112 高普考高考三級 農業技術 土壤學 考古題詳解

112 年・高普考・高考三級・農業技術
試題代碼 土壤學

第 一 題25 分

請依美國土壤分類系統(Soil Taxonomy),說明臺灣的淋溶土(Alfisols)與極育土(Ultisols)在土壤性質與地理分布的差異性。

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核心觀念

本題比較美國土壤分類系統(Soil Taxonomy)中的淋溶土(Alfisols)與極育土(Ultisols),關鍵在於兩者都具有黏粒淋洗、洗入並在下層聚積的特徵,但鹽基飽和度與淋洗、風化程度不同。這些差異也反映在土壤酸鹼性、肥力,以及臺灣的典型分布地形與地區。

兩者通常都具有黏聚層(argillic horizon);Alfisols 也可由其他診斷層界定。分類上的重要分野是:Alfisols 的鹽基飽和度通常較高,Ultisols 則較低。Soil Taxonomy 中常用的判別門檻為:Alfisols 在規定深度的鹽基飽和度達 35% 以上;Ultisols 則低於 35%。

解題方法

作答時先說明兩土綱共有的黏粒移動與聚積特徵,再以「鹽基飽和度—淋洗與風化—土壤肥力」為主軸比較,最後各自列出臺灣代表性的分布區。

鹽基飽和度是交換性鹽基占陽離子交換容量的比例:

鹽基飽和度(%)=交換性 Ca2++Mg2++K++Na+陽離子交換容量×100\text{鹽基飽和度(\%)} = \frac{\text{交換性 Ca}^{2+}+\text{Mg}^{2+}+\text{K}^{+}+\text{Na}^{+}} {\text{陽離子交換容量}} \times 100

較強的淋洗會帶走較多鹽基,通常使土壤較酸、肥力較低;因此不能只憑「都有黏粒聚積層」來區分兩者,還須看鹽基狀態及其形成環境。

土壤性質比較

比較項目淋溶土(Alfisols)極育土(Ultisols)
共同特徵通常具有黏粒淋洗、向下移動並聚積的診斷層位,常見黏聚層同樣具有黏粒洗入、在下層聚積的特徵
鹽基狀態鹽基飽和度較高;分類判別通常為 35% 以上鹽基飽和度低;分類判別通常低於 35%,下層鹽基供應尤其不足
淋洗與風化相較之下淋洗及風化程度較弱,保留較多鹽基高溫多雨環境下淋洗、風化較強,鹽基流失較多
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第 二 題25 分

試比較整塊狀(massive)、團粒狀(granular)、圓柱狀(columnar)與角塊狀(angular blocky)這四種土壤構造(soil structures)所代表土壤肥力的差異為何?

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核心觀念

本題比較四種土壤構造對土壤肥力的代表意義。土壤構造是土粒排列、膠結後形成的土塊形態,會影響孔隙大小與分布,進而影響通氣、排水、保水、根系伸展及養分供應。

判斷時須同時看構造形態與形成環境;構造名稱本身不能單獨代表肥力高低,但可作為土壤物理性及其可能限制的指標。

解題方法

以根系與水、氣能否在土體中順利移動為比較主軸:

  • 孔隙連通、團塊大小適中,通常有利於根系生長、通氣、排水及保水,肥力較佳。
  • 土體緊密、缺少明顯團塊或孔隙連通不良,常限制根系與水氣移動,肥力較差。
  • 同一種構造仍會因土壤質地、有機質、鹽分、酸鹼度及管理方式不同而有差異,因此宜描述其「通常」代表的肥力情形。

四種構造比較

構造形態與常見性質對肥力的代表意義
整塊狀(massive)土體緊密,缺少可辨識的團塊與自然裂隙;孔隙連通性差,常見於結構發育不良或受壓實的土層。通氣、排水及根系伸展容易受限制,根系難以深入,水分與養分利用也受影響,通常代表肥力較低。
團粒狀(granular)形成細小、近圓形且鬆散的團粒,常見於表土,尤其有機質較豐富、根系與土壤生物活動較旺盛的土壤。團粒間孔隙利於通氣與排水,團粒內部則可保留水分;
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第 三 題25 分

請申論為什麼新鮮的雞糞需要經過堆肥化處理,才適合施入土壤中?

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核心觀念

新鮮雞糞是未充分腐熟的有機資材,含有較多易分解有機物、銨態氮、可溶性鹽類及活性微生物。直接施入土壤,可能造成作物根系受害、氮素損失及衛生風險。堆肥化則是利用微生物在適當水分、通氣與碳氮條件下分解有機物,使糞料穩定化、腐熟化,成為較適合土壤施用的資材。

解題方法

本題可從「未腐熟雞糞直接施用的危害」與「堆肥化帶來的改善」兩方面申論,依序說明養分、作物安全、土壤環境及衛生管理。

一、新鮮雞糞直接施用的問題

  1. 氨害與氮素損失 雞糞含氮量較高,分解時會釋出銨態氮;若氨態氮濃度過高,或表土環境使銨轉為氨氣,可能傷害種子及根系,並造成氨揮散,使肥料氮流失。

  2. 有機物分解產生熱與有害中間產物 新鮮糞便中的易分解有機物進入土壤後,微生物迅速活動,可能使局部土壤升溫、耗氧,並產生有機酸等中間產物,抑制作物發芽與根系生長。

  3. 鹽分及養分濃度過高 雞糞中可溶性鹽類與養分濃度較高,施用量過大或集中於根區時,會提高土壤溶液滲透壓,妨礙作物吸水,造成出苗不良或根系受傷。

  4. 養分釋放不穩定 未腐熟有機物進入土壤後仍持續分解,養分釋出時間與速率不易掌握;微生物分解有機物時也可能暫時固定土壤中的氮,造成作物短期缺氮。

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第 四 題25 分

土壤母岩風化作用所釋出的鐵,因存在於層狀矽酸鹽晶格之外,可稱為游離鐵(free iron),試說明在水田與旱田條件下的同一類型土壤,其游離鐵之化學特性有何差異?

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核心觀念

本題考土壤水分與通氣狀態如何改變游離鐵的氧化還原狀態。游離鐵是存在於層狀矽酸鹽晶格之外的鐵;同一類型土壤在旱田與水田條件下,主要差異來自土壤的氧化還原環境:

  • 旱田排水、通氣較好,土壤較氧化,鐵以三價鐵(Fe³⁺)為主。
  • 水田淹水、缺氧,土壤較還原,鐵較容易由 Fe³⁺還原成二價鐵(Fe²⁺)。

可用下式概括:

Fe3++e−⇌Fe2+\mathrm{Fe^{3+} + e^- \rightleftharpoons Fe^{2+}}

解題方法

先判斷田間水分與通氣狀況,再由氧化還原條件推知鐵的價態、溶解性與移動性,最後說明其對土壤顏色及作物的影響。

旱田條件:氧化環境

旱田土壤孔隙中有較多空氣,游離鐵以 Fe³⁺化合物為主,通常溶解度較低、移動性較小,容易以氧化鐵或氫氧化鐵形態存在。土壤常呈紅、黃或棕色。

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