107 地方特考三等 農業技術 作物生產概論 考古題詳解

核心觀念

本題考查台灣農業轉型核心政策「大糧倉計畫」（建構雜糧生產廊道計畫）的政策結構與產業實務。涉及的核心觀念包括：

1. 進口替代（Import Substitution）與糧食安全：台灣雜糧自給率長年低於 $10\%$，藉由國產在地生產替代進口大宗雜糧，提高糧食自給率並降低國際供應鏈斷鏈風險。
2. 水稻結構調整與水資源調配：透過政策誘因引導稻田轉作低耗水性雜糧，舒緩公糧庫存收購財務沉重、稻米供過於求的問題，並落實農業節水（如水資源競標區）。
3. 政策法源與背景：本題以命題當年（民國 107 年）政策與法規為準，當時行政院核定農委會（現農業部）推動「大糧倉計畫」（民國 105～109 年），並與「對地綠色環境給付計畫」銜接；現行法與政策已修正並延續納入「綠色環境給付計畫」及新階段國產雜糧發展方案。

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解題方法

本題屬政策申論整合題，題幹明確要求評述五大核心維度：「進口替代作物」、「推動目標」、「優先區位」、「內容」、「問題」。 作答切入點應採取「產業價值鏈（Value Chain）」與「政策評估（Policy Evaluation）」架構：

1. 點名作物：精確列出大宗進口替代作物與高經濟特色雜糧。
2. 量化與質化目標：說明糧食自給率、轉作面積、供水調節等綜合效益。
3. 區位合理性：從水資源短缺程度、土壤適性、地層下陷等農業生態條件切入說明優先區位。
4. 內容四維推動：從生產端（集團產區、機械化）、集運加工端（採後調製）、行銷通路端（契作契約、非基改標示）完整剖析。
5. 評述實務瓶頸：從生產成本、水田轉作排水障礙、農機規模、採後倉儲與市場通路等層面客觀診斷。

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選項分析

本題為國家考試三等申論題，非選擇題。針對試題要求的五大評述要點，考生應具備之要點結構分析如下：

1. 進口替代作物之判定：不可僅寫「雜糧」，必須精確區分「大宗進口替代主力」（如非基改大豆、硬質玉米、小麥、高粱）與「具在地競爭優勢特色雜糧」（如落花生、甘藷、紅豆、胡麻、薏苡）。
2. 推動目標之剖析：不可單寫「增加產量」，須涵蓋宏觀政策面：調減稻作過剩面積、活化休耕地、減抽地下水（節水）、提升熱量自給率、推動在地非基改供應鏈。
3. 優先區位之界定：必須連結台灣農業地理特性，包括雙期作水稻田、水資源競標區（高鐵沿線黃金廊道）、嚴重地層下陷區與休耕田區。
4. 計畫內容之架構：須具備產、製、儲、銷全產業鏈思維，包含建立集團產區、機械化代耕體系、區域調製烘乾冷鏈設施及開拓多元加工與通路。
5. 現存問題之論述：須精準擊中農藝與農業經濟痛點，如國產與進口到港價格懸殊、水田轉旱作排水不良（土壤通氣性差導致濕害）、雜糧專用農機不足、烘乾與倉儲設備缺口等。

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解題技巧

1. 五段開展、標題呼應：嚴格依照題幹順序切出五個大標題（一、進口替代作物；二、推動目標；三、優先區位；四、計畫推動內容；五、面臨問題與省思），題幹問什麼就答什麼，杜絕漏答任一子題。
2. 口訣輔助記憶：「豆麥玉米高粱胡，節水活化減公糧，沿線廊道建集團，產製儲銷避水傷」。
3. 作答關鍵詞植入：評卷老師特別看重專業術語，務必寫出「非基改大豆」、「硬質玉米」、「水資源競標區／黃金廊道」、「集團產區」、「採後處理調製中心」、「水田轉作排水障礙（濕害）」。

