111 專技高考高等考試 林業技師 森林經理學（包括測計學） 考古題詳解

核心觀念

本題評量考生對「國際氣候變遷公約議題」、「碳匯（Carbon Sink）計量」與「森林永續經營（Sustainable Forest Management, SFM）」跨領域結合之掌握程度。涉及之核心觀念、名詞定義與法規包括：

1. 碳足跡（Carbon Footprint）：依據國際標準（如 ISO 14067），指產品、活動或組織在整個生命週期（Life Cycle Assessment, LCA）中，直接與間接排放之溫室氣體總量，以二氧化碳當量（$\text{CO}_2\text{e}$）表示。
2. 碳中和（Carbon Neutral）：指特定個體（國家、企業、活動）在特定時間內，經量化盤查與自主實質減量後，殘餘之溫室氣體排放量透過清除量、碳匯或合格碳權完全抵換（Offset），達成淨排放為零（$\text{Net-Zero Emissions}$）之狀態。公式表示為： $\text{淨排放量} = \text{溫室氣體總排放量} - (\text{自然碳匯量} + \text{人為碳移除量} + \text{碳抵換量}) = 0$
3. 森林碳匯五大碳庫（IPCC 規範）：地上部生質（Above-ground biomass）、地下部生質（Below-ground biomass）、枯落物（Litter）、枯死木（Dead wood）及土壤有機碳（Soil organic carbon），外加收穫木製品（Harvested Wood Products, HWP）。
4. 法規背景：以命題當年（民國 111 年）法規為準，法源基礎為《溫室氣體減量及管理法》（註：現行法已於民國 112 年修正為《氣候變遷因應法》），國家宣示 2050 淨零排放路徑，將「森林碳匯」列為關鍵之自然碳匯（Nature-based Solutions, NbS）。

解題方法

本題為標準申論題，採「先定義對比、後體系展開」架構作答：

1. 第一部分：區別碳中和與碳足跡

• 採「定義敘述」搭配「比較綜整表」呈現，從核心本質、評估邊界、計算結果與目的四個構面明確劃分，展現條理與層次。

2. 第二部分：論述四種林業作為之角色

• 切入點以 IPCC 碳匯估算機制、林木生長動態學（平均生長量 MAI 與連年生長量 CAI）及木材利用生命週期切入。
• 分別就「新植造林」（淨增碳庫容量）、「更新造林」（恢復碳吸存機能、避免碳庫流失）、「森林經營管理」（促進林木活力、降低火災病蟲之排碳風險）與「國產材利用」（固定碳延長、替代效應與降低運輸排碳）逐一論述。

選項分析

本題為申論題，無選擇題選項。各子題之評分核心與作答要點分析如下：

• 子題一（碳中和 vs 碳足跡）評分點：
• 是否精確指出「碳足跡」是排放量的生命週期盤查數值，而「碳中和」是一種排放量與移除量相抵為零的平衡狀態。
• 常見失分：僅用口語描述「碳足跡是排碳、碳中和是抵銷」，未帶出生命週期（LCA）及二氧化碳當量（$\text{CO}_2\text{e}$）等專業名詞。
• 子題二（四大作為之角色）評分點：
• 新植造林（Afforestation）：必須強調「非林地轉為林地」，是外加的「新碳庫建構」。
• 更新造林（Reforestation）：必須強調「伐採或受損林地之林木再生」，重點在維持林地覆蓋連續性並提升林分生長速率（幼壯齡林吸碳旺盛）。
• 森林經營管理（Forest Management）：重點在撫育、疏伐（Thinning）、保全現存碳庫，兼顧質與量。
• 國產材利用（HWP）：必須點出「固碳延長效應」、「替代效應（替代鋼筋水泥及化石燃料）」與「在地利用減低運輸足跡」。

解題技巧

1. 專有名詞英文標註：作答時帶出 Afforestation、Reforestation、HWP、LCA 等國際通用術語，強化專業度。
2. 避免觀念混淆陷阱：

• 勿將 Afforestation 與 Reforestation 混為一談；兩者在 UNFCCC 與 IPCC 的土地利用歷史基準不同。
• 伐木不等於減損碳匯：成熟林生長趨緩，適度伐採並將木材製成耐久財（HWP），同時進行更新造林，方能維持最高年碳吸存速率（CAI）。

