112 高普考普通考試 水土保持工程 植生工程概要 考古題詳解

核心觀念

本題評量植生工程中「播種法（Seeding Methods）」的整地設計準則與微地形調控。依據《水土保持技術規範》（民國 112 年版本）與植生工程學理，坡面整地並非單純「愈平整愈好」，而是必須依後續導入工法的物理特性與生態需求量身調控：

1. 鋪網噴植工法：涉及剛性或柔性網具（如鍍鋅鐵絲網、抗紫外線塑料網）鋪設、錨釘打入固結與生育基材之噴射附著，強調「坡面密貼性（Contact）」與「基材連續性」。
2. 種子撒播工法：直接將種子均勻散佈於坡面，缺乏人為外加網具與厚層基材包覆，核心取決於種子的「物理滯留（Retention）」與「萌芽微環境（Safe microsite）」。

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解題方法

本題為對比型申論題，答題架構應採「要求界定」與「力學／水力／生態成因剖析」雙軸切入：

1. 地表平坦度要求界定：明確指出兩者要求的「平整程度」與「表面微構造型態」（平順貼合 vs. 粗糙起伏）。
2. 背後成因剖析：

• 鋪網噴植：從「網體與坡面貼合度（防止懸空架橋）」、「噴植厚度均勻度與基材掉落流失」、「網下沖蝕掏空（Gully erosion）」三個物理力學視角分析。
• 種子撒播：從「防止種子滾落與風水沖蝕」、「營造保水保溫微環境」、「幼苗胚根抓地穿透」三個生態水文學視角分析。

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選項分析（工法特性比對）

本題非選擇題，依題旨將兩大工法之要求與成因逐一條分縷析如下：

一、鋪網噴植（Net-covering Hydraulic Seeding）

1. 對地表平坦程度之要求：

• 高平整度與順坡修整：坡面必須經過細緻整地，敲除突出之尖銳孤石、挖除浮凸樹根樹頭，並填平深溝局部凹陷，使坡面呈均勻平順之幾何坡面。
• 無劇烈微地形起伏：嚴格禁止出現突兀的階梯狀斷面、巨石突出或深窄坑洞。

2. 背後原因：

• 避免網體「懸空（架空）」造成貼地不良：金屬網或植生網具備一定抗彎剛度或拉張應力，若地表起伏過大，鋪網時網體跨越凸出物與窪地之間會形成「架橋效應（Bridging effect）」，導致網與地表之間產生空隙。
• 防止基材流失與厚度不足：噴植之生育基材遇懸空網體時，泥漿無法附著於岩土表面，易由網孔掉落或滑墜至坡底，造成凸處厚度不足、幼苗枯萎。
• 防止網下集水掏刷（掏空沖蝕）：若網體懸空，降雨時地表逕流會在網底空隙流動形成集中暗流，引發細溝沖蝕（Rill erosion），將網下土壤淘空，終致整片邊坡網具崩塌滑脫。
• 確保錨釘受力均勻：坡面平整能使打入的錨釘（錨筋、U型釘）緊密將網扣緊地表，避免因局部張力集中導致錨釘拔脫破壞。

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二、種子撒播（Seed Broadcasting）

1. 對地表平坦程度之要求：

• 不宜過度平坦光滑（要求適度微粗糙度）：地表不需要、且「絕對不可」整得如鏡面般平整光滑。

核心觀念

本題旨在測驗水土保持植生工程中「肥培管理（Fertilization Management）」之學理與實務決策能力。植生工程施肥之核心目的在於加速坡面植物萌芽、健全根系發育以達到固土護坡與群落自我演替，而非追求農藝上的產量極大化。