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【答案】

核心觀念

本題核心在於考驗考生在面對全球氣候變遷與臺灣乾季水資源分配壓力下，對於農業「生產性節水」的整合理解。考點分為兩大主軸：

1. 節水栽培技術：涵蓋「灌溉給水工程管理」、「土壤與田間物理保墒」、「作物生理與農藝調控」三大面向，著重於降低無效水分消耗（非產量形成之蒸發與滲漏），並維持或提升作物經濟產量。
2. 有效評估指標：從「農藝／生產力層次」、「作物生理逆境層次」及「土壤水分狀態層次」進行量化評估，關鍵公式如下：

• 水分利用效率（Water Use Efficiency, $WUE$）： $WUE = \frac{Y}{ET}$ 其中 $Y$ 為經濟產量或總乾物重（$\text{kg/ha}$），$ET$ 為生育期之總蒸發散量（$\text{mm}$ 或 $\text{m}^3\text{/ha}$）。
• 灌溉水利用效率（Irrigation Water Use Efficiency, $IWUE$）： $IWUE = \frac{Y - Y_0}{I}$ 其中 $Y$ 為灌溉區產量，$Y_0$ 為無灌溉（旱作）對照區產量，$I$ 為有效灌溉水量（$\text{m}^3\text{/ha}$ 或 $\text{mm}$）；若無對照區，常簡化表示為 $IWUE = \frac{Y}{I}$。
• 作物水分逆境指標（Crop Water Stress Index, $CWSI$）： $CWSI = \frac{(T_c - T_a) - (T_c - T_a)_{\text{lower}}}{(T_c - T_a)_{\text{upper}} - (T_c - T_a)_{\text{lower}}}$ 其中 $T_c$ 為作物冠層溫度，$T_a$ 為空氣溫度；分母代表完全乾旱逆境與水分充足無逆境時冠氣溫差之極限區間，$CWSI$ 介於 $0$（無逆境）至 $1$（極度逆境）之間。

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解題方法

本題為公職「作物生產概論」典型申論題，配分通常為 20～25 分。作答切入點應避免單一偏狹於「某種特定灌溉設施」，須建立「工程技術 $\rightarrow$ 田間管理 $\rightarrow$ 生理選育」的縱深結構，並對評估指標給出「精確定義、計算公式與實務判斷原則」，結構規劃如下：

1. 節水栽培技術體系：

• 精準灌溉技術：微灌系統（滴灌、微噴）、調虧灌溉（RDI）、分區交替根系灌溉（APRI）、水稻乾濕交替灌溉（AWD）。
• 土壤與地面管理：覆蓋防蒸發（塑膠布、有機稻草）、添加保水劑（超吸水高分子聚合物）與生物炭、保護性耕作（減耕或免耕）。
• 作物生理與農藝措施：耐旱品種選育（深根系、氣孔靈敏型）、水旱輪作與調整期作（轉作雜糧）、施用抑蒸劑（蒸散抑制劑或反射劑如高嶺土）。

2. 有效評估指標體系：

• 生產力評估：$WUE$（著重水與碳同化關係）、$IWUE$（著重人工給水轉換效能）、水生產力（Water Productivity, $WP$）。
• 作物生理指標：葉片水勢（$\psi_w$）、氣孔導度（$g_s$）、相對含水量（$RWC$）、冠層溫度與 $CWSI$。
• 土壤物理指標：土壤水勢（$\psi_m$）、有效水分消耗比例（Management Allowed Depletion, MAD）。

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選項分析

本題為公職三等考試之申論題，非選擇題，故無個別選項。作答評分依據為技術條列的完整度（是否涵蓋水稻與旱作）、指標定義與公式的精確度，以及邏輯脈絡的清晰程度。

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解題技巧

1. 口訣記憶答題架構：

• 技術面記「灌、覆、保、育、調」：灌（滴灌/AWD/調虧）、覆（覆蓋抑蒸）、保（保水劑/增有機質）、育（育抗旱品種）、調（調整耕作制度與抑蒸劑）。
• 指標面記「產生土」：產（$WUE$、$IWUE$ 生產效率指標）、生（$\psi_w$、$g_s$、$CWSI$ 作物生理指標）、土（土壤水勢、有效水量環境指標）。

