113 高普考普通考試 林業技術 林產學概要 考古題詳解

核心觀念

本題是申論題，重點在說明林產業如何把「森林碳吸存」延伸至「木竹材利用與產業減碳」，形成從森林經營、原料供應、加工製造到產品使用與回收的完整減碳策略。

林產業因應淨零的效益可分為三類：

1. 森林碳匯：森林透過光合作用吸收二氧化碳，將碳儲存在林木與森林土壤中。
2. 林產品碳貯存：木竹材製成家具、建材等產品後，產品使用期間仍能保存其中的碳。
3. 材料替代效益：以木竹材取代部分鋼材、水泥、塑膠等高耗能材料，可減少材料生產過程的能源消耗與溫室氣體排放。

然而，採伐後若未持續造林與永續經營，森林碳匯可能下降；林產品的碳貯存效益也須考量產品壽命、加工與運輸排放，以及產品最終處理方式。因此，不能只強調木材固碳，而須從全生命週期管理林產業的碳效益。

解題方法

可依林產業價值鏈分成四個階段作答：森林端、原料端、製造端、產品端，最後補充碳管理與產業轉型。這種寫法能涵蓋林產業從資源培育到產品循環的主要減碳機會。

參考作答

全球朝向淨零碳排放發展，林產業可藉由永續森林經營、提升木竹材利用率及降低產業鏈排放，兼顧森林碳匯、林產品碳貯存與材料替代效益，具體措施如下：

一、推動永續森林經營，增加森林碳匯

透過造林、再造林、森林撫育及適地適木等措施，促進森林健康生長並提升林木蓄積量。經營時應兼顧水土保持、生物多樣性與森林生態功能，並在合理伐採後及時更新造林，使森林資源能持續生長與利用，維持森林長期碳吸存能力。

二、提升國產木竹材利用，擴大碳貯存與替代效益

建立從森林經營、伐採、運材、加工到銷售的國產材供應鏈，提升木材自給率及木竹材利用率。鼓勵木材用於家具、建築、室內裝修等較長壽命產品，使碳在產品使用期間持續保存；並以木竹材替代部分鋼筋、水泥與塑膠等材料，降低高耗能材料的使用需求及相關排放。

核心觀念

本題考闊葉樹材橫切面上，導管管孔在生長輪內的大小變化與排列方式。觀察早材、晚材管孔的大小差異，以及管孔是否集中成環或均勻散布，可用來分類並鑑別樹種。

解題方法

依管孔在年輪內的分布型態，可分為三種主要類型：

核心觀念

本題考查兩種複合材料的組成、製造方式，以及材料組成如何帶來不同性能：

• 單板層積材（laminated veneer lumber, LVL）：以旋切或刨切所得的薄木單板為原料，將單板的纖維方向大致平行排列，塗膠後層積、熱壓膠合而成。因單板木理多沿材長方向排列，LVL 又稱「平行合板」。
• 纖維石膏板（gypsum fiberboard）：以石膏為基材，加入纖維素纖維（常用回收紙纖維）均勻混合、壓製並乾燥，使纖維分散於板材內部，形成無紙面護層的均質板材。

兩者的比較重點是：LVL 利用木材單板的順紋排列形成木質結構材；纖維石膏板則以纖維補強石膏，兼具石膏的防火特性與纖維提供的強度。

解題方法

依「組成與製法 → 性能 → 用途與限制」分別說明。作答時應特別指出 LVL 與普通合板的差異：普通合板的相鄰單板木理通常交錯排列，LVL 則以同向平行排列為主，因此 LVL 的性能具有方向性，適合製成梁、柱等長形構件。

一、單板層積材的特色

1. 強度高且性能較穩定 單板經乾燥、分等、塗膠及熱壓後，木材節疤等天然缺點可分散在不同層次，降低局部缺陷集中造成的強度變異；產品品質及尺寸也較容易控制。

2. 順木理方向的力學性能佳 單板纖維方向大致平行，材長方向具有良好的抗彎、抗拉及抗壓性能，適合作為結構用長形材。其強度仍受樹種、單板品質、膠合品質及使用方向影響，並非各方向性能相同。

3. 可製成長尺寸構材，提高小徑木利用率 單板可縱向接長，接合位置經適當分散後，可製成長而直的材料。原料可採小徑木、間伐材或其他較難直接製成大型實木構材的木材，提升木材利用效率。

4. 尺寸精度與穩定性較佳 單板經乾燥再膠合，含水率較易控制；相較於未充分乾燥的實木，使用時較不易因含水率變化而翹曲、收縮或開裂。

核心觀念

本題考查以超音波評估木材內部品質，以及木材的異向性。木材是具縱向、徑向與弦向三個主要方向的異向性材料，波速會隨傳播方向及木材狀況改變。沿木理方向傳播的音波通常遠快於橫跨木理方向的音波。

超音波儀以換能器將高於人耳可聽範圍的聲波送入木材，再量測聲波通過材料的時間。基本波速為：

其中 $V$ 為音速、$L$ 為傳播距離、$t$ 為傳播時間。若配合木材密度 $\rho$，也可估算動態彈性模數：

這種估算反映材料的動態彈性特性，實際與靜態力學性質的關係仍受樹種、含水率及試驗條件影響。

解題方法

依序說明三個部分即可：先交代超音波檢測原理，再整理它對木材檢測的優缺點，最後比較縱向與橫向音速。作答時要指出波速的方向差異源於木材細胞構造與木理方向，並說明音速會受木材條件及測試方式影響，避免將參考數值寫成所有木材的固定值。

超音波檢測木材的特性

1. 利用聲波傳播訊號判讀木材：常見作法是在木材兩側設置發射與接收換能器，量測脈衝通過材料的時間；也可利用反射訊號或多點測量判斷內部狀況。
2. 波速與衰減會受木材性質影響：木理方向、密度、含水率、節疤、裂縫、腐朽及其他不連續處，都可能影響波速、振幅或訊號衰減。
3. 具有明顯方向性：順木理傳播時，聲波主要沿細胞長軸前進；橫跨木理時，則須穿過較多細胞壁與組織界面，因此波速較低。
4. 可用於性質評估與缺陷檢查：量測結果可協助推估彈性性質、比較構件狀況，或找出可能有異常的區域；通常須依樹種及試驗條件建立適當的判讀基準。

優點

• 非破壞、可重複量測：不必切取試體或破壞構件，適合現場檢測木構件、保存木材及大型材料。
• 檢測快速、儀器具攜帶性：可在多個位置量測，作為初步篩檢或品質分級的工具。
• 可取得內部資訊：聲波傳遞時間與訊號變化能反映木材內部狀況，對部分節疤、裂縫、腐朽或空洞等異常有檢查價值。
• 可估計彈性性質：音速與密度可用來估算動態彈性模數，供材料比較及力學性質評估參考。

缺點

• 結果受多項因素干擾：樹種、含水率、溫度、密度、木理斜度、節疤及試體尺寸等都會影響量測，需控制或記錄條件。