決定肥料採「一次性施放（基肥）」或「多次施放（追肥）」之決策機制，根植於養分釋放與流失動力學，受四大核心觀念支配：

1. 土壤保肥力與淋溶作用（Leaching）：取決於土壤質地、有機質含量及陽離子交換容量（Cation Exchange Capacity, $\text{CEC}$）。砂質土及陡坡易受降雨沖蝕與淋洗，保肥力低；黏質土與壤土保肥力高。
2. 植物需肥規律與耐肥性：植物在種子發芽、幼苗期、營養生長旺盛期及群落穩定期的養分吸收速率不同。幼苗期耐鹽分濃度（EC值）低，過量施肥易致肥害（高滲透壓燒根）。
3. 肥料溶出動力學與劑型：速效性化學肥料溶出快、易流失；有機質肥料與包膜緩釋/控釋肥料（Controlled-Release Fertilizers, CRF）溶出期可長達數月至一年以上。
4. 邊坡施工可及性與維護成本：陡坡噴植工法後續人員機具難以再次進入，施肥次數受工程可行性與經濟效益制約。

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解題方法

申論本題應採取「系統工程分析法」，從土壤與基地環境、植物生活史需肥特性、肥料劑型與物理化學性質、工程工法與施工可及性等四個構面建立多準則決策體系，論述如下：

一、 依「土壤質地與沖蝕環境」評估

1. 土壤質地與保肥能力（CEC）：

• 粗質土（砂土、礫石土）：孔隙大、保水保肥力極差，若一次性大量施放水溶性化肥，易隨逕流及重力水淋失，應採「少量多次施放」。
• 細質土（壤土、黏土）或富含有機質土壤：膠體多、$\text{CEC}$ 高，具有吸附與緩衝養分能力，可減少施肥頻率，採「一次性施放」或「低頻率施放」。

2. 邊坡坡度與降雨沖刷度：

• 迎風坡、高侵蝕性強降雨區或陡峭邊坡，表土逕流沖刷劇烈，表施肥料極易遭沖蝕帶走，需縮短追肥間隔或配合工程固著工法；平緩邊坡則可依植生生長週期規劃常態分次施肥。

二、 依「植物種類與生長發育階段」評估

1. 生長階段需求與耐肥力：

• 萌芽與幼苗期：耐肥力低，若一次性給予高濃度速效化肥，土壤溶液滲透壓急遽升高將造成幼根脫水枯死（肥害）。初期僅能施以低劑量「一次性基肥」。
• 旺盛生長期（分蘖、抽梢期）：養分吸收速率最高，宜採「多次追肥」，分批補足氮、磷、鉀需求。
• 群落定生與演替後期：當草本與木本混生群落逐漸穩定，應停止或大幅減少施肥次數，促使植生木質化、根系深扎以適應貧瘠貧養環境，促成自然演替。

2. 草本與木本之差異：

• 快速覆蓋型草本植物生長週期短、代謝迅速，易在短時間耗盡表土養分，可於雨季初期配合「多次施肥」；深根性木本植物初期需肥緩慢，偏好深層緩釋肥，施肥次數宜少。

三、 依「肥料種類與溶出特性」評估

1. 速效性化學肥料：溶解度高、肥效迅速但持續期短（約 $2 \sim 4$ 週），一次性施放易造成大量流失及下游水體優養化，必須採多次施放（少量多次）。

核心觀念

本題為「植生工程」與「水土保持土壤學」之跨領域核心申論題，測驗考生對於環境逆境下土壤化學性質與植物生理反應的掌握度，以及水土保持工法對特殊立地環境之改良實務。主要考核重點如下：

1. 土壤反應（pH值）的生理與生物化學效應：

• 養分有效性（Nutrient Availability）：依 Truog 土壤養分溶解度關係，在不同 pH 下土壤大量元素（N、P、K、Ca、Mg、S）及微量元素（Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo）的溶解與固定機制（例如：酸性環境下磷與鐵、鋁形成不溶性沉澱；鹼性環境下磷與鈣沉澱，微量金屬元素形成氫氧化物沉澱）。
• 離子毒害（Ion Toxicity）：強酸（$\text{pH} < 5.0$）下活性鋁離子（$\text{Al}^{3+}$）、錳離子（$\text{Mn}^{2+}$）對植物根尖分生組織的毒害與抑制伸長。
• 土壤微生物活性：中性至微酸性（$\text{pH } 6.0 \sim 7.0$）環境最利於硝化細菌、共生固氮菌（根瘤菌）活性；過酸會阻斷氮素礦化循環，過鹼會破壞土壤團粒結構。

