107 地方特考四等 林業技術 林產學概要 考古題詳解

核心觀念

本題評量考生對「森林利用學」與「林產利用」上游端——木材收穫系統（Timber Harvesting System）​完整工序之掌握。木材收穫並非單純的「砍樹」，而是將立木轉換為符合加工規格原木、並兼顧作業安全、經濟效率與環境永續（如減低衝擊採伐，Reduced Impact Logging, RIL）的系統化工程。其核心涵蓋：

1. 林業工程程序：規劃設計 $\rightarrow$ 伐造作業 $\rightarrow$ 集運作業 $\rightarrow$ 土場處理 $\rightarrow$ 林地復育。
2. 木材品質與規格管理：造材（Bucking）決定原木長度與出材率，檢尺（Scaling）決定材積與等級，直接影響國產材進入後端製材與加工的附加價值。
3. 相關法規標準（以命題當年 107 年法規為準）：《森林法》、《國有林林產物處分規則》及各項水土保持相關技術規範。

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解題方法

本題採「作業時序與空間移動」的邏輯作為切入點。解題時切忌條列雜亂，應依循木材自「立木」轉換為「工廠原料」的流向，將收穫系統依序鋪陳：

1. 前置階段：收穫規劃、路網配置。
2. 伐區現場作業：伐倒、打枝、造材（立木轉換為原木）。
3. 搬運與後勤作業：集材（林地至路邊土場）、運材（土場至工廠/貯木場）。
4. 管理與後續維護：土場檢尺分級、伐區復育與水土保持。

以系統論觀點回答，能展現對整個木材收穫供應鏈宏觀且嚴謹的理解。

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選項分析

本題為四等特考之申論問答題，無選擇題選項。依閱卷評分標準，各關鍵工作項目之給分與涵蓋權重分析如下：

• 收穫規劃與土木作業（約佔 15%）：若未提及前置調查與作業道開設，顯示缺乏工程思維，將大幅扣分。
• 伐木與造材（約佔 25%）：此為原木產出的核心技術，必須區分「伐倒」、「打枝」、「造材」，特別是「造材」對木材利用價值最為關鍵，不可漏寫。
• 集材與運材（約佔 30%）：考生必須清楚劃分「集材」（短程、林地到土場）與「運材」（長程、土場到工廠）的空間定義與使用工具之差異。
• 土場作業與檢尺分等（約佔 15%）：連接山林與市場的樞紐作業，缺少此項則無法呼應題目中「推動國產材產業鏈」之訴求。
• 伐區整理與環境復原（約佔 15%）：現代永續林業必備環節，展現林業技術人員對於水土保持與森林永續經營之專業素養。

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解題技巧

1. 口訣記憶法：「規、道、伐、造、集、運、檢、復」

• 規：收穫規劃與林分調查。
• 道：林道與作業道開闢。
• 伐：安全伐倒與打枝。
• 造：分段造材。
• 集：林地集材至土場。
• 運：公路運材至加工廠。
• 檢：土場檢尺、分級與防護。
• 復：伐區殘材整理與水土保持復育。

2. 常見陷阱與扣分盲點：

• 混淆「集材」與「運材」：誤將集材與運材混為一談。集材（Skidding/Yarding）是伐區到土場的初級搬運；運材（Hauling）是土場到製材廠或貯木場的公路/水路/鐵路次級搬運。
• 遺漏「造材（Bucking）」：伐倒後若未經打枝與截切分段，僅為樹幹而非可利用之「原木」，造材是提升材積出材率與經濟價值的核心步驟。
• 忽略「林地復原」：單純寫伐木採收而忽視水土保持與殘材處理，在現代國家考試難以獲得高分。

