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本帖最後由 土肉桂 於 2015-12-18 08:07 編輯
以下以一些篇幅簡介有機農業，並介紹有機農業可使用資材之鉀皂及簡便的製造方式，至於使用那種農業方式是各人的選擇，不要引起爭辯。以下分成五個部分介紹，分別為有機農業與鉀皂、油脂與脂肪酸鹽、簡便的鉀皂製造方法、使用鉀皂進行病蟲害防治時注意事項，最後為引用的參考文獻供大家參考。本文用意是提供一些概念及讓想使用非農藥性資材的鉀皂進行病蟲害防治時，可以在家裡簡單的以20分鐘內製造鉀皂，我已經盡量簡化製造步驟及說明，若依此方式還是有疑問，南部有辦網聚時可至現場示範，20分鐘內會成札セ|，每1公斤鉀皂製造成本100元內(以食品級椰子油及試藥級氫氧化鉀計算)。
一、有機農業簡述與鉀皂
我國行政院農業委員會於2003年訂定的「有機農產品管理作業要點」，對有機農業的定義為「遵守自然資源循環永續利用原則，不允釣洏峖X成化學物質，強調水土資源保育與生態平衡之管理系統，並達到生產自然安全農產品目標之農業」(行政院農業委員會，2003)。由其定義的內涵看出有機農業不單是不施用化學合成物質，生產自然安全農產品而已，更重要的是自然資源永續利用、水土資源保育、生態平衡等主張(王，2008)。近代農業為追求高收益與產量，大量使用化學肥料、除草劑與農藥，長期使用之下造成土壤營養元素失衡與土壤物理性質劣變，而化學農藥的使用不僅防除害蟲，連有益的昆蟲也一併殺害，長期施用下常引發病菌與害蟲抗藥性，不僅有農產品農藥殘留之虞，更可能加重病蟲害問題(王，2008)。
近幾年來國內成品農藥年銷售量幾乎都達到35,000公噸，銷售金額約為新台幣88億元（行政院農業委員會動植物防疫檢疫局，2015），單位面積農藥使用量相當驚人。近來由於推行有機栽培農法，農民逐漸改變施肥種類與病蟲害防治方式，有機農法施行者除了建立植物病害綜合管理(Integrated Pest Management)的觀念外，還須擁有各種病蟲害防治的管理技術，才能達成有機農法永續經營的目標(黃和彭，2008)。而各國更是投入很多人力及物力在非農藥性資材的開發及研究，有些資材對病蟲害防治具有相當優良的效用，其中皂液已為人類使用數百年，是對生態環境較為友善的資材，而鉀皂更是很多國家有機農業允釣洏峈漯娃�(行政院農業委員會，2012) (中华人民共和国国家品质监督检验检疫总局与中国国家标准化管理委员会，2005) (Bioland, 2009)。
二、油脂與脂肪酸鹽
（一）油脂與脂肪酸
常見的動植物性油(Oil)脂(Fats)是脂質(Lipids)的一種。油脂可視為甘油和三個脂肪酸脫水縮合而成的三醯甘油(Triacylglcerols)。在自然界生物體內的脂肪酸通常含有偶數個碳和未分支的碳氫鏈(Campbell, 1997)，油脂所含的3個脂肪酸種類不一定相同，脂肪酸碳碳間含有雙鍵的未飽和脂肪酸會導致分子間凡得瓦力降低，因此未飽和脂肪酸具有較低的熔點(Graham Solomons, 2009)，較常見的油脂所含脂肪酸碳數為12-18個碳，一般常見油脂的脂肪酸組成如表1(施,1996) (Graham Solomons, 2009)。
表1.常見油脂所含脂肪酸種類與比率(g/100 g)
Table1. General fats and oils containing fatty acid type
脂肪酸種類比率 椰子油 棕櫚油 棉子油 花生油 玉米油 橄欖油 大豆油 豬油
C8 辛酸
Caprylic 8.1 - - - - - - -
C10 癸酸
Capric 6.2 - - - - - - -
C12 月桂酸
Lauric 45.7 - - - - -
C14 肉豆蔻酸
Myristic 17.0 1.0 1-2 - 1.5
C16 棕櫚酸
Palmitic 9.3 30.0 18-25 12.5 11.1 12.5 10.8 24.6
C18 硬脂酸
Stearic 3.2 3.4 1-2 3.1 2.8 2.6 4.1 12.8
C18-1 油酸
Oleic 8.0 48.7 17-38 39.9 26.4 72.7 23.4 41.1
C18-2 亞麻油酸
Linoleic 1.7 14.2 45-55 38.2 55.2 9.5 53.3 14.4
C18-3 次亞麻油酸
Linolervic - 1.0 - 2.7 - - 0.8
C20 花生酸
Arachidic - - 1.2 0.4 - 0.4 -
