114 高普考普通考試 農業技術 土壤與肥料概要 考古題詳解
第 一 題25 分
以等體積的去離子水及 氯化鈣溶液分別加入某一酸性土壤後，所測得之土壤 值，兩者所代表的土壤肥力意義為何？
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核心觀念
本題考的是土壤酸度的兩種測定方式及其肥力意義：
- 以去離子水測得的 pH：主要反映土壤溶液中氫離子活度所造成的活性酸度，也就是土壤當下溶液的酸鹼狀態。
- 以 氯化鈣溶液測得的 pH：反映加入電解質後土壤懸液的酸鹼狀態。鈣離子會置換土壤膠體表面的交換性氫、鋁離子，使其進入溶液，因此測值較能呈現土壤的鹽類 pH，並受交換性酸及土壤緩衝作用影響。
對酸性土壤而言，氯化鈣溶液測得的 pH 通常低於去離子水測得值。這不是土壤突然變得更酸，而是兩種測定條件不同，反映的酸度資訊也不同。
解題方法
先辨認兩種浸提液的差別，再連結其代表的酸度：
- 去離子水提供低離子強度的測定環境，測值以土壤溶液中的活性酸度為主。
- 氯化鈣溶液提供較高離子強度；
第 二 題25 分
請說明並比較分別含有雲母（mica）與高嶺石（kaolinite）的兩種質地等級與有機質含量均類似的土壤，在農業生產土壤管理上需要注意的事項。
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核心觀念
本題比較的是雲母與高嶺石這兩類黏土礦物對土壤肥力及水分管理的影響。題目已限定兩土壤的質地等級及有機質含量相近，因此比較重點在於黏土礦物的層狀結構、陽離子交換容量（CEC）、養分固定能力及水分保持特性，而不是土壤顆粒粗細或有機質差異。
雲母屬於 2:1 型層狀矽酸鹽礦物，層間有鉀離子；風化後可形成蛭石或伊利石等礦物。高嶺石則屬於 1:1 型礦物，層間以氫鍵連結，膨脹性低，永久性負電荷及 CEC 通常也較低。
解題方法
先辨認礦物類型，再沿著「電荷與 CEC → 養分保蓄及固定 → 水分與物理性質 → 田間管理」逐項比較。質地與有機質相近，代表不能單憑砂、坋、黏比例或有機質含量推論兩土壤的保肥力相同；黏土礦物本身仍會造成重要差異。
| 比較項目 | 含雲母土壤 | 含高嶺石土壤 |
|---|---|---|
| 礦物結構與電荷 | 2:1 型礦物，通常具有較高的負電荷與 CEC；雲母風化後的次生礦物也會影響實際 CEC | 1:1 型礦物，永久負電荷少，CEC 通常較低，電荷較受 pH 影響 |
| 鉀素行為 | 雲母晶格含鉀，可經風化釋出鉀；部分鉀也可能進入層間而被固定，短期內不易被作物利用 | 本身不具雲母式的層間鉀來源與固定機制，鉀主要依施肥及土壤交換態供應 |
| 其他養分 | 較高 CEC 通常有助保留鉀、鈣、鎂、銨等陽離子；仍須依土壤檢測決定施肥量 | CEC 較低，陽離子較容易隨滲流水流失，應重視分次施肥及避免一次施用過量 |
| 水分與物理性質 | 2:1 型黏土礦物常有較高的吸水、保水或膨脹收縮特性；實際表現仍受雲母風化程度及伴生礦物影響 | 高嶺石膨脹性低，通常較不易因乾濕變化而劇烈膨脹收縮；但低 CEC 不代表土壤一定排水良好，仍須看土壤結構與剖面 |
| 管理重點 | 監測有效鉀，避免把晶格或層間固定的鉀全數視為作物可利用量； |
第 三 題25 分
如何從土壤剖面的顏色來評估該土壤的排水程度？
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核心觀念
土壤剖面顏色可反映土壤通氣與氧化還原狀態，因而用來推估土壤排水情形。判讀時要看各土層的基質色、斑紋色、斑紋分布及出現深度，不能只憑表土顏色下結論。
排水良好時，土壤孔隙含氧較充足，鐵多以氧化態存在，常呈紅、黃、褐色。土壤長期或季節性飽水時，氧氣不足，鐵、錳發生還原與移動，可能形成灰色、藍灰色或低彩度區域；水位升降、氧化還原交替時，則常出現灰色耗減區與紅、黃、褐色鐵錳斑紋並存的斑駁外觀。
解題方法
由土壤剖面表層向下觀察，依序判斷：
- 基質色：紅、黃、褐色且均勻，通常表示通氣較好；灰、藍灰或低彩度基質色，常表示土壤曾有較長時間的飽水與還原環境。
- 氧化還原斑紋：灰色、淡色區常是鐵錳耗減區；紅、黃、褐色斑點或斑塊常是鐵錳氧化物集中處。斑紋越明顯、分布越廣，通常代表水分飽和及氧化還原交替的影響越強。
- 斑紋出現深度：若灰色基質或氧化還原斑紋從較淺處開始出現，通常表示季節性高水位較接近地表、排水較差；
第 四 題25 分
如何選擇覆蓋作物（cover crops）進行土壤管理，以達到肥培目的並兼顧土壤固碳功能？
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核心觀念
覆蓋作物是主作物休耕期或行間種植、主要用於保護與改善土壤的植物。選種不能只看「增加氮肥」，還要依土壤管理目標、氣候與水分、主作物輪作安排及後續處理方式綜合判斷。
覆蓋作物的肥培功能包括：豆科固氮、吸收並回收土壤養分、減少淋洗，以及植體還田後提供有機質。固碳則是透過光合作用把大氣二氧化碳轉成植物生物量，將根系與殘體碳輸入土壤；其中一部分經微生物分解後形成較穩定的土壤有機碳。覆蓋作物增加的碳輸入不等於全部長期留存，仍須配合少耕或免耕、維持土壤覆蓋及合理水肥管理。
解題方法：先定目標，再配作物與管理
可依「肥培需求—碳輸入—環境適應—栽培管理」四個面向選擇：
- 先確認肥培需求
- 需要增加氮素時，選擇適合當地的豆科覆蓋作物，如苕子、紫雲英、田菁或太陽麻。豆科透過與根瘤菌共生固定大氣氮，還田後可供後作利用。
- 需要吸收殘留硝酸態氮、減少養分淋洗或增加大量生物量時，可選禾本科，如黑麥、燕麥或高粱；其根系發達，也有助於改善土壤團粒與孔隙。
- 需要兼顧固氮與高生物量、地表覆蓋或養分吸收時，可採豆科與禾本科混播，利用不同作物的功能互補。
- 評估固碳潛力
- 優先選擇生育期與當地氣候相配、能建立良好植被且產生較多地上部與根系生物量的作物。
- 根系與根系分泌物直接將碳輸入土壤；地上部則須透過留在田間或翻埋還田，才能成為土壤有機質來源。
- 維持活根時間較長、降低裸露期，可增加碳輸入並減少土壤侵蝕與有機碳流失。
- 配合環境與輪作條件
- 依播種季節、溫度、降雨、灌溉條件及土壤排水性選種，避免作物無法順利建立或與主作物競爭水分。
- 檢視覆蓋作物與主作物是否有病蟲害寄主重疊、相同養分需求或生育期衝突。