109 地方特考三等 水土保持工程 植生工程 考古題詳解

核心觀念

本題評量考生對《水土保持技術規範》（以命題當年民國 109 年法規為準，現行規範架構亦承襲此原則）及《水土保持手冊》中「植生工程」核心定義、工程目的與實務分類之掌握程度。

1. 植生工程定義：指利用植物材料，配合整地、被覆、輔助資材等工程手段，在裸露地、沖蝕坡面或人造邊坡上建立植被，以發揮水土保持、邊坡防護、綠美化及生態復育之綜合工法。
2. 功能機轉：涵蓋「水力防蝕機能」（雨滴截留、降低逕流沖蝕）、「力學固土機能」（深根錨碇、淺根加勁、基質吸力消減孔隙水壓）與「生態演替機能」（本土物種復育、提供野生動物棲地）。

解題方法

本題為標準的觀念整合型申論題，答題策略應採取「系統化、階層化」架構：

1. 目的部分：不宜僅寫「綠化、防水土流失」，應依工程機能劃分為「水力防蝕」、「邊坡力學加勁」、「生態景觀」與「減災防災」四大維度深入闡述。
2. 施作項目部分：切忌零散列舉工法名稱，應依「現地工程施作程序」系統性分為：

• 整備工（基礎整地與基底改良）
• 導入工（播種、噴植、植栽）
• 輔助工（敷蓋、編柵、加勁網結合）
• 撫育管理工（維護、追肥、補植） 如此作答能展現考生具備現場規劃與施工程序的專業素養。

選項分析

本題為申論題，無選擇題選項。閱卷評分重點在於項目分類之邏輯性與專業術語準確性：

• 常見失分點：將混凝土檔土牆、預力地錨等純土木工法誤歸為植生項目（失分）；或遺漏植生後的「撫育管理」（未交代工程生命週期，扣分）。
• 關鍵得分點：明確寫出「客土噴植」、「水力噴播」、「植生毯敷設」、「微階梯整地」等標準工法名詞，並強調「本土先驅植物導入」與「根系加勁力學效益」。

解題技巧

1. 版面編排：採「大小標題並行」原則，大標題以「一、二、」，小標題以「(一)、(二)、」，內文配合阿拉伯數字列點，嚴格維持試卷層次感。
2. 力學機制關鍵字：在闡述目的時帶入力學專有名詞，如「根系加勁（Root Reinforcement）」、「錨碇效應（Anchoring Effect）」、「蒸散降低孔隙水壓」，可大幅提升答題深度。
3. 施作項目時間軸：項目依「前置作業 $\rightarrow$ 本體施作 $\rightarrow$ 保護輔助 $\rightarrow$ 後續管理」順序作答，邏輯不易遺漏。

【答案】

一、植生工程之目的

植生工程係結合水土保持學、植物生態學與土木力學之綜合技術，其主要目的如下：

(一) 水力與土壤防蝕機能

1. 截留雨滴衝擊：利用植物地上部枝葉截留降雨，吸收並減緩雨滴動能，防止表土因雨滴打擊而飛散、孔隙阻塞（硬殼化）及細溝沖蝕。
2. 降低地表逕流流速與能量：密集植被能增加坡面糙度（糙率係數 $n$ 值提高），延遲漫地流匯流時間，減少地表沖刷動能。
3. 增進土壤入滲與涵養水源：植物枯枝落葉層增厚及土壤根系穿透，使表土具備良好孔隙結構與團粒構造，提升入滲率並涵養地下水源。

核心觀念

本題評量植生工程中耐鹽植物（Halophytes）對鹽分逆境之生理適應機制，以及如何利用**植物修復技術（Phytoremediation）**改善鹽化土壤。

1. 耐鹽植物的四大適應機制：

• 聚鹽型（吸鹽型，Salt Accumulation）：根系主動吸收鹽分離子（如 $Na^+$、$Cl^-$），並將其向上轉運隔絕儲存於地上部細胞之中央液胞（Vacuole）中。
• 拒鹽型（避鹽型，Salt Exclusion）：根系內皮層凱氏帶（Casparian strip）具高選擇性阻隔能力，限制鹽分進入木質部，將鹽分排斥於植物體外。
• 排鹽型（泌鹽型，Salt Secretion / Excretion）：植物將吸收進入體內的過量鹽分，透過特化構造（鹽腺、鹽囊胞）或藉由根壓驅動之吐水水孔（Hydathodes）主動排出體表。
• 稀釋型（肉質化，Salt Dilution / Succulence）：植物體發展肉質莖葉，吸蓄大量水分以稀釋體內細胞之鹽分離子濃度。

2. 土壤鹽度改善原理（質能平衡觀點）： 土壤鹽度通常以飽和抽出液之電導度（Electrical Conductivity, $EC_e$）表示。要「真正降低土壤鹽度」，必須將鹽離子永久自「土壤—植物系統」中移出（Mass Removal），即利用植物萃取作用（Phytoextraction），配合定期刈割與移除地上部生物量。

