113 專技高考高等考試 農藝技師 作物生產概論 考古題詳解

核心觀念

本題考查作物的光受器如何感知光線，以及植物如何把光能轉為化學能、把光訊號轉為生理反應。作物感知的不只是光的有無，也包括光的波長、強度、照射方向與日照時間。不同光受器吸收不同波段的光，啟動各自的訊息傳遞途徑，調節光合作用、種子萌發、向光性、莖葉形態與開花等反應。

要特別區分兩類作用：

• 光合色素（如葉綠素、類胡蘿蔔素）吸收光能，經光反應轉為 ATP、NADPH 等化學能。
• 光受器（如光敏素、隱花色素、向光素）吸收特定波長的光，主要把光訊息傳遞為生理調節反應。

兩類分子都能吸收光，但吸收後引發的結果不同。

解題方法

作答時可依「吸收光線 → 轉換光能或訊息 → 引發生理反應」的順序，分別說明光合色素與光受器。題目要求至少舉三例，宜涵蓋不同波段與不同功能，並交代各分子的感光方式及代表性反應。

代表性分子與作用

一、葉綠素：吸收光能並進行光合作用

葉綠素主要分布於葉綠體類囊體膜，主要吸收藍光與紅光，並將光能傳遞至光系統的反應中心。反應中心葉綠素受光激發後，電子進入電子傳遞鏈，推動水分解、電子傳遞與質子梯度建立，產生 ATP、NADPH，並釋出氧氣。ATP 與 NADPH 隨後用於碳同化，將二氧化碳固定並合成醣類。

因此，葉綠素的主要功能是將光能轉為可供代謝使用的化學能。

二、類胡蘿蔔素：輔助吸光並保護光合系統

類胡蘿蔔素包括胡蘿蔔素與葉黃素，存在於葉綠體中，可吸收藍光至藍綠光。它們能將吸收的光能傳遞給葉綠素，擴大光合作用可利用的光譜範圍；在強光下也能協助消散過剩能量，降低活性氧造成的光氧化傷害。

因此，類胡蘿蔔素兼具輔助集光與光保護功能。

三、光敏素（phytochrome）：感知紅光與遠紅光

光敏素主要感知紅光與遠紅光，具有兩種可互相轉換的型態：

核心觀念

生理時鐘（biological clock）是生物體內能產生時間節律、並協調生理與發育活動的內在調控系統。作物的生理時鐘會使許多活動呈現規律變化；其中最常考的是晝夜節律（circadian rhythm），其週期約為 24 小時。

判斷晝夜節律的關鍵，是即使移除外界的明暗交替等週期訊號，節律仍能在恆定環境下持續一段時間。其週期通常接近、但不必恰為 24 小時；節律可由光暗週期等外界訊號校時，且通常具有一定的溫度補償性。日出、日落是校時訊號，不是生理時鐘本身。

存在的物種範圍

生理時鐘並非植物特有，在動物、植物、真菌及部分微生物中皆有研究證據。藍綠菌（藍藻）具有研究充分的晝夜時鐘；部分原核生物也有相關節律系統。不同類群的時鐘分子組成並不相同，表示「生理時鐘」描述的是一種功能與調控架構，不代表所有生物共用同一套時計基因。

作物的時鐘會調節葉片運動、氣孔開閉、光合作用、碳水化合物代謝、細胞伸長、開花與逆境反應等活動。

基本組成

生理時鐘的基本架構可分成三部分：

1. 輸入途徑（input）：接收並整合外界時間訊號，例如光照、溫度及日長變化，使內在時鐘與環境同步。能使時鐘同步的訊號稱為授時因子（zeitgeber）。
2. 中央振盪器（central oscillator）：在生物體內產生並維持近 24 小時節律。植物核心振盪器涉及互相調控的基因與蛋白質網絡，常以轉錄與轉譯回饋迴路說明。
3. 輸出途徑（output）：將時鐘訊號傳給生理與發育過程，造成具時間規律的表現，例如特定時段氣孔較易開啟、基因表現改變或生長速率出現日內波動。

可簡記為：環境訊號校時 → 振盪器產生節律 → 輸出調控生理與發育。三部分彼此也會交互作用，並非完全獨立的單向流程。

解題方法

題目要求說明「是什麼、存在範圍、基本組成、栽培應用」，可依題目順序作答。先用恆定環境下仍持續的內生節律界定生理時鐘，再說明其跨越不同生物類群，接著以輸入、振盪器、輸出三部分交代組成，最後由作物生理與農事管理舉

核心觀念

收穫後的作物仍是具有生命活動的生物材料。穀粒會呼吸，鮮果蔬會呼吸、蒸散並持續後熟；在儲藏期間，作物也可能受到微生物、害蟲及環境變化影響。因此儲藏管理的目的，是減緩生理代謝與品質劣變，並防止腐敗、污染及損耗，使產品安全地維持到利用或銷售時。

本題可先以「作物特性與初始狀態」及「儲藏環境」整理影響因素，再對應提出預處理、環境控制、包裝、病蟲害管理與監測等方法。穀物與鮮果蔬的儲藏需求不同，作答時應交代依產品種類、用途與預定儲藏期間調整條件。

