第1章 堆肥是什麼

所謂的堆肥，是將土壤狀態調整成植物容易生長的環境，也就是培育土壤過程中使用的材料。投入堆肥可以使土壤變得蓬鬆，也可以改善其排水性和保水性。此外，堆肥內含有豐富的有機物，能成為土壤微生物的食物，使微生物更活躍旺盛。以下，先從培育土壤必備的堆肥基礎開始學習吧！

1-1 有機物的循環與堆肥
自然界中，有機物不斷循環
自然界中，植物沐浴在陽光之下而製造出有機物。這些有機物如落葉或枯枝等掉落地面堆積，經由土壤中的微生物分解，再還原至土壤。
落葉堆積而成的土壤，會是蓬鬆且保有彈力的。此外，食用植物的草食性動物，或者以這些作為食物的肉食性動物，牠們的糞便以及死後的骸骨也都會還原至土壤。經過幾千年、幾萬年，原野都維持自然狀態仍舊不變的原因，正是因為這些有機物不斷地循環。
接下來，把焦點轉向人類耕作原野而種植的旱田。在自然界，有機物會自行循環，然而在旱田中，為了能在生長良好的狀態下採收作物，會清除雜草或作物殘餘等。再者，為了將作物作為食材使用，會把採收的作物帶離旱田。
如此一來，有人手介入的旱田，是在大膽地妨礙有機物的循環下栽培作物，因此必須要額外進行有機物還原至土壤的步驟。

利用堆肥供應有機物
堆肥是能夠將有機物有效還原至土壤的材料，而且從很早以前便開始使用。所謂的堆肥，是將落葉或動物糞便等有機物，借助微生物的力量發酵而成的肥料。
在自然界中，某地的有機物會在該處自行循環，然而相對於此，旱田或花壇當中被帶離的有機物，則需要藉由投入堆肥這項材料，從外部帶進來。
堆肥除了腐葉土、牛糞堆肥、雞糞堆肥、樹皮堆肥等，能在園藝店輕鬆取得的種類以外，另外還有以家庭產生的廚餘（食品廢棄物）製成的廚餘堆肥等。作為堆肥材料使用的有機物，經由微生物作用而分解（堆肥化）製造成堆肥，此分解期間會因季節或使用材料等而不同，從1個月至數個月，甚至也有長達半年以上的。完熟的堆肥幾乎不會散發出惡臭，且會呈現出黝黑的土壤顏色，手抓握住時會有乾爽鬆散的沙沙感。

堆肥和腐植質有何區別？
以烏克蘭等地分布的黑鈣土（或稱黑土）為代表，富含有機物的土壤會呈現黑色。這種黑色物質即是稱為「腐植質」的有機物。當土壤的腐植質含量愈多，土壤顏色就愈深。
所謂腐植質，是土壤中植物的殘餘或動物死亡的骸骨等有機物分解後聚合形成的物質。這些腐植質會連結砂和黏土以形成顆粒狀的土，或是將植物所需的養分儲存在土壤中。
通常，會將土壤中的有機物統一稱為腐植質，然而，正確應區分為腐植質與非腐植質物質（粗大有機物）2種。腐植質是大自然經年累月聚合而形成的有機物，即使投入堆肥，也不會立刻增加。
施加堆肥的目的，與其說是增加腐植質，倒不如想成是提供食物給土壤微生物，反而更加貼切。微生物的活動就如同下一頁開始提到的內容般，會變得活躍，對於改善土壤的物理性、化學性、生物性等方面皆有重大益處。

