土壤肥力监测养分分析土壤肥料管理促进农业发展

来个一石二鸟利用牡蛎壳减少农作物的镉浓度
　　木村教授过去曾以牡蛎壳当作肥料施土，以降低镉浓度之验证当作研究主题。其研究源自于日本地形上拥有许多矿山，相较于世界各国镉浓度相当高。一旦土壤的pH值(氢离子浓度指数)上升，就会降低植物对于镉浓度或是各种金属的吸收量，因此木村教授想到用牡蛎壳来中和会产生碳酸钙的石灰岩、以作为因应对策。但是此举也有利也有弊，若是施量过多，则会影响植物的生育。
 
　　为此，木村教授提倡了用牡蛎壳中的碳酸钙质取代土壤改良剂。在他过去的研究中，得知了牡蛎壳壳可以降低玄米或大豆的镉浓度，同时也已证实并不会因为这样而影响其生态。木村教授表示：「利用废弃的牡蛎壳，也是有助于当地需要处理这些壳的农民。」而目前已有企业着手开发利用牡蛎壳萃取肥料。
 
　　此外，由于植物所镉浓度低，此研究需要高感度的ICP-MS来进行分析，因此木村教授也在着手开发MP-AES(微波电磁原子发光分析装置)来对土壤及植物进行简易的分析。
 
简易土壤分析方法之研发源由
 
　　由于近年来土壤矿物质匮乏情况逐渐增加，已成为日本国内需解决难题之一。加上，日本为多雨气候，土壤中的钙和镁等矿物质因雨水而流入土壤里层，容易造成酸性土壤。甚至加上农业仰赖化学肥料的原因下，更加速了土壤矿物质缺乏。
 
　　为此，木村教授也表示：「过去日本曾广泛利用家畜粪便当堆肥，然而随着农业近代化，高度仰赖化学肥料施肥之后，土壤的矿物质减少严重性也随之恶化，相信这样的状况会持续下去。」
 
　　为了改善这种情况，最重要莫过于土壤状态测试与施肥管理两大重要指标。也因此，让简易且快速的土壤测试需求有逐年增加趋势。 　　不仅如此，木村教授针对近年来的土壤分析现况进一步指出：「为了扩大农业生产规模，详细的土壤管理资讯必然不可或缺，此外，另一边农民也希望一旦发现作物产生生长不良时，可立即性查出土壤状态。然而，目前土壤分析仍需要一定程度的技术外加进一步研究。即使是送至县的农业试验场检验，负责检验者也未必能针对结果做出分析。再加上，由于没有专职的分析师，因此，即使是负责检验者也没有具备土壤专业分析能力。在这些诸多源由下，希望即使没有专业的分析师，也能透过简易的测试即可快速了解土壤状态。」
 
　　而木村教授正为因应这些需求，以可正确且快速多方验证的MP-AES作为主要研究方向。
 
利用MP-AES让全世界都能轻易分析土壤状况
 
　　一般来说，农业试验场的土壤肥料相关领域，大多利用原子吸收光谱仪技术(AAS)来测试，MP-AES的优势却鲜少人知。木村教授认为MP-AES的优势在于：「AAS麻烦之处在于每测试一个元素，需要更换一次光源灯，而MP-AES一次即可测试一个样品是否含有多元素在内，并可以快速分析。」
 
　　再加上，最近，虽然有很多地方导入比AAS和MP-AES高精准度的电感耦合等离子体光学发射光谱法（inductively coupled plasma optical emission spectrometry；ICP-OES），但ICP-OES需要氢气原因下，不仅机器运转成本高且设备昂贵，针对此，MP-AES设备价格比ICP-OES低，又比AAS更容易使用，可说CP值相当高。
 
　　即便如此，MP-AES在分析土壤与植物仍旧存在诸多问题。木村教授针对MP-AES未来发展表示：「相较ICP-OES的电浆性能弱，MP-AES有几个元素不易检测出来，虽可测出植物中的钾，镁，钙等元素，但锌和磷就相对比较不易测出。为此，目前正与MP-AES的经销商安捷伦（Agilent），针对测试方法与条件进一步研究当中。」 　　另外，木村教授预计将在2019年9月的日本土壤肥料学会针对MP-AES土壤分析之现况发表此研究议题，他认为「土壤中虽缺乏钙，首先可先就土壤最重要钙等可交换性碱根离子之分析方法进行进一步探讨。」
 
　　木村教授期盼藉由此研究希望未来不仅在日本，在世界各处都能简化植物和土壤前置作业，甚至就算没有专业的分析者，也能轻易分析土壤情况。最后，他也表示：「期盼藉由安捷伦（Agilent）共同研究分析条件与测试方法，让MP-AES研发能更持续进一步发展下去。此外，透过研讨会与学术发表会与安捷伦（Agilent）相互交换资讯，从中也获取更多知识与人脉。」