111 原住民特考三等 農業技術 作物生理學 考古題詳解

核心觀念

本題考查木本植物樹幹的次生生長與維管組織功能。樹幹由外向內主要包括周皮、韌皮部、維管形成層、邊材、心材及髓；其中韌皮部負責有機養分的運輸，木質部負責水分與礦物質的運輸。環狀剝皮若切斷樹幹周圍的韌皮部，會阻斷葉片製造的糖向下運送，是「老樹怕剝皮」的生理原因。

解題方法

先按樹幹由外而內標出組織，再說明各組織的功能。接著分辨「空心」與「剝皮」影響的部位：空心主要涉及中心較老的木質部；剝皮則可能傷及外側的韌皮部與形成層，妨礙養分運輸及樹幹增粗。最後以「保留連續的韌皮部」作為樹皮採收方式的判準。

（一）樹幹解剖圖

以下為樹幹橫切面的示意圖，組織由外向內排列：

 樹幹橫切面
 ┌───────────────────┐
 │ ① 周皮（外樹皮） │
 │ ┌───────────────┐ │
 │ │ ② 韌皮部 │ │
 │ │ ┌───────────┐ │ │
 │ │ │③ 維管形成層│ │ │
 │ │ │┌─────────┐│ │ │
 │ │ ││④ 邊材 ││ │ │
 │ │ ││┌───────┐││ │ │
 │ │ │││⑤ 心材 │││ │ │
 │ │ │││ •⑥髓│││ │ │
 │ │ ││└───────┘││ │ │
 │ │ │└─────────┘│ │ │
 │ │ └───────────┘ │ │
 │ └───────────────┘ │
 └───────────────────┘

木質部中另有木射線，呈放射狀分布，負責橫向運輸與儲存物質；在圖中可視為由形成層向髓方向延伸的放射線。

（二）各標示部位的功用

1. 周皮（外樹皮）：由木栓層、木栓形成層及栓內層等構成，保護樹幹，減少水分散失，並阻隔病原及外界傷害。老樹外樹皮常含大量死細胞。
2. 韌皮部：運輸葉片製造的糖類等有機養分，主要由源部送往根、果實、生長點及儲藏部位；韌皮部也有活細胞，可參與儲藏與防禦。
3. 維管形成層：位於韌皮部與木質部之間的分生組織，向外形成次生韌皮部，向內形成次生木質部，使樹幹逐年增粗。
4. 邊材：較年輕、仍具有輸導功能的木質部，主要將根吸收的水分與礦物質向上運送，也可儲存水分與養分。
5. 心材：樹幹中央較老的木質部，多數細胞已死亡，通常不再負責主要的水分輸導；

核心觀念

土壤 $pH$ 會影響養分的溶解度與有效性、土壤中有毒元素的活性，以及微生物的生長與養分轉化。因此，作物生長不只取決於土壤中養分的總量，也取決於根系能否吸收到可利用的形態。

多數作物適合在微酸性至中性的土壤中生長；但各作物的適應範圍不同，管理上應依作物特性與土壤檢測結果調整。

解題方法

先說明一般作物適宜的 $pH$ 範圍，再從養分有效性與酸、鹼害解釋其原因。第二小題將 $pH$ 4–5 判定為強酸性土壤，依序分析其對結球白菜的直接生長影響及根瘤病風險，最後提出調整土壤酸度的作法。

（一）一般栽培作物的土壤 $pH$ 安全範圍與原因

一般而言，多數作物栽培時，土壤 $pH$ 的安全範圍約為 $6.0$–$7.0$，即微酸性至中性；部分作物可適應稍廣的範圍，實際仍須依作物種類而定。

此範圍適合多數作物，原因如下：

1. 多種養分的有效性較高：多數大量元素及微量元素在此範圍內較易維持作物可吸收的形態；磷的有效性通常也較佳。
2. 降低強酸性土壤的毒害與缺乏：土壤過酸時，鋁、錳的溶解度可能增加，造成根系受害；鈣、鎂等養分也較容易不足，磷亦可能被固定。
3. 降低強鹼性土壤的養分障礙：土壤過鹼時，磷及鐵、鋅、錳等元素的有效性可能下降，導致作物缺乏。
4. 有利土壤微生物活動：適宜的土壤反應有助於微生物分解有機質、進行硝化等作用，促進養分循環。

因此，$6.0$–$7.0$ 是一般作物的實用安全範圍；若作物有特殊適應性，則以其適宜範圍為準。

（二）$pH$ 4–5 土壤栽培結球白菜的問題與調整

可能面臨的問題

核心觀念

本題考查三種碳固定途徑如何影響植物對氣候變遷的反應，應從大氣 CO₂ 濃度上升、氣溫升高、乾旱加劇與熱浪等面向，比較光合效率、光呼吸、水分利用效率及生長限制。

• C₃ 植物：Rubisco 直接固定 CO₂，最初產物為三碳化合物 3-磷酸甘油酸。高溫或低葉內 CO₂ 時，Rubisco 的加氧反應增加，光呼吸加劇。
• C₄ 植物：先由 PEP 羧化酶固定 CO₂，形成四碳化合物，再於維管束鞘細胞釋出 CO₂ 供 Rubisco 進行卡爾文循環。此 CO₂ 濃縮機制能抑制光呼吸，但需額外能量。
• CAM 植物：夜間氣孔開啟，由 PEP 羧化酶固定 CO₂ 並以蘋果酸儲存；白天氣孔多關閉，蘋果酸釋出 CO₂ 供卡爾文循環。CAM 是以時間分隔碳固定，具有很高的節水能力，但生長通常較慢。

解題方法

先列出三種途徑的固定方式與關鍵限制，再將氣候變遷因子逐一對照：

1. CO₂ 上升是否能直接增加碳固定？
2. 氣溫升高是否加重光呼吸，或有利於特定途徑？
3. 乾旱與高蒸散需求是否可由氣孔調節或節水機制緩衝？
4. 高溫、乾旱等極端事件是否會超過植物耐受範圍？

答案要指出整體趨勢，也要交代效應受物種、品種、生育期、水分與養分供應等條件影響，不能將趨勢寫成所有情況下的必然結果。

氣候因子比較

核心觀念

種子休眠是指有活力的種子在水分、氧氣、溫度等外在發芽條件適宜時，仍不能發芽的狀態。題目主要考兩種休眠的形成時機與原因，以及依休眠機制所作的分類。

• 初級休眠（primary dormancy）：種子在母株上發育成熟、脫離母株之前已形成，主要受胚或種子構造的內在特性及母株生長環境影響。
• 次級休眠（secondary dormancy）：種子原本已解除初級休眠、具有發芽能力，散布後遇到不利發芽的環境，才重新進入休眠。

此處所說的「休眠」須與**環境強迫（quiescence）**區分：若種子只是因缺水或溫度不適而暫時不能萌發，環境轉為適宜後即可發芽，這不是種子本身進入休眠。

解題方法

先按休眠形成的時間與原因比較初級、次級休眠，再分別列出各自的種類。分類初級休眠時，可由休眠來源切入：種皮等外部構造造成的屬外因；胚或種子內部的生理、發育因素造成的屬內因；兩種機制並存則為複合休眠。次級休眠則著重種子散布後受到不利環境誘導的生理反應。

（一）初級休眠與次級休眠的差異

（二）種子初級休眠的種類

依造成休眠的機制，初級休眠可分為下列類型：