影響儲藏的重要因素

一、溫度

溫度會影響作物呼吸、酵素反應、後熟速度，也會影響害蟲及微生物的生長。通常適度降低溫度可減緩呼吸與老化，降低腐敗風險；但各作物有適宜儲藏溫度，熱帶、亞熱帶產品不宜一概採用接近冰點的低溫，否則可能發生寒害。

溫度不均或劇烈變化，還會造成局部熱點與水分移動、凝結，增加發霉及腐敗風險。穀物散裝儲藏時，需特別注意堆體內部通風與溫度差異。

二、水分與相對濕度

水分是穀物安全儲藏的關鍵因素之一。穀粒含水率過高，會促進呼吸、發熱、害蟲繁殖及黴菌生長，並增加黴菌毒素污染風險；果蔬則須兼顧減少失水萎凋與避免表面長期潮濕而腐敗。

穀物含水率會隨周圍空氣相對濕度改變，兩者逐漸趨向平衡。因此，穀物須依種類及儲藏條件乾燥至安全含水率後再入倉，並防止吸濕返潮。果蔬儲藏則依產品特性調節濕度，避免過度失水或結露。

三、氣體組成與呼吸作用

氧氣供應會影響作物與好氧微生物的呼吸。適度降低氧氣、提高二氧化碳，可減緩部分果蔬的呼吸與後熟，亦可抑制部分害蟲或微生物；但氣體比例必須配合產品耐受性，否則會造成缺氧傷害、異味或品質劣變。

四、作物種類、品種及生理狀態

不同種類和品種在呼吸速率、成熟程度、休眠性、耐低溫性、含水率及對害蟲病原的抗性上都有差異，因此可儲藏時間與適宜環境不同。採收成熟度、採前病蟲害、田間感染、機械傷及乾燥過程是否受熱，也會影響儲藏期間的腐敗及品質變化。

五、機械損傷與清潔度

擦傷、裂粒、壓傷和破皮會形成病原侵入途徑，並加速呼吸、失水及腐敗。穀物中的破碎粒、雜質和受污染物，也可能增加局部含水、害蟲與黴菌滋生風險。

六、生物性危害與儲藏設施

黴菌、細菌、酵母、昆蟲、蟎類、鼠類及鳥類，可能造成重量與品質損失，也可能帶來食品安全問題，例如黴菌毒素或害蟲污染。倉庫的防潮、防雨、防蟲鼠能力，清潔情況、通風條件與溫濕度均勻性，也會左右儲藏成效。

解題方法與儲藏方法

答題時可依照「入庫前處理 → 控制儲藏環境 → 防治污染與監測」的順序，逐項對應前述因素。

一、入庫前處理

核心觀念

本題考查永續農業的基本理念，以及如何把作物病害生物防治納入永續生產與病害管理。作答應先說明永續農業追求的目標，再界定生物防治，接著整理可採行的方法與配套策略。

永續農業是兼顧長期生產力、農民經濟可行性、自然資源保育與社會需求的農業生產方式。其目的不只是提高當期產量，也要維持土壤肥力、生物多樣性與生態系服務，降低對不可再生資源及高風險投入資材的依賴，並維護農村生計與糧食安全。

作物病害生物防治，是運用有益生物或其作用，抑制病原菌、細菌、病毒、線蟲等病原的存活、繁殖或侵染，或增強作物抵抗病害的能力。它是綜合病害管理的一環，通常與抗病品種、健康種苗、輪作、田間衛生及合理用藥相互配合。生物防治能降低化學農藥的使用及相關環境風險，但不代表完全不使用其他防治方法。

解題方法

題目要求「詳述其意義和實施方法中有關作物病害生物防治之意涵及可能的方法和策略」，可分成三層作答：

1. 先交代永續農業的意義：說明生產、環境與社會經濟需兼顧，並以長期維持生產能力為目標。
2. 再定義病害生物防治：指出防治對象是病原，作用可直接抑制病原，也可間接提升作物抗性或改變根圈、田間生態。
3. 最後按方法分類並說明配套：列出微生物拮抗、誘導抗性、生態保育與生物資材等方式，再說明監測、栽培管理及選擇性用藥如何形成整合策略。

這種寫法能同時回應題目的理念與實務兩部分，避免只列微生物名稱而未說明永續農業的關聯。

作物病害生物防治的方法與策略

一、利用拮抗微生物抑制病原

在種子、根圈、土壤或植體上施用有益細菌與真菌，使其與病原競爭營養及空間、產生抑菌物質，或寄生、分解病原。常見應用類型包括：

• 細菌拮抗菌：例如 Bacillus、Pseudomonas 等，可藉由產生抗菌物質、競爭根圈資源或促進作物生長，降低土傳病害發生。
• 拮抗真菌：例如 Trichoderma，可競爭、寄生病原真菌，並促進根系生長或誘導植物防禦反應。
• 菌根真菌及其他有益根圈微生物：改善養分吸收與根系健康，提升植株對部分土壤逆境及病害的耐受能力。

施用方式包括種子處理、育苗介質添加、灌根、土壤施用或移植時接種。施用菌種須考量作物、病原、土壤條件與產品活菌品質；不宜將「施了菌就一定有效」視為普遍原則。

二、利用生物資材及生物產物