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【答案】

核心觀念

1. 樹幹之次生生長與組織老化：形成層向內分生次生木質部（Secondary xylem），初期皆具有通導水分及儲存養分之生理活性，稱為「邊材（Sapwood）」。隨著樹齡增長與樹幹加粗，最內層木質部逐漸遠離形成層，輸送功能衰退並經歷老化與生理轉變，最終形成失去生命力之「心材（Heartwood）」。
2. 心材化生理生化機制：位於邊心材交界之移行帶（Transition zone），垂直與水平柔細胞（Parenchyma cells）發生呼吸作用驟增與代謝轉換，將儲存性澱粉轉化為次生代謝產物（抽出物，Extractives），細胞核退化並凋亡。
3. 物理及解剖構造封閉：闊葉樹導管壁孔之柔細胞原生質向導管腔膨出形成侵入體（Tyloses）；針葉樹具緣壁孔紋孔閥偏向閉合形成壁孔閉塞（Pit aspiration）。
4. 木材物理、化學及加工性質分化：兩者在顏色、生材含水率、滲透性、抽出物含量及天然耐朽性上有顯著差異。

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解題方法 本題為標準的國家考試專業申論題，採「機制解析」與「系統對比」之二段式答題架構：

1. 第一部分（形成過程）：以植物生理學與解剖學為切入點，按「代謝改變與養分消耗 $\to$ 抽出物合成與沉積 $\to$ 通導組織之解剖封閉 $\to$ 活細胞凋亡」之時間軸與因果邏輯進行分項陳述。
2. 第二部分（性質差異）：區分為「解剖與生理」、「化學組成」、「物理與水力學」、「加工與利用」四大面向條列說明，文末輔以整合對照表，使評閱委員能迅速掌握論點。

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解題技巧

1. 關鍵術語不可遺漏：作答心材化時，必須精準點出「移行帶（Transition zone）」、「侵入體（Tyloses）」、「壁孔閉塞（Pit aspiration）」及「抽出物（Extractives）沉積」。
2. 避免常見直覺盲點：

• 迷思一：「邊材全部都是活細胞」。事實上，木材中的輸水細胞（針葉樹管胞、闊葉樹導管）在成熟時已無原生質體；邊材中僅有軸向與放射柔細胞（約佔總材積 $5\% \sim 10\%$）是活細胞。心材則是「所有細胞皆為死細胞」。
• 迷思二：「心材之力學強度遠大於邊材」。若排除生物危害（腐朽、蟲蛀），在相同比重與含水率條件下，健全新材與邊材的純木材力學強度幾乎無顯著差異；心材的耐用性主要源於「天然耐腐性」，而非原生的靜態抗彎或抗壓強度。
• 迷思三：「所有樹種的心材顏色都比邊材深」。雲杉（Picea spp.）、冷杉（Abies spp.）等屬於「熟材樹種（Ripewood trees）」，其中央部木質部雖已失去輸水功能並死亡，但無明顯深色抽出物沉積，邊心材肉眼難以區分。

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【答案】

一、樹幹中心材（Heartwood）之形成過程

樹幹內部之木質部由外向內隨年齡老化轉變為心材的過程稱為「心材化（Heartwood formation）」，主要發生於邊材與心材交界的「移行帶（Transition zone）」，其具體歷程如下：

1. 儲藏養分之耗竭與代謝轉換： 邊材中最內層之軸向柔細胞與放射柔細胞逐漸老化，其生理代謝發生質變，呼吸商暫時上升。細胞內原先儲存之澱粉、脂肪等儲藏性碳水化合物被大量消耗，轉化為高濃度的次生代謝產物（抽出物前驅物）。
2. 抽出物（Extractives）的生合成與沉積： 柔細胞合成多酚類（Polyphenols）、單寧（Tannins）、樹脂（Resins）、精油、類黃酮（Flavonoids）及木酚素等次生代謝物質。這些抽出物分泌並滲透至相鄰已死亡的管胞、導管細胞腔內及細胞壁中，使木材顏色加深、產生特有氣味，並大幅提升對木材腐朽菌及昆蟲之毒性。
3. 水分輸送管道之解剖封閉：