3. 吐水作用（Guttation）之生理定義： 吐水作用係指植物在土壤水分充足、空氣溼度極高（蒸散作用微弱）之夜間或清晨，藉由**根壓（Root Pressure）將木質部導管內的木質部汁液自葉緣或葉尖之水孔（Hydathodes）**被動推擠排出成水滴狀的現象。

解題方法

本題為兩階段申論題，答題架構如下：

1. 第一子題：何種適應方式對土壤鹽度才有改善效果？

• 切入點：從「系統質量平衡」分析。植物僅在體內忍受鹽分（如拒鹽、稀釋）無法減少土壤中的鹽總量；排出的鹽分若掉落葉表洗入土中亦無法減少總鹽量。
• 推導論述：
• 具改善土壤鹽度效果的適應方式為**「聚鹽型（吸鹽型，Salt Accumulation）」**適應。
• 聚鹽植物透過根系自土壤溶液中大量主動吸收可溶性鹽離子（如 $Na^+$、$Cl^-$），藉由蒸散流向上輸送並累積於地上部之莖、葉組織。
• 工程關鍵配套：單純吸收無法改善土壤，必須在植物落葉或枯死分解前，配合定期人工刈割收穫地上部生物量，並將生物質徹底移離該基地，方能使土壤中之可溶性鹽分實質減少，達成降低土壤電導度（$EC$）與脫鹽之工程目標。

2. 第二子題：鹽分分泌（guttation）現象係何種適應方式與實例說明

• 歸屬類別：屬於**「排鹽型適應」（或稱「泌鹽型適應」，Salt Secretion）**。
• 機制說明：植物根系吸收高鹽分水分後，在蒸散作用微弱時，植物利用「根壓」推動含有過量鹽離子的汁液，經由葉邊緣的「水孔（Hydathodes）」排出體外（即吐水現象，Guttation）。排出之液滴於日出水分蒸發後，在葉尖或葉緣形成白色鹽粒結晶，藉此維持體內原生質與代謝機能之離子恆定與低毒害狀態。
• 舉例說明：
• 鹽地鼠尾粟（Sporobolus virginicus）、**假儉草（Eremochloa ophiuroides）**等濱海耐鹽禾本科植物：晨間可見葉尖水孔吐出帶鹽水滴，隨後水分蒸發結晶為肉眼可見的白色鹽粒。

核心觀念

本題為國家考試水土保持工程類科《植生工程》的經典申論題，測驗考生將「植物生態學基礎理論」轉化為「水土保持邊坡穩定實務」的能力。核心觀念涵蓋：

1. 植生演替（Plant Succession）定義：在特定的空間範圍內，植物群落（Plant community）隨時間進程，其物種組成、群落結構及微環境特徵發生規律、定向且連續的動態替代過程，最終趨向與當地宏觀氣候及土壤環境動態平衡的「極相（Climax）」。
2. 演替類型：

• 原生演替（Primary succession）：始於無生命跡象、無土壤發育的裸露基質（如岩壁、火山灰）。
• 次生演替（Secondary succession）：始於既有植被遭受破壞（如崩塌、開挖、火災），但仍保留部分土壤、種子庫或周邊種源之劣地。水土保持邊坡工程絕大多數屬於次生演替。

3. 生態工程之結合依據：依據《水土保持技術規範》（民國 109 年版）邊坡植生原則，植生工程本質為「以人工工法營造初期生育基盤，加速引導並模擬自然次生演替進程」，最終建立具自我維持能力（Self-sustaining）的穩定植物群落。

解題方法

本題為標準的「觀念定義＋工程應用」雙核心申論題，解題切入點應分為兩大部分：

1. 第一部分（定義與機轉）：

• 精確界定植生演替的時空動態特徵（時間序列、群落替代、微環境改良）。
• 點出演替階段的演進歷程：先驅群落（Pioneer community） $\rightarrow$ 轉移/過渡群落（Seral stages） $\rightarrow$ 極相群落（Climax community）。

2. 第二部分（工程應用面）：從水土保持工程的「全生命週期」切入，由淺入深歸納為四大實務應用維度：

• 種源配比與物種多樣性（時序性消長設計）：草、灌、喬混播組合，解決「短期沖蝕防護」與「長期邊坡穩定」之矛盾。
• 生育基盤與微棲地營造（縮短原生土壤化育歷程）：如厚層客土噴植、掛網工法，人為跳過漫長的風化先驅期。
• 外來種與本土種動態調控（克服演替停滯）：避免外來強勢草種造成「草被氈化」阻礙木本植物著床。
• 生命週期維護管理（達成免維護自我調節平衡）：利用極相理論減少長期施肥與澆灌成本。

