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水稻 SPAD 葉綠素計的「日本式」使用方法
從測定葉位、葉色板換算、穗肥診斷,到拚食味的那條紅線—— 日本人不是把稻子養到「最綠」,而是用一台手掌大的機器,把氮肥管到剛剛好。
那台機器到底在量什麼?
影片裡那台手掌大、夾一下葉子就跳數字的白色儀器,是 Konica Minolta SPAD-502 葉綠素計。它量的不是肥料、不是產量, 而是葉片的「綠度」——更精確地說,是葉片裡葉綠素的相對含量。
原理很單純:機器夾住葉片後,從兩個波長打光穿透葉子—— 650nm(紅光,葉綠素的吸收高峰)與 940nm(近紅外光,葉綠素幾乎不吸收,當參考基準)。 葉子越綠、葉綠素越多,紅光被吸收得越多、穿透越少;機器把兩個波長的穿透比一算, 就換算出一個 0~50 上下的相對數值,叫做 SPAD 值。
把葉子想成一片濾鏡。葉綠素越多,紅光越過不去(被吃掉), 近紅外光照樣穿過去。機器就是比「紅光被擋掉多少」,擋得越多代表越綠、葉綠素越多。 SPAD 值就是這個「綠的程度」的分數,分數越高代表葉子越綠。
那這跟施肥有什麼關係?因為葉綠素的合成需要氮, 葉片含氮量和葉綠素含量高度連動。所以 SPAD 值雖然量的是綠度, 實務上卻被全世界拿來當作「即時氮素診斷」的工具—— 下田夾一下就有數據,不必剪葉送驗、不必等三天報告。 它的價值在於把「看葉色憑經驗」變成「看數字做決策」。
日本式用法的三個靈魂,台灣最常漏掉
很多人買了 SPAD 卻用不出價值,原因是只學到「夾一下看數字」, 卻沒學到日本人背後那一整套紀律。日本式用法有三個核心,缺一個數字就會騙人。
靈魂一:基準值是「品種別 × 地域別」,沒有萬用數字
這是台灣最常踩的雷——把網路上看到的一個數字,套到自己的品種。 在日本,每個都道府縣、每個品種,都有各自的 SPAD 基準值表。 因為不同品種葉片厚薄不同、同樣含氮量下讀數就不同,葉片越厚的品種 SPAD 天生偏高。
更驚人的是連「葉色板換算 SPAD」的公式,各縣都不一樣。同樣一塊葉色板讀數, 千葉縣用的換算式是 SPAD = 葉色板值 × 7.8 + 1.6, 岩手縣卻是 SPAD = 葉色板值 × 5 + 15。兩條公式差很大, 這正好說明日本人的態度:基準值是「在地校正出來」的,不是抄來的。
靈魂二:測定葉位嚴格統一,量錯葉子數據就作廢
日本的診斷基準一定會白紙黑字寫清楚「測定葉位」。例如北海道對「きらら397」的穗孕期診斷, 明確指定量「止葉直下葉」(最頂端劍葉下方那一片); 成熟期推估蛋白質則改量「止葉」(劍葉本身)。 葉位一變,數字的意義就完全不同。
靈魂三:葉色板與 SPAD 併用,面與點互補
日本傳統用富士軟片水稻葉色板(カラースケール), 農民拿色卡比對葉色,便宜、快、適合全田快速掃描;SPAD 則是精確的點數據。 兩者搭配:葉色板抓「全田哪裡淡哪裡濃」,SPAD 抓「精確到幾分」。 日本農研機構(NARO)甚至發展出群落葉色計, 站在田邊就能大面積掃,再對應回 SPAD-502 的數值,做出整片田的葉色分布圖。
日本人不信「一個神奇數字」。他們的邏輯是:先在自己的田、自己的品種, 建一張屬於自己的對照表,量的時候每次都夾同一個位置的同一片葉子, 色卡掃全場、SPAD 點精確。台灣很多人是「夾爽的」—— 今天量這片、明天量那片,數字當然跳來跳去,最後就覺得「這機器不準」, 其實是用法不對。
