114 原住民特考三等 林業技術類科 林產學 考古題詳解

核心觀念

本題考查林產學中的合法木材供應管理與木材利用的環境效益。作答須先交代合法木材的意義，再從森林經營、產銷追溯、法規執行與市場需求等面向，說明如何擴大合法木材供應；最後比較木材與其他材料的生命週期環境影響。

合法木材是指依木材產地國的法律取得、採伐、運輸、加工及交易，並能提出文件或紀錄證明來源的木材。合法性不只關乎採伐許可，也涉及土地權利、森林經營規範、稅費繳納、勞動與交易規定。合法木材供應的目標，是讓市場取得來源可查、經營可持續且品質穩定的木材，降低非法伐採與木材洗白的空間。

解題方法

可用「供給端管理—流通端追溯—市場端誘因」三個層次作答。供給端確保森林能合法、永續地生產木材；流通端確保木材從採伐到銷售可追查；市場端透過採購與消費需求，讓合法木材具備穩定銷路。環境效益則從森林更新、碳循環、材料替代及生命週期評估說明。

一、提升合法木材供應的方法

（一）健全森林經營與土地權利

建立清楚的土地及森林使用權制度，承認原住民族與地方社群的合法權利，降低土地權屬爭議及未經授權採伐。推動森林資源調查、經營計畫、採伐許可及採伐後更新，依森林生態與生長量訂定採伐量和輪伐期，使木材供應建立在森林可恢復的基礎上。

（二）改善採伐及產銷追溯制度

建立木材來源文件與產銷履歷，記錄採伐地、許可資料、運輸批次、加工場及交易流向，並以標記、條碼、電子資料庫或地理資訊系統等方式串接各階段資料。政府應進行稽查及交叉查核，並加強進口木材來源審查，防止非法木材混入合法貨物流通，或藉加工、轉運掩飾來源。

（三）強化執法與治理能力

明確規範採伐、運輸、加工及交易的許可與查核責任，提高違法成本；同時提升林政機關的調查、巡護、檢驗及資料管理能力。透過跨機關合作與資訊共享，查緝偽造文件、超量採伐及非法交易，並設置透明的申訴與檢舉管道，減少貪腐及執法漏洞。

（四）協助小規模經營者及地方社群合法化

簡化且明確化申請程序，提供法規諮詢、技術訓練、森林經營輔導及合理的驗證成本支持。小規模林農或社區若缺乏文件、技術與市場管道，容易被排除於合法供應鏈之外；提供合作組織、共同驗證及集運銷售機制，可使其合法產品進入市場並獲得合理收益。

（五）擴大認證與責任採購

核心觀念

本題考查樹木的次生生長與木材形成。木材主要是維管形成層向內產生的次生木質部；形成層向外則產生次生韌皮部。形成層的細胞分裂提供新細胞，這些細胞再經膨大、細胞壁增厚與木質化，分化成具有輸導、支持或貯藏功能的木質部細胞。

題目所說的「形成層細胞分裂、成熟、堆積」，可依序說明為：形成層分裂產生衍生細胞、衍生細胞分化成熟、次生木質部逐年向內累積。

解題方法

依形成層細胞的來源與方向，接著說明新生木質部細胞的成熟過程，最後交代細胞與年輪如何累積，即可完整回答木材如何形成。

一、形成層細胞分裂

形成層是位於木質部與韌皮部之間的側生分生組織，主要包括紡錘形原始細胞與射線原始細胞。原始細胞分裂有兩種重要方向：

• 平周分裂：分裂面大致平行於莖幹表面，使細胞層數增加。形成層向內形成次生木質部，向外形成次生韌皮部。木材主要由向內產生的次生木質部構成。
• 垂周分裂：分裂面大致垂直於莖幹表面，增加形成層周向細胞數，使形成層圓周能隨莖幹加粗而擴大。

紡錘形原始細胞的衍生細胞可分化為導管分子、管胞、木纖維及軸向薄壁細胞等；射線原始細胞則形成木射線細胞，負責徑向輸導與貯藏。

二、衍生細胞分化與成熟

新形成的木質部衍生細胞離開形成層後，依序經歷細胞膨大、次生細胞壁形成、木質化及成熟。

核心觀念

木材強度是木材抵抗外力而不破壞或產生過大變形的能力，並非單一數值。木材具有異方性，沿纖維方向與垂直纖維方向的力學性質差異很大；同一樹種的木材，也會因含水率、缺陷、密度及受力方式不同而呈現不同強度。

