歡迎來到第 2.4 章：土壤侵蝕與水土保持！
你好，未來的農學家！土壤是農業的基石，但它也非常脆弱。在本章中，我們將認識對珍貴土壤最大的威脅：侵蝕（Erosion），以及最關鍵的課題——我們如何阻止它。這是一個至關重要的課題，因為一旦肥沃的表土流失，可能需要數千年才能恢復！
2.4(a) 描述土壤侵蝕：媒介與類型
土壤侵蝕的定義是：由水或風等自然媒介，將土壤的最上層（即表土，topsoil）移除的過程。表土含有植物健康生長所需的大部分養分和有機質（腐植質，humus），因此失去表土對農業來說是災難性的。
造成侵蝕的兩個主要媒介是水和風。
媒介一：水力侵蝕（四個階段）
水力侵蝕通常以漸進的方式發生，這意味著一種侵蝕類型會導致下一種更嚴重的類型。
第一階段：濺蝕（Splash Erosion）
- 它是什麼？ 當雨滴撞擊裸露的土壤時，它就像一顆微小的炸彈，將土壤顆粒撞擊開並濺入空氣中。
- 你知道嗎？ 一場大暴雨可以撞擊出數百萬顆土壤顆粒！
第二階段：片蝕（Sheet Erosion）
- 它是什麼？ 當土壤變得鬆散後，流動的水會像薄薄的均勻水層一樣在地面上移動。這些水會帶走被撞擊開的土壤顆粒。
- 為什麼它很危險？ 它通常很難被察覺，因為它是均勻地從田間表面移除薄薄的一層土壤。
第三階段：細溝侵蝕（Rill Erosion）*
- 它是什麼？ 隨著片狀水流的速度和流量增加，水流會集中成細小、明確的通道或小溪流，稱為細溝（rills）。
- 類比： 想像一下雨後在鋪砌道路上流動的小水流——只不過這些水流正在運送土壤！細溝可以通過普通的耕作輕鬆消除。
第四階段：沖溝侵蝕（Gully Erosion）*
- 它是什麼？ 如果細溝未受控制，它們會加深並拓寬成巨大的通道，稱為沖溝（gullies）。
- 影響： 沖溝太大，農業機械無法跨越，並會永久性地損壞土地，使其失去耕作價值。
媒介二：風力侵蝕（顆粒移動）
風力侵蝕主要發生在乾燥、開闊的地區，且土壤輕（如沙質土）且鬆散。
風通過三種方式移動土壤顆粒（一個很好的助記詞是 SSC：懸浮、躍移、蠕移）：
- 懸浮（Suspension）： 非常細小的顆粒（如灰塵）被抬升到高空，可以傳播數百公里（例如沙塵暴）。
- 躍移（Saltation）： 中等大小的顆粒沿著土壤表面彈跳，被風暫時抬起，造成磨損並撞擊出更多的土壤。這通常是風力侵蝕中最顯著的一種類型。
- 蠕移（Surface Creep）： 大而重的顆粒沿著地面滾動或滑動，受到躍移顆粒的動量推動。
快速回顧： 水力侵蝕包括濺蝕、片蝕、細溝侵蝕、沖溝侵蝕。風力侵蝕包括懸浮、躍移、蠕移。
土壤侵蝕的成因（為什麼情況會惡化）
土壤侵蝕雖然是一個自然過程，但人類通常通過不良的耕作和土地管理行為，極大地加速了這一過程。
1. 去除天然植被
- 森林砍伐： 砍伐森林使土壤直接暴露在雨水和風中。樹根對於固定土壤至關重要。
- 過度放牧： 牲畜過多啃食草地會使土地裸露。蹄印還會壓實土壤，使其吸收能力變差，從而增加地表徑流。
2. 不當的耕作方法
- 順坡耕作（上下坡犁地）： 如果你沿著山坡垂直向下耕作，就會製造出供水流迅速下瀉的通道，加速細溝和沖溝侵蝕。
