土壤水分管理與農業氣象災害之防護

  依據臺灣農業年報的統計，臺灣地區1945至1995年間，因農業氣象災害而導致的損失平均達每年全部農業災害損失的九成以上，其中水害幾乎每年都會發生，約佔全部農業氣象災害損失的二成；而在過去10年間，臺灣地區農作物因水害的損失即達一百四十億元以上。嚴重的旱害和寒霜害雖然發生頻率較低，約4~5年發生一次，但每次發生時所造成的農業損失金額也多在數億元以上。因此農業氣象災害防護措施的研擬與推廣，實為減輕農業氣象災害損失的重要工作。土壤不僅是作物生長的介質，可以提供作物生長所需的養份和水分，土壤也是影響作物植冠微氣象環境的主要界面，以及消納雨水的場所。以下將簡單指出土壤水分管理與改良技術在防護作物水害、旱害和寒霜害上的應用。
  農作物所遭受的水害種類又可概分(1)因河流氾濫沖毀或埋沒、(2)因地勢低窪積水不退、(3)因雨點打擊、以及(4)因地下水位高或土壤內部排水不良等因素所造成。其中由第(1)、(2)類所造成的災害需由增設堤防及改善排水系統等水利工程方面予以解決，第(3)類因素所造成的傷害可由設置遮雨棚以獲得舒解。但是雖然政府近年已投入大筆經費進行有關排水與防洪工程的增建與改善工作，農民也普遍投資設置遮雨棚，可是因水害導致的農業損失與物價波動並沒有顯著的減少。以西螺地區蔬菜生產專業區為例，專業區內雖經農地重劃，設有地面排水系統，農民為避免臨時性的淹水為害，菜園地面多又填土提高，且採用遮雨棚處理以防葉片遭雨打傷害，然於梅雨和颱風季節仍常遭受水害，不僅損害農民收益，嚴重時甚至造成全省蔬菜價格及物價的波動。顯見為減低因降雨所造成的水害，除進行相關的工程建設外，土壤本身的管理技術也需加強改進。
  在當地進行的土壤內部排水特性調查指出，當地土壤多屬沖積土，具有明顯的質地層理，且土壤剖面中普遍有銹斑的存在，顯示土壤內部排水不良，常有短暫時期因土壤中水分過多，阻斷空氣之進入，導致土壤處於還原狀態，因此發生鐵之移動與聚集，其後當土壤中過多的水分逐漸退去，空氣進入後再轉為氧化狀態，因而造成銹斑。另由於底土多未呈現灰藍色，顯示當地地下水位並不高。因此可推知，當每年雨季土壤中水分出現短期過多的情形時，將阻斷土壤中氧氣供應，使得蔬菜根系發生缺氧傷害，不僅影響養分和水分的吸收，葉片也因無法得到足夠蒸散的水分而萎凋，導致蔬菜生長不良或死亡。
  就雨害的防護措施言，農民現行的填土措施雖可減少豪大雨時土表浸水的時間，但並不能阻止雨水進入土壤中，由於土壤內部排水能力不好，平日灌溉進入的水量已逐漸累積於土層中，因此不論土表是否浸水，只要進入土壤中的雨水過多也會對根系產生傷害，所以綿綿細雨的梅雨期間，蔬菜的價格照樣可能飛漲。另由於當地地下水位並不高，所以也不適合應用暗管排水技術改善表土中的通氣孔隙量。因此欲改善雨後表土的通氣不良問題，唯有設法減少土表的入滲速率，並打破沖積土中質地層理對土壤內部排水的阻礙，使表土大孔隙中的水儘速向下排掉，才是有效的防護方法。
  臺灣地區易發生乾旱為害的地區主要在西南部平原地區，除梅雨和颱風時期有雨水可供利用外，當地的灌溉水源主要依靠曾文水庫、烏山頭水庫供水，當供水吃緊時，必需以民生用水和工業用水為優先供應對象，因此未來可供農業使用的水量勢必因人口增加和工業發展而逐漸減少，而發生旱害的頻率將逐年增加。但是目前區內可供建設為水庫的處所並不多，少數可供設置水庫的地點又面臨地方民眾反對訴求的壓力，因此未來必將使用地下水源以因應整地、灌溉等短期間內需要大量用水的需求，但若無法將抽用的地下水予以補注，將會產生地層下陷的危害。
  因此在有關旱害的防護措施上，除需發展節水灌溉技術，以及提高作物的水分利用效率外，也必需發展適當的土壤水分管理技術，使在旱季可減少土面的蒸發，並將底土中儲存的水分引入表土供應作物根系吸收利用，以減少旱季時抽用地下水灌溉的需求；在雨季則需儘量截留雨水進入土壤，利用深厚土壤中的大量孔隙做為自然的水庫，並將多餘的重力水快速導入地下水層中，不僅可以補充旱季時所抽用的地下水資源，也可以避免作物根系發生缺氧傷害。
  台灣地區寒霜害多發生於輻射冷卻強烈的冬季夜間，因此提供熱源以補充作物植冠經由長波輻射所損失的熱量也是可行的防護方法之一。由於輻射冷卻強烈的夜間其白天亦多為晴天，因此可利用土壤儘量儲存白天所獲得的日射能量，到夜間再將儲存的熱能釋出供防護使用。適當的管理土壤水分不僅可提高土壤中的可儲存熱量，也可提高熱能在土壤中進出的移動速率。此種防護方法對糧食與飼料作物最為適用，因為這些作物的栽培面積大但經濟價值並不高，因此並不適合採用一些高投入的防護方法，但是由於這些作物的高度並不高，土壤中蓄積的熱量要上傳到植冠上部並不困難，因此利用土壤水分管理的技巧，使土壤成為夜間的熱源，將是一種經濟有效的防護方法。
  農業氣象災害不僅造成臺灣地區農民的損失也造成物價的波動，對國計民生的影響甚為深遠，因此開發經濟有效的防護措施實為重要的研究工作。以上簡單指出土壤水分的管理與改良技術在防護水害、旱害、及寒霜害上的應用，希望能引起會友們對土壤研究的重視，並應用土壤的特性開發適當的防護技術，以減輕農業氣象災害的損失。