,要恰到好處

土壤有機質增加,並不是像大家以為加了有機肥下去就好了,因為投入的有機肥,很快會被分解都不算,就不算在土壤有機質中了。COP21巴黎公約的千分之4倡議,農業、林業全球土壤每年封存89億噸,不是大家想的那麼容易,一般有機資材的粕類有機肥(如大豆、苦茶、花生榨油後的豆粕),只要1、2個月100%分解。而稻殼、稻草、枯枝落葉等,一般被完全分解,要100年以上,所以如果要讓土壤有機質增加,必須讓農產殘留物粉碎後還田。

陳尊賢指出,農民使用豆粕,其存碳的效果幾乎是零。鼓勵農殘不要帶走,東北把玉米田的秸稈拿去燒成炭,沒有還田,地力就開始流失。台灣最好循環再利用,把枯枝落葉打碎再循環回來。

土壤的隙縫也是非常重要的,植物的根系發展,造成孔隙,這是因為根系腐爛後,根部的鬚根在土壤中形成了孔隙,健康的植物(作物)的根系可以順暢的在健康的土壤中向下伸展,像正常玉米的根可以向下長到1.5公尺;因為台灣種稻,又要種玉米,水稻種植為了保水,形成粘土不透水的犁底層,玉米的根只有20公分,所以台灣的玉米就容易倒伏,並不健康。

陳尊賢強調,要增加土壤有機質,並不是要施大量有機肥,農友可以計算收成作物的氮磷鉀,以及其他土壤礦物質的百分比,乘上收穫農產品的量,就代表農作過程中被植物吸收帶走的土壤養分,就只要按其消耗量再加一點投放入農田,多了反而無效。

研究農田的土壤,最好還要配合考古、地質、微生物等專家一起進行全方位的診斷,才能找出過去的脈絡,再找出未來耕作改進的方式。

土壤會說故事,東勢土系50萬年前還是大甲溪的河床,隨著台灣土殼變化上升了100多公尺,從原來的岩石風化成土壤,才能成為可耕作的良田。(圖片來源/方儉提供)

陳尊賢指出,目前國際的碳權認證,需要能證明新增加的碳才算碳權,國際上要MRV(Measuring, Reporting, Verification)的第一步M是測量,先要看原來土壤中的有機碳是多少,未來增加的才能算碳權,所以先必須好好了解土壤的有機成分,和耕作的有機肥投入,以及將農業廢棄物盡量還田。

在做完土壤分析研究後,陳尊賢和他的助理們,再依開挖的先後順序先把底土回填,反向還原原來的土層,這是研究後必須的步驟。

背景說明(陳尊賢提供):

2016年全面在好田有機農園採用玉心農法(Tarenna ECO)。該地點建構遙控式噴灑頭與澆灌PVC管路,液態營養源以3噸塑膠桶經由曝氣作業與加壓幫浦系統進行6年玉心農法(Tarenna ECO)與資材(2016年至2022年)。

資材來源為各種胺基酸農餘材料,其中應用畜(豬和雞)廢糞的惡臭農餘材料和灌溉水埈水體進行處理,通過「玉心農法Tarenna Eco耕作系統」對禽畜排泄物進行複合多樣不同好氧微生物的快速除臭和快速分解固型物轉為微米級以下的海綿球體與黃腐酸液(大生素PGMP)處理。

該系統是環境友好和可持續的耕作方式,引入該「玉心農法Tarenna Eco資材」的生態系統是以結合光合細菌(PSB)為基礎增益到可抑制由真菌/黴菌危害的各類疫病:共生菌(PSSB)。

然後將惡臭胺基酸固液型殘餘生物質轉化為複合多樣性微生物(活菌與多樣性代謝物營養源)黃腐酸(大生素/PGMP),結合到田間以增強土壤性質和在地表上的作物與土壤內在好氧菌與厭氧菌多樣性仿生模式下,6年來實踐以保持植物的活力和健康,用於生產高品質與量化倍數的作物和果園中的良好生產力。

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