有機農業概論 陳世雄
明道大學精緻農業學系講座教授
台灣有機產業促進協會創會理事長
中華民國農業教育學會理事長
壹、前言
近代農業採單一作物栽培，長期依賴化學農藥及肥料，雖然增加農作物產量，卻造成地力衰退和生態破壞；現代畜牧業採單一動物養殖，長期依靠賀爾蒙及抗生素，雖然增加畜產品產量，卻也造成細菌抗藥性和狂牛病。兩者同時也造成食品安全和生態多樣性損失的災難。據估計，自綠色革命以來，幾乎已喪失96%農作物的品種。現代化農業經營(或稱慣行農法)造成土壤劣化、水和空氣毒化以及食品污染。工業化食品生產系統，經由農藥和人工添加劑毒害，造成癌症死亡病例劇增。台灣每6分35秒就出現一個癌症新病例，洗腎率全球第一，台北市民惡性腫瘤死亡連續30年蟬聯首位。現代農業和基因改造作物(GMOs) 生產，已造成開發中國家農村每年數百萬人失業，貧窮的農民因而失去土地和家園。2009年全球營養不足人口增加至超過10億人，四分之三在貧窮的鄉下地區。雖然全球生產足夠人類食物125%糧食，卻有15%人挨餓，大多是婦女和小孩。印度在過去10年內，由於基改種子、化學農藥和肥料價格上漲三至四倍，但農產品價格未漲，導致農民破產，因而自殺死亡人數超過220,000人。這些駭人聽聞，血淚斑斑的事實，這些不公平的現象，讓我們不得不重新檢視現代農業的問題，思考解決之道。慣行農法，砍伐燃燒森林開闢為牧場，造成全世界30%二氧化碳和90%一氧化氮的排放。有機農業效益之一是可以不倚賴化石燃料，回收再利用當地可用的資源，使農業對生態的衝擊降至最低。
為改善上述現代農業的缺失，有機農業似乎是唯一可行的解決方案。國際有機農業運動聯盟(IFOAM)樂觀地表示，如果全世界能全面實施有機農業，將可有效對抗全球飢荒，並減輕氣候變遷之影響。有機農業可以應付區域和全球糧食安全、食品安全和生態多樣性的挑戰，特別是照顧小農的生計。目前全球已有120多個國家實施機農業，包括3060萬公頃耕地和6200萬公頃野外採集地。有機市場在2006年產值400億美元，預期到2012年會達到800億美元。有機食品目前僅占全世界總食品銷售的1~2%。但從1990年起，全球有機市場一直維持每年20%成長率。
貳、有機農業理念
有機農業定義於「在土壤生態系統內，設計優良生產力和多樣化社群適應性，包括土壤生物、植物、家畜和人類的整體系統。有機生產主要目標是發展人類、植物、和動物永續和諧共存的產業。」
成功的有機農耕須要有良好的計畫，配合持續的細心照料經營。有機農場提供生產者新鮮空氣、陽光、知識、合理收入、精神治療，在最佳成熟階段採收富含維他命和礦物質的新鮮食物，且在健全生態多樣性下，享受自然健康的生活和生命價值。
有機農業與慣行農法主要差異在於肥培管理、病蟲害及雜草控制、和對生態多樣性之關懷。有機農民使用天然、有機的材料和方法，避免使用會損害人們健康、生態和環境的方法，或人工合成的化學製品。關懷弱勢農民，建構公平正義的和諧社會。
參、有機農業原則
這四個原則是奠定有機農業成長與發展的根基。表達有機農業能帶給世界的貢獻，以及改善全球農業的願景。人們每天都需要攝取營養，所以農業是人們最基本的活動。歷史、文化及社會價值都與農業環環相扣。這些原則廣義地被運用在農業，包含人們為生產、製備、分配食物及其他物品過程，以及對待土壤、水源、植物及動物的方式。我們關心人類與大自然的相處模式，彼此息息相關，且形塑留給下一代的遺產。
有機農業的原則主要在激發有機運動的多樣性。領導國際有機農業運動聯盟(IFOAM)定位、計畫和規範的發展。並且呈現全世界共同的願景。
有機農業四大基本原則：
健康原則
生態原則
公平原則
關懷(謹慎)原則
每項原則經由解釋及聲明清楚表達。這些原則被視為整體，組成倫理道義，鼓舞人們參與有機運動。
一、健康原則
有機農業應當維持與提升土壤、植物、動物、人類及地球的健康，彼此密不可分。
這項原則指出，個人與全體的健康不能抽離生態系統的健全，健康的土壤培育出健康的作物，促進人類與動物的健康。