3. 版面編排技巧：定義比較務必繪製對照表；四大機制採「標題帶出核心概念＋條列深入論述」，使閱卷委員能迅速勾稽給分要點。

【答案】

一、「碳中和（Carbon Neutral）」與「碳足跡（Carbon Footprint）」之區別

核心觀念

本題評量考生在「森林經理學」中關於**森林收穫調節（Forest Regulation）與恆續收穫（Sustained Yield）**的核心理論。主要考核以下觀念：

1. **容許伐採量（Annual Allowable Cut, AAC）**的內涵：在永續經營原則下，依據森林蓄積、生長量及結構現況，所查定在一定經營期間內各年准予伐採之木材體積或面積上限。
2. 恆續經營與法正林學說之關聯：伐採量若超過生長量將導致森林資本（蓄積）枯竭；伐採量若低於生長量過多，則造成老熟林分枯損、林木活力下降及生長停滯。
3. 查定方法之分類維度：森林收穫調節方法依其管制指標可分為三大體系：

• 面積管制（Area Regulation）：以面積平衡為主（如區劃輪伐法）。
• 材積管制（Volume Regulation）：以蓄積量與生長量為計算依據（如法正蓄積法、生長量法）。
• 面積與材積併用管制（Combined Regulation）：兼顧林分成熟度、齡級分配與現地配置（如分期收穫配分法、齡級法）。

解題方法

申論此題應採「定義立論 $\rightarrow$ 重要性闡述 $\rightarrow$ 分項深度解析 $\rightarrow$ 綜合比較矩陣」之邏輯推進：

1. 先破題：精準定義「容許伐採量」，並從「資源資本保全」、「平衡齡級與結構」、「穩定木材市場與生態服務」三方面論述其在恆續經營上的關鍵地位。
2. 條列深論五種方法：每一種方法均依「管制維度與原理」、「計算依據與代表公式」、「優缺點及適用林況」三要素展開，展現林業技師之專業深度。
3. 橫向區別與整合：建立比較對照架構，突顯各方法在「管制基礎（面積／材積）」、「資料需求門檻」及「同齡林／異齡林適用性」之本質差異。

申論詳解

一、容許伐採量之定義及其在恆續經營上之重要性

1. 容許伐採量之定義

「容許伐採量」（Allowable Cut 或 Annual Allowable Cut, AAC）指在既定的經營目標與永續生產原則下，經由林況調查與生長預測，查定在規劃期（通常為一個分期，如 10 年）內，每年或各分期允許伐採之最高林木材積或伐區面積。

2. 在森林恆續收穫與恆續經營上之重要性

• 保全森林生產資本：木材蓄積為森林之「資本」，生長量為其「利息」。合理之容許伐採量能確保年伐採量與生長量維持動態平衡，防止過度利用（Overcutting）導致林地劣化與資源枯竭。
• 調節現實林邁向法正林（健全結構）：天然林或未經妥善經營之人工林常有齡級配置不均（如過熟林偏多或幼齡林過多）之現象。容許伐採量為調節工具，過熟林偏多時適度提高伐採量以騰出空間更新；幼齡林偏多時限制伐採量以累積蓄積。
• 兼顧經濟效益與生態系統穩定：容許伐採量之查定能維持林木定期、定量、持續的收穫供應，穩定林產產銷與森林遊樂、碳匯儲存、水土涵養等多目標功能。

二、五種查定容許伐採量之方法區別

(1) 區劃輪伐法（Area-allotment Method / Division of Area Method）

• 基本原理：屬於純粹之「面積管制法」。將作業級之林地總面積除以輪伐期，以求得每年應伐採更新之標準面積。
• 計算依據與公式： 年伐面積 $A_y$ 計算式為： $A_y = \frac{A}{u}$ 式中：$A$ 為作業級全體有林地面積；$u$ 為輪伐期（年）。
• 特點與區別：
• 優點：計算極為簡便，能在一個輪伐期結束時，建立起完整且面積相等的法正齡級配置。
• 缺點：忽視各林區立地品質與林相蓄積之差異。若各齡級立地指數不一，各年收穫的木材「材積」將產生劇烈波動（實務上可透過「法正面積法」以立地係數進行面積折算修正）。
• 適用對象：同齡林作業、人工造林初期或林況較為均質之皆伐作業區。