2. 避開常見失分陷阱：

• 陷阱一：只寫旱作滴灌，遺漏水稻。臺灣農業用水最大宗為水稻，必須明確提及「水稻乾濕交替灌溉（AWD）」技術，否則難拿高分。
• 陷阱二：指標只寫名詞未附公式。評估指標若僅回答「產量高、比較省水」，屬於一般常識回答，缺乏專業度；必須寫出 $WUE$ 與 $IWUE$ 的數值關係式，並說明分子與分母的物理意涵。
• 陷阱三：混淆土壤含水量與土壤水勢。評估指標中，作物能吸收的水分取決於「土壤基質勢（水勢）」而非「重量百分比含水量」，使用水勢計（Tensiometer）量測負壓值更具科學代表性。

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【答案】

因應水資源匱乏之節水栽培技術與評估指標，分述如下：

一、節水栽培技術

(一) 精準與調控灌溉技術

1. 局部加壓微灌系統（滴灌與微噴灌）：

• 滴灌（Drip Irrigation）直接將水分與養分（養液土耕）以低壓、慢速、定點輸送至作物根圈土壤表面或根圈土層內（地下滴灌，SDI）。完全避免傳統畦溝灌溉之逕流損失與深層滲漏，並大幅抑制植株行間無效之土壤水分蒸發，節水效率可達 $30\%\sim50\%$ 以上。

2. 調虧灌溉（Regulated Deficit Irrigation, RDI）：

• 依據作物各生育期對水分逆境之敏感度差異，在水分非敏感期（如果樹營養生長前期或果實發育減緩期）人為實施輕度至中度水分限制；在水分敏感期（如開花受粉期、果實快速膨大期）恢復充足給水。此法可抑制徒長、提高果實品質並達成總體節水。

3. 分區交替根系灌溉（Alternate Partial Root-zone Irrigation, APRI）：

• 將根系人為區分為兩側，交替對單側根系灌水，另一側保持乾燥。乾燥側根系感受土壤水分不足，合成離層酸（ABA）經木質部傳輸至葉片，誘導氣孔部分關閉以降低蒸散作用；濕潤側根系則持續吸水維持植株生存，達到不顯著減產下的顯著節水。

4. 水稻乾濕交替灌溉（Alternate Wetting and Drying, AWD）：

核心觀念

本題核心在於考驗「精準農業（Precision Agriculture）」與「智慧農業（Smart Agriculture）」之核心架構，即如何透過資通訊技術（ICT，如物聯網 IoT、地理資訊系統 GIS、全球導航衛星系統 GNSS、遙測 RS、自動控制與變率處理技術 VRT）整合於農藝生產環節。作答關鍵不能僅列舉資通訊硬體工具，必須緊扣「作物生理學」、「土壤物理與化學」及「農業氣候學」等學理基礎（如族群最適葉面積指數、土壤-植物-大氣連續體 SPAC、作物需水量模型、李比希最低養分律與葉綠素光譜反射特性），展現跨領域整合之農藝專業知能。

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解題方法

本題為三層次申論題，答題架構應採「矩陣對應法」進行系統化開展：

1. 結構切入點：依題目指定之三大生產作業——「播種」、「灌溉」、「肥培營養」分別獨立設段。
2. 雙軌論述：每個作業項目均拆解為兩大子題：

• ICT 應用實務：說明使用何種感測設備、通訊協定、決策運算模型及精準農機致動器（Actuator）。
• 學理基礎：推導背後的植物生理、土壤水養分動力學或生態學機制，清楚解釋「為何在此條件下要如此操作」。

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選項分析

本題為申論題（非選擇題），無選項可供比對。命題向度與評分重心拆解如下：

1. 播種作業面向：評分重心在於「空間異質性」如何透過「變率播種（VRS）」解決，需緊扣密植度與光合截取能力之生理平衡。
2. 灌溉作業面向：評分重心在於「土壤水分動態」與「蒸發散量（ET）」之精準估算，需論及水勢梯度（$\Psi$）與水分逆境指標。
3. 肥培營養面向：評分重心在於「光譜反射特徵」與「養分需肥動態」，需連結多光譜指標（如 NDVI）與氮素在光合作用之生理角色。 若考生僅寫出 ICT 工具名稱（如無人機、感測器）而未闡述農藝學理，通常僅能取得該項的一半配分。