健康是生物系統的整體。不僅遠離疾病，還包括生理、心理、社會及生態保持安康。免疫、復原、與再生，都是健康的重要特質。
有機農業的角色，不管在種植、加工、批發、或銷售層面，都應維持與提升生態系統及有機體的健康，從最基本的土壤到人類。尤其，有機農業致力於生產高品質及營養的食物，達到預防保健及安康。有鑑於此，有機農業必須嚴禁使用危害健康的化學肥料、農藥、抗生素及食品添加物。
二、生態原則
有機農業應以生物生態系統及循環為基礎，與生態合作、競爭並且幫助維持生態多樣性。
生物生態系統包含生態原則，是有機農業的根基。此原則說明生產以生態加工及回收為基準，透過特定生產環境的生態，達到滋養及安康。對作物而言，是土壤生態活性；對動物而言，是畜牧生態系統；對魚類及海洋有機物而言，是水生生態環境。
有機農田、牧場及野生採集系統應符合自然生態平衡與循環。這些循環全球一致，操作方式則因地制宜。有機管理須適合當地環境、生態、文化及規模。藉由重覆使用、回收、有效管理物資跟能源，減少投入成本，維持及改善環境品質，及資源有效運用。
有機農業應透過農耕系統的設計、棲地的營造、及基因與農業多樣性的維持，達到生態平衡。生產、加工、貿易或銷售有機產品，應該保護周遭環境，包括地景、氣候、棲地、空氣、水、及生物多樣性。
三、公平原則
有機農業建立在保證一般環境與生活機會皆公平的關係上。
公平在共有的世界裡具有公正、尊重、正義及管理的特徵，包含人類彼此間及與其他生物的關係。這項原則強調有機農業應確保所有階級及團體皆公平的方式，管理農民、工人、加工業者、批發商、貿易商及顧客的人際關係。有機農業應提供參與的每個人良好的生活品質、建構完整的食品供應、與降低貧窮。有機農業目的在生產充足的供應量，包含優良品質的食物及其他產品。
這項原則強調應根據動物的生理、自然行為與福利、供給生活環境與機會。
生產和銷售所使用的天然和環境資源，應依社會化及生態化的方式來管理，並替後代子孫託管。公平需要開放且公正的生產、批發及貿易系統，管理現實環境及社會的成本。
四、關懷(謹慎)原則
有機農業應以謹慎且合理的方式管理，保護現在與後代子孫環境的健康與福利。
有機農業是具生命及活力的系統，反應內部及外部的需求和情況。從事有機農業的業者可提升效率及增加生產力，但不應冒危及健康及福利的風險。因此，新的科技需要經過評估，既有的方法也需復查。且對於生態系統及農業的不完全理解，須更加關注。
這項原則說明，在有機農業的管理、發展及技術選擇層面，預防措施及責任是主要關鍵。為確保有機農業可激起健康、安全及生態化的迴響，科學是必要的。但是，只有科學知識是不夠的。實際的經驗、積累的智慧及傳統、本土的知識，都可以提供解決方法，且經得起時間考驗。有機農業採用適當的技術，同時杜絕不可預測的技術，以預防重大的風險，例如基因遺傳工程。透過透明公開的過程，決策必須反映出可能受影響者的價值及需求。
我們來了解一下，一顆包著糖衣的毒藥。
將基因轉殖技術應用於農業生產存在許多無法掌握的危險，但又一直有很多響亮的口號與訴求讓它轉為合理化。
由 陳世雄博士所撰的這篇文章，可幫助大家迅速了解，基改生物可能帶來的風險。(本文轉載自 陳世雄博士的部落格
http://blog.xuite.net/sschen194837266/twblog )
為國人健康把關 請大家一起反對基改食品
陳世雄
明道大學精緻農業學系專任 教授
中興大學 農藝學系兼任 教授
台灣有機產業促進協會理事長
前言
大多數民眾其實不瞭解什麼是基因改造生物(Genetically
modified organisms; GMO)。簡單說，基改生物就是利用生物科技，將某一物種上的少數 一兩 個基因，轉殖到另一物種上。英國有機農業法規定義基因改造生物體指其基因材料非以自然交配和/或自然重組方式改變之生物體。最早成功的例子是基改抗凍蕃茄，因為美國人不喜歡吃軟軟爛爛的蕃茄，於是想到把深海魚的抗凍基因導入蕃茄。抗凍基因蕃茄成功後，基改作物就有如雨後春筍。目前主要的基改作物有抗除草劑基改黃豆，抗蟲基改玉米，基改棉花和油菜。