• 闊葉樹：與導管相鄰之薄壁柔細胞經由紋孔向導管腔內突出，形成泡狀贅生物，稱為侵入體（Tyloses）；或分泌膠質（Gums）填塞導管，阻斷水分通導。

核心觀念

本題為《林產學概要》（木材物理與加工領域）之基礎經典試題，測驗考生對「木材乾燥學」兩大核心骨架的掌握：

1. 水分與木材物理性之關係： 木材內的水分包含「自由水」（Free water）與「結合水」（Bound water）。當自由水完全蒸發而細胞壁仍飽含結合水之臨界點稱為纖維飽和點（Fiber Saturation Point, 簡稱 FSP，含水率約為 $25\% \sim 30\%$）。木材含水率高於 FSP 時，水分增減僅影響重量；低於 FSP 時，結合水的散失會引發細胞壁收縮，進而導致尺寸改變、強度上升及內部應力產生。乾燥之終極標準在於使木材達到使用環境之平衡含水率（Equilibrium Moisture Content, 簡稱 EMC，台灣地區室內平均約為 $12\% \sim 15\%$）。
2. 木材各向異性（異方性，Anisotropy）與乾燥應力： 木材乾縮具有方向性，一般收縮率比例為：弦向（Tangential）：徑向（Radial）：縱向（Longitudinal）$\approx 2 : 1 : 0.1$（或 $1.5 \sim 2 : 1 : 0.1$）。乾燥過程中，因水分梯度與各向收縮差異，會產生表面張應力與內部壓應力之消長轉換，處理不當即轉變為不可逆之「乾燥缺點」。

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解題方法

本題為標準申論題，作答時切忌漫無邊際之散彈式描寫，應採「結構化、層次化」方式呈現：

1. 木材乾燥目的：自「物理尺寸穩定」、「機械強度」、「生物劣化防治」、「加工與使用性」、「經濟運輸」五大維度切入，點出乾燥在木材工業中的必要性。
2. 乾燥缺點種類：若僅零散列舉名詞不易拿取滿分，必須依「發生機制與外觀形態」系統性劃分為四大類：

• 裂痕破裂類（Checks and Splits）
• 變形翹曲類（Warping）
• 組織塌陷與應力硬化類（Structural collapse & Stress defects）
• 變色類（Discoloration and Stains） 每一類別均需精準交代「成因機制」與「典型形態」，方能體現閱卷委員所偏好的專業深度。

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選項分析（申論評析）

本題為申論問答題，無選擇題選項。依公職考試閱卷評分要點，關鍵論述指標如下：

• 目的篇幅：若僅寫出「防止生蟲、減輕重量」等生活化描述，僅能得基本分；必須點出「平衡含水率（EMC）」、「纖維飽和點（FSP）」、「尺寸安定性」等專業詞彙始能獲得高分。
• 缺點篇幅：若遺漏「表面硬化（Casehardening）」與「潰縮（Collapse）」，視為對乾燥力學機制掌握不足，為主要扣分點；翹曲部分能具體列出杯彎、弓彎、側彎、扭曲四種形態者為高分群。

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解題技巧

1. 記憶口訣：

• 乾燥五大目的——「穩、強、防、輕、好」：
• 穩：尺寸安定（達到 EMC）。
• 強：力學強度提升（低於 FSP）。
• 防：防止菌害蟲蛀（含水率低於 $20\%$）。
• 輕：減輕重量，節省運費。
• 好：後續膠合、塗裝、加工性能好。
• 乾燥缺點四本柱——「裂、翹、陷（硬）、色」。

2. 得分亮點與陷阱提示：

• 陷阱：切勿將「自然乾燥」與「人工乾燥」的優缺點混入「乾燥目的」中作答，扣緊「木材經乾燥後帶來的好處」。
• 加分技巧：在說明「杯彎（Cupping）」時，主動寫出「係因弦向收縮率大於徑向收縮率所致」，在說明「表面硬化」時畫出簡要應力轉換概念，能顯著拉開與一般考生的分數差距。

