113 原住民特考四等 林業技術 林產學與育林學概要 考古題詳解

核心觀念

木材具有吸濕性，會隨周圍溫度與相對濕度改變含水率。木材乾燥時，細胞壁中的水分減少，尺寸隨之縮小，稱為收縮；木材吸濕時，尺寸增大，稱為膨潤。木材尺寸變化主要發生在含水率低於纖維飽和點之後：高於纖維飽和點時，水分主要存在細胞腔，增減對尺寸影響很小；低於纖維飽和點時，細胞壁中的結合水增減，才會引起明顯收縮或膨潤。

題目所稱「氣乾」依木材學常用定義，以木材在一般大氣中達到平衡含水率的狀態表示；計算時常以含水率約 $15\%$ 作為氣乾狀態的代表值。纖維飽和點常以約 $30\%$ 含水率估算，但會因樹種與材質而異。

木材的收縮與膨潤具有方向異方性，通常弦向最大、徑向次之、縱向最小，即：

$$\text{弦向收縮率}>\text{徑向收縮率}\gg\text{縱向收縮率}$$

因此，木材乾燥時容易產生翹曲、開裂等尺寸缺陷。膨潤方向與收縮方向相同，程度則相反。

解題方法與計算式

計算收縮率時，先確定比較的兩個含水狀態，再以乾燥前的尺寸作為基準。令：

• $L_g$：生材尺寸
• $L_0$：全乾尺寸
• $L_{ad}$：氣乾尺寸
• $u_{ad}$：氣乾含水率，以百分數表示

各方向尺寸均應分別測定；若計算體積收縮率，則使用體積代替長度。

全收縮率

全收縮率是木材由生材乾燥至全乾時，尺寸縮小量占生材尺寸的百分率：

$$S_{\text{全}} =\frac{L_g-L_0}{L_g}\times100\%$$

體積全收縮率則為：

$$S_{v,\text{全}} =\frac{V_g-V_0}{V_g}\times100\%$$

至氣乾為止之收縮率

氣乾收縮率是木材由生材乾燥至氣乾狀態時，尺寸縮小量占生材尺寸的百分率：

$$S_{\text{氣乾}} =\frac{L_g-L_{ad}}{L_g}\times100\%$$

若以氣乾含水率約 $15\%$ 為代表，這個收縮率就是從生材乾燥至約 $15\%$ 含水率時的收縮率。

含水率每減少 $1\%$ 時之平均收縮率

平均收縮率表示在含水率變化範圍內，含水率每減少一個百分點，尺寸平均縮小多少。若以氣乾至全乾的變化計算，常用氣乾尺寸作為尺寸基準：

$$S_{\text{平均}} =\frac{L_{ad}-L_0}{L_{ad}\,u_{ad}}\times100\%$$

此式的單位可表示為「每含水率減少 $1\%$ 的平均收縮百分率」。若以氣乾含水率 $u_{ad}=15\%$ 計算，分母中的含水率差即為 $15$ 個百分點。

一般化而言，若木材由尺寸 $L_1$、含水率 $u_1$ 變至尺寸 $L_2$、含水率 $u_2$，則每減少一個百分點含水率的平均收縮率為：

$$S_{\text{平均}} =\frac{L_1-L_2}{L_1\,(u_1-u_2)}\times100\%$$

公式中的含水率差須以「百分點」計，例如從 $15\%$ 降至 $5\%$，差值為 $10$，不能代入 $0.10$。此處的平均值用來描述一段含水率變化的平均尺寸反應，不代表每一個含水率區間的實際收縮都完全相同。

木材收縮與膨潤的特性

1. 主要發生於纖維飽和點以下。 生材乾燥時，先失去細胞腔中的自由水，尺寸變化不大；含水率降至纖維飽和點以下後，細胞壁結合水逐漸逸出，才開始明顯收縮。吸濕時亦然，細胞壁吸收結合水後才產生明顯膨潤。

核心觀念

木材由細胞壁與細胞腔構成，細胞壁的主要成分為纖維素、半纖維素及木質素。木材中細胞腔與細胞壁間隙含有空氣，且木材是多孔性、非均質材料。空氣的熱傳導性低，因此木材整體不易傳熱，屬於熱的不良導體。

題目主要考查兩項概念：

• 熱傳導率：材料傳導熱量能力的量度。
• 木材熱傳導率的影響因子：包含密度、含水率、溫度、纖維方向及木材構造等。

木材尺寸變化方面，溫度會造成熱脹冷縮，但一般使用條件下，木材吸濕或解吸所引起的含水率變化，對尺寸安定性的影響通常遠大於溫度變化。

解題方法

先由木材的多孔構造說明其隔熱性，再以熱傳導的定義及基本公式交代熱傳導率，最後逐項整理影響木材熱傳導率的因素。

均質平板在穩定熱傳導下，可用下式表示：

$$Q = \lambda A \frac{\Delta T}{L} t$$

其中 $Q$ 為傳導熱量，$\lambda$ 為熱傳導率，$A$ 為垂直熱流方向的面積，$\Delta T$ 為兩側溫差，$L$ 為材料厚度，$t$ 為傳熱時間。故熱傳導率可定義為：材料厚度為單位、熱流截面積為單位，兩側溫差為單位時，單位時間所傳導的熱量；常用單位為 $\mathrm{W/(m\cdot K)}$。