- 長期單一作物耕作（Monoculture）： 反覆種植同一種作物會耗盡土壤有機質，導致土壤結構不良，容易被風和雨水破碎。
- 土壤裸露： 特別是在乾燥或多風的季節，暴露的土壤缺乏保護。
3. 自然因素
- 陡坡（地形）： 水在陡坡上流動速度更快，增加了其侵蝕能力。
- 強降雨： 高強度的降雨為濺蝕提供了更多能量，並增加了徑流量。
- 強風： 常見於乾燥、乾旱（荒漠化）地區，風可以輕易帶走細小的土壤顆粒。
土壤侵蝕的預防與控制
預防土壤侵蝕對於永續農業至關重要。控制措施旨在實現兩個主要目標：
- 降低水/風在土壤表面的速度和流量。
- 保持土壤覆蓋並將其固定在一起。
別擔心，這看起來很多！我們可以將方法分為兩類：植被（生物）控制和機械（結構）控制。
A. 植被（生物）控制方法
這些方法利用植物或植物殘體來保護土壤。
1. 等高耕作（Contour Ploughing）
- 原理： 農民不是沿著山坡上下耕作，而是沿著等高線（海拔相同的線）進行耕作。
- 效果： 每一條犁溝都像一個小水壩，攔截雨水並減緩徑流，讓水有更多時間滲入土壤。
2. 帶狀耕作（Strip Cropping）
- 原理： 交替種植不同種類的作物，通常將清潔耕作（行間）作物（如玉米）與生長緊密、能固土的作物（如草或豆類）交替種植。
- 效果： 茂密的固土作物起到屏障作用，攔截土壤顆粒並降低地表的風速。
3. 覆蓋作物與覆蓋物（Mulching）
- 覆蓋作物： 在經濟作物未生長時，專門種植用於覆蓋土壤的作物（例如在玉米收穫後種植豆類）。
- 覆蓋物： 用有機材料（作物殘體、稻草、落葉）或塑膠布覆蓋土壤表面。
- 效果： 兩種方法都能吸收落雨的能量（減少濺蝕），並使土壤免受風吹。覆蓋物還能保持土壤水分。
4. 造林/重新造林
- 種植樹木或恢復被砍伐的森林。樹根能穩固土壤，樹冠層則保護地表免受大雨衝擊。
B. 機械（結構）控制方法
這些方法涉及在土地上建造物理結構。
1. 梯田化（Terracing）
- 原理： 沿著陡坡建造階梯狀的平台或「台地」。
- 效果： 這將長坡破碎成一系列短而平坦的階梯。它能顯著降低水流速度，使水在平坦平台上聚集並滲入土壤。這種方法非常有效，但需要大量人力。
2. 建造土埂與石牆（Bunds and Stone Lines）
- 原理： 沿著土地的等高線堆築低矮的土埂，或放置一排排石塊。
- 效果： 這些結構作為徑流水的物理障礙，迫使水流減速，並將攜帶的土壤顆粒沉積在土埂或石牆後方。
3. 攔沙壩（Check Dams，用於控制沖溝）
- 原理： 在沖溝底部橫向建造小型臨時壩，通常使用岩石、鐵絲網或灌木枝條。
- 效果： 它們減緩沖溝內的水流，防止沖溝進一步加深，並鼓勵土壤沉積，隨時間推移填平沖溝。
快速回顧：重點總結
侵蝕與水土保持摘要
- 侵蝕威脅： 富含養分的表土流失。
- 水力侵蝕類型（從輕到重）： 沖溝侵蝕（最重） ← 細溝侵蝕 ← 片蝕 ← 濺蝕。
- 主要成因： 缺乏保護性的植被覆蓋。
- 水土保持原則： 減緩水/風速並覆蓋土壤。
- 關鍵方法： 等高耕作和梯田化對於坡地至關重要。