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解題技巧

1. 破題黃金公式：ICT 精準管理之本質為「感測（Sensing） $\rightarrow$ 決策（Decision） $\rightarrow$ 執行（Actuation）」，各段論述皆按此三步驟展開，條理最為清晰。
2. 常見失分陷阱：

• 重工輕農：通篇描述 5G、AI、大數據、演算法，卻完全未提葉面積指數（LAI）、田間容水量（FC）、有效水分、李比希定律等農藝名詞。
• 混淆技術層次：將「監測環境」直接等同於「管理決策」，未寫出中間的推導模型（例如：氣象感測數據需經由 Penman-Monteith 模式轉換為作物需水量 $ET_c$）。

3. 高分得分關鍵：適時寫出核心學理公式（如作物蒸發散公式、植生指標公式），能讓閱卷委員一眼看出作答者的專業深度。

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【答案】

運用資通訊技術（ICT）導入作物生產管理，係建立於「感測蒐集資訊、數據分析決策、變率機械執行」之精準作業流程。針對播種、灌溉及肥培營養三項作業之管理方式與學理基礎，分述如下：

一、 播種作業管理與學理基礎

1. ICT 應用管理

• 自動導航與無人自動化播種：利用高精度即時動態定位技術（RTK-GNSS）搭配農機自動轉向系統，引導播種機維持等行距、直線或依地形等高線下種，避免重播或漏播。
• 變率播種技術（Variable Rate Seeding, VRS）：利用無人機（UAV）空拍之高解析度數位高程模型（DEM）與土壤電導度（EC）感測圖資，將農田劃分出不同地力與水分潛勢管理區（Management Zones），由行車電腦即時控制排種輪轉速，於地力肥沃區增加播種密度，於貧瘠或排水不良區降低密度。

2. 學理基礎

• 最適葉面積指數（Optimal LAI）與受光截取：作物群體光合作用受限於冠層受光截取效率。若播種密度過高，後期葉面積指數過大造成相互遮陰，下層葉呼吸消耗大於光合累積，並增加倒伏與病害風險；密度過低則無法充分利用光能與地力。

核心觀念

本題評量臺灣水稻生產管理之調查技術、良質米品種類型之產量結構，以及由目標產量反推田間群體分櫱動態的定量計算能力。涵蓋之核心概念與定義如下：

1. 水稻坪割（Tsubogari）：源自日語之田間抽樣調查技術。指在水稻成熟期收穫前或收穫時，依具代表性之抽樣原則（避開邊緣效應），選取固定面積（傳統以 1 坪即約 $3.3058\text{ m}^2$，或固定株數換算之樣區）進行刈割取樣，藉由測定鮮穀重、含水率（校正至標準水分 $14\%$ 或 $14.5\%$）、雜質率及產量構成要素，以客觀推估大面積產量與分析產量限制因子。
2. 良質稉稻之產量構成四要素：

• 單位面積穗數（每平方公尺穗數或每穴穗數）
• 一穗穎花數（每穗粒數）
• 稔實率（結實率，$\%$）
• 千粒重（乾穀千粒重，$\text{g}$） 其數學關係式為： $\text{單位面積產量} = \text{單位面積穗數} \times \text{一穗穎花數} \times \text{稔實率} \times \frac{\text{千粒重}}{1000}$

3. 臺灣傳統稻作產量計量與單位換算：

• 「刈」（音同割）：臺灣民間水稻產量計量慣行單位，乾穀「$1\text{ 刈}$」定義為每分地收穫 $100\text{ 台斤}$。
• $1\text{ 台斤} = 0.6\text{ kg} = 600\text{ g}$。
• $1\text{ 分地} = 0.1\text{ 甲} = 293.4\text{ 坪} \approx 969.92\text{ m}^2$（計算時常以 $970\text{ m}^2$ 計）。
• 水稻地上部抽穗之莖稱為有效莖，包含「主莖（$1\text{ 穗}$）」與「有效分櫱穗」。在單本植（每穴 $1$ 株）情況下，單株穗數 $=$ 主莖（$1$）$+$ 有效分櫱數；若依田間實務將有效穗數逕視為有效分櫱數，亦有其農藝對應意義。