報載行政院於2008年3月6日 召開「行政院生物技術產業指導小組」會議，將自2009年4月起，核准開放基因改造(作物在我國種植。雖然後來出面否認，但已造成民眾不安，以及國內農業界，特別是有機農業界的高度不滿。我們認為，台灣千萬不可以開放基因改造作物生產，不只因為種植基改作物嚴重破壞生態，危害消費者健康和相關產業健全發展，更會嚴重危害有機農業生存，尤其是斷送農產品外銷的前途！
全世界有機農業界均極力反對基改生物，兩者互不相容。主要原因兩者在於對待自然的價值觀與態度完全不同。目前全球的環境危機、沙漠化、生物多樣性流失、氣候異常大多導因於人類控制大自然的態度與意圖。基改科技著眼於盡力掌控自然，並將農業導向工業生產。有機農業建立於完全不同理念與態度，與自然合諧共存，視農場為一農業生態系，以生態方式建立其自我調節及生態多樣性，自然資源得以永續利用。
有機農業界反對基改生物不只在於其產品之風險，更在乎其過程。目前基改生物由少數幾家跨國公司掌握，對小農、對有機農業關心的四大原則及人道關懷完全闕如。有機農業生產體系保障健康土壤、生態系統、人類和萬物永續。
目前全球大面積種植基改作物，2007年種植面積已達1.14億公頃。信誓旦旦說要消滅饑餓、生產更健康食物、安全高產量、供應更多生物燃料、降低殺蟲劑用量，迄今為止全部落空，只造就跨國公司累積更多財富，讓少數科技人員揚名立萬，卻讓窮困地區數百萬農民破產流離失所。更可怕的是基改科技加速農業工業化，以及生物多樣化的消失。因此，即使目前世界面臨糧荒，有人建議以基改作物配合有機農業可能是餵飽更多人的最佳策略。但IFOAM總部斬釘截鐵表示基改作物嚴重違背有機農業原則，難以相容。
食物選擇權
食物選擇權屬天賦人權，也是神聖不可侵犯。但有些受廠商收買的自大生物科技人員或政客，自認為自己就是上帝，可以幫別人做決定。其實科學家與科技人員是有差異的，科學家具有智慧(wisedom)與慈悲(compassion)，考慮整體人類利益與生態永續。懂得該不該為；科技人員只是具有腦力(intelligence)與行動力(action)的工具，考慮的是私利與個人聲望。我們科技界最大問題，就是自私傲慢的科技人員充斥，有智慧的科學家難覓。
少數有權影響其他人食物選擇權(生產或進口)的人，應該更謙卑，更要有智慧與慈悲。人不是上帝，不是萬能，也絕不是無所不知。面對大自然與未來，面對疾病與死亡，人類大部份是無知與無助的。最近羅馬教廷把從事基因改造列為七大罪惡，道出大部分人對基改生物的懷疑與厭惡。
一般而言，有機農業強調：1、降低環境污染，如利用忌避植物、天敵、微生物製劑等取代農藥；2、將稻殼、家禽畜排泄物等農畜廢棄物充分發酵後，轉化為有機質肥料，再施於田間，同時達於健康有機以及資源再生利用；3、建立輪耕制度，放棄大量施灑化學肥料，而採取與豆科植物輪作、間作或輪作綠肥，以改善土壤理化結構，並減少發生病蟲害的機率；4、生物鏈的自然機制，常常停用農藥、化肥一段時間後，天敵會自然出現，同時因為土壤環境變得更健康了，作物因此變得更為健壯，自然也提高了抗病力。
台灣地區氣候溫暖潮溼，土壤易受淋洗而造成養分流失，且土壤中有機質分解較快，是以農作物栽培需仰賴大量施肥以補充養分。另由於農業經營專業化及集約化的耕作模式，為維持大量農作物之高產及外觀品質，部分農民有不當施用化學肥料及農藥之情形，據統計，台灣地區化學肥料及農藥使用量年平均分別高達120萬公噸及1萬公噸（以農藥有效成分含量計算）以上。
現代化農業採單一作物或品種之集約式栽培，不僅土壤表土容易流失，亦不利於地下水資源涵養。長期大量施用化學肥料，則可能造成土壤微生物相改變致養分失衡、土壤理化性質改變致土壤劣化及地力降低。另基於經濟速效之考量，農民往往偏重化學農藥防治病蟲害，造成影響農民健康、對植物產生藥害、病原對藥劑產生抗藥性、危害有益昆蟲、病原菌及土壤微生物，及對水資源與土壤污染等。因此，為提昇農產品質及安全性，並兼顧環境維護與生態平衡，有機農業已為當前重要討論課題。
