110 地方特考三等 農業技術 作物學 考古題詳解

核心觀念

本題考查「智慧農業」與「無人機（UAV, Unmanned Aerial Vehicle）」在作物生產上的應用，以及導入後的效益評估。答題重點不在單純列舉無人機功能，而在於說明：

1. 無人機搭載何種感測器或設備。
2. 如何取得、判讀及應用農田資料。
3. 如何將資料轉化為栽培管理決策。
4. 導入後對生產成本、產量、品質、資源利用率及環境的影響。
5. 實際應用的限制與管理要求。

智慧農業的核心是利用感測、定位、通訊與資料分析技術，進行「即時監測、精準判斷、分區管理」。無人機具有機動性高、取得影像迅速、可重複飛行及不受地形限制等優點，適合大面積或地面人員不易進入的農地。

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解題方法

本題可採「設備—應用流程—具體案例—效益評估—限制」的架構作答。

一、說明無人機的主要設備

無人機本身是飛行平台，實際效能取決於所搭載的設備，常見者如下：

• 可見光 RGB 相機：拍攝作物外觀、缺株、倒伏、田區邊界及生長整齊度。
• 多光譜相機：取得紅光、近紅外光等波段，分析作物生育狀況、葉綠素及逆境程度。
• 熱影像相機：偵測冠層溫度，評估水分逆境、灌溉均勻性及局部高溫區。
• 噴灑設備：搭載藥液桶、幫浦及噴頭，進行局部或定點施藥。
• 定位與測繪設備：利用 GPS、RTK 等技術製作田區正射影像、地形圖及作物分布圖。

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二、具體應用案例：水稻病蟲害與生育監測

以水稻田為例，可依下列流程應用無人機：

1. 航拍與資料取得

在分蘗期、孕穗期、抽穗期等重要生育階段，依固定航線飛行，取得田區影像。若使用多光譜相機，可計算植生指數，例如：

$$NDVI=\frac{NIR-Red}{NIR+Red}$$

其中 $NIR$ 為近紅外光反射值，$Red$ 為紅光反射值。一般而言，健康且葉面積較大的作物具有較高的近紅外反射與較低的紅光吸收，因此 NDVI 相對較高。

2. 影像分析與異常區判定

將影像拼接成正射影像，依 NDVI、葉色、冠層溫度或植株密度製作田區分布圖。影像中若出現局部低值區，可能與下列因素有關：

• 缺水或灌溉不均。
• 病害或蟲害。
• 肥料不足。
• 土壤鹽分或排水不良。
• 缺株、倒伏或生育不整齊。

影像判讀後，仍須由人員進行田間查核，以確認異常原因，避免將水分逆境誤判為病蟲害。

3. 轉化為栽培管理措施

完成田間確認後，可採取分區管理：

• 對缺水區調整灌溉。
• 對缺肥區進行局部追肥。
• 對病蟲害發生區進行定點防治。
• 對倒伏或生育不良區域加強排水、肥培或後續管理。
• 依各區生育狀況安排採收與產量預估。

此種方式是先以無人機進行大範圍篩檢，再將人工調查與資材投入集中於異常區域，形成「監測—診斷—處置—再監測」的循環。

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三、其他常見應用

1. 病蟲害監測與精準施藥

無人機可快速巡查果園、茶園及水稻田，找出病蟲害疑似發生區，再由地面人員確認。搭載噴灑設備後，可針對特定區域施藥，減少全園或全田全面噴灑的需求。

但影像辨識只代表「疑似異常」，不能取代病蟲害診斷。施藥時仍須注意藥劑標示、施用濃度、安全採收期、漂移及人員安全等事項。

2. 施肥管理

利用多光譜影像分析作物長勢，將田區劃分為高生長區、中生長區及低生長區，再配合土壤與植株分析進行分區施肥。如此可降低肥料過量施用，並減少氮肥流失及水體優養化。

3. 灌溉管理

熱影像可反映作物冠層溫度。水分不足的植株因蒸散作用降低，冠層溫度通常較高。搭配土壤水分資料，可找出需要補水的區域，改善灌溉均勻性。

4. 果園及茶園管理

無人機可建立果園三維模型，估算樹冠大小、缺株、樹勢及坡地地形，協助修剪、施肥、灌溉與採收規劃。茶園則可用於監測茶樹生長、病蟲害斑塊及坡地排水狀況。

5. 災害調查與產量預估

核心觀念

本題考查茶樹遭受低溫、霜凍或結冰後的「寒害辨識」與「綜合防災管理」。寒害並非單純葉片受凍，而是低溫造成細胞膜受損、細胞脫水、組織壞死，進而影響芽體、枝條、根系及翌期萌芽。