SPAD-502 完整操作流程(七步)
機器本身簡單,難在「每次都用同樣的方法量」。 以下是從開機到記錄的完整標準作業,照著做數據才會穩、才能跨時間比較。
步驟 1:開機與裝電池
使用 2 顆 AA 電池。SPAD-502Plus 採 LED 光源,省電, 一組電池可量約 20,000 次,正常使用一整季綽綽有餘。 長期不用請取出電池,避免漏液腐蝕。
步驟 2:空夾歸零(每次開機必做)
開機後,測頭裡什麼都不要夾,直接壓合一次完成歸零校正。 這一步是讓機器自我確認光路正常、建立基準。每次開機都做,數據才可靠。 若機器附有讀數確認卡(check sheet),可定期用它檢查機器是否正常運作。
步驟 3:選對測定葉位
葉位必須依該生育期的診斷基準指定,且全期固定同一葉位:
- 營養生長期(分蘗):量最新完全展開葉。
- 穗肥診斷(幼穗形成~穗孕期):多量止葉直下葉(劍葉下方第一片)。
- 成熟期推估蛋白質:量止葉(劍葉)本身。
葉位換了,數字的意義就完全不同——這是最容易被忽略、卻最致命的一步。
步驟 4:夾對位置
夾在葉身中段(葉基到葉尖中間), 避開主脈與葉緣——主脈組織厚、會把讀數墊高。 測頭實際測定面積只有約 2×3mm,連細葉都能量, 但也因此「夾在哪」差一點,數字就差一點,務必固定。
壓合時確實壓到底、聽到定位、葉片要平整單層, 不可有皺褶或兩片葉重疊。小葉片可用測頭的深度調節片定位,避免夾不準。
步驟 5:多點取樣求平均
單葉、單株差異很大,每一個田區至少量 15~20 片不同株, 取平均才有代表性,絕不能只夾一片就下判斷。 機器可儲存多達 30 組資料並自動計算平均值,量完直接讀平均即可, 也能刪除明顯異常的單筆重量。
步驟 6:判讀平均值與趨勢
看的是平均值,不是單筆跳動。機器的趨勢圖會把多筆資料畫出來, 差異特別大的點一眼就看得出來,可回頭檢查是不是量錯位置或夾到病斑葉。 真正有價值的是同一塊田、同一葉位、跨時間的趨勢線—— 是往上爬還是往下掉,比單一個絕對數字更會說話。
步驟 7:記錄管理
每次量完記下日期、品種、田區、生育期、平均 SPAD。 固定一天同一時段(建議上午)測量,避開烈日正午與葉面帶露水、雨珠時。 一季累積下來就是這塊田專屬的氮素曲線,明年同期可直接對照。
把它想成量體溫:要量得準,得「同一個人、同一個部位、同一個時間量」。 今天夾葉尖、明天夾葉基、後天還夾到葉脈,數字當然亂跳,最後怪機器不準, 其實是自己沒固定方法。SPAD 的價值不在「某一次的數字」, 而在「同一條件下長期累積的那條線」。
全生育期 SPAD 精準範圍速查表
量完數字落在哪、代表什麼、該做什麼,一張表看完。 以下為蓬萊米(japonica)參考範圍,實際請依品種與在地參考帶校正。
| 生育期 | 測定葉位 | 適正 SPAD(蓬萊參考) | 判讀與動作 |
|---|---|---|---|
| 分蘗期(有效分蘗) | 最新完全展開葉 | 35~40 | <35 偏低可補分蘗肥;>40 偏高→減量,防無效分蘗、徒長、倒伏 |
| ⭐ 幼穗形成~穗孕期 (穗肥診斷) |
止葉直下葉 | 上限域 35~40 N 2.9~3.5% |
最關鍵的一刀,依下方〈追氮量決策表〉施穗肥 |
| 減數分裂期(穎花分化) | 止葉直下葉 | 參照穗肥期 | 依〈追氮量決策表〉,施氮量比穗肥期再遞減 |