土壤形成條件[編輯]成土作用是由物理、化學、生物和人為過程對土壤母質（岩石）的綜合效應。[11]基岩風化產生的母質就是土壤形成的來源。[12]土壤的形成涉及到土壤剖面中的邊界層或地面層，它們因為母質的增加，損失，改變和易位構成土壤。風化後自岩石中而來的礦物質經由許多作用交互影響，從而生成次生礦物及其他在水中溶解度不同的化合物，這些成分會隨著水或者生物活動而被帶到其他地方。[13]土壤內部物質受到不同環境因素的改變，從而形成各種土壤獨特的外觀。在溫暖地區頻繁大雨，溼熱的氣候條件下，盡管很少有有機物質，植物仍然很快就生長在玄武岩上。植物為了在貧乏的岩石上存活，開始用特殊的營養方式維生，例如溶解鳥糞。發展中的植物根系與菌根真菌獨自或聯合，[14]很快逐步分解了多孔熔岩並積累了有機質。但即使如此，主要的孔破碎熔巖在這個植物根上成長將可被視為土壤。土母質、地區性氣候條件、地形地貌、生物勢和時間這5個典型因素之間動態的相互作用影響了土壤的形成及演變方式，並且對土壤「生命」循環的進行方式產生影響。[15]
母質[編輯]構成土壤的原材料叫做母質。它包括：風化的原始基層巖；次要的從其他地點運來的輔助材料，如崩積層和沖積層；沈澱物已存在，但在其它方式混合或改變-舊土壤形成，包括泥炭或高山腐殖質的有機物；人為的材料，如垃圾填埋場或礦物廢料。[16]少量土壤直接地底巖破裂形成。這些土壤通常被稱為「殘積土」，並與他們的母質有大致相同的化學性質。大部分土壤源於通過風力、水力和重力被運到其他地點的材料產生。[17]其中一些材料可能移動了數英裏或只有幾英尺。風吹材料稱為黃土，覆蓋在北美洲中西部地區和亞洲中部以及其他地點。[18]在南北緯度，冰磧物是許多土壤的組成部分，他們在大山附近形成，是冰川冰移動的地面的產物。冰可以把巖石和大石頭打破成較小的碎片，也可以整理材料成不同尺寸。隨著冰川的冰融化，融化的水也移動和整理材料並排序、整理和從他們原始位置改變距離。土壤側面更深的區域可能有與他們沈澱的水、冰塊或風相對不變的材料。
土壤一般分成六層：O層是枯枝落葉層，A層是腐殖質層。E層是淋溶層。以上三層為表土層。B層是澱積層。C層是風化層。R層是岩石層。以上三層為心土層。
土壤來自岩石、無機物、有機物，主要由礦物質、空氣、水、有機物構成。[19]地球表面形成1厘米厚的土壤，約需要300年或更長時間。[20]
「資源」是對人類可以利用而言的，因此，土壤資源是指在一定科學技術條件下和一定時間內可以為人類利用的土壤。土壤的形成與保護確保生物的生存。
氣候 土壤的形成極大地依賴於氣候和土壤的不同氣候帶縣顯示與眾不同的特點。[ 18 ]溫度和濕度的影響風化和浸出。風動作沙子和其它粒子，尤其是在乾旱地區，幾乎沒有植被。的類型和數量的降水影響，土壤形成的影響的運動離子和粒子通過土壤，協助發展不同土壤剖面。[21]季節性和每日溫度波動影響的效力，水風化母岩的物質和影響土動力學，凍融是一種情感的機制，打破了岩石和其他綜合材料。溫度和降水率影響的生物活性，化學反應速率和類型的植被覆蓋。
氣候[編輯]土壤的形成激發的依靠氣候，不同氣候帶的土壤也顯示了有特色的特徵以及養分。[22]溫度和水分影響到了風化和瀝濾程度。風可以移動沙子和其他碎粒，特別在很少有植物覆蓋的乾燥地區。降水的類型和數量通過土壤影響離子和粒子的移動而影響土壤形成，協助了發展不同土壤剖面。季節和日常溫度波動在母基岩物質和影響土壤動力、冰凍和融化時風化影響水的效力是一個打破岩石和其他結實物質的作用結構。溫度和降水率影響生物活動、化學反應速率和其他植物被覆的種類。
生物因素[編輯]植物、動物、真菌、細菌與人類會影響土壤的形成。動物與微生物混合土壤並形成洞穴與孔隙，使得水氣與氣體能夠在土壤內移動。同樣的，植物的根系會在土壤中形成通道。其中植物的主根（德語：Pfahlwurzel，英語：taproot）能夠深入土壤數公尺，穿透許多不同土壤層，將土壤剖面中深層土壤之養分帶至上層土壤。[23]植物的細根會再淺層土壤展開，部分的根很容易腐爛，腐爛後的殘留於土壤中的植體會加土壤中有機質的含量。微生物，其包括了真菌與細菌，可以幫助土壤儲存養分並會影響植物的根與土壤中養分化學交換。人類的活動亦會影響土壤的形成，包括藉由移除土壤的植被使得土壤被沖蝕，混合不同土壤層，使得被翻攪至上層為風化的土層開始風化，並重新開始土壤的形成過程。