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解題方法

(一) 水稻坪割及其目的

1. 水稻坪割之定義： 「坪割」為水稻產量測定與生育診斷之標準樣區抽樣調查法。調查時在試驗田或生產田區內，避開田埂周圍具邊際效應（Border effect）之植株，選取生育平均且具代表性之地點，劃定固定面積（通常為 $1\text{ 坪} \approx 3.3\text{ m}^2$，或依行株距折算之固定穴數，如 $50 \sim 100\text{ 穴}$）進行全株刈割收穫。收割後進行脫粒、風選去雜，稱取穀重並測定穀粒水分含量，將其換算為標準含水率之乾穀重，進而推算每分地或每公頃之產量。

2. 坪割之主要目的：

• 產量精確推估與糧政決策：在全田大面積機械收穫前預估產量，提供政府農政單位作為公糧收購數量估算、糧食供需平衡調節、農業天然災害現金救助勘災與農業保險災損鑑定的客觀法定依據。
• 田間試驗處理效應評估：在農藝育種、肥料配方、種植密度或水分管理等科學試驗中，消除邊際環境干擾，以標準化樣區評估不同處理對水稻生產潛力的真實影響。
• 產量構成要素診斷：坪割樣品除稱總重外，兼作「每坪穗數、一穗穎花數、稔實率、千粒重」之細部調查，以診斷該期作產量之限制因子（如分櫱期分櫱不足、幼穗形成期穎花退化、開花期遇逆境結實不佳等），作為改進後續栽培管理之指導方針。

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(二) 良質稉稻推薦品種之產量構成要素各特性值

臺灣現行推薦之良質稉稻品種（如台稉9號、台南11號、高雄145號、台農71號等），在合理栽培管理條件下，其產量構成四要素之典型特性值如下：

1. 單位面積穗數（每平方公尺穗數）：

• 特性值範圍：$250 \sim 350\text{ 穗/m}^2$（換算每坪約 $825 \sim 1,150\text{ 穗}$；以行株距 $30\times 15\text{ cm}$ 而言，約每穴 $12 \sim 16\text{ 穗}$）。
• 代表基準值：約 $280 \sim 300\text{ 穗/m}^2$。

2. 一穗穎花數（每穗粒數）：

• 特性值範圍：$85 \sim 115\text{ 粒/穗}$（稉稻多屬中大穗型，如台稉9號約 $90 \sim 100\text{ 粒}$，台南11號約 $100 \sim 115\text{ 粒}$）。
• 代表基準值：常取 $100\text{ 粒/穗}$。

3. 稔實率（結實率）：

• 特性值範圍：$80\% \sim 90\%$（良質米要求充實飽滿，正常期作可達 $85\%$ 以上）。
• 代表基準值：常取 $85\%$（即 $0.85$）。

4. 千粒重（乾穀千粒重）：

• 特性值範圍：$24.5 \sim 27.0\text{ g}$（糙米千粒重約 $21 \sim 23.5\text{ g}$；台稉9號乾穀千粒重約 $25.5 \sim 26.0\text{ g}$，台南11號約 $26.0 \sim 26.5\text{ g}$）。
• 代表基準值：常取 $26.0\text{ g}$（若取 $25.0\text{ g}$ 亦屬常見基準）。

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(三) 計算單株有效分櫱數

本題依第 (二) 小題所設定之良質稉稻標準特性值進行計算：取一穗穎花數 $100\text{ 粒}$、稔實率 $85\%$（$0.85$）、乾穀千粒重 $26.0\text{ g}$（即單粒穀重 $0.026\text{ g}$）。

步驟一：目標產量單位換算

• 乾穀 $15\text{ 刈}$ 係指每分地產量 $15\text{ 刈}$： $\text{每分地目標產量} = 15 \times 100\text{ 台斤} = 1,500\text{ 台斤}$ $1,500\text{ 台斤} \times 0.6\text{ kg/台斤} = 900\text{ kg} = 900,000\text{ g}$
• $1\text{ 分地} \approx 969.92\text{ m}^2$（以標準 $970\text{ m}^2$ 計）。換算每平方公尺目標乾穀重： $\text{目標產量} = \frac{900,000\text{ g}}{969.92\text{ m}^2} \approx 927.91\text{ g/m}^2$