107 高普考高考三級 林業技術 森林經營學 考古題詳解

核心觀念

本題為典型的森林經營學申論題，評量考生對「輪伐期（Rotation）決定基準」、「多目標森林經營與環境經濟學模型（Hartman 模型）」以及「長伐期施業之育林與生態保育機制」之整體理解與論述整合能力。

1. 輪伐期的分類：林業經營上，輪伐期的判定基準主要區分為兩大類：

• 與木材價格無關（純生物／工藝物理基準）：不考慮立木價格、採伐成本與貼現率，僅依據林木生理極限、特定利用目標尺寸或生物蓄積生長率極大化決定。
• 與木材價格有關（財務／經濟基準）：將市場價格、造林與撫育成本、利率納入評估（如總收入最高輪伐期、森林純收益最大輪伐期、土地期望值 Faustmann 模型）。

2. 多目標經營之輪伐期修正（Hartman 模型）：傳統浮斯曼（Faustmann）土地期望值公式僅計入伐採時之木材商業價值。納入水土涵養、碳吸存、生物多樣性、遊憩或林下副產物等非木材產品效益（Non-timber benefits / products）後，必須引入連續或離散時間的外部效益流，形成哈特曼（Hartman）輪伐期模型。
3. 長伐期施業與中間疏伐之保育機制：長伐期（通常為常規輪伐期的 1.5 至 2 倍以上）若缺乏適當人為干預（中間疏伐），林分將因過密產生自疏（self-thinning）、枯立倒木增加、林下光照匱乏及地被裸露；藉由疏伐調節林分密度，方能營造複層林、促進地被植被生長、降低林木形數比（提高抗風雪能力）並活化森林生態系服務。

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解題方法

本題為三大問組合之申論題，採層次分明的結構化論述：

1. 第一問切入點：直接列出三種標準「與木材價格無關」之輪伐期（生理輪伐期、工藝輪伐期、材積生長最高輪伐期），明確定義其達成條件與林學意涵。
2. 第二問切入點：先給予標準 Faustmann 土地期望值公式（僅含木材價格），再引進非木材效益流函數 $E(t)$ 修正為 Hartman 模型。寫出最優輪伐期之邊際邊界條件（一階導數條件），並從經濟學邊際效益等於邊際成本的角度解釋各項變數意涵。
3. 第三問切入點：從反面（不疏伐的弊害：林冠鬱閉、地被缺乏、水土流失、林木細長易風折風倒）與正面（疏伐的保育效益：促進林下透光、建構複層林結構、維持單株徑級活力、增強生態系統韌性）對比切入，說明「積極經營管理」方屬保育的核心概念。

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選項分析（申論題答題結構與配分重點解析）

本題為申論題，無選擇題選項。依據典試委員閱卷標準，各小題得分關鍵要點分析如下：

• 子題一（與木材價格無關之輪伐期）：
• 漏答任一種（通常為生理、工藝、材積生長最高）會失分；材積生長最高輪伐期需精準說明「平均年蓄積生長量（MAI）等於連年生長量（PAI）」此一極大化條件。
• 子題二（多目標經營之公式修正與解釋）：
• 僅用文字描述而未列出明確數學模型者難得高分。需明確列出結合非木材效益流的貼現公式（或一階邊際條件：邊際木材生長價值＋當期非木材收益＝木材資產利息＋土地機會成本），並依效益隨林齡遞增或遞減說明對輪伐期長短的影響。
• 子題三（長伐期必須中間疏伐之保育理由）：
• 切忌空泛論述「對森林比較好」。評分核心在於林木力學結構（形數、高徑比）、林冠透光度與林下地被植被發育、水土涵養機能及立地微氣候的因果關聯。

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解題技巧

1. 辨識輪伐期關鍵詞：題目出現「與木材價格無關」，腦中立即鎖定三個不含 $P$（Price）的生物／工藝物理模型：

• 壽命極限 $\to$ 生理輪伐期。
• 特殊用材規格 $\to$ 工藝輪伐期。
• $d(MAI)/dt = 0$ 或 $MAI = PAI$ $\to$ 材積生長最高輪伐期。

2. Hartman 邊際決策式記憶口訣： $\text{延後採伐的一年效益} = \text{延後採伐的一年成本}$ $\text{邊際木材增值} + \text{當期非木材效益} = \text{立木資本利息} + \text{林地資產利息}$
3. 長伐期觀念釐清：「長伐期施業」不等於「荒置禁伐」。在公職考試中，人工林經營強調「保育不等於不作為」，適當疏伐是誘導人工林走向天然化、近自然森林與複層林結構的必備營林手段。