選項分析

本題為申論題，無選擇題選項。應試得分結構與評分重點如下：

• 植生演替名詞釋義（配分約佔 $35\%$ ~ $40\%$）：定義需包含「時間動態」、「物種替代」、「環境改良」與「極相平衡」等專有名詞，不可僅以口語帶過。
• 植生工程實務應用（配分約佔 $60\%$ ~ $65\%$）：切忌空談純生態學理論，必須緊扣水土保持工程工法（如客土噴植、草灌喬混配、格樑填土、植生袋等）與邊坡水文防蝕機理，方可取得高分級距。

解題技巧

1. 破題關鍵詞串聯：作答時務必點出「先驅種（Pioneer species）」、「次生演替（Secondary succession）」、「草灌喬立體群落」、「極相（Climax）」與「自我維持生態系（Self-sustaining ecosystem）」。
2. 常見落入陷阱：

• 陷阱一：只寫出「植物長出來變森林」的泛泛之談，缺乏工程目的（降雨截留、表面沖蝕防治、淺層滑動剪力補強）。
• 陷阱二：誤以為植生工程只是「把草種綠」。必須強調早期外來草種單一綠化引發的「演替停滯（Arrested succession）」缺失，凸顯導入演替觀念之進步性。

核心觀念

本題旨在評量考生對「土壤物理學」及「植生工程植物生理水文環境」核心參數的理解程度。解題關鍵在於掌握以下基本觀念與公式：

1. 土壤水分能量狀態（Soil Water Energy State）：水在土壤中的運動與被植物吸收之難易度，取決於能量梯度而非單純的含水量多寡。能量指標常用土壤水分潛勢（$\psi$）或水吸力（pF 值，$\text{pF} = \log_{10} |h|$，其中 $h$ 為水柱高度以 $\text{cm}$ 計）表示。
2. 土壤水分常數（Soil Water Constants）：土壤孔隙依孔徑大小分為非毛管孔隙（大孔隙）與毛管孔隙（小孔隙）。外力（重力與毛管力吸附）達到相對動態平衡時的各個特定含水量界限，即為水分常數。
3. 土壤有效水分平衡式： $ASW = \theta_{FC} - \theta_{WP}$
4. 土壤總水分潛勢組成式： $\psi_t = \psi_m + \psi_s + \psi_g + \psi_p$

解題方法

回答名詞解釋題型時，切忌只給出一句話的生活化白話描述。必須採用「三維度切入法」，閱卷委員方能給予滿分：

1. 物理定義與現象描述：說明土壤孔隙中的水相狀態（全孔隙飽和、重力水排除、毛管水殘留等）。
2. 能量指標與數值範圍：明確標記其對應的基質潛勢（bar / kPa / MPa）或 pF 值。
3. 植生與水土保持工程之實務意義：闡述該參數在植物水分利用、邊坡植生復育、滯洪蓄水或灌溉排水管理上的工程應用。

解題技巧

1. 正負號與名詞陷阱：

• 「水分潛勢（Water Potential）」以純自由水為基準（$0$），土壤吸附水之基質潛勢恆為負值（如 $-0.33\text{ bar}$、$-15\text{ bar}$）。
• 「水分張力／吸力（Suction / Tension）」表示吸附之力度，習慣以正值表示（如 $0.33\text{ bar}$、$15\text{ bar}$）。答題時若寫「潛勢」務必加上負號。

2. 排列順序聯想記憶法：依含水量由高至低排列為「最大容水量 $\to$ 田間容水量 $\to$ 凋萎點」，對應的重力排水點與有效水分上下限便一目了然。
3. 土壤質地影響：黏土比表面積大、微孔隙多，故田間容水量與凋萎點皆高於砂土；但有效水分（兩者之差）通常以「壤土（Loam）」最高，而非黏土。答題若能補充此點，可大幅提升專業度。

【答案】

(1) 田間容水量（Field capacity, FC）

• 定義：指土壤經充分灌溉或豪雨達水飽和後，多餘的重力水（非毛管孔隙水）藉重力作用向下排乾，水分移動速率變為極微弱時，土壤所能截留之最大水分含量。通常在透水良好的土壤飽和後約 $1 \sim 3$ 天測得。
• 能量指標：此時大孔隙充滿空氣，微孔隙充滿毛管水。其土壤水分潛勢（基質潛勢）約為 $-0.1 \sim -0.33\text{ bar}$（$-10 \sim -33\text{ kPa}$，砂質土接近 $-0.1\text{ bar}$，黏質土接近 $-0.33\text{ bar}$），相當於 $\text{pF } 2.0 \sim 2.54$。
• 工程意義：為「土壤有效水分的上限」，亦為植生工程計算邊坡有效土壤層蓄水量與設計噴植厚度的基準指標。

(2) 凋萎點（Wilting point, WP，特指永久凋萎點 PWP）