茶樹寒害程度受下列因素共同影響：

• 低溫程度與持續時間。
• 是否伴隨霜、冰晶、強風及乾燥。
• 茶樹品種、樹齡與生育階段。
• 新梢、嫩葉較成熟葉片敏感。
• 土壤含水量、排水狀況及植株營養。
• 坡向、海拔、地形與冷空氣積聚情形。

一般而言，幼嫩新梢、芽體及新葉最易受害；木質化程度較高的枝條及根系，則在低溫持續時間較長時受損。

解題方法

作答可依「受害症狀—致害部位—災前預防—災中減災—災後復原」五個層次鋪陳，使答案完整且符合農業技術申論題的配分邏輯。

一、寒害症狀

1. 葉片與新梢症狀

• 葉片初期呈水浸狀、暗綠色或失去光澤。
• 受害後葉緣及葉尖先出現褐化、黑化或焦枯，嚴重時整葉壞死。
• 葉片捲曲、萎凋、下垂，乾燥後易脫落。
• 嫩葉及新梢生長點最敏感，常出現萎凋、黑褐化及停止生長。
• 幼芽受害後無法正常萌發，茶芽死亡會造成下一季採摘量下降。
• 新梢受凍後，常見頂端枯死，形成枝梢回枯。

2. 枝條與樹幹症狀

• 一年生枝條及幼嫩枝梢容易發生局部褐變、乾枯。
• 嚴重時枝條由梢端向下回枯，形成枝條死亡。
• 樹皮可能出現縱裂、凹陷或局部變色。
• 形成層受害時，剝開樹皮可見褐色至黑褐色壞死組織，枝條輸導功能下降。
• 寒害後枝條抗病力降低，易遭病原菌侵入，造成枝枯或潰瘍等次生傷害。

3. 根系與整株症狀

• 低溫持續時間較長時，根系吸水及吸肥能力降低。
• 根部受害會造成地上部萎凋，即使土壤水分充足，植株仍可能呈現缺水狀。
• 植株生長停滯、萌芽延遲，翌期新梢數量與品質下降。
• 嚴重寒害可造成整株死亡，尤以幼齡茶樹、定植不久茶苗及生長勢弱的植株較明顯。

4. 生理傷害

低溫使細胞膜透性增加，細胞內容物外漏，並造成細胞內水分結冰或脫水，因此會出現組織壞死與萎凋。同時，根系吸收能力、光合作用、呼吸作用及養分運輸均受抑制，植株恢復速度因而變慢。

二、防災策略

1. 園址與地形選擇

• 選擇排水良好、通風適度且冷空氣不易積聚的地區。
• 避免低窪地、谷地及盆地底部，因冷空氣下沉後容易形成霜害。
• 坡地以向陽坡、暖坡為宜，避免冬季寒風直接吹襲的迎風面。
• 茶園應設置完善排水系統，避免冬季土壤過濕造成根系衰弱，增加寒害風險。

2. 選用耐寒品種與健壯苗木

• 依當地海拔、溫度及霜害頻率選擇耐寒性較佳的品種。
• 選用根系健全、枝條充實及無病蟲害的苗木。
• 幼齡茶樹及新植茶園應列為重點保護對象。
• 砧木、品種及栽培系統應配合當地微氣候，避免將不耐寒材料種植於高寒地區。

3. 建立防風與保溫設施

• 茶園周邊設置防風林或防風網，降低寒風造成的對流與蒸散。
• 防風樹種應避免與茶樹過度競爭水分、養分及光照。
• 幼苗可使用稻草、遮寒網、不織布或其他透氣材料覆蓋。
• 覆蓋材料不宜直接壓迫嫩芽，並應固定牢靠，以免受風掀開。