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【答案】

一、與木材價格無關之輪伐期種類與內容

與木材價格無關之輪伐期，純粹依據林木的生物生長特性、物理性衰退期或特定工藝規格設定，不隨市場價格波動、利率或經營成本改變。主要包含以下三種：

1. 生理輪伐期（Physical or Biological Rotation）：

• 內容：以樹木自然生命週期或健全狀態能維持之最高極限林齡為期滿依據。即在林木未發生顯著中心腐朽、生理衰退或自然死亡前實行主伐。
• 適用情境：通常應用於防風林、水源涵養林、國土保安林、風景特定區或保護區之老熟林，其目標在於發揮長期的公益機能，而不以經濟生產為導向。

2. 工藝輪伐期（Technical Rotation）：

• 內容：依據木材特定加工目的或特殊工業用途所需之徑級、規格或木材物理力學性質達到標準時所決定之輪伐期。
• 適用情境：例如生產特定規格之電桿、鐵路枕木、合板旋切原木、紙漿用材或特定規格坑木等。一旦林木生長達到該工藝規格之胸徑或材積，即可伐採。

3. 材積生長最高輪伐期（Rotation of Maximum Volume Production / Silvicultural Rotation）：

• 內容：以林分「平均年蓄積生長量（Mean Annual Increment, MAI）」達到最大值之林齡為輪伐期。

核心觀念

1. 永續性（Sustainability）之權威定義： 源自 1987 年聯合國世界環境與發展委員會（WCED）發布之《我們共同的未來》（Our Common Future，通稱「布倫特蘭報告」Brundtland Report）。其核心定義為：「滿足當代人之需求，且不損及後代人滿足其自身需求之能力的發展模式。」內涵涵蓋世代內公平（Intragenerational Equity）、世代間正義（Intergenerational Equity）及生態系承載力（Carrying Capacity）。
2. 森林永續經營（Sustainable Forest Management, SFM）之典範轉移： 歷經「古典持續收穫（Sustained Yield）」$\to$「多目標經營（Multiple-Use Management）」$\to$「生態系經營（Ecosystem Management）與現代永續林業（SFM）」三大階段，經營標的由純粹之木材蓄積收穫擴展至整個生態系結構、功能與服務之維持。
3. 永續經營之三柱模型（Triple Bottom Line）： 森林永續經營必須同時兼顧生態健全（Ecological Integrity）、經濟可行（Economic Viability）與社會正義（Social Equity），三者缺一不可，彼此相互制衡且相輔相成。

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解題方法

本題為標準的觀念綜合闡述型申論題，配分通常為 20 至 25 分。答題架構應採「總－分－合」之三段式結構：

1. 定義開展：開門見山寫出「永續性」之經典定義，並點出其於資源管理上之哲學內涵（世代正義與承載力）。
2. 歷史縱深：以時間軸為縱坐標，梳理森林經營由 18、19 世紀德國林業之「木材收穫量平衡」，演進至 20 世紀中葉「多元效益並行」，再進展至 1992 年里約地球高峰會《森林原則》確立之「生態系導向現代永續林業」。
3. 維度橫剖：以「生態、經濟、社會」三大面向為橫坐標，分別列點詳述森林經營於各維度之實質要求與目標指標。
4. 綜合收斂：總結三者在林業實務中之互動與動態平衡機制，展現資深考生的宏觀論述格局。

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選項分析

本題為申論題，無客觀選擇題選項，惟考生在論述概念時，須精確辨析以下易混淆之核心觀念：

• 持續收穫（Sustained Yield） vs. 森林永續經營（SFM）： 前者著重於林木產量之數量平衡，公式目標為伐採量等於生長量（即收穫平衡 $H_t = I_t$）；後者則為廣義之全系統永續，強調森林生態系生物多樣性、生產力、再生力及活力之整體維持。
• 消極保育（Preservation） vs. 永續經營（Sustainable Forest Management）： 前者主張全面排除人為干擾與利用；後者本於「明智利用（Wise Use）」，在維持生態系韌性前提下，進行主動、動態之經營撫育與合理收穫。
• 單一木材經濟 vs. 全面生態系服務價值（Ecosystem Services）： 傳統經濟著眼於林木材積變現；現代經營則涵蓋非木質林產物（NTFPs）、碳吸存與碳匯交易、水源涵養及森林療癒等多元給付價值。

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解題技巧

1. 結構模組化：切忌寫成無分段之長篇大論。請務必依「定義 $\to$ 歷史演進（三大時期） $\to$ 三大觀點剖析 $\to$ 結語」分層列出「一、（一）、1.」等清晰小標，方便閱卷老師迅速依評分要點給分。
2. 專有名詞英漢並陳：作答時帶入權威國際名詞（如 WCED、Sustained Yield、Multiple-Use、Ecosystem Management、Criteria and Indicators），能大幅提升答案之專業度與權威感。
3. 切忌偏廢單一觀點：林業經營學考科切忌過度傾向「全面禁伐」之極端保護主義，亦不可退回「純經濟伐採」之思維。必須展現「在生態保育之承載基盤上，追求永續經濟效益，並落實原住民與社會福祉」之平衡思維。

