土壤鹽化

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土壤鹽化 soil salination
國立臺灣大學土木所 葉承翰

什麼是土壤鹽化?

鹽份主要為硫酸根離子 (SO42-)、鈉離子 (Na+) 和氯離子 (Cl)、鎂離子 (Mg2+)、鈣離子 (Ca2+) 等離子所構成,結晶後會形成氯化鈉、氯化鎂、氯化鈣、硫酸鈉、硫酸鎂與硫酸鈣等鹽類,而土壤鹽化則是一種土壤中含有的鹽份過高的現象。土壤中的鹽份會隨著降雨溶於水後往土壤深處移動,而蒸散及毛細作用則會將這些含有鹽份的水拉向地面,當蒸散量遠大於水分的補充量時,會將大量鹽份帶至地表,水分蒸發後,則會在地表形成結晶,使植物難以生長。

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圖一、土壤鹽化示意圖(本文作者葉承翰繪製)

人類多種開發行為中,有許多方式會加劇土壤鹽化的現象,如超抽地下水與過度施肥:

  • 過度施肥:由於肥料中含有大量鹽類,如果給予的肥料過多會造成土壤中的含鹽份增加。
  • 超抽地下水:在鄰近鹹水處超抽地下水,會造成地下水的淡鹹水壓力平衡受到破壞,海水侵入到原本儲存淡水的地層,造成深處土壤的含鹽量上升。
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圖二、海水倒灌示意圖(本文作者葉承翰繪製)

鹽類造成的影響

海水不能喝,是因為海中含有大量鹽類及多種元素,如果將其攝取到體內,會因為體內電解質失衡(鹽類濃度過高)而影響身體的正常運作,因此人體為了將這些鹽類排除,會連體內原本的水分一起排出,造成脫水的現象。

那麼,如果土壤裡面有大量鹽類呢?

植物的細胞具有半透模,這是一種對通過它的粒子有選擇性一層薄膜,會阻絕植物體內的分子與電解質向外擴散,也利用其進行水分的吸收,因此水分會由高水分子區域(低濃度溶液)滲入低水分子區域(高濃度溶液),直到細胞內外濃度平衡為止。在通常的情況下,土壤中的鹽份與礦物質濃度低於植物體內的濃度,因此植物可以正常的吸收水分,但是當土壤因為其他因素,造成鹽度與礦物質含量過高時,植物會因為水分無法透過半透模進入植物體內,造成植物枯死。

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圖三、正常與鹽害時植物水分吸收比較圖(本文作者葉承翰繪製)

植物也需要營養均衡

植物跟人類一樣,攝取營養時需要「營養均衡」,對植物來說,它們吸收的物質是水、礦物質與離子,如果土壤中某種離子過多,則會抑制其他離子的吸收。以鉀離子為例,植物是透過鈉鉀幫浦吸收鉀離子,當細胞內鈉濃度高於細胞外時,細胞可以利用能量與鈉離子,交換細胞外的鉀離子,但是如果當細胞外的鈉離子濃度過高,植物就無法藉由鈉鉀幫浦吸收鉀離子,造成缺乏鉀離子。

降低土壤微生物的活性

土壤中有許多微生物擔任植物養分轉化的角色,例如固氮作用可以將空氣中的氮氣轉化為銨、硝化作用可以將銨轉化為植物可吸收使用的硝酸鹽、腐生菌可以分解土壤中的有機物等,然而高鹽份的土壤會對這些生物造成逆境,不利其活動與生長。

如何避免土壤鹽鹼化

  • 浸水:讓農地泡水一段時間的方法,可以搭配稻作進行。
  • 深耕:加深耕耘深度,將表土的鹽份翻入下層土壤,分散鹽份濃度,同時可以讓水分共容易滲入下層土壤。
  • 移除表土:將表面含有鹽份的土壤移除,補充沒有鹽害的土壤。

種植綠肥或耐鹽植物:種植耐鹽性強的綠肥,可吸收土壤中過多的鹽份吸收後轉為有機狀態,並將綠肥收割後提供給其他缺少鹽份的農田使用。

 


參考文獻

  1. Wikpedia – Soil salinity.
    http://en.wikipedia.org/wiki/Soil_salinity
  2. Wikipedia – Saltwater intrusion.
    http://en.wikipedia.org/wiki/Saltwater_intrusion
  3. Carillo, P., Fuggi, A., Pontecorvo, G., Annunziata, M. G., & Woodrow, P. (2011). Salinity stress and salt tolerance. INTECH Open Access Publisher.
  4. 吳正宗 (2001) 鹽害土壤的診斷與改良。興大農業 第36期。

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