植被也有許多不同的方式來影響土壤的形成，其可以避免雨水沖刷土壤表面防止表面徑流（德語：Oberflächenabfluss，英語：surface runoff）。植物也可以遮蔽下方土壤，使土壤保持較低溫度與降低蒸發散量進而保留更多的水分。植物也會藉由蒸散作用（transpiration）來加速土壤水分的散失。植物也可以和成新的化學物質，藉此來打破或者形成土壤顆粒。植物的類型與數量是由氣候、地形、土壤特性與生物因子來決定。土壤因子包含了密度、深度、化學組成、酸鹼度（pH）、溫度與濕度，這些因子都會大幅的影響植物的類型與其生長的地點。死亡後的植物、落葉與莖在土壤中，而微生物會分解這些有機物質使其與土壤上層混合，這樣的過程亦是土壤形成過程的一部份。
時間[編輯]時間是上述所有形成條件中必須的條件。隨著時間的推移，土壤變化特徵依賴於其他的形成因素，土壤的形成需要時間，並與其他因素的相互影響。土壤是不斷在變化的。例如，最近的洪水沉積物因為有沒有足夠的時間作用，便難以形成土壤。而表面物質被覆蓋，並且形成土壤的過程將一再循環。長時間所造成的變化及其影響使得土壤層的形成，也意味著簡單的土壤組成是罕見的。雖然土壤能夠長時間穩定，但最終生命週期的土壤，是脆弱且易受侵蝕的。儘管土壤退化和倒退是不可避免的，大部分土壤週期皆是長時間且肥沃的。
土壤形成因素影響其存在的土壤中，即使「穩定」的情況是持久的，有些是數百萬年。土壤表面物質被吹走或沖走。增加、減少和取代，土壤經常受到新的條件。不管是緩慢或快速的變化，取決於氣候、地貌狀況，和生物因素。
土層[編輯]土層的命名基於土層材料的組成，這些材料反映出了土壤形成的特殊進程的持續時間。使用字母的短手記號和數字他們標記。[24]他們對顏色、大小、質地、結構、濃度、根的數量、pH值、空隙、邊界特徵和是否有小瘤或凝固物描述和分類。[25]任何土壤側面層沒有大部分的層隱藏在下面，土壤可能有幾個或許多層。
暴露的母質層有利於決定生產最初的土壤適合植物生長。有機殘留物的積聚物下生長，積累的有機層叫做森林地被物。生物有機體移植和打破有機材料，使其他植物和動物可以生活在有用的營養物中，並且足夠的時間之後，一個出眾的有機表層形式連同腐殖質叫做A層。
生物性肥料之特性及開發
一、生物性肥料的定義
生物性肥料幾乎是以微生物為原體，又稱微生
物肥料，係指含具有活性微生物體（包含其休眠孢
子），如細菌（含放線菌類）、真菌、藻類等微生
物之微生物體（圖一）及其代謝產物的特定製劑，
應用於作物生產具提供應植物養分或促進養分利用
之微生物品目。
生物性肥料
【技術】撰文 楊秋忠
料，然而有狹義的僅直接供給作物以養分之物料稱
之為肥料者」（盛， 1971）。「生物肥料」即以廣義
取之，係指人工培養之微生物製劑，在土壤中利用
活體生物之作用以提供作物營養分來源、增進土壤
營養狀況或改良土壤之理化、生物性質，藉以增加
作物產量及品質者。生物性肥料以微生物來源最
多，故常以「微生物肥料」為名。國內在生物性肥
料之研究及開發應用成果，占有全球的重要領先及
水準，在許多高經濟及高水準品質之作物區均已被
農民普偏使用的農用資材，亦是台灣水果品質提升
的重要原因之一。
二、生物性肥料之需要性
「永續性農業」是要建立一個不依賴大量化學肥
料及化學農藥的農業生產體系，生產的能源及成本
要低，且能穩定產量、提高收益及減少環境生態的
衝擊。農業生產要不依賴大量化學肥料的方法，就
是要以生物性肥料、有機質肥料及礦物質肥料來代
替部分化學肥料，而以生物性肥料促進化學及有機
質肥料之利用效率是值得重視的「土壤生物技術」。
農地土壤需要應用土壤微生物的原因：
1. 大量使用農用化學物質：現代農業栽培管理
上，為了增產及改善產品品質，乃使用大量農
藥及農用化學物質，長期以來，對有益微生物
