112 高普考高考二級 土壤肥料 土壤資源調查與利用規劃研究 考古題詳解
第 一 題25 分
若調查之土壤性質具有空間相依性（spatial dependence），請說明可應用何種空間內插方法來推估未採樣調查位置的土壤性質，並請說明其推估之原理和流程。
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核心觀念
本題考查土壤性質具有空間相依性時，如何運用地統計學（geostatistics）推估未採樣位置。適用方法為克利金法（Kriging），其中最常用的是普通克利金法（Ordinary Kriging）。
空間相依性是指相近位置的土壤性質通常較相似，且相似程度會隨距離增加而降低。克利金法利用已採樣位置間的空間相關結構，建立半變異函數，再計算各樣點對待估位置的加權值。
解題方法：普通克利金法
設已知位置 的土壤性質觀測值為 ，待估位置為 。普通克利金法以已知樣點的線性加權和估計待估值：
其中 是克利金權重。普通克利金假設研究區內平均值未知但固定，並要求估計量無偏，因此：
權重不是單純按距離遠近指定，而是根據樣點彼此及各樣點與待估位置之間的空間相依性求得；如此可兼顧距離與樣點間的冗餘資訊。
推估原理與半變異函數
先以樣點資料計算實驗半變異數。對相距約為 的樣點配對，計算：
其中 為距離落在該組距的樣點配對數。半變異數描述相隔距離 的觀測值差異；通常距離愈遠，半變異數愈大，直到趨近基台值。
接著以球狀、指數或高斯等模型配適實驗半變異函數，估計塊金值、基台值與變程。塊金值反映微尺度變異或測量誤差；變程表示空間相依性大致延續的距離範圍。配適後的模型可提供計算克利金權重所需的空間共變異資訊。
普通克利金權重可由下列聯立方程求得：
第 二 題25 分
一個區域的土壤經調查後，依美國農部（USDA）土壤分類（Soil Taxonomy）命名為 Fine, mixed, hyperthermic, Typic Hapludoxs，請問其屬於哪個土綱（Order）？哪個亞綱（Suborder）？哪個大土類（Great group）？哪個亞類（Subgroup）？哪個土族（Family）？這種土壤主要的特性為何？若要栽培作物，需要注意哪些問題？
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核心觀念
本題考查 USDA Soil Taxonomy 六級分類階層，以及 Oxisols 的形成特性與農業利用限制。六級由高至低依序為：
土綱（Order）→ 亞綱（Suborder）→ 大土類（Great group）→ 亞類（Subgroup）→ 土族（Family）→ 土系（Series）
題目所列 Fine, mixed, hyperthermic, Typic Hapludoxs 是土族名稱的寫法。前三個詞描述土族層級的粒徑、礦物組成與土壤溫度特性；後面的 Typic Hapludox 則提供分類至亞類的名稱。
解題方法
由分類名稱逐層向上拆解：
| 分類層級 | 判定 | 說明 |
|---|---|---|
| 土綱（Order） | Oxisols | Hapludox 所屬土綱為 Oxisols。 |
| 亞綱（Suborder） | Udox | Oxisols 中具有 udic 土壤水分狀況的亞綱。 |
| 大土類（Great group） | Hapludox | 名稱中的完整大土類名稱。 |
| 亞類（Subgroup） | Typic Hapludox | 「Typic」表示該亞類是此大土類的典型代表。 |
| 土族（Family） | Fine, mixed, hyperthermic, Typic Hapludox | 題目已列出土族名稱；Fine、mixed、hyperthermic 分別是粒徑類別、礦物學類別與溫度級。 |
