110 高普考高考二級 土壤肥料 高等土壤學 考古題詳解

核心觀念

本題考查土壤威脅如何削弱土壤的生態系服務。土壤不只是植物生長介質，也參與生產糧食與生物質、調節水分與養分循環、儲存碳、維持生物多樣性、過濾污染物及支撐人類建設等功能。作答時可依序說明各威脅的成因、對土壤物理／化學／生物性質的影響，以及造成的服務損失。

解題方法

每小題可用「土壤受到何種改變 → 土壤性質如何受損 → 哪些生態服務因而衰退」的因果鏈作答。注意「土壤封實」是地表被不透水材料覆蓋，與「土壤壓實」是土粒受壓而孔隙減少，兩者成因相近但機制與影響不同。

（一）土壤侵蝕

土壤侵蝕是土粒受水、風或重力作用而剝離、搬運及沉積的過程。耕作不當、植被移除、過度放牧、坡地開發及強降雨等，均會加速侵蝕。

表土通常含有較多有機質、養分、微生物及細根。表土流失會降低土層厚度、保水與保肥能力，破壞團粒結構及土壤生物棲地，使作物根系生長受限、土壤生產力下降。侵蝕所帶走的土粒與養分進入河川及水庫，也會增加濁度、淤積與優養化風險，削弱土壤調節水質、蓄洪及支援水域生態的能力。風蝕還會造成揚塵，影響空氣品質與人體健康。

（二）土壤有機質流失

土壤有機質是土壤碳庫的重要組成，來源包括植物殘體、根系分泌物及土壤生物殘體。土地開墾、過度耕作、殘體移除、森林砍伐、火災及升溫促進有機質分解，都可能造成有機質含量下降。

有機質流失會使團粒穩定性降低、土壤易受侵蝕，並減少保水、保肥及陽離子交換能力；氮、磷、硫等養分供應與土壤微生物活動也會受影響，導致土壤肥力與生物多樣性下降。此外，土壤碳庫縮小會增加二氧化碳釋放，削弱土壤固碳與氣候調節功能；土壤結構和入滲能力變差，亦會降低蓄水、緩洪及淨化水質的服務。

（三）土壤污染

土壤污染是污染物在土壤中累積至足以危害生物、人體健康或土壤功能的狀況。來源包括工業排放與廢棄物、礦業、污水及污泥、農藥與肥料不當使用，以及油品洩漏等。常見污染物包括重金屬、有機污染物、持久性農藥及過量養分。

污染物可能直接毒害土壤微生物、蚯蚓及植物，干擾分解、固氮、養分循環與土壤形成；亦可能被作物吸收，再經食物鏈危害動物與人體。污染還會降低農地生產與土地利用價值，破壞土壤作為污染物過濾、緩衝及分解介質的功能。當污染物隨逕流或淋洗移動時，亦會污染地表水與地下水，擴大生態系統受損範圍。

核心觀念

本題以選擇性溶解所得的鐵分率，判斷土壤中鐵的成土程度、氧化物結晶程度，以及風化與轉化的方向。各指標比較時，須假設土壤母質與分析方法相近；單一數值不宜脫離土壤環境，直接當成絕對年代或風化量。

• $Fe_t$：土壤全鐵，包含原生礦物鐵及成土鐵氧化物中的鐵。
• $Fe_d$：連二亞硫酸鈉－檸檬酸鹽－重碳酸鹽法（dithionite-citrate-bicarbonate，DCB）可溶出的游離鐵，通常代表較廣義的成土鐵氧化物。
• $Fe_o$：酸性草酸銨可溶出的鐵，主要代表低結晶度、短程有序的鐵相。

通常可用 $Fe_d-Fe_o$ 近似表示較結晶的成土鐵氧化物鐵；不過各溶解法是操作性分率，並非精確對應單一礦物。

解題方法

先把指標分成兩類：

1. 除以全鐵 $Fe_t$ 的比值：看成土鐵或結晶成土鐵占全鐵的比例。
2. 兩種溶解分率的比值或差值：看成土鐵氧化物的結晶度，以及低結晶度鐵向較結晶鐵相轉化的程度。

依此逐項說明數值升高或降低所代表的意義。

各指標意義

（一）$\dfrac{Fe_d}{Fe_t}$

表示游離、可由 DCB 溶出的成土鐵占全鐵的比例，可稱為游離鐵比率或成土鐵比率。

比值愈高，表示全鐵中有較大部分已由原生含鐵礦物風化釋出，並轉化為成土鐵氧化物；通常反映鐵氧化物形成較多、風化與成土作用較強。比值偏低則表示全鐵中仍有較大比例存在於原生礦物或非 DCB 可溶形式。

（二）$\dfrac{Fe_d-Fe_o}{Fe_t}$

分子 $Fe_d-Fe_o$ 估計較結晶的成土鐵氧化物，除以全鐵後，表示結晶性成土鐵占全鐵的比例。

比值愈高，表示形成並累積的結晶性成土鐵相較多，常代表風化及成土作用較進展，低結晶度鐵向較穩定、較結晶鐵相轉化較充分。比值較低則可能表示成土鐵較少，或成土鐵仍以低結晶度形式為主。