1-2 堆肥的目的是做好土壤培育
堆肥帶來的3大效果
植物若缺乏土壤中各自所需的肥料成分（養分）便無法生長，但這不表示植物生長一定需要堆肥。
然而，在完全不投入堆肥的情形下持續栽培作物，土壤會變得貧瘠、變硬，逐漸變成不適合植物生長的環境。相對地，在每年都投入堆肥的旱田裡，植物的生長則會趨向於穩定。因此，規律地投入堆肥較佳。
堆肥的具體效果很多，在此列出(1)品質提升、(2)收成量增加、(3)生產穩定等3項。
(1)品質提升（物理性改善的效果）
植物是從根部吸收養分，所以只要給予根部適量的養分和水分，就能提升種植作物的品質。也就是說，巧妙地控制養分（主要是氮、磷、鉀）和水分，便能提高耕種的品質。
堆肥，則是利用有機物的分解，提供作物適當的養分，並同時軟化土壤，讓土壤趨近蓬鬆狀態，提升排水性和保水性。此外，土質如果柔軟，根部便能在土壤中充分伸展，甚至可以增加根圈（rhizosphere）土壤的養分和保水力，與作物生長品質的提升息息相關。
(2)收成量增加（化學性改善的效果）
投入堆肥，除了能對土壤提供氮、磷、鉀以外，也能提供植物所需的微量元素（microelement），具有肥料的效果。因此植物能均衡地吸收養分，使作物的收成量增加。
此外，如果氮含量太多，會使蛋白質的合成機制開始運作，導致植物的糖含量變少，造成味道和養份儲存下降。化學肥料會快速顯現出氮的效果，因此糖有容易減少的傾向。然而，使用堆肥可讓土壤中的有機物被慢慢地分解後才釋出氮，植物在這個過程中吸收緩慢釋放的氮，作物的口感也因此提升。
(3)穩定生產（生物性改善的效果）
土壤中的微生物會因投入堆肥而開始活躍，生產亦會趨向穩定。因為能避開阻礙穩定生產的重大因素之一—連作障礙。
連作障礙是土壤中殘留的有害微生物或植物毒物質過多所造成。若使用堆肥，可以豐富土壤中的生物種類，使微生物彼此之間構築出對立的拮抗關係，能防止有害微生物繁殖及分解植物毒物質，讓生產趨向穩定。

1-3 堆肥帶來的效果(1)　土壤物理性的改善
何謂植物喜歡生長的土壤？
堆肥，是培育土壤時用來改善土壤性質的材料（土壤改良材料）。雖然經常聽到「培育土壤」這個詞，但所謂的土壤，是地球經年累月才形成的物質，並非是人類製造而成的。「培育土壤」原來的意思，是要整頓出植物容易生長的土壤環境。
例如，旱田或花壇的土壤如果總是處在過度潮溼的狀態，土壤中會缺乏氧氣，讓偏好水分的植物根部生長變差，甚至可能因此引起根腐病而枯萎。相反地，當排水性太過順暢，則會難以供應植物所需的充足水分和養分。
改善排水性和透水性又同時要兼具良好的保水性，這項要求乍看之下像是矛盾的土壤環境，卻是對植物而言容易生長的環境。能實現這種理想狀態的，便是團粒構造土。

團粒構造的土壤為何較佳？
以下，將更詳細地說明土壤的團粒構造。
植物的根部以呼吸方式吸入氧氣，燃燒體內儲存的有機物，再排放出二氧化碳，然後藉由此能量吸收水分和養分。因此，在透氣性佳又氧氣充足的土壤環境下，作物會活躍地伸展新的根。相反地，當土壤中沒有空氣流過而氧氣不足時，根會呈現窒息狀態而從根的頂端開始枯萎。這就是所謂的根腐現象。要防止窒息的根腐，就必須翻土，讓土壤呈現蓬鬆、具團粒構造的狀態。
放大觀察大團粒，可看出是由各個不同的小團粒組成，而小團粒又是由更小的團粒組成。團粒間的寬度大小會改變團粒空隙的作用。當空隙愈狹窄，便會像水庫一樣儲存水分，因此在短時間內持續曝露在陽光下依然能維持水分。相反地，當空隙愈大，水分也愈容易從當中流過，然後流入新鮮的氧氣。
土壤的團粒化能形成大小不一、各式各樣的空隙，對改善土壤的排水性、保水性、透氣性皆有益處。

堆肥能促進土壤團粒化
組成團粒的顆粒主要是黏土和砂。土壤中的黏土和砂各有20∼40％的含量最為合適，但僅僅如此仍無法讓土壤團粒化。土壤顆粒彼此必須互相凝聚。
顆粒凝聚條件有3點。第1是「乾燥」，第2是「根的伸長」。根擠壓土壤顆粒後，撥開顆粒延展時，周圍的黏土或砂便會凝聚。而第3點是「微生物的影響」。在有機物因微生物而分解的過程中，會生成「有機黏著物」，這個物質能使凝聚的黏土和砂緊密結合。
然而，這種結合關係並不穩固，土壤團粒的壽命也不長。如果放著不理，沒多久土壤團粒就會被破壞而恢復成單粒構造，因此這時不能缺少的作法便是投入堆肥。定期施加堆肥能使微生物分解有機物，是促進土壤團粒化的必要作法。