(2) 分期收穫配分法（Period-allotment Method / Volume-allotment Method）

• 基本原理：屬於「材積配分法」或「林分法」（如尤代希氏林分法 Judeich's Stand Method）。將整個輪伐期 $u$ 劃分為若干個分期（Period，通常一個分期 $p$ 為 10 或 20 年），逐一調查各林分之成熟度、健全度及生長勢，挑選最迫切需要伐採之成熟林分配入第一分期。
• 計算依據與公式： 第一分期年伐採量 $Y_1$ 計算式為： $Y_1 = \frac{V_1 + I_1}{p}$ 式中：$V_1$ 為第一分期預定伐採林分之現存蓄積；$I_1$ 為該批林分在分期期間內之預估生長量；$p$ 為分期年數。
• 特點與區別：
• 優點：極富彈性，以現場林木的生理成熟度與經營迫切性為導向，符合林業實際操作，可優先處理被害林分與過熟林分。
• 缺點：高度依賴經理人員之主觀判斷；對未配入第一分期之遠期林分預測誤差較大。
• 適用對象：同齡林朝向集約經營過渡時期，各林分成熟狀態參差不齊之森林。

(3) 齡級法（Age-class Method）

• 基本原理：屬於「面積與材積併用管制法」。以全林「齡級結構配置」為核心考量，將全林按一定年數（如 10 年或 20 年）劃分齡級，調查各齡級之面積與蓄積分布，與「法正齡級分配狀態」進行對比。
• 計算依據與程序：
• 若高齡級（成熟、過熟林）面積比例偏高：容許伐採量應大於法正伐採量，以加速過熟林之採伐更新，避免林木衰老枯損。
• 若幼齡級面積偏高、老齡級不足：容許伐採量應小於法正伐採量，將伐採限制在成熟林，保留接近成熟林繼續生長。
• 年伐量以接近輪伐期之主伐齡級蓄積為基礎，輔以主伐分期內之生長量予以配定。
• 特點與區別：
• 優點：以建立均衡的齡級結構為明確目標，能同時掌控未來的空間分布與時間序列收穫。
• 缺點：僅適用於林齡明確之林分；需要詳盡的林分調查簿與精確的齡級圖表。

核心觀念

本題考誤差矩陣（Error matrix）的分類準確度指標。表中「地面參考真值」為實際分類，「遙測判釋分類」為遙測結果；對角線上的數值代表分類正確的面積。

• 生產者正確度：以地面參考真值的類別面積為分母，表示實際屬於該類的面積有多少被正確判釋。其補數為遺漏誤差。
• 使用者正確度：以遙測判釋為該類的面積為分母，表示判釋為該類的面積有多少確實屬於該類。其補數為錯置誤差。
• 總正確度：所有正確分類面積占總調查面積的比例。
• Kappa 係數：扣除隨機一致的部分後，衡量遙測分類與地面真值一致程度的指標。

解題方法與計算

先確認分母方向：生產者正確度看「地面真值欄合計」；使用者正確度看「遙測判釋列合計」。森林與非森林的正確分類面積分別為 $240$ ha、$135$ ha。

一、生產者正確度

森林：

非森林：

二、使用者正確度

遙測判釋為森林：

遙測判釋為非森林：

三、總正確度

核心觀念

本題涵蓋「森林測計學」與「森林經理學」的核心理論與實務技術，考查考生對林分結構描述、生長量預估、立木密度評估及現代經營決策架構之精確掌握：

1. 森林生長與碳匯計量：蓄積差法（Stock-difference method）作為定期生長量與碳儲量變動評估之宏觀推估法。
2. 林分密度與空間競爭：樹冠競爭因子（Crown competition factor, CCF）以自由開闊木之生物學特性評估林分擁擠度。
3. 生態系經營與決策理論：適應性經營（Adaptive management）在面對森林動態不確定性時的循環回饋機制。
4. 徑級動態與收穫預測：林分表推計法（Stand table projection）運用徑階移動率推演異齡林或結構複雜林分之短期生長。
5. 林木平均徑級測計：平方平均胸徑（Quadratic mean diameter, QMD）之幾何定義、數理統計特性及其與胸高斷面積之直接換算關係。

解題方法

針對高普考與技師考試之「名詞解釋」申論題型，答題架構應具備定義界定、數理公式／運作機制與林業經營實務應用三層次，層次分明、定義嚴謹，並使用規範林業術語作答。

各小題意涵詳解

(一) Stock-difference method（蓄積差法／蓄積盤點差法）

1. 定義： 在同一林分或林區內，分別於兩個不同時間點（$t_1$ 與 $t_2$，間隔期 $\Delta t = t_2 - t_1$）進行兩次獨立的森林蓄積量（或生物量、碳儲量）全面盤點或抽樣調查，藉由兩期調查之「蓄積量差值」並校正期間的收穫採伐量與枯死量，以推估林分之定期生長量（Periodic increment）或定期淨變化量的方法。
2. 計量原理與公式：