之抑制，或生態相平衡之影響不可忽視。尤其
長期化學肥料的施用，導致肥料中的鹽類累
積，例如磷的結合物（磷酸鈣、磷酸鈣、磷酸
鋁等）或其有機化合物或結合物，而影響土壤
中養分的結合及不平衡之問題，因此，需要靠
增加有益微生物的協助解決。
2. 土壤受到污染：水污染或空氣污染使土壤變酸
圖一生物性肥料有不同菌種製劑
由於肥料的定義包括廣義及狹義二種，「凡一
切物料，不論其施於土壤或植物之葉部，若能供作
營養分或改良土壤之理化、生物性質，藉以增加作
物之產量或更改進產品之品質者。簡言之，凡能增
進作物之產量與品質之物質，均可廣泛的稱為肥
2005 年第四期／農業生技產業季刊19
或增加了污染物，在長期污染下，土壤微生物
受到相當的影響。
3. 栽培系統的改變：水田及旱田輪流栽培的方式
是常見的輪作系統。由於水田的微生物與旱作
微生物之活動不同，好氣菌與嫌氣菌之比例也
有相當改變，水田期的有益菌，不一定能在旱
作期有良好的表現；反之，旱作時土壤中有益
菌，也不見得能在水田中表現良好。
4. 連作的土壤問題：由於時代需要或經濟效益考
量，常見連作的土壤問題。因為長期栽種同樣
的作物，致使土壤中的微生物相發生偏向或植
物毒物質的累積，亦常見某些特定土壤病原菌
之增加，導致土壤微生物多樣性的降低。
從上述人為之有意或無意行為下，有益微生物
及有害物質的增加，以及有害微生物的制衡的改
變，因此，現代栽培環境下，對原本土生土長的土
壤微生物相的保育必須加以重視。
三、生物性肥料的應用目的及功能
（一）應用目的：
施用生物性肥料之應用目的，包括直接及間接
的目的。
1. 直接應用目的
生物性肥料的直接應用目的是以做為廣義肥料
之應用，即生物性肥料利用活體生物供作營養分之
來源（如固氮微生物）或增進土壤營養狀況者。因
此利用有益微生物的目的以減少化學肥料及有機質
肥料的施用，從取代部份化學肥料，以達到相同產
量或有促進產量與品質之目標。由於微生物的生產
成本，較工業生產化學肥料為低，除減少大量施用
化學肥料，以減少土壤劣化之外，更可降低生產成
本。
2. 間接應用目的
生物性肥料的間接應用目的是利用有益微生物
對肥料功能外的其他能力，例如微生物對根圈保護
的功能，以減少病蟲害，促進植物根系生長及吸收
水分與養分的能力，延長根系壽命，中和或分解毒
害物質，提高作物移植存活率，及提早開花等特
性。
(N2)
表一 微生物肥料之用途與功能
（二）應用功能：
生物生肥料應用之功能甚，如表一所示，並說
明如下：
1. 增進土壤肥力：
有益之土壤微生物種類甚多，不同的微生物扮
演著不同之角色，其中以供應植物營養、改善土壤
物理性、增加養分的有效性等最為重要，例如：固
氮菌增加土壤氮素；分解性微生物則可分解有機殘
質，供應植物營養；溶磷菌可溶解無效性之磷，轉
變為植物能利用之磷素；微生物會分泌多醣類物
質，使土壤團粒構造變好，增加土壤之優良物理性
等。
2. 協助植物吸收營養：
植物吸收營養主要需靠根毛部，根毛愈多，吸
收的表面積就愈大，吸收能力就愈高。在土壤的菌
根真菌能與大部分的植物根共生，菌絲伸出根部，
其功能與根毛相同，可吸收更多的營養，尤其以磷
的吸收最為明顯。
營養元素的存在形式會影響吸收效率，土壤中
不是各種存在的形式都易被吸收，而某些土壤微生
物分泌一些有機酸，形成鉗合構造，便有利吸收，或
增加元素的有效性。例如「載鐵物質」(siderophores)就
是如此，而且有對抗病原菌的功效。
3. 增加植物抗病及抗旱等能力：
土壤中的生態制衡，可使病原菌不致大量繁
殖，故可應用微生物對抗來做「生物防治」。菌根
真菌或菌根保護菌之接種，可以佔據地盤，減少病
原菌侵入根圈，形成生物的防禦陣線。菌根真菌在
20 農業生技產業季刊／2005年第四期
根系上共生，如同根毛，有助作物吸收營養分及水
分，達到抗旱之目的。土壤中微生物之分泌物增
加，冰點下降，可有防寒之保護功能。
4. 節約能源及降低生產成本：
氮素化學肥料的製造需要消耗大量能源，對能
源有限或缺乏的地區，利用固氮菌可減少氮肥的施