| 出穗期(抽穗) | 止葉(劍葉) | 監測用,原則不追氮 | SPAD 過高=後期氮多→玄米蛋白高→食味下降 |
| 成熟期(推估食味) | 止葉(劍葉) | 越低越好(讓它退色) | 止葉越綠=玄米蛋白質越高=食味越差 |
追氮量決策表(依穗肥診斷期 SPAD)
下表為國際田間試驗的施氮切點,已換算為氮素公斤/分 (日本 10a ≈ 台灣 1 分)。數值為氮素元素量,非肥料量,請依肥種換算。
| 診斷期 | SPAD < 37 | SPAD 37~39 | SPAD 39~42 | SPAD > 42 |
|---|---|---|---|---|
| 幼穗形成期(穗肥) | 6(足量) | 4.5 | 3(保守) | 暫停(過剩) |
| 減數分裂期(實肥) | 4.5 | 3 | 1.5 | 不施 |
單位:氮素公斤/分。換算範例:氮 6 公斤/分 ≈ 尿素(46%N)13 公斤/分 ≈ 硫酸銨(21%N)28.6 公斤/分。 切點依據國際田間試驗(幼穗形成期<37 施 60、37~39 施 45、>39 施 30 公斤 N/公頃;穎花分化期<37 施 45、37~39 施 30、39~42 施 15、>42 不施)。
表中 SPAD 範圍與施氮量為日本/國際研究數據,不同品種、不同地區會偏移。 實務上最可靠的做法是用「參考帶法」(田裡留一條飽和施氮帶當基準、比比值), 詳見後段〈保養與注意事項〉。拚食味者應偏向各段的保守(低氮)端。
水稻葉色板 vs SPAD:便宜的色卡與精準的數字
日本農民不是只用 SPAD,旁邊一定還掛一塊葉色板(カラースケール/富士軟片水稻葉色票)。 兩者一個便宜快速、一個精準客觀,搭配起來才是完整的日本式診斷。
兩個工具,各有分工
- 葉色板:一排由淡到濃的標準綠色卡(值約 2~7),把葉子放上去比對最接近哪一格。 便宜、瞬間、適合全田快速掃描找「哪裡淡、哪裡濃」。缺點是主觀、受光線與個人判斷影響。
- SPAD:夾一下給一個客觀數字(精度 ±1.0 SPAD),適合精準量到「幾分」,可記錄、可比趨勢。缺點是貴、一次只能量一片。
葉色板色階 ↔ SPAD 對應(示意)
色塊僅為色階示意,實際請以官方葉色票實物比對為準。
換算公式:各縣不同,這正是重點
同一塊葉色板讀數,不同縣的換算式不一樣。下表用千葉與岩手兩條官方公式對照:
| 葉色板值 | 千葉換算 SPAD (×7.8+1.6) |
岩手換算 SPAD (×5+15) |
大致氮素狀態 |
|---|---|---|---|
| 3 | 25.0 | 30.0 | 偏淡,氮不足傾向 |
| 4 | 32.8 | 35.0 | 中等偏低 |
| 4.5 | 36.7 | 37.5 | 接近穗肥診斷帶 |
| 5 | 40.6 | 40.0 | 充足(穗肥判斷核心區) |
| 5.5 | 44.5 | 42.5 | 偏濃 |
| 6 | 48.4 | 45.0 | 濃,氮過剩傾向 |
兩縣公式在葉色板 5(SPAD 約 40)這個穗肥判斷核心區幾乎重合, 但越往兩端(很淡或很濃)差距越大——葉色板 3 時千葉算 25、岩手算 30,差 5。 意思是:關鍵穗肥區的判斷相對穩;但低標/高標的判斷,一定要用自己在地的校正,不能跨縣硬套,更不能跨國硬套。
手機版葉色板:從實體色卡到智慧型手機
現在葉色板也有「手機版」了,但可靠度差很多,大致分三種:
- App+專用接寫鏡頭裝置(最可靠):例如日本 Maxell「ライススキャン(RiceScan)」, 用附照明的接寫鏡頭夾住葉片拍照,演算法把影像換算成葉色值, 可登錄 SPAD 換算式直接顯示 SPAD 值,並自動存檔+GPS+田區資訊、語音報讀。 可靠的關鍵就在那顆「附照明鏡頭」——它把環境光遮掉、固定光源。
- 夾式分光色差計(次之):小型分光測色計夾上手機鏡頭、配專用 App(Android/iOS),直接量反射光譜換算葉色,把手機變成測量儀。
- 純拍照 App(最不可靠):直接用手機相機拍葉子判讀,沒有控制光源與色準,誤差大。
把色卡顯示在手機螢幕上、拿真葉子去比對 → 不可靠。 每支手機螢幕的綠都不一樣、亮度也不同;純拍照判讀更會被環境光(晴天/陰天/朝/午/傍晚)大幅影響。 這正是實體葉色板的價值:它特地設計成在不同光線下都近似稻葉色、做消光處理、加灰色消光框降低比色誤差——這是手機螢幕做不到的。 本文上方的色階圖同理,僅供示意、不能拿來實測。
手機方案適合當「便宜、快速、會自動記錄」的入門與巡田初篩。 但穗肥這種關鍵決策,仍建議用實體葉色板或 SPAD 交叉確認, 或直接選「附照明鏡頭」的方案把光源固定下來,數據才站得住。
三樣工具一句話分工:實體色卡負責「面」(走全田找問題區,便宜可靠)、 SPAD 負責「點」(精準量幾分、可記趨勢)、 手機 App 負責「省事」(自動存檔、巡田初篩,但要配附照明鏡頭才準)。 三者搭著用,省錢又站得住。
穗肥診斷:日本用 SPAD 做的最重要一件事
如果一年只能用 SPAD 做一個決策,日本人會選穗肥(出穗前的追肥)。 因為這一刀決定每穗穎花數,等於決定產量的天花板;施太少穗小、施太多倒伏又毀食味。
時機抓在幼穗形成期(約抽穗前 18~25 天)。 日本各縣的標準動作是:在這個時間點下田量葉色, 葉色淡(SPAD 偏低)→ 該補穗肥;葉色濃(SPAD 偏高)→ 減量或不施。
日本實際基準值範例(穗孕期診斷)
以北海道對良食味品種「きらら397」的穗孕期診斷為例, 量止葉直下葉,對應的氮素濃度與葉色上限域如下:
| 診斷項目 | SPAD-502 | 對應葉色板 | 葉身氮濃度 N% |
|---|---|---|---|
| きらら397 穗孕期(上限域) | 35~40 | 4~5 | 2.9~3.5% |
資料來源:北海道「水稻施肥診斷基準」(止葉直下葉、ミノルタ葉色計、富士軟片水稻葉色票)。
穗肥要施多少?千葉縣 Koshihikari 的決策法
千葉縣對越光(コシヒカリ)的做法很具代表性:先換算 SPAD,判定生育「量」屬於哪一級, 再決定穗肥施不施、施多少。例如判定為「B」級時, 穗肥施氮素約 3~4 公斤/10a,且不需用抗倒伏; 壤土的標準穗肥氮量約 3 公斤/10a。
日本用「10a」(10 公畝,約 1,000 平方公尺)。台灣用「分」(1 分約 970 平方公尺)。 兩者相當接近,可粗略 1:1 對應。 所以日本的穗肥氮 3 公斤/10a ≈ 氮 3 公斤/分。 但這是「氮素元素量」,不是肥料量——換成尿素(46%N)約 6.5 公斤/分、 換成硫酸銨(21%N)約 14 公斤/分,依肥種自行換算。
穗肥診斷的決策樹
SPAD 偏低(葉色淡):氮不足,穗會小,照基準補穗肥; 但要配合排水後再施肥、隔日再深水灌溉,肥效才發得出來。
SPAD 偏高(葉色濃):氮已過剩,再施只會貪青、倒伏、拉高蛋白質毀食味—— 果斷減量或不施。