常見強度指標包括：

• 抗壓強度：抵抗壓縮破壞的能力，須區分順紋與橫紋抗壓。
• 抗拉強度：抵抗拉伸破壞的能力，順紋抗拉通常遠高於橫紋抗拉。
• 抗彎強度：抵抗彎曲破壞的能力，常以彎曲試驗所得的破壞應力表示。
• 抗剪強度：抵抗剪切破壞的能力，木材構件常須注意順紋剪切。
• 彈性模數：反映材料在彈性範圍內抵抗變形的能力；數值愈大，受相同應力時的彈性變形通常愈小。

以簡支梁中央集中載重的彎曲試驗為例，矩形試體的最大彎曲應力為：

$$\sigma_b=\frac{3PL}{2bh^2}$$

其中 $P$ 為破壞載重、$L$ 為跨距、$b$ 為試體寬度、$h$ 為試體高度。此式顯示，抗彎強度不是只由載重決定，也與試體尺寸及受力配置有關。

影響木材強度的因素

1. 木材密度與比重

木材密度通常與細胞壁物質含量相關。在樹種及試驗條件相近時，密度較高的木材通常具有較高的強度與彈性模數；但密度不能單獨決定強度，仍須同時考慮纖維方向、含水率、節、腐朽等因素。

2. 含水率

含水率是影響木材強度的重要因素。纖維飽和點以下，隨含水率增加，木材強度及彈性模數通常下降；乾燥至纖維飽和點以下，強度通常提高。高含水率也會增加尺寸變化、腐朽及連接部位性能下降的風險。

比較不同木材的強度時，須注意試驗含水率是否一致，避免將含水率差異誤認為樹種本身的強度差異。

3. 受力方向與木材異方性

木材沿纖維方向的強度通常遠高於垂直纖維方向。構件若以橫紋方向承受拉力或壓力，容易因細胞結構特性而產生破壞或局部壓陷。因此，設計梁、柱、接合部及承壓面時，須判斷荷重相對於纖維方向的作用方式。

4. 節及纖維斜向

節是枝條與樹幹交接所形成的構造，會使周圍纖維偏斜，並造成應力集中；節愈大、愈多，或位於彎曲構件的高應力區，對強度的影響通常愈大。纖維斜向也會降低順紋強度，尤其會明顯影響抗拉、抗彎及抗壓性能。

5. 木材缺陷與劣化

裂縫、乾燥裂縫、腐朽、蟲害、髓心、夾皮及加工損傷等，均可能減少有效承載面積或造成應力集中。腐朽會破壞細胞壁物質，即使外觀仍完整，也可能使承載能力大幅降低。結構用材應檢查缺陷種類、位置、範圍及嚴重程度，而不能只看表面是否平整。

6. 年輪與生長條件

年輪寬度、早材與晚材比例、樹木生長速度及生長環境會影響木材密度與組織均勻性。這些因素的影響會隨樹種及木材部位而不同，因此選材與分等時應以適用的樹種資料、分等標準或檢驗結果判定，不宜僅以年輪寬窄推斷強度。

7. 樹種、木材部位與個體差異

不同樹種的細胞構造、密度及化學組成不同，力學性質也不同。同一樹種的邊材、心材、幼齡材及成熟材，以及不同樹木個體之間，強度也會有差異。故不能把某一樹種的平均值視為每一支木材的實際強度。

核心觀念

本題考查木材除製材、木質板材及製漿造紙外，如何藉由熱化學、化學、生物化學及物理改質處理，改變木材的形態或化學組成，製成燃料、化學原料及機能性材料。木材主要由纖維素、半纖維素與木質素構成，並含有抽出物；不同處理程序作用於不同組分，可得到固態、液態或氣態產物。

解題方法

依「處理程序 → 作用原理 → 產物」作答，涵蓋代表性的轉化途徑，並將主要產物與用途配對。題目問「哪些處理程序」，因此應交代製程與產物的關係，而非只列產品名稱。

主要處理程序與特殊產物

一、熱解與炭化

在隔絕空氣或限制氧氣的條件下加熱木材，使其熱分解。固體產物包括木炭；液體產物包括木醋液與木焦油；氣體產物包括木煤氣。木炭再經活化處理，可製成孔隙發達、吸附能力高的活性碳；木焦油也可作為化學原料或用於木材防護相關產品。

二、氣化

以高溫及控制供氧，使木質生物質轉化為可燃氣體，主要成分為一氧化碳、氫氣等合成氣。合成氣可供熱、發電，亦可進一步合成燃料或化學品。

三、木材水解

以酸、酵素或其他適當催化條件，使纖維素、半纖維素等多醣分解為單醣。所得糖液可進一步製成木糖、木糖醇、酒精、酵母、糠醛及乙醯丙酸等產品；木質素則可回收作為燃料或化學原料。

四、木材液化