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【答案】

一、木材乾燥之目的

木材於採伐初期為生材（Green wood），含水率極高且分佈不均。木材乾燥係指在不損害木材品質的前提下，將木材內部的水分（自由水與結合水）適度排除至預定含水率的程序，其主要目的如下：

核心觀念

本題旨在評量考生對「木質複合材料（Wood-based composites）」之室內環境健康安全標準及林產化學膠合技術之理解。本題以命題當年（民國 107 年）之中華民國國家標準（CNS）法規為準；現行法規標準後續雖歷經例行整併與微幅編修，但整體分級架構與釋出量管制標準維持一致。

核心考點涵蓋：

1. CNS 游離甲醛釋出量標準： 依據經濟部標準檢驗局制定之相關標準（如 CNS 1349《普通合板》、CNS 2215《粒片板》、CNS 9907《中密度纖維板》、CNS 11818《積層材》等），規範採用「乾燥器法」（Desiccator method）測定板材中游離甲醛在密閉環境下被蒸餾水吸收之濃度，單位為 $\text{mg/L}$。
2. 游離甲醛釋出機制： 木質複合材料多採用平價、反應迅速之脲醛樹脂（Urea-Formaldehyde resin, UF 樹脂）。其甲醛釋出主要來自兩大部分：

• 樹脂合成與硬化過程中「未完全反應之游離甲醛殘留」。
• 固化後之硬化樹脂因環境溫濕度作用，引發亞甲基醚鍵（Methylene ether bridge）的「水解反應（Hydrolysis）」，持續分解並釋放甲醛氣體。

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解題方法

本題為典型之「規範識記＋技術應用」申論題型，答題應採兩大主軸開展：

1. 第一部分（法規標準）： 切入點為建立標準量化對照架構。清楚列出 CNS 規範之三大標示等級（$\text{F}_1$、$\text{F}_2$、$\text{F}_3$），並同時陳述「平均值」與「最大值」兩項門檻數值，展現法規認知的精確度。
2. 第二部分（降醛途徑）： 切入點採工程材料生命週期之「源頭化學改良 $\rightarrow$ 膠種替代 $\rightarrow$ 製程熱壓調控 $\rightarrow$ 成品物理後處理」四層次展開，依序論述化學改質原理與物理防阻措施，邏輯層次分明。

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選項分析

本題為申論問答題，無選擇題選項。答題重點在於數字切勿記錯，且各等級代號必須為標準的「$\text{F}$ 標示」（非歐盟的 $\text{E}$ 級或日本 JIS 的星號標示）。若混淆平均值與最大值，或未分層次論述降醛機制，將導致嚴重失分。

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解題技巧

1. 數值速記口訣：

• 平均值數列：$0.3 \rightarrow 0.5 \rightarrow 1.5$（單位：$\text{mg/L}$）。
• 最大值數列：$0.4 \rightarrow 0.7 \rightarrow 2.1$（單位：$\text{mg/L}$）。
• 規律驗算：最大值約為平均值的 $1.33 \sim 1.4$ 倍。數值越小代表釋出量越低、等級越高（$\text{F}_1$ 等級最優）。

2. 常見陷阱提醒：

• 混淆標準體系：切勿將 CNS 之 $\text{F}_1 \sim \text{F}_3$ 與日本規格 JIS 的四星級制（$\text{F}^{****} \sim \text{F}^{*}$）或歐洲標準之 $\text{E}_1 / \text{E}_2$ 混為一談。
• 忽略最大值：CNS 判定採雙軌制，試驗結果之「平均值」與「單一試驗最大值」皆不得超標，考生常遺漏「最大值」規定。
• 降醛方法流於空泛：勿只寫「加強室內通風」等消費端行為；考卷要求的是工廠生產端「製造木質複合材料」的工程降醛手段。

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【答案】

一、中華民國國家標準（CNS）木質複合材料游離甲醛釋出量標示等級與容許量標準

依據現行中華民國國家標準（包含 CNS 1349 普通合板、CNS 2215 粒片板、CNS 9907 中密度纖維板、CNS 11818 積層材等規範，以民國 107 年規定為準），採用標準