皂化價(KOH) 266 197 194 192 190 190 189 198
(行政院衛生福利部食品藥物管理署，2013) (施，1996) (Graham Solomons, 2009)
當油脂與鹼(如氫氧化鈉或氫氧化鉀)反應時會產生甘油和脂肪酸的鹽類(鈉鹽或鉀鹽)。脂肪酸鹽俗稱肥皂，故此反應又稱皂化反應(Campbell, 1997)。通常鈉皂硬度較大，市售固態肥皂常為鈉皂。皂化反應式如下
油脂 + 鹼 --> 3個肪酸鹽(肥皂) + 甘油
（二）脂肪酸鹽安全性
目前國內並未將脂肪酸鹽(皂液)列為農藥，故行政院農業委員會農藥安全資訊資料庫無相關資料。而美國環境保護署(United States Environmental Protection Agency, USEPA)及俄勒岡州立大學的美國全國農藥訊息中心(National Pesticide Information Center, NPIC)分別於1992年及2001年發布脂肪酸鹽及脂肪酸鉀鹽的安全性報告。
美國環境保護署於1992年的脂肪酸鹽安全性文件中，在人體健康評估(Human Health Assessment)方面，對皮膚、口服列為毒性最低的第四級毒性；膳食暴露(Dietary Exposure)上EPA認為脂肪酸本來就天然的存在於食物中，引用FDA認定認為它是安全的；職業和居住(Occupational and Residential Exposure)列為低毒性；人類風險評估(Human Risk Assessment)上對人類風險可忽略。在環境影響(Environmental Assessment)方面，脂肪酸鹽半衰期小於一日所以對環境無影響；對水禽類、鳥類無毒，對溫、冷水魚稍具毒性，對水生無脊椎動物有高度毒性；環境、生態風險評估(Environmental and Ecological Risk Assessment)上EPA認為無不利影響(USEPA, 1992)。
美國全國農藥訊息中心於2001年公布的脂肪酸鉀鹽安全性文件，脂肪酸鉀鹽對動物毒性方面為口服及皮膚是非常低的毒性；對人類毒性方面則為口服會對胃部造成不適，但沒有嚴重的全身性影響；皮膚長期接觸有中等刺激性；無生殖或致畸形影響；環境上因脂肪鉀酸半衰期小於一日所以對環境無影響；對野生動物方面則鉀鹽對鳥類無毒性，對冷、溫水魚稍具毒性，對水生無脊椎動物有高度毒性(NPIC, 2001)。
綜合EPA及NPIC結論，脂肪酸因為是天然食物的一部分，廣泛存在於自然界中，其鉀鹽半衰期少於一日，對人類、動物、鳥類、溫冷水魚為相當低的毒性，但對水生無脊椎動物有高度毒性，不過它並非用於水產藥物，所以對生物及生態環境是高安全的物質。
（三）各國有機農業對脂肪酸鹽使用的規範
各國對有機農產品所使用資材皆有明確規範。皂液部分，我國在2012年發布的「有機農產品及有機農產加工品驗證基準修正規定」中規定可用的是不含殺菌劑之肥皂，但無明確規範是鉀皂或鈉皂 (行政院農業委員會，2012)。德國規範中可以使用的是鉀皂(potassium soap) (Bioland, 2009)，中國大陸規範中可以使用的也是鉀皂(軟皂)(中华人民共和国国家品质监督检验检疫总局与中国国家标准化管理委员会，2005)。國際有機運動聯盟規範中鉀皂及鈉皂(potassium and sodium soap)皆可以使用 (IFOAM, 2012)。美國規範為殺蟲肥皂，無明確規定是鉀皂或鈉皂(USDA, 2009)，日本對此項無規範(日本農林水產省，2009)。
所以綜合我國及世界各主要國家有機農業規範，各國在有機農業上都規定鉀皂可以使用，但鈉皂不一定被允部C
（四）皂液與脂肪酸鹽在病蟲害防治上的相關研究
自1787年就有肥皂溶液被使用於昆蟲和蟎類防治，殺蟲皂也已經銷售了數十年（Ware and Whitacre, 2004），相關的研究也指出二價金屬離子的水溶液會降低肥皂對昆蟲的影響，這是硬水中的二價金屬離子如Ca2+、Mg2+會和肥皂形成難溶的脂肪酸鹽類(Graham Solomons, 2009)。就文獻所提脂肪酸鹽在病蟲害防治上的作用機制大約有下列兩種：皂液接觸蟲體後阻止氣孔氣體交換和干擾呼吸（Fulton, 1930）；肥皂破壞角質層和分解細胞膜，導致節肢動物脫水和死亡（Olkowski et al., 1996）。
Lee(2006)探討二點葉蟎大量繁殖及其應用時以市售各類肥皂(皆為鈉皂)溶液試驗對二點葉蟎致死率。他將雌成蟎浸泡於濃度0.4％的皂液中1-8秒時死亡率為93.1-98.6％，與農委會推薦用藥阿巴汀沒有顯著性差異，但硬水會降低防治效果(Lee, 2006)。