（三）$\dfrac{Fe_o}{Fe_d}$

表示低結晶度鐵占游離成土鐵的比例，常稱活性鐵比率或低結晶度鐵比率。

比值愈高，代表成土鐵氧化物中低結晶度、短程有序的鐵相比例較大，反映較活躍或較新生成的鐵相較多；比值愈低，則表示游離鐵中結晶性鐵相所占比例較高，通常是低結晶度鐵經老化、脫水與結晶化的結果。

核心觀念

土壤轉換函數（pedotransfer function, PTF）的核心，是把「容易取得的土壤資料」轉換成「不易量測、但模型或評估工作所需的土壤性質」。Bouma（1989）以「將已有的資料轉換為所需要的資料」概括其精神。

PTF 通常以一組已量測的土壤資料建立經驗或半經驗關係，例如：

它不是土壤生成過程本身的機制模型，而是利用土壤性質之間的關聯，估算缺少或取得成本高的性質。典型例子是以砂、坋、黏粒含量、容積密度及有機碳含量，估算土壤水分特性曲線或水力參數。

解題方法

依題目要求，分別說明 PTF 的定義、目的與應用。作答時先交代「由可得資料推估所需資料」的轉換概念，再連結題幹提到的資料收集成本，最後以農業、環境及土壤模擬所需的性質舉例。

目的

1. **補足缺漏資料：**土壤調查常有容易量測或例行記錄的基本資料，但缺乏某些模型所需的土壤物理、化學或水力參數。PTF 可由已有資料估算這些參數。
2. **降低量測成本與時間：**直接量測某些性質可能耗時、昂貴，或需要大量樣本。PTF 可減少完整實測所需的工作量。
3. **提供模擬模式參數：**土壤水分移動、溶質傳輸、熱傳及養分循環等模式，需要相應的土壤參數。PTF 能利用土壤調查中較普遍的資料，補足模式輸入。

核心觀念

本題考查環境影響評估中的土壤基線調查與環境敏感性判斷。土壤調查不只是確認是否已有污染，也要掌握土壤的化學、物理與分類特性，據以預測開發行為可能造成的土壤劣化、污染物遷移、生態影響及土地利用適宜性。

各項指標的考量可分為三類：

1. 土壤化學環境：pH、Eh、有機物、CEC、EC。
2. 土壤空間與物理特性：土壤類型及分布、土壤質地。
3. 污染基線：重金屬全量。

土壤基本性質會影響污染物的存在形態、吸附固定、溶解移動及生物可利用性；因此，分析結果應搭配土壤類型、採樣位置與預定開發方式解讀。重金屬全量可用於掌握污染物的總量與背景濃度，但不等同於生物可利用量或污染物遷移性。

本題未要求引用特定法條，也未要求判定是否符合污染管制標準。作答重點是說明各項目被納入土壤評估的科學依據。涉及法規時，應以命題當年（民國 110 年）法規為準。

解題方法

依各項指標逐一回答：「它代表什麼土壤特性」、「會如何影響環境或污染物行為」、「為何能協助評估開發影響」。題目特別註明 Eh 僅適用於濕地或水田土壤改變利用，作答時須連結土地排水、乾燥或翻動後的氧化還原環境變化。

各項目考量依據

（一）土壤反應（pH）與 Eh 值

土壤 pH反映土壤酸鹼狀態，影響養分有效性、微生物活動、植物根系生長，以及金屬元素的溶解、吸附與沉澱。土壤酸化或鹼化可能改變重金屬的移動性與生物可利用性，因此 pH 可作為判斷土壤生產力、環境條件及污染物潛在風險的重要基線。

**氧化還原電位（Eh）**反映土壤環境的氧化或還原程度，常以 mV 表示。濕地或水田長期淹水時，土壤容易形成缺氧、還原環境；若改為排水、填築或其他利用，Eh 可能升高，使鐵、錳、硫等元素的化學形態改變，也可能影響砷及其他金屬的溶出或固定。因此，對濕地或水田改變利用的評估，須調查 Eh 以掌握水文條件改變所造成的土壤化學變化。

（二）土壤類型（或分類）及分布

土壤分類整合了土壤的剖面特徵、形成條件與主要性質；調查其分布可辨認開發區內不同土壤單元及其空間差異。這些差異關係到土壤的排水、保水、侵蝕敏感性、肥力、污染物滯留能力，以及作為農地、濕地或其他用途的適宜性。

建立土壤類型與分布資料，可作為環評的空間基線，據以辨認較敏感或需優先保護的區域，並評估開發對土壤資源、農業生產及棲地的影響。

（三）有機物含量與陽離子交換容量（CEC）

有機物含量反映土壤有機質的累積與土壤碳資源狀況。土壤有機物有助於形成團粒結構、改善保水性與通氣性，並參與養分供應及循環；有機質含量也會影響部分污染物的吸附、錯合與滯留。