木材為熱不良導體的原因

木材內部有大量細胞腔，乾燥木材的細胞腔主要由空氣占據。空氣的熱傳導率低，熱量在木材內傳遞時，必須經過細胞壁與空氣等不同介質，熱流路徑因而受到阻隔。此外，木材本身具有多孔性，孔隙中的空氣減緩熱傳遞，因此整體熱傳導率低於多數緻密固體材料。

核心觀念

苗圃是集中培育造林苗木的場所，提供播種、扦插、移植、灌溉、施肥、病蟲害防治及出圃等作業。設置苗圃的核心，在於使圃地條件符合樹種生育需求，生產區與設施配置便於管理，苗木品質與造林需求相配合。

苗圃可依使用期間分為固定苗圃與臨時苗圃；依育苗方式分為露天苗圃、溫室或網室苗圃。規劃時，應先掌握造林地點、樹種、苗木數量與規格、育苗方式及生產期程，再決定圃址、面積與設施。

解題方法

本題屬申論題，可依「先選址、再規劃、後管理」作答：先交代苗圃地的自然與交通條件，再說明區劃和必要設施，最後補充土壤、水源、病蟲害及苗木運送等注意事項。如此能涵蓋苗圃從設置到生產管理的完整脈絡。

苗圃設置要點及注意事項

一、依育苗目標決定規模與型式

1. 配合造林需求：調查預定造林地的樹種、苗木數量、苗木規格及交苗時間，據以估算苗圃面積與人力、設備需求。
2. 選擇苗圃型式：長期、穩定供苗宜設固定苗圃；單一造林計畫或偏遠地區的短期育苗，可設臨時苗圃。育苗方式則依樹種與生產需要，選擇露天、網室、溫室或容器育苗。
3. 保留發展空間：除當期生產面積外，也應考慮輪作、休耕、土壤改良與後續擴充所需空間。

二、選擇適宜圃址

1. 地勢與地形：以地勢平坦或坡度和緩、地形完整、日照適宜且不易積水的地點為宜。低窪易淹水處、陡坡、沖蝕嚴重處，以及寒流易滯留或強風直接侵襲處，均不適合作為主要育苗地。
2. 土壤條件：以土層深厚、土質疏鬆、通氣與保水適中、排水良好的壤土或砂質壤土較適宜。土壤過黏易積水、過砂則保水保肥能力差；石礫多、土層淺、鹽分過高或酸鹼度不適合目標樹種的土地，應避免選用或先評估改良。
3. 水源與排灌：須有穩定且水質適宜的水源，並能將灌溉水送達各育苗區。圃地也要能迅速排除暴雨積水；不能只重視供水而忽略排水。
4. 交通與勞力：宜接近道路、勞力來源及苗木需求地點，以利種子、資材、器具運入與苗木出圃運送，降低運輸時間及成本。
5. 環境與安全：避開污染源、病蟲害嚴重地區及容易受洪水、土石流、火災或強風影響的地點。臺灣降雨集中且颱風多，應將排水、防風及防災條件列入選址評估。

三、規劃苗圃區劃與作業動線

苗圃應依生產流程及地形條件，將圃地分區並統一配置道路、灌溉及排水系統。常見的生產區包括播種區、移植培育區、扦插或無性繁殖區、容器育苗區及苗木馴化區；

核心觀念

初期撫育是造林後至幼齡林建立、林木尚未充分鬱閉前，為提高造林木存活率、促進生長並維持造林目標而實施的照料作業。此時造林木根系尚未充分發展，容易受到雜草、藤蔓、灌木的競爭，以及乾旱、病蟲害等影響，因此初期撫育的核心在於解除競爭、保護造林木、補足缺株並維持適當生長環境。

初期撫育常見作業包括刈草除蔓、植穴除草、幼木周邊除灌、補植、幼木疏除或調整、修枝，以及視需要施肥、病蟲害防治等。其內容與次數須依樹種特性、造林密度、雜草生長情形、地形及氣候條件調整。

解題方法

作答可依「作業時期與目的—作業內容—注意事項」三層展開：

1. 先界定時期與目的：指出初期撫育發生在造林後、幼林尚未穩定建立的階段，重點是提高存活與生長。
2. 再列出主要作業：從植穴及林地管理、幼木調整、補植、修枝與健康管理等面向舉例。
3. 最後說明注意事項：強調作業適時適度、辨認並保護造林木、避免傷害土壤與其他有益植被，並依現地狀況持續巡查。

初期撫育作業與注意事項

1. 適時刈草、除蔓與植穴除草 清除會與幼木競爭光線、水分及養分的草本、藤蔓或灌木，必要時清理植穴周圍，減少競爭。作業應以幼木為中心適度處理，避免全面清除林地植被；保留有助於水土保持及生態功能的植被，並避免傷及幼木根系、樹皮或頂芽。

2. 巡查成活情形並適時補植 造林後應檢查缺株、枯死、倒伏及生長不良情形。缺株較多或林木分布不均時，應視造林目的、季節與苗木狀況補植，使林分維持適當密度與分布。