4. 改善土壤與水分管理

• 冬季寒流前維持適度土壤含水量，可增加土壤熱容量，減緩地溫下降。
• 以草生栽培、覆蓋或適度敷蓋材料減少地溫劇烈變化。
• 覆蓋不可妨礙排水，避免積水造成根部缺氧及根腐。
• 寒流前應確保植株水分充足，但不可在低溫期間過度灌水。

5. 合理施肥與栽培管理

核心觀念

本題考查甘藷採收後的生理特性、傷口癒合、貯藏條件及產銷調節。甘藷屬於地下塊根，採收時容易造成擦傷、裂傷及挖傷；傷口會增加水分散失，並成為病原菌侵入途徑。因此，採收後處理的核心是：

1. 降低機械傷害。
2. 促進傷口癒合及表皮木栓化。
3. 控制溫度、濕度及通風，減少腐敗、失重及發芽。
4. 透過品種、產地、播期及貯藏庫存調節，維持全年穩定供料。

甘藷不像一般冷藏蔬菜，對低溫敏感；溫度過低會發生寒害，造成內部褐變、異味、組織劣化及烘烤品質下降。

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解題方法

作答可依「採收適期 → 採收作業 → 分級整理 → 癒傷處理 → 貯藏管理 → 全年供料」的流程說明。前半部回答甘藷如何保存，後半部說明如何把季節性生產轉化為全年供應超商的穩定原料。

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一、甘藷採收

1. 採收適期

甘藷應在塊根充分肥大、乾物質及澱粉累積達到加工需求時採收。烤甘藷用原料通常重視：

• 塊根大小整齊。
• 形狀均勻，便於烘烤及包裝。
• 乾物質、澱粉及可溶性糖含量適當。
• 無腐敗、裂根、蟲害及機械傷害。

採收過早，塊根較小，乾物質及風味不足；採收過晚，塊根過大、纖維化、表皮粗糙，且田間裂根及病蟲害風險增加。

2. 採收作業

採收前應視土壤含水量調整作業時機。土壤過濕時採收，塊根表面容易沾泥，機械傷害及腐敗風險提高；土壤過乾時，挖掘阻力增加，也容易造成裂傷。

作業重點如下：

• 先割除地上部，利用挖掘機具掘起塊根。
• 避免拋摔、碰撞、拖拉及堆壓。
• 採收後迅速移至遮陰處，避免日曬及高溫。
• 不以猛烈水洗去泥，以免增加表皮傷口及感染機會。
• 若需清洗，應在貯藏前經充分乾燥，且以不傷皮的方式處理。

甘藷表皮雖具保護作用，但採收後表皮尚未完全木栓化，碰傷後容易腐爛，因此「輕採、輕搬、輕裝」是最重要的原則。

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二、採收後整理及癒傷

1. 初步整理

採收後應立即進行：

• 去除莖葉、鬚根及過多泥土。
• 挑除腐敗、蟲蛀、裂傷、凍傷及嚴重擦傷的塊根。
• 依品種、大小、形狀及外觀進行分級。
• 將供鮮食、烘烤、加工及淘汰品分流。

受傷嚴重及帶病塊根不應與健康塊根混藏，否則會成為腐敗菌的感染源。

2. 癒傷處理

甘藷採收後應進行癒傷，使傷口周圍形成木栓層，降低水分散失及病原菌侵入。適當條件為：

• 溫度：約 $30\sim 32^\circ\mathrm{C}$
• 相對濕度：約 $85\sim 90\%$
• 時間：約 $4\sim 7$ 天
• 保持適度通風，避免凝結水及局部過熱。

癒傷期間，傷口附近會形成木栓組織，表皮保護力增強。癒傷不足，貯藏期間容易失水及腐敗；溫度過高、濕度過大且通風不良，則容易引起軟腐及黴菌生長。

癒傷完成後，應逐步降至貯藏溫度，不宜突然置於低溫環境，以免造成寒害。

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三、甘藷貯藏

1. 適宜貯藏條件

甘藷宜在下列環境貯藏：

• 溫度：約 $12\sim 15^\circ\mathrm{C}$
• 相對濕度：約 $80\sim 90\%$
• 保持良好通風，避免二氧化碳及熱量累積。
• 避免光照，以減少變色及發芽。
• 避免溫度劇烈變動，防止水氣凝結。