用，達到農業節約消耗能源的目標。磷素肥料來自
磷礦加酸處理，施入土壤不能立即被用光，大部分
又被固定成有效性低的磷。固氮菌及菌根真菌可幫
助氮磷來源，菌種之使用量又較少，生產菌種成本
較低，可以因節省肥料而降低農民生產成本。
5. 減少環境污染：
環境保護的熱潮已興起，農業的污染亦不可忽
視，過度使用化學肥料，將污染河川、水庫及水
源；水中的優養化作用，使水中生物大量繁殖，影
響水體生物之平衡，尤以氮及磷的污染需更加重
視。土壤微生物（如固氮菌、菌根真菌等）之應用，
可大量減少氮磷肥料之使用，對環境污染可減少到
最低。
總之，土壤微生物的應用是新科技的產物，可
減少環境污染，又可提高作物產品品質及增加產
量。至今已由個別的菌種發展到複合性或多功能性
的生物性肥料及土壤改良劑，從土壤保育及作物品
質改良的角度中，土壤裡奇妙的生物世界，正等著
吾人開創利用。
四、生物性肥料與其他肥料比較之優缺點
生物性肥料與化學肥料不同處，微生物肥料是
經人工選拔培養來自土壤的活菌種或生物，而化學
肥料是化學品，是沒有生命，另外有機質的肥料是
動物、植物或微生物的殘體，是沒有生命的殘體，
但有機質肥料上常帶有自然界存在的微生物，如堆
肥含大量自然微生物，但不是生物性肥料，是因該
自然存在之微生物是非人工特定選拔培養的菌種，
除非有機質肥料中加入特定人工選拔培養之微生物
時可稱為有機質複合微生物肥料。
生物性肥料的應用是以提供肥料及其他對作物
有益之功能，施用生物性肥料具無污染、無肥傷、
施用量少及具生態友善的優良性，生產生物性肥料
成本較化學及有機質肥料低廉（表二）。生物性肥
料是活體微生物，但有一定的保存期限，效果較易
受環境之影響，肥效較緩慢，單獨施用的效果需依
不同土壤而異，常需配合化學肥料及有機質肥料一
起施用。生物性肥料是利用有益功能之活體微生
物，施用到土壤中不易有過量及對生態環境之衝
擊。因為土壤原是一個複雜的生態系，只要一有有
機物的存在時，立即有原生的微生物利用及繁殖。
因此，外加的微生物肥料菌種在土壤的相生相剋的
制衡系統及缺乏未被利用的有機質等原因下，不易
也不會大勢控制該土壤的生態系。
化學肥料的應用優點是肥效迅速，易調整養分
表二 生物性肥料與其他肥料比較之優缺點及未來之發展
2005 年第四期／農業生技產業季刊21
之比例，可供應充足之養分，但因容易發生土壤酸
化劣化及生態問題，亦容易發生作物的肥傷問題，
加上生產化學肥料需耗費大量能源及許多自然資
源，大量長期或不當施用化學肥料的後果及環境之
污染則更難於估計，也是各方大力倡導「合理化施
肥」的理由。
有機質肥料的應用優點是效果緩和，較少肥
傷，施用對土壤之生態相有所助益，但體積龐大，
施用成本高，生產堆肥需大面積土地與廠場設備，
耗時耗工，甚至又有臭味及廢水之污染問題。由於
有機質肥料對土壤較有保育之功效，常是被重視的
施用肥料，但大量或不當施用有機質肥料，如生雞
糞及未腐熟之木屑廢棄物等更需注意有許多缺點，
包括毒害物質、污染環境、病蟲害孳生或落入與化
學肥料相同的缺點，均值得重視，需以發揮其優
點，而避免發生其缺點的問題。
五、開發生物性肥料之菌種與工業醱酵之菌
種之差異
開發生物性肥料與工業醱酵菌種的篩選功能、
生產目標及產品處理有很大的差異，分別說明如
下：
（一）篩選功能：
1. 適應環境之功能：
生物性肥料之菌種是要應用到不同土壤環境
中，而工業用菌種則只應用在固定的醱酵槽中，因
此，生物性肥料之菌種需要有適應不同土壤環境之
篩選，包括對土壤物理、化學及生物性的適應篩
選，以便篩出適應廣泛的土壤環境之菌種，才能在
不同土壤環境中發揮功能。
2. 適應複合多株菌種之功能：
生物性肥料是要應用到不同土壤中表現，一株
菌要能適應不同廣泛的土壤是不易尋求的，因此，
生物性肥料之產品常混合數株菌種，但微生物之菌
種間有相對頡抗的問題，所以要進行篩選能混合在
一起的菌群。而工業用之菌株只在醱酵槽中表現，
常見都以單一株菌種生產產品之應用。
3. 適應不同作物之功能：