• 生長量推估： 若以定期總生長量（Gross growth, $G_{gross}$）為目標： $G_{gross} = V_{2} - V_{1} + H + M$ 若計算定期淨生長量（Net growth, $G_{net}$）： $G_{net} = V_{2} - V_{1} + H$ 式中：$V_1, V_2$ 分別為期初與期末之立木蓄積量；$H$ 為調查期間之採伐利用量（Harvest/Drain）；$M$ 為期間內之枯死木蓄積量（Mortality）。
• 碳匯計量（IPCC 國家溫室氣體清冊準則）： $\Delta C = \frac{C_{t_2} - C_{t_1}}{t_2 - t_1}$ 式中 $\Delta C$ 為年碳儲量變化量，$C_{t_1}, C_{t_2}$ 分別為兩期的總碳儲量。

3. 特點與實務應用：

• 優點：概念直觀，適用於國家森林資源連續清查（NFI）或大面積常態性碳匯統計。
• 限制：兩次獨立調查之抽樣誤差相加，當生長間隔期太短或生長量占總蓄積比例過小時，相減差值之相對誤差會被顯著放大，因此通常需間隔 5 至 10 年以上調查一次。

(二) Crown competition factor（樹冠競爭因子，簡稱 CCF）

1. 定義： 由 Krajicek 等人於 1961 年提出，用以評估林分密度（Stand density）與擁擠程度的無因次指標。其定義為：林分內所有林木，若假設皆處於無競爭的「自由開闊生長（Open-grown）」狀態下，所能展開之最大可能樹冠投影面積（Maximum Crown Area, MCA）總和，占該林地單位面積之百分比。
2. 數學模式：

• 單木最大樹冠投影面積（$\text{MCA}_i$，通常占林地公頃面積的百分比，$\%$）與胸徑（$D_i$）呈現顯著相關，可由開闊木經驗迴歸式求得： $\text{MCA}_i = a_0 + a_1 D_i + a_2 D_i^2$
• 林分樹冠競爭因子即為林分內各級木 $\text{MCA}$ 之總和： $\text{CCF} = \sum_{i=1}^{N} \text{MCA}_i = \frac{\sum_{i=1}^{N} \text{CA}_{\text{open}, i}}{A} \times 100\%$ 式中：$N$ 為每公頃株數，$\text{CA}_{\text{open}, i}$ 為各林木開闊生長之樹冠面積，$A$ 為林地單位面積（如 $1\text{ ha} = 10,000\text{ m}^2$）。

3. 判讀標準與應用：

• $\text{CCF} < 100$：樹冠總投影面積小於林地面積，林木間樹冠尚未互相接觸，無側向競爭（林冠未鬱閉）。
• $\text{CCF} = 100$：樹冠投影面積恰好鋪滿林地，林冠開始鬱閉閉鎖，樹冠間恰好產生接觸。
• $\text{CCF} > 100$：林木樹冠已相互重疊，樹冠受壓迫收縮，個體間產生顯著之光照與空間競爭。
• 特性：CCF 獨立於林齡及地位指數（Site index），廣泛應用於人工林撫育疏伐時機判定與密度管理圖（Stand Density Management Diagram）之建立。

(三) Adaptive management（適應性經營／調適性管理）

1. 定義： 一種針對生態系統具高度不確定性、動態性與複雜性所設計的經營決策與管理哲學。該模式將森林經營政策與人為介入措施視為「科學實驗」，採取「從實踐中學習（Learning by doing）」的思維，透過系統性的長期監測與評估回饋，不斷調整後續經營策略，以逐步降低不確定性並達成永續經營目標。
2. 核心循環架構： 包含六大循環步驟： $\text{評估／問題界定（Assess）} \rightarrow \text{規劃設計（Design/Plan）} \rightarrow \text{執行實施（Implement）} \rightarrow \text{系統監測（Monitor）} \rightarrow \text{成效評估（Evaluate）} \rightarrow \text{策略調整（Adjust）}$
3. 分類與實務特徵：

• 主動適應性經營（Active AM）：有意識地在林區內設計多種對比性的經營措施（如同科學對照實驗），主動測試生態系反應以加速知識累積。
• 被動適應性經營（Passive AM）：依據現有最佳知識採取單一最適經營方案，並透過持續監測在偏離目標時進行微調。
• 實務應用：廣泛應用於氣候變遷調適林業、國有林多目標經營、受威脅物種棲地復育及火生態經營（如受控焚燒）。