記住:穗肥不是「習慣性一定要施」,而是「量了葉色才決定」。這就是日本式的精髓。
拚食味的那條紅線:玄米蛋白質約 6%
影片講的是「日本米食味競賽金賞」。日本拚食味的整套氮肥管理,最後都指向一個數字: 玄米(糙米)蛋白質含有率。蛋白質越高,米飯越硬、黏彈性越差、越不好吃。
北陸地區拚食味的越光,目標是把玄米蛋白質壓在約 6%; 相對地,飼料用米反而追求高蛋白(7~8%)刻意多施氮—— 一正一反,正好證明「食味」與「綠到爆」是衝突的。
用成熟期止葉 SPAD 反推蛋白質
日本甚至用收穫前的止葉葉色,回頭推估這批米的蛋白質會落在哪。 北海道的對照就把成熟期止葉的 SPAD/葉色,直接對應到白米蛋白質區間—— 成熟期葉色掉得越快、SPAD 越低,代表後期氮越少、蛋白質越低、食味越好。 換句話說,拚食味的田,後期「該黃就讓它黃」,不是壞事。
很多老農的直覺是「葉子越綠 = 越健康 = 越會結穗」,所以拚命追肥追到最綠。 但拚好吃的米剛好相反:綠過頭 = 氮太多 = 蛋白質高 = 米飯偏硬不好吃,還容易倒伏。 日本金賞農夫的功夫,是「敢讓稻子在後期適度退色」, 把蛋白質壓在 6% 那條線上。SPAD 就是幫你看「現在還能不能再追,還是該收手」的儀表板。
後期完全不給氮也有風險——若出穗到穗齊期葉色掉太快、太淡,遇上炎夏高溫, 會撐不過去而登熟不足、出現白未熟粒。所以日本的做法是 出穗前 10~15 天看葉色微調,在「壓蛋白拚食味」與「保登熟」之間找平衡, 不是一味斷氮。這也是為什麼要靠 SPAD 量、而不是憑感覺。
把日本方法搬到台灣:兩個在地化重點
台灣其實已經有人用這套打進日本——台東老農謝美國以高雄147號有機米, 拿下日本「米・食味分析鑑定競賽」金賞,是史上第一位非日本人金賞紀錄。 證明這套「控氮拚食味」的方法在台灣完全行得通。但直接照抄日本數字會出事,先抓兩個重點:
重點一:台灣品種特性,正是 SPAD 該上場的地方
台灣主力是蓬萊米(稉稻/japonica),最普遍的台南11號佔全國水稻五成以上。 它肥效好、食味佳,但氮肥效應過強,過量就植株過密 → 稻熱病、倒伏。 這正是 SPAD 該介入的點:用數字踩煞車,而不是憑「看起來還好」繼續追。 日本的 SPAD 基準是為日本品種校的,台灣品種要自己建表(方法見下一段)。
重點二:配合台灣水稻的水分管理
據台南區農業改良場,水稻在抽穗前約 22 日進入幼穗形成期,需水量大; 施穗肥要在節間開始伸長後(幼穗長約 2mm)施用, 且先把田水排到約 1.5 公分淺水位再施肥,隔天再恢復 5~10 公分深水, 肥才不會流失。SPAD 告訴你「要不要施、施多少」,水分管理決定「施下去有沒有效」,兩者要搭。
台灣品種要怎麼建立自己的 SPAD 基準、避免照抄日本數字出錯? 完整的「參考帶法」與判讀陷阱整理在下一段〈保養與注意事項〉。
量測準確度的六個注意事項
同一塊田、同一台機器,量出來的數字會不會準,幾乎都卡在這幾件小事上:
- 葉面水珠先擦乾:露水、雨珠、噴藥殘液都會干擾光路、壓低或拉偏讀數。台灣濕度高,這點特別重要。
- 避開主脈與葉緣:主脈組織厚、葉緣常受損或老化,夾到都會失真,固定夾葉身中段。
- 單層、平整、壓到底:葉片不可皺褶或兩片重疊,測頭要確實壓合到定位。
- 小葉用深度調節片:細小葉片容易夾偏,用測頭附的定位片固定,確保每次量到同一相對位置。
- 固定時段與植株狀態:避開烈日正午與水分逆境明顯的時刻;同一比較最好在相近天氣與時段進行。