陳淑佩(2010)等人以自製皂液試驗金線蓮之神澤氏葉蟎防治效果，濃度1-2％皂液皆可達到100％防治率。該試驗油脂為椰子油，以氫氧化鉀皂化的鉀皂，並於皂化後加入酒精、甘油及硼砂(陳等，2010)。李啟陽和姚美吉(2009)以80％椰子油加20％棕櫚油製作的脂肪酸鈉皂試驗對二點葉蟎雌成蟎的毒性，低濃度的肥皂水溶液中黏稠劑對殺蟎作用有加乘效果；水質總硬度100 ppm以上即會影響肥皂水溶液對二點葉蟎雌成蟎的殺蟎效果(李和姚，2009)。
廖保成(2012)在非農藥防治資材對草莓二點葉蟎防治成效之評估試驗中，0.5％窄域油和皂液用於二點葉蟎防治時在72小時累計致死率可達到86％及84％，雖然沒有達到對照組農藥阿巴汀的98％致死率，但是已經是有效的可用防治資材，致死率顯著的優於木醋液及糖醋液。窄域油和皂液在72小時會達到較高致死效果(廖，2012)。
Puritch(1975)進行脂肪酸及其鹽類在香脂綿蚜(Adelges piceae)的毒性作用測試，試驗結果脂肪酸鹽對卵致死作用不顯著，對綿蚜致死率高峰值出現在C10鏈長脂肪酸鹽及C18的不飽和脂肪酸鹽(Puritch, 1975)。
三、鉀皂製造
一般皂化有冷製法及熱製法，冷製法在約40℃時攪拌(可使用打蛋器縮短時間)，熱製法需消耗能源加熱，但較快速，至於這兩種方式的優缺點比較不在本文討論範圍，做為農業用途時量較大我建議以熱製法較為適當，油脂部分不一定要用椰子油，也可以使用較便宜的大豆油，但對初學者而言椰子油成分中含有最高比率的飽和短鏈脂肪酸(月桂酸)，皂化是最簡單的，故以下為以椰子油製作鉀皂。
1.量取椰子油100克、純度86.32%的氫氧化鉀(KOH) 30.8克、蒸餾水(或RO水或去離子水)90.0ml。
2.將椰子油100克倒入不鏽鋼高鍋置於電熱板(或電磁爐或瓦斯爐)上加熱至70℃。
3.將步驟(1)的氫氧化鉀慢慢加入去離子水中攪拌溶解，待溫度降至70℃時慢慢加入步驟(2)的椰子油中，繼續置於電熱板上加熱至沸騰。
4.調整電熱板溫度至僅維持沸騰狀態的最低溫度，每隔幾分鐘輕輕攪拌一下維持不要突沸即可，不用持續攪拌；約12分鐘左右會呈現白色乳狀，繼續加熱約再5分鐘左右會有體積突然膨脹現象(體積會突然膨脹好幾倍，所以一開始要使用不鏽鋼高鍋)，此時皂化幾近完成，輕輕攪拌讓溶液中蒸氣散出體積就會縮小呈現金黃色的太妃糖黏稠狀時皂化完成。過程如下圖1~4。
註：皂化時氫氧化鉀量計算方法：椰子油氫氧化鉀皂化價為266，就是說皂化椰子油1公克需氫氧化鉀266毫克(0.266克)，椰子油100克需氫氧化鉀26.6克，但大部分台灣市售氫氧化鉀純度試藥級為86.32%、化工級為95%(其餘成分大部分為水)，若用試藥級氫氧化鉀需26.6/0.8632=30.8克。化工級與試藥級的差別為化工級較便宜但含有較高的重金屬，建議使用試藥級。
四、使用鉀皂進行病蟲害防治時注意事項
1.使用時濃度約為1~2%，就是說1公升的水中大約加入10~20公克的鉀皂。實際使用時可先將鉀皂剪成小塊再以重量比1:1比率的鉀皂與熱水混和稍加加熱後會溶成50%濃稠液，使用時再加入25~50倍的水即可配成1~2%的皂液噴灑。
2.皂液在硬水中會和水中二價的鈣、鎂等離子形成難溶的脂肪酸鹽類(Graham Solomons, 2009)，降低作用效果，所以使用時建議以雨水或地面河流水，若使用地下水通常硬度較大需進行水質軟化，一般農業水用量較大，離子交換或RO處理成本太高，建議使用石灰蘇打法處理，就是在水中加入氫氧化鈣及碳酸鈉(一般化工原料行或網路上皆可買到)，藉由產生氫氧化鎂及碳酸鈣沉澱以除去水中鈣、鎂離子，倒出取用上層水或濾除沉澱後使用，至於氫氧化鈣及碳酸鈉加入的量和各地水中硬水成分及硬度有關，要實測才能準確(一般而言硬水中鈣離子約占70~80%)，經我不負責任的計算以一般300ppm的硬水1公升加入氫氧化鈣0.1克及碳酸鈉0.3克約可達到水質軟化效果(以上僅是計算結果沒實測過)。
3.鉀皂非農藥，致死率約70%，對卵的作用也不大，需適當間隔時間重複噴灑才能強化效果(例如防治神澤氏葉蟎時夏季連續3次每次間隔3日，冬季連續3次每次間隔7日)，使用時也需均勻噴灑至蟲體才較有效。
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參考文獻
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發表於 2015-12-17 17:00:57
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