甘藷不宜長期置於一般蔬果冷藏溫度。低於約 $10\sim 12^\circ\mathrm{C}$ 時，容易發生寒害；高於適宜範圍時，呼吸作用加速，腐敗、失重及發芽問題增加。

2. 貯藏方式

可採用下列方式：

（1）通風貯藏

將甘藷裝入通風良好的周轉箱、籃筐或淺層容器，避免堆積過厚。此法設備簡單，適合小規模及短中期貯藏。

（2）庫藏

利用保溫庫、冷藏庫或環境控制貯藏庫，維持適宜溫度及濕度。庫內應設置通風及溫濕度監測設備，並避免箱體直接接觸地面及牆面。

（3）分批入庫

不同採收批次應標示採收日期、品種、產地及等級，採「先進先出」方式管理，減少久藏批次劣化。

3. 貯藏期間管理

貯藏中應定期檢查：

• 腐敗及異味。
• 表皮凹陷、失水及萎縮。
• 發芽及根部生長。
• 病斑擴大情形。
• 庫內溫度、濕度及通風狀況。

核心觀念

能源作物（energy crops）是指以生產能源為主要目的，利用其糖分、澱粉、油脂、纖維素、半纖維素及木質素等成分，經轉換後製成酒精、生質柴油、沼氣、固體燃料、熱能或電能的作物。

本題應掌握兩個層次：

1. 先說明能源作物的定義。
2. 再依主要能源原料及轉換方式分類，列舉作物並說明其燃料優點。

解題方法

最穩定的答題方式，是依能源作物的主要原料成分分為三類：

1. 糖類與澱粉類能源作物：製造酒精燃料。
2. 油料類能源作物：製造生質柴油。
3. 木質纖維素類能源作物：製造固體燃料、熱能、電能及纖維素酒精。

此分類同時連結「作物成分—能源產品」，能完整呈現作物學與生質能源的關係。

一、糖類與澱粉類能源作物

此類作物富含可發酵糖分或澱粉，經糖化、發酵及蒸餾等程序，可製成燃料酒精，主要產品為乙醇。

代表作物如下：

• 甘蔗：莖中含有大量蔗糖，可直接發酵製造乙醇；製糖後的蔗渣也可供鍋爐燃燒發電。
• 甘藷：塊根富含澱粉，經酵素糖化後可發酵製成乙醇。

其他例子包括玉米、高粱、木薯及甜高粱。甜高粱莖部含糖量高，也可作為酒精原料。

二、油料類能源作物

此類作物種子或果實富含油脂，經榨油、精製及轉酯化反應，可製成生質柴油。

代表作物如下：

• 大豆：種子含有大豆油，可作為生質柴油原料。
• 油菜：種子富含菜籽油，適合製造生質柴油。

其他例子包括向日葵、花生、麻瘋樹及棕櫚。植物油經轉酯化後，將三酸甘油酯轉為脂肪酸甲酯（FAME），即可改善黏度及燃燒特性，供柴油引擎使用。

三、木質纖維素類能源作物

此類作物含有大量纖維素、半纖維素及木質素，可經直接燃燒、熱裂解、氣化或生物分解等方式轉換為能源。

代表作物如下：

• 柳枝稷：多年生禾本科作物，生長迅速、適應性佳，可作為燃燒、氣化及纖維素酒精原料。
• 狼尾草：生物量高、再生能力強，適合製成木質纖維素燃料。

其他例子包括芒草、竹類、楊樹及桉樹。木質纖維素類通常具有產量高、栽培年限長及不必每年重新播種等特性。

能源作物燃料之優點

1. 具再生性

能源作物可經由光合作用固定大氣中的二氧化碳，並透過栽培持續生產，相較於煤、石油及天然氣等化石燃料，具有再生性。

2. 降低對化石燃料的依賴