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永續耕作

雜糧輪作對土壤的好處

同一塊田年年種同一種作物,土壤會越來越疲累。把豆類、玉米等雜糧排進輪作,能從養分、結構到微生物,為土壤帶來不同的改變。

林雅婷・・閱讀時間 4 分鐘

從土中拔起的豆株,根部可見圓形根瘤
豆科作物根部的根瘤,是根瘤菌與植物共生、固定氮素的地方。(示意圖)

重點整理

  • 豆科作物與根瘤菌共生,可固定空氣中的氮
  • 不同作物根系深淺不一,有助改善土壤結構
  • 輪作能減輕連作障礙與土傳病害的累積

雜糧輪作對土壤的好處,主要可以歸納為四個面向:豆科作物透過根瘤菌固定氮素,補充土壤養分;不同作物的根系深淺不同,有助改善土壤結構;輪替作物能打斷病蟲害與雜草的循環,減輕連作障礙;以及多樣的作物殘體能滋養土壤生物。把黑豆、黃豆、玉米、高粱等雜糧排進輪作計畫,是許多農友維護地力的重要方式。

「連作」是指同一塊田連續種植同一種或同一科的作物。長期連作容易造成養分失衡、病原累積與產量下降,稱為連作障礙。輪作則是有計畫地輪替作物,讓土壤有機會恢復。這篇文章從土壤的角度,說明雜糧輪作帶來的改變。

豆科作物的固氮作用

氮是植物生長最需要的養分之一。空氣中雖然充滿氮氣,大多數植物卻無法直接利用。豆科作物的特別之處,在於根部能與根瘤菌共生:根瘤菌進入根部,形成一顆顆小小的根瘤,把空氣中的氮轉化成植物可以利用的形式。

黃豆、黑豆等豆科作物,因此能減少對氮肥的依賴。採收後留在田間的根系與殘株分解時,也會把部分氮素歸還土壤,對後續種植的作物有所助益。不過,固氮的效果會受到土壤酸鹼度、排水、根瘤菌族群與栽培管理等因素影響,並不代表種過豆子之後就完全不需施肥,仍應依土壤狀況調整施肥計畫。在從未種過豆類的田區,土壤中的根瘤菌可能不足,有些農友會在播種時使用根瘤菌接種劑,幫助根瘤順利形成。

根系與土壤結構

不同作物的根系形態差異很大。水稻的根系較淺,豆類具有主根與側根,玉米、高粱則有發達的鬚根系。輪替種植根系不同的作物,對土壤結構有幾個好處:

  • 疏鬆土壤:根系在土中生長、分解後留下孔隙,讓空氣與水分更容易進出。
  • 利用不同深度的養分:深根作物能吸收較深層的養分,淺根作物則利用表層養分,減少單一土層的消耗。
  • 促進團粒形成:根系分泌物與微生物活動,有助於土壤顆粒結合成團粒,提升保水與排水能力。

對長期種植水稻的田區來說,在旱季改種雜糧,配合整地與排水,也能讓土壤在湛水與乾燥之間交替,改變土壤的通氣狀況。

減輕連作障礙與土傳病害

許多病原菌、線蟲與害蟲,會專門危害特定的作物或同一科的作物。若田間連年種植相同作物,這些生物就有穩定的食物來源,族群逐漸累積,病害也越來越嚴重。

輪作改變了田間的作物種類,讓依賴特定寄主的病原與害蟲失去寄主,族群因而下降。水田與旱田交替的輪作,效果更為明顯:部分旱田的病原與害蟲不耐長期湛水,而部分水田雜草在旱田環境中也難以生存。這也是稻豆輪作常被推薦的原因之一。

滋養土壤生物

健康的土壤裡住著大量的微生物、蚯蚓與小型節肢動物,它們分解有機物、循環養分,也影響土壤結構。單一作物提供的殘體與根系分泌物種類有限,輪替多種作物,則能提供更多樣的「食物」,有助於維持土壤生物的多樣性。

將雜糧收穫後的莖稈、殘株適度翻入土中,或製成堆肥再回田,能增加土壤有機質。有機質是土壤肥力的基礎,能提升保肥、保水能力,並緩衝酸鹼變化。土壤有機質的累積相當緩慢,需要多年持續的管理,才能看到明顯的改善,這也是輪作需要長期規劃的原因。

輪作規劃的實用原則

原則 說明
不同科作物輪替 避免豆科接豆科、禾本科接禾本科連續種植
深根淺根搭配 輪流利用不同土層的養分與空間
水旱交替 在稻作田區排入旱作雜糧,改變土壤環境
殘體回田 將作物殘體或堆肥回歸土壤,補充有機質
搭配綠肥 在空檔種植綠肥作物,翻耕後增加養分與有機質
定期檢測土壤 依土壤檢測結果調整施肥,避免過量或不足

各地的農業改良場與農會多提供土壤檢測與施肥建議服務,農友可以善加利用,了解自己田區的狀況,再規劃適合的輪作組合。

輪作的限制與注意事項

輪作的好處需要時間累積,不是一季就能看見明顯變化。此外,輪作也會帶來管理上的挑戰:不同作物需要不同的機具、技術與銷售管道,田區的排水與灌溉條件也未必適合所有作物。若輪作的作物本身病蟲害管理不當,也可能把新的問題帶進田區。因此,輪作需要與良好的田間管理搭配,才能發揮效果。

給讀者的建議

雜糧輪作是一種讓土壤「休養生息」的智慧,從固氮、改善結構、減少病害到滋養土壤生物,都在默默影響田地的長期健康。對農友而言,可以從一季雜糧開始嘗試,觀察土壤與作物的變化;對消費者而言,選購國產黑豆、黃豆等雜糧,也是在支持這樣照顧土地的耕作方式。

本文收錄於專題:臺灣黑豆與黃豆

林雅婷

FCRM 編輯

我是一名來自臺灣的農業新聞編輯,目前擔任 FCRM 的編輯。我熱衷於探索農業科技、永續耕作、農村發展及環境保護等議題,希望透過清晰、實用的報導,讓更多讀者了解農業的最新趨勢與挑戰。我相信農業不僅是糧食的來源,更是連結人與土地、推動永續未來的重要力量。

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