2. 特殊地土壤之成因與判別：

• 過酸特殊地：如礦山廢棄地／含硫廢礦堆（黃鐵礦氧化產酸）、高溫多雨淋洗強烈之紅壤台地或酸性泥炭地。
• 過鹼特殊地：如濱海鹽鹼地（地下水蒸散積鹽）、泥岩惡地（青灰岩／月世界，高交換性鈉離子與可溶性鹽類）、蛇紋岩開採地或石灰岩裸露地。

3. 土壤改良工程對策：

• 酸性土壤改良：化學中和劑（農業石灰石粉、消石灰、苦土石灰）、增施有機質及螯合固鋁、磷肥補充。
• 鹼性土壤改良：化學置換劑（石膏 $\text{CaSO}_4\cdot 2\text{H}_2\text{O}$、硫磺粉）、物理排水洗鹽、暗管排鹽與覆土隔離。

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解題方法

本題為典型結構化申論題，答題時應切忌散漫發揮，宜採「三段式層次展開法」作答：

1. 第一部分：剖析土壤酸鹼度對植物生長之影響機制

• 從「養分有效性」、「離子毒害作用」、「土壤微生物生態」及「植物根系生理機能」四個構面分別論述，輔以化學反應與生理障礙，展現理論基礎。

2. 第二部分：歸納特殊地之過酸與過鹼類型及其成因

• 區分「過酸特殊地」與「過鹼特殊地」，明確指出其所屬工程立地類型（如礦區廢棄地、強淋洗紅壤、濱海鹽漬地、泥岩惡地），並說明其致酸／致鹼之地球化學成因。

3. 第三部分：提出具體工程與農藝改善對策

• 分就過酸與過鹼兩類，由「化學改良（施用資材種類與化學作用）」、「物理與水理改良（客土、排水洗鹽）」及「植生配置（耐逆境草木本選用）」三維度提出務實對策。

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選項分析

本題為申論題，無選擇題選項。審題時應嚴格審視題目之三項設問指標：

• 指標一：「土壤酸鹼度如何影響植物生長」$\rightarrow$ 必須兼顧「過酸」與「過鹼」對養分、毒性、微生物之影響。
• 指標二：「導入植物時，哪些特殊地土壤會有過酸或過鹼問題」$\rightarrow$ 必須明確列舉水土保持工程常見的特殊地類別並點明酸鹼屬性。
• 指標三：「如何改善」$\rightarrow$ 必須對應過酸與過鹼分別提出化學、水理、生物材料等具體可行之改良工法。

若僅答出養分吸收受阻而未提及鋁錳毒害，或僅列出石灰改良而漏列鹼地石膏置換排鹽工法，將面臨評分項目不完整之扣分。

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解題技巧

1. 關鍵化學式點綴：在說明黃鐵礦產酸機制（$\text{FeS}_2$ 氧化）、石灰中和酸度（$\text{CaCO}_3$ 中和 $\text{H}^+$）、石膏置換土壤鈉離子（$\text{Na}^+$ 被 $\text{Ca}^{2+}$ 置換後淋洗），適度寫出化學反應，能大幅提升答題專業度。
2. 切忌空泛名詞：寫到特殊地時，務必結合台灣常見水土保持實務案例，如「泥岩惡地（月世界）」、「濱海飛砂地」、「金屬或硫磺礦業廢棄地」，能讓閱卷委員確認考生具備現地工程實務感。
3. 對策務求具體完整：改善手法務必把握「化學改善（酸鹼調整）$+$ 物理水理（客土／排水洗鹽）$+$ 植生配合（選種）」的黃金鐵三角，架構清晰分明。

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【答案】

一、土壤酸鹼度（pH值）對植物生長之影響

土壤反應多以 pH 值表示，植物最適生長區間通常為中性至微酸性（$\text{pH } 6.0 \sim 7.0$）。極端酸鹼度主要透過下列途徑抑制或破壞植物生長：