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【答案】

一、永續性（Sustainability）之意涵

「永續性」係指一系統在承受內部變遷與外在環境衝擊下，仍能長期維持其基本結構、動態平衡、功能與活力之能力。

依據 1987 年世界環境與發展委員會（WCED）所發表之《我們共同的未來》（Our Common Future，即布倫特蘭報告），永續發展被定義為：「既能滿足當代人之需求，又兼顧不損及後代人滿足其自身需求之能力的發展途徑。」其核心理念包含：

1. 世代間正義（Intergenerational Equity）：當代人在利用自然資源時，負有資產託管之責任，不得耗竭或劣質化資源基盤，確保未來世代享有同等之發展機會。
2. 世代內公平（Intragenerational Equity）：資源利益之分配應兼顧貧富差距、弱勢群體及在地社群之生存權益。
3. 承載力限制（Carrying Capacity）：人類經濟與社會活動之規模，不得超越生物圈各生態系之自我更新與淨化極限。

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核心觀念

本題測驗「森林經營學」中**林分生長與收穫預測系統（Growth and Yield Modeling）之核心架構與模型品質管制（Model Evaluation）**程序。涉及核心觀念包含：

1. 林分生長實證模式之解析尺度（Resolution Hierarchy）：依模型組織階層，從宏觀至微觀分為全林分模式、直徑級模式、單株模式，以及融合生理機制的近代混合模式。各模式之基本預測單元、輸入／輸出變數、競爭機制及適用之森林結構（同齡純林 vs. 異齡複層混交林）均不同。
2. 模式評定之雙重驗證程序：

• 檢驗（Verification）：專注於模式內部邏輯、數學相容性與程式碼運算的正確性（"Building the model right"）。
• 確證（Validation）：專注於模式預測結果與獨立真實觀測資料的吻合度與實用性（"Building the right model"）。

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解題方法

本題為標準申論題，答題策略應採取「階層化條列與對比」之切入點：

1. 模式內容闡述：針對四類模式，依序說明「基本分析單元」、「主要變數與運作機制」、「優缺點及適用林分」，展現對森林經營決策尺度的掌握。
2. 檢驗與確證之重要性：先以嚴格定義區分兩者哲學本質（內部運算一致性 vs. 外部環境符合性），再從數理統計、生物學合理性、過度配適防範及林業經營決策風險等四個構面論述其在實證模型發展過程中的不可或缺性。

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選項分析

本題為高等考試三級之申論題，非選擇題。針對題目指定之四大模式與兩大評定程序，其核心命題要點解析如下：

1. 全林分模式（Whole Stand Model）：

• 核心在於整體性統計關聯，忽略個體差異，為傳統常規林業經營（如木材生產規劃）之基礎。

2. 直徑級模式（Diameter Class Model）：

• 核心在於掌握直徑分佈結構，能反映徑級進階（ingrowth）與枯損，為規格材利用與徑級疏伐設計所必需。

3. 單株模式（Individual Tree Model）：

• 核心在於個體微環境與競爭效應，特別注意「距離相依」與「距離無關」之區別，適用於精密林業與近自然森林經營。

4. 混合模式（Hybrid Model）：

• 核心在於突破經驗模型無法外推之局限，將「環境／氣候驅動之生理生態過程」與「林分蓄積結構之實證統計」進行耦合。

5. 檢驗（Verification）與確證（Validation）：

• 考驗考生是否具備科學建模的嚴謹邏輯，不能將兩者混為一談。

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解題技巧

1. 記憶口訣與對照矩陣：

• 模式尺度由大至小記法：「全 $\to$ 徑 $\to$ 單 $\to$ 混（結合理論與經驗）」。
• 評定口訣：檢驗管「內部邏輯對不對（數學／程式）」，確證管「外部實測準不準（真實世界）」。

2. 常見陷阱：

• 誤將「混合模式（Hybrid model）」解釋為單純的「混交林模式（Mixed-species model）」。混合模式的標準定義是結合「實證統計模式（Empirical model）」與「過程基礎／生理生態模式（Process-based model）」。
• 混淆 Verification 與 Validation 的定義與資料集配置。確證必須使用**獨立資料集（Independent dataset）**或分組保留法（Cross-validation），切忌使用配適原模型的資料進行確證。

3. 得分亮點：在論述單株模式時主動提及「距離相依與距離無關」之劃分；在論述確證時提出具體的統計指標（如偏誤 Bias、均方根誤差 $\text{RMSE}$）與外推風險（Overfitting）。