農作物的種類很多，生物性肥料是活體之菌
種，需要篩選適應不同之作物，才能被廣泛地應
用，否則只能限用在特定作物上。而工業用之菌種
則沒有與作物關係的直接應用。
4. 適應抗逆境之功能：
一些農地土壤是很特殊的環境，並可種植特殊
的植物。因此，生物性肥料之研發需要篩選出適應
抗逆境的菌種。而工業用之菌種是在理想條件的醱
酵槽中生產，則無需對抗逆境篩選菌種之需求。
（二）生產目標：
生物性肥料的生產目標是獲得最高活菌體或孢
子，而工業生產菌種常以特定產物為目標，如胺基
酸、界面活性劑、蛋白質、多醣等。因此，生物性
肥料的生產方式較為單純，需要控制的生產條件較
不複雜，而工業生產菌種的生產產物之方式較為複
雜，常需要雖時間調整生長條件，以達最高量的產
物生產。
（三）產品處理：
生物性肥料的產品是活菌體或孢子，因此，菌
種繁殖後不需特別處理即可供為產品製劑，或經乾
燥為菌體粒劑或粒劑生產。而工業之微生物產物需
經複雜的分離、純化、乾燥等步驟處理，以生產特
定成分之產物。
六、生物性肥料的發展趨勢及展望
生物肥料的產品已由簡單的生產方式，進入高
品質及多功能的精緻化趨勢，以下說明不同發展趨
勢及其問題：
（一）由單質養分到複合養分的發展：
提供作物需要的肥料養分是多種的元素成分，
因此，肥料有單質養分及複合養分的產品。生物性
肥料亦如同上述的種類發展，從增進單質養分的功
能到增進多種養分功能之生物性肥料，但因化學肥
料與有機質肥料容易複合多種養分的產品開發，而
生物性肥料在複合多種養分功能的開發技術上需克
服許多困難，包括菌種的頡抗作用、保持菌數能
力、各別菌種量的比例維持、菌種世代時間差異與
混合醱酵繁殖等問題。
（二）由單質肥料到複合肥料的發展：
肥料包括化學肥料、有機質肥料及生物性肥料
22 農業生技產業季刊／2005年第四期
三大類，化學肥料與有機質肥料之複合已有多年的
應用。因生物性肥料是活體菌種，要與化學肥料及
（或）有機質肥料複合會產生許多問題，例如堆肥是
一個複雜的生態系統，具有許多微生物存在的競爭
及抗生關係。尤其菌種在複合生產產品時的高溫及
高鹽需要克服。當菌種克服各項問題後，即可生產
生物性肥料複合化學肥料及有機質肥料之「生物技
術肥料」（簡稱生技肥料）。
（三）由速釋到緩釋功能的發展：
化學肥料的產品包括速釋性及緩釋性肥料二大
類，一般化肥是以速釋稱著，緩釋則需經改造生
產，成本較高，常用在多雨季節及地區、多年生作
物及盆栽中。生物性肥料的菌種一般都以直接釋入
根圈土壤中，但菌種在土壤中易受環境因子及其他
土壤微生物之浸食與競爭，而減少菌數。為達到菌
種長效之目的，對多年生或三個月以上生長期之作
物，則有需要長期緩釋之生物性肥料的產品，以達
成一次施肥而有長效之功能。
（四）由液劑到粉劑及粒劑：
化學肥料及有機質肥料主要是以固定劑型為
主，包括粉劑及粒劑，液體肥料則以灌施及噴施為
主，包括土壤及葉面施肥。菌種的大量繁殖，除了
內生菌根菌外，主要是以液體醱酵繁殖為多，開發
粉劑及粒劑有其需要，以提升運輸方便性及品質保
持性，但生產成本則相對提高。
七、結語
土壤微生物多樣性是生態保育的基礎，亦是減
少土壤劣化及農業災害的根本，合乎自然法則，農
業才能永續，違反自然則自取毀滅。生物多樣性是
永續的、無價的、無形的效益。為了達成生態保及
減少農業災害之目標，土壤有益微生物多樣性之應
用有其必要性。為了農業永續發展，唯有重視農業
土壤微生物多樣性，才能維持健康的土壤環境，亦
才有健康的人類。這是一個值得政府及全民重視的
課題。
生物性肥料的發展是永續農業的基礎。因肥料
資材在農業的用量多，市場大，估計國內外約有
200 億元以上之市場發展。國內有良好的醱酵工業
基礎，對快速發展量產微生物肥料甚為有利。國內
研發專業人才技術水準高，經驗豐富，可創造利多
產品，若配合產官學合作之機制，結合人才、資金
及設備，以技術轉移協助生物性肥料之產業發展，
將是發展生物性肥料之重要未來方向。
楊秋忠教育部國家講座教授
國立中興大學土壤環境科學系教授