1. 影響土壤養分有效性（Nutrient Availability）：

• 強酸性環境（$\text{pH} < 5.0$）：土壤中游離的活性鐵（$\text{Fe}^{3+}$）與鋁（$\text{Al}^{3+}$）極易與磷酸根離子結合，生成難溶性的磷酸鐵與磷酸鋁沉澱，產生「磷固定作用」，導致嚴重缺磷；鈣（$\text{Ca}^{2+}$）、鎂（$\text{Mg}^{2+}$）、鉀（$\text{K}^+$）等鹽基陽離子因大量淋失而匱乏；鉬（$\text{Mo}$）之有效性亦顯著降低。
• 強鹼性環境（$\text{pH} > 8.0$）：大量鈣離子（$\text{Ca}^{2+}$）與磷酸根結合成不溶性磷酸三鈣；鐵、錳、銅、鋅等微量金屬元素易轉化為不溶性氫氧化物或碳酸鹽沉澱，導致植物葉片失綠黃化；硼（$\text{B}$）之吸收亦受強烈抑制。

2. 產生離子毒害作用（Ion Toxicity）：

• 當 $\text{pH} < 5.0$ 時，土壤膠體釋出高濃度活性鋁離子（$\text{Al}^{3+}$）及錳離子（$\text{Mn}^{2+}$），會破壞根系細胞膜結構，抑制根尖細胞分裂與 DNA 複製，造成根尖木質化、粗鈍、側根停止發育，喪失吸水吸肥機能。

核心觀念

本題旨在測驗考生對於植生工程施工品質管理與植生導入成果評估指標的掌握程度。評估植生工程的成效，必須根據植物生活型（草本植物、木本植物）的生活史特性，以及所採用的植生導入工法（播種法、栽植法），選用適當之調查評估指標與合適的時機點。

相關規範依據主要涵蓋：

• 法源與技術規範：以命題當年（民國 112 年）之《水土保持技術規範》（特別是植生工相關章節）、《水土保持手冊》（工程篇・植生工程）及行政院公共工程委員會《公共工程施工綱要規範》（如第 02902 章「植生」、第 02920 章「種植與移植」、第 02931 章「植生噴植」）之規定為準。
• 關鍵定義：

1. 成活率（Survival Rate）：個體成活之株數與總栽植株數之百分比，公式為： $\text{成活率 } (\%) = \frac{\text{存活株數}}{\text{總栽植株數}} \times 100\%$
2. 覆蓋度（Coverage / Canopy Cover）：植物地上部莖葉在地表垂直投影面積佔調查樣區總面積之百分比，公式為： $\text{覆蓋度 } (\%) = \frac{\text{植物垂直投影面積}}{\text{樣區總面積}} \times 100\%$
3. 種子發芽數（Germination Count / Density）：單位樣區面積內，種子萌發出土且具有生活力之幼苗株數密度（株／$\text{m}^2$ 或株／$30\text{ cm} \times 30\text{ cm}$）。

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解題方法

本題切入點採**「二維矩陣對比＋逐項標準剖析」**法：

1. 特性匹配分析：

• 栽植法導入的植物多為個體明確之苗木（木本為主，少數分株大草本），因此以「個體存活」為評估標的，對應成活率。
• 播種法導入的草類生長迅速、走莖匍匐、單株界限不易辨識，因此以「地表綠覆面積」為評估標的，對應覆蓋度。
• 播種法在完工初期（數週內）植被尚未成被覆時，為早期檢驗種子活性與播種均勻度，以「單位面積幼苗數」為評估標的，對應種子發芽數。

2. 量化標準陳述：依循水土保持工程驗收通則，分別給出三種調查法的標準驗收門檻與容許範圍。

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解題技巧

1. 分類與工法記憶矩陣：

• 木本 ＋ 栽植 $\rightarrow$ 成活率（驗收關鍵在於苗木是否健壯成活）。
• 草本 ＋ 播種（中期／驗收期） $\rightarrow$ 覆蓋度（驗收關鍵在於水土保持防沖蝕效能）。
• 草本／混播 ＋ 播種（初期／萌芽期） $\rightarrow$ 種子發芽數（早期控管關鍵在於播種品質與發芽均勻度）。

2. 常見考題陷阱：

• 陷阱一：誤將發芽數列為最終驗收標準。種子發芽數為「初期品質檢驗指標」（通常在播種後 14 至 30 天進行），並非最終完工驗收的主要指標；最終驗收草本仍以「覆蓋度」為主。
• 陷阱二：合格標準漏寫「空禿限制」。