- 感測窗保持乾淨:測頭上下的感測窗若沾泥、葉汁、灰塵會讓讀數偏低,用乾淨軟布輕拭,勿用溶劑或硬物刮。
三個判讀陷阱:數字會「對」,但意義會「錯」
SPAD 與葉片含氮量高度相關,但相關係數會隨品種、葉片厚薄、生育期改變。 不要把某個絕對數字當成「缺氮 / 不缺氮」的鐵門檻。
葉片越厚的品種,同樣含氮量下 SPAD 天生偏高。日本基準是為日本品種校的, 不同品種、不同地區都要各自建立基準,這正是日本人「品種別×地域別」的紀律所在。
缺鎂、缺硫、缺鐵與水分逆境同樣會壓低葉綠素、拉低 SPAD。 判讀前先排除這些原因,否則「以為缺氮猛追氮」反而更糟。
對付以上陷阱最可靠的做法,不是死記一個數字,而是在田裡留一條 「飽和施氮參考帶」當基準,用「待測區 ÷ 參考帶」的比值判斷。 這樣品種、氣候、地力的差異會自動被抵消,比抄任何現成數字都穩。
設備保養與存放
- 防水但不可泡水:SPAD-502Plus 機身防潑水(IPX-4),下雨天可在田裡量,但絕不可整台浸水或用水直接沖洗。
- 避免摔落與重壓:測頭與感測窗是精密光學元件,務必收進附的硬殼收納盒,避免震動與灰塵。
- 溫濕度:避免長時間置於高溫(如曬在車內儀表台)或潮濕環境,會影響精度與壽命。
- 電池保養:長期不用先取出電池防漏液;發現讀數異常先換新電池再排查。
- 定期讀數確認:若機器附讀數確認卡,定期確認機器在正常工作範圍,特別是長期未用後。
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參考來源
- 農研機構 NARO,《水稲の群落葉色計測システム》——群落葉色計與接觸式葉綠素計 SPAD-502 的相關性與計測條件。
- 北海道,《水稲施肥診斷基準》——「きらら397」穗孕期止葉直下葉 SPAD 35~40 對應氮濃度 2.9~3.5%;成熟期止葉葉色推估白米蛋白質含有率。
- 千葉縣/千葉縣農林水產技術會議,《稻作標準技術體系》——越光穗肥診斷、葉色板與 SPAD 換算式(SPAD=葉色板值×7.8+1.6)、判定 B 級穗肥氮 3~4 公斤/10a。
- 岩手縣農業普及網,《水稻 SPAD 與葉色板換算》——SPAD=葉色板判定值×5+15。
- 農研機構 NARO,飼料用米栽培技術——食用越光玄米蛋白質目標約 6%,飼料用米 7~8% 的對比。
- Konica Minolta,SPAD-502Plus 產品技術規格(650nm/940nm 雙波長測定原理、SPAD 與葉片含氮量相關性)。
- Maxell「ライススキャン(RiceScan)作物生育支援系統」App(App Store/Google Play)——附照明接寫鏡頭裝置(型式 TS-7116)拍攝葉片換算葉色值與 SPAD、自動存檔與 GPS 記錄。
- 行政院農業部臺南區農業改良場,《水稻栽培》——幼穗形成期(抽穗前 22 日)水分需求、穗肥施用時機與排水至 1.5 公分後施肥的操作規範。
- 農傳媒,《認識稻米分類和臺灣品種》——台南11號特性與氮肥效應、高雄147號於日本「米・食味分析鑑定競賽」奪金賞紀錄。
本文所列各品種 SPAD 基準值為日本/台灣研究數據,僅供參考。 實際追肥決策應依在地品種、地力、氣候與當期生育狀況調整, 建議搭配「參考帶法」與植物醫師/農藝顧問現場診斷。病蟲害防治用藥請依植物醫師指示與植物保護手冊辦理。