石膏需求量計算器

重點速覽：石膏需求量（gypsum requirement, GR）指的是要把某塊鈉質土（sodic soil）交換位上『過多的鈉』置換掉、把交換性鈉百分率（ESP）從改良前降到目標值，所需施用的石膏（硫酸鈣 CaSO₄·2H₂O）數量，通常以每公頃多少噸（t/ha）計。它是鈉質土改良最核心的施用量決策。先回顧鈉質土為何要改良：當土壤交換位被過多鈉離子（Na⁺）佔據（ESP ≥ 15% 即判定鈉質土），一價、水化半徑大的鈉會使黏粒彼此分散、破壞團粒結構，導致濕時泥濘不透水、乾時硬結板結、地表結皮、入滲差、通氣不良、根系與出苗受阻。改良的原理就是『以鈣換鈉再淋洗』：施用富含可溶性鈣的石膏，鈣離子（Ca²⁺）憑藉二價、對膠體凝聚力強的優勢，把交換位上的鈉置換下來，成為可溶性硫酸鈉（Na₂SO₄），再以充足、水質良好的灌溉把鈉鹽淋洗出根區，交換位改由鈣主導、黏粒重新絮凝、團粒與孔隙恢復，ESP 隨之下降。要算出需要多少石膏，關鍵在『要置換多少 cmol 的鈉』：交換位上每公斤土的鈉量 = ESP% × CEC ÷ 100（cmol(+)/kg），要降的鈉量 = (ESPi − ESPf)/100 × CEC。再把它乘上這層土的質量（每公頃土層體積 × 容重）並用石膏當量換算成質量，就得到石膏需求量。整理成田間常用式：GR(t/ha) = (ESPi − ESPf)/100 × CEC(cmol/kg) × 容重 BD(g/cm³) × 土層深度(cm) × 0.086，其中 0.086 是把 cmol(+)/kg 的鈉、乘以每公頃該深度土壤質量（由 BD 與深度算得），再乘石膏對鈉的當量（每置換 1 cmol Na⁺ 需 0.5 cmol Ca²⁺，石膏莫耳質量約 172 g/mol）後綜合的換算常數，讓輸入直接得到純石膏 t/ha。舉例，某鈉質土 ESPi = 20%、目標 ESPf = 10%、CEC = 12 cmol(+)/kg、容重 BD = 1.3 g/cm³、改良 0–15 cm 土層，則 GR = (20−10)/100 × 12 × 1.3 × 15 × 0.086 ≈ 2.01 t 純石膏/ha。這個數字的意義與使用要點：其一，它算的是『純石膏（100% CaSO₄·2H₂O）當量』，實際農用石膏純度常 70–90%，且含結晶水與雜質，實際用量要用純需求量 ÷ 石膏純度換算，細度（越細溶解越快）也影響有效性；其二，改良只置換鈉還不夠，必須配合充足的灌溉與良好排水把置換下來的鈉鹽淋洗出根區，否則鈉會重新回到交換位，因此石膏改良總是與『淋洗需水量』一併規劃；其三，若土壤同時高鹽（鹽鈉質土），一般要先脫鹽或與改良同步，且石膏本身能提供電解質、有助黏粒暫時絮凝以維持入滲讓淋洗得以進行；其四，改良是漸進的，往往需分次施用、跨季監測 ESP 逐步達標，一次過量既浪費又可能造成局部鹽害；其五，酸性鈉質土也可考慮硫磺等產酸物質溶解土壤石灰釋出鈣，鹼性鈉質土則以石膏為主。使用本工具時，先由土壤分析取得 ESPi、CEC、容重與擬改良的土層深度，設定合理目標 ESPf，算出純石膏需求量，再依所用石膏純度換算實際用量，並配套規劃灌溉淋洗與排水。總之，石膏需求量把『要置換多少交換性鈉、涉及多厚多重的土層』整合成一個實用的施用量，是鈉質土與鹽鹼地改良的基礎。