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【答案】

一、各類實證林分生長模式之內容

實證模式（Empirical models）係利用長期調查或永久樣區資料，透過統計迴歸技術建立之生長與收穫預測系統。依解析尺度與結構機制，主要分為以下四類：

1. 全林分模式（Whole Stand Model）

• 基本內涵：以整塊林分（或單位面積，如每公頃）為最基本的預測與運算單元，不細分林內個別樹木之生長狀態。
• 主要變數：輸入與輸出均為全林分總體指標，如林分年齡（$A$）、優勢木平均樹高（地位指數 $SI$）、每公頃株數（$N$）、每公頃胸高斷面積（$G$）與全林分總材積（$V$）。
• 運作機制：多利用聯立迴歸方程式或相容性生長收穫系統（Compatible growth and yield system）進行預測。
• 優缺點與適用：計算極為迅速、所需調查成本最低，高度適用於大面積同齡純林之收穫預測；缺點是無法提供徑級結構與木材規格資訊，難以模擬複雜的單木疏伐作業。

2. 直徑級模式（Diameter Class Model）

• 基本內涵：將林分內之林木依胸徑大小劃分為若干連續的直徑級（如每級 $2\text{ cm}$ 或

核心觀念

本題評量考生對「森林多目標經營」及臺灣國有林經營管理政策之核心法制規範的掌握程度。本題主要法源依據以命題當年（民國 107 年）原行政院農業委員會林務局所頒布之《國有林林地分區及林權管理作業要點》與《國有林事業區經營計畫編制要點》為準（現行法已隨政府組織改造修正，林務局亦改制為農業部林業及自然保育署，作業規範滾動修正，但解題仍以命題當年為準）。 涉及的核心觀念包含：

1. 森林多目標利用與適地適用原則：森林兼具經濟生產、國土保安、生態保育及遊憩等多重效益，因各項功能在空間利用上存在競爭與互斥性，必須透過空間規劃予以區隔與定位。
2. 分區（Zoning）與分級（Grading）之差異：分區係按「功能導向」劃分主導效益空間；分級則按「環境脆弱度與立地條件導向」劃定限制使用強度。
3. 永續森林經營（Sustainable Forest Management, SFM）：藉由明確的經營分區與目標，確保森林資源生態完整性與各項生態系服務之持續供給。

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解題方法

本題由三個緊密相連的子題構成，作答時採層層遞進之論述架構：

1. 第一子題（分類之必要性）：從「資源多目標效益的衝突與協調」、「適地適用的生態與物理限制」、「經營計畫擬定與施業標準化之法制需求」等面向切入論述。
2. 第二子題（分區與分級進行方式）：精確界定分區（四大分區）與分級（立地限制等級）之定義，並說明其所依循之指標、GIS 圖資套疊技術及法定評定程序。
3. 第三子題（各分區之經營目標）：針對「自然保護區」、「國土保安區」、「森林育樂區」與「木材生產區」逐一闡明其核心宗旨與施業指導原則。

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選項分析

本題為申論題，非選擇題。作答時須依題意分為三個完整段落，綱舉目張，標題層次明確（一、二、三及 (一)、(二) 等級），避免未分段之冗長鋪陳。

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解題技巧

1. 名詞辨析切勿混淆：「分區」著重在用途（自然保護、國土保安、森林育樂、木材生產），「分級」著重在地力與沖蝕限制等級（第一級、第二級、第三級林地）。切莫將「林地分級」單純誤答為測計學上的「地位級（Site Class）」，在國有林經營法規體系中，分級特指環境脆弱度與水土保持限制強度。
2. 口訣記憶法：分區目標可記為「保（保護）、安（保安）、育（育樂）、產（生產）」，答題時分別對應生物多樣性、水土涵養、環境教育及木竹材供應。
3. 避開常見陷阱：回答「如何進行」時，若僅列出分區名稱而未寫出「如何操作（指標劃分、GIS 套疊、現地查核、報部核定）」，將嚴重失分。

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【答案】

一、國有林事業區需要林地分類之原因

國有林事業區為國土保安與國家森林資源經營之基石，進行林地分類之主要原因如下：

1. 協調森林多元效益之衝突：森林兼具木材生產、水源涵養、水土保持、生態保育及育樂休閒等多元功能。各項效益在同一空間易生排他衝突（如伐木與生態保護之衝突），透過分類可明確劃分優先生態系服務，化解競合。
2. 貫徹「適地適用」原則：林地因地形坡度、土壤深度、母岩地質及沖蝕程度等物理限制差異甚大，分類可確保脆弱林地免於擾動，立地良好者發揮集約生產效益，避免逆境開發造成崩塌流失。
3. 確立經營計畫與施業準則之依據：林地分類為國有林事業區經營計畫之核心基礎，依據分類結果方能擬定適法合宜的森林撫育、伐採、林道建設及保育監測等作業規範。