其中，Udox 指具有 udic 水分狀況的 Oxisols，通常與濕潤氣候下較長時間的土壤水分供應有關；hyperthermic 表示土壤溫度級屬高溫型。題目所給資料沒有列出土系名稱，因此分類到土族即可。
主要土壤特性
Oxisols 是高度風化的土壤，常見於熱帶、亞熱帶的古老地景。其剖面通常發育深厚的 oxic 層，黏粒以高嶺石及鐵、鋁氧化物等低活性礦物為主；土層顏色常呈紅色或黃紅色，層界與深度上的性質變化可能不明顯。
第 三 題25 分
請說明土壤肥力調查採用簡單隨機採樣（simple random sampling）和網格採樣（grid sampling）的抽樣方式，以及這兩種採樣設計之目的及其分別適用時機。
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核心觀念
本題考查土壤肥力調查中兩種採樣設計的選點方式、調查目的與適用情境。簡單隨機採樣著重以隨機方式取得具有代表性的樣本，供整體或平均肥力估計；網格採樣則著重在不同空間位置分別取樣，以呈現肥力的空間差異。
這兩種方式都要先界定調查範圍與採樣深度，並依一致的採樣程序採集土樣。題目不涉及特定樣本數或統計估計，無須進行數值計算。
解題方法
作答時依序比較「如何選點、想回答什麼問題、適合何種田區或管理需求」，即可完整說明兩種設計。
一、簡單隨機採樣
**採樣方式：**先界定田區為採樣母體，再以抽籤、亂數或隨機座標等方式選定採樣位置，使母體中的每一位置或採樣單位有相同的被抽中機會。到選定位置採集土樣；若採用混合樣，須依一致規範將同一調查單位內的多個子樣混合，作為該單位的代表樣本。
**目的：**以隨機樣本估計調查範圍的整體肥力狀況，例如平均養分含量，並降低人為挑選取樣位置造成的偏差。調查結果主要用來掌握田區整體概況，而非精細描繪田內每個位置的差異。
**適用時機：**適合田區肥力較均一、調查目的以了解整體狀況為主，或經費與人力有限、無須建立高解析度肥力分布圖時。若田區內部差異明顯，單靠全區隨機樣本可能無法清楚呈現差異位置。
二、網格採樣
第 四 題25 分
若經調查被劃為具有鎘污染潛勢的農地，請說明栽種水稻可採取降低作物吸收鎘，而減少攝食健康風險的相關措施。
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核心觀念
本題考查的是農地有鎘污染潛勢時，如何透過水稻品種選擇、土壤管理與栽培管理，降低鎘進入稻穀，進而減少民眾攝食稻米的健康風險。重點在於降低土壤中鎘的有效性，並減少水稻根系吸收及鎘向稻穀轉運。
鎘在土壤中的有效性受土壤酸鹼度與氧化還原狀態影響。一般而言，提高偏酸土壤的 pH、維持稻田淹水狀態，可降低鎘的有效性與水稻吸收；相反地，土壤酸化或稻田長期落乾，可能使鎘較容易被水稻吸收。
解題方法
依照「源頭查核—降低土壤有效態鎘—減少植株吸收與稻穀累積—收穫前檢測」的順序作答，可涵蓋田間管理與食安風險控制兩個層面。
一、確認農地與灌溉水狀況
調查土壤及灌溉水的鎘含量、土壤 pH 與田區污染分布，並確認灌溉水源未受污染。若灌溉水含鎘，應停止使用並改用安全水源；同時避免受污染土壤或泥砂進入田區，並避免施用來源不明或含重金屬的肥料、土壤改良資材。
二、選用低鎘累積品種
選擇經試驗或主管機關建議、稻穀鎘累積較低且適合當地栽培的品種。不同水稻品種吸收及轉運鎘的能力不同，品種選擇可降低稻穀鎘含量，但仍須搭配水分及土壤管理，不能視為單一保證措施。
三、適度調整土壤酸鹼度
若土壤偏酸，可依土壤檢測結果施用石灰資材，例如石灰石粉，以提高土壤 pH、降低鎘的有效性與根系吸收。施用量應依土壤酸鹼度、土壤質地及緩衝能力評估，並均勻混入耕作層；不宜未經檢測任意大量施用，以免影響養分有效性及作物生長。
矽質資材可作為輔助管理措施，配合水分管理以降低水稻鎘吸收與向稻穀轉運；使用時須依當地試驗建議及資材標示施用。