114 專技高考高等考試 農藝技師 作物生產概論 考古題詳解
第 一 題25 分
請說明植物無性繁殖的原理與主要方法，並比較各方法在實務應用上的優缺點與代表作物。
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核心觀念
植物無性繁殖是利用植物的營養器官或體細胞，經由細胞分裂與分化形成新植株；新植株通常與母株具有相同的基因型，故又稱營養繁殖或克隆繁殖。其生物學基礎是植物細胞具有全能性，以及莖、根、葉等器官可形成不定芽或不定根。
無性繁殖不經雌、雄配子受精，因此不會產生由有性重組造成的後代分離。實務上常用來固定優良品種性狀、繁殖不易由種子繁殖的作物，或縮短開花結果所需時間。其限制包括繁殖材料可能累積病毒等病原、繁殖係數受限，以及長期營養繁殖可能發生芽條變異。
嫁接是無性繁殖的一種，但接穗與砧木仍各自保有其基因型；嫁接植株不是兩者基因融合成的新基因型。
解題方法
本題屬於作物繁殖方法的綜合題，作答時宜先說明無性繁殖原理，再依「自然營養繁殖、人工營養繁殖、嫁接與組織培養」分類，逐項比較繁殖原理、優缺點及代表作物。比較時可用繁殖速度、繁殖材料需求、品種性狀維持、病原傳播與技術成本等面向作答。
主要方法、優缺點與代表作物
| 方法 | 繁殖原理與作法 | 優點 | 缺點與注意事項 | 代表作物 |
|---|---|---|---|---|
| 分株、分球及塊莖繁殖 | 將具有芽眼或生長點的根、莖、球莖、鱗莖或地下莖分割，栽植後各自發育成株。 | 操作簡單，繁殖後植株容易成活；可保留母株品種性狀。 | 繁殖材料較大，繁殖倍率通常不高；切口易感染病菌，且病原可能隨種球或塊莖傳播。 | 馬鈴薯以帶芽塊莖繁殖；甘薯以塊根育苗；大蒜、洋蔥以鱗莖或小鱗莖繁殖；薑以根莖繁殖。 |
| 匍匐莖、走莖或吸芽繁殖 | 母株長出匍匐莖、走莖或基部吸芽，待其長根或具有獨立生長能力後分離定植。 | 植株通常容易成活，適合快速擴繁部分草本作物。 | 繁殖株數受母株生長量限制；田間管理或分離作業可能較費工。 | 草莓以走莖繁殖；香蕉可用吸芽繁殖。 |
| 扦插 | 取莖、葉或根的一段插入介質，使其形成不定根、必要時再發生新芽，成為獨立植株。 | 材料取得容易，成本較低；能保留品種性狀，繁殖效率通常高於分株。 | 發根能力受物種、枝條成熟度、季節與環境影響；濕度控制不當易萎凋或腐爛，病原也可能由插穗傳播。 | 甘藷以莖蔓扦插；甘蔗以莖段或蔗苗繁殖；茶、葡萄及木薯常用枝條扦插。 |
| 壓條 | 使枝條在仍連接母株時接觸濕潤介質或土壤，誘導枝條發根； |
第 二 題25 分
植物荷爾蒙與植物生長調節劑在作物生產中扮演重要角色。請比較兩者的差異，並說明其主要種類、生成部位及農業應用。
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核心觀念
植物荷爾蒙是植物體內自然生成、以低濃度調節生長與發育的訊號物質；植物生長調節劑則是人為施用、用來改變植物生理反應的物質。生長調節劑可包括天然植物荷爾蒙、其合成類似物，也包括能促進或抑制荷爾蒙作用的化合物。因此兩者有重疊，但概念並不完全相同。
植物荷爾蒙通常在特定器官或組織生成，再經維管束運輸或在鄰近細胞間移動；其作用會受濃度、施用或生成位置、作物種類、生育階段及環境影響。傳統上以生長素、吉貝素、細胞分裂素、乙烯、離層酸五大類為主；現代植物生理學亦納入油菜素內酯、茉莉酸、水楊酸及獨腳金內酯等。
解題方法
作答宜依「定義比較 → 主要種類與生成部位 → 生理作用及農業應用」的順序。每一類先寫主要生成部位，再以其核心生理作用連結實際栽培用途，即可完整回答題目，也能避免只背名稱、未說明生產上的功能。
主要種類、生成部位與農業應用
| 種類 | 主要生成部位 | 主要生理作用與農業應用 |
|---|---|---|
| 生長素（auxin） | 莖頂分生組織、幼葉、葉原基及發育中種子 | 促進細胞伸長、維持頂芽優勢、促進不定根形成及果實發育。常用合成生長素吲哚丁酸（IBA）、萘乙酸（NAA）處理插穗以促進發根；部分生長素類亦用於疏果、保果或抑制採後萌芽。2,4-D 等合成生長素可作為選擇性除草劑，須依作物及標示用途施用。 |
| 吉貝素（gibberellin, GA） | 幼嫩莖葉、芽及發育中種子 | 促進莖節伸長、種子萌發、抽薹與部分植物開花，並參與果實生長。可用於打破部分種子或芽的休眠、促進葡萄果粒或果穗伸長、增加部分果實大小；啤酒大麥製程中亦利用吉貝素促進種子萌發相關反應。 |
| 細胞分裂素（cytokinin） | 根尖、發育中種子與果實，以及幼嫩組織 | 促進細胞分裂、芽的形成與側芽生長，並延緩葉片老化。農業上用於組織培養誘導芽分化、促進側芽萌發，以及延長葉菜或切花的觀賞與保鮮時間。組織培養時，生長素與細胞分裂素的相對比例會影響根、芽或癒傷組織的形成。 |
第 三 題25 分
請說明休耕制度的概念與主要類型，並說明它對土壤、病蟲害和農業生態系統的影響，以及在實務上可能遇到的挑戰。
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核心觀念
休耕是將耕地在一定期間內暫停種植主要收穫作物，藉由休息、蓄水、自然植被恢復或種植管理性植物，調整土壤與田間生態，並降低連作造成的問題。休耕是作物輪作與農地管理的一環，期間與管理方式會影響效果；單純讓田地長期裸露，並不必然能改善地力。
休耕的主要類型可依管理方式區分：
- 裸地休耕：不種作物，並以耕作或除草維持無植被狀態。可減少特定寄主植物，但土壤缺少覆蓋，易受侵蝕、板結及有機質耗損。
- 自然植被休耕：不種主要作物，讓田間自生植被生長。植被可覆蓋土壤並提供生物棲地，但雜草也可能成為病蟲害寄主或留下大量種子。
- 種植覆蓋作物或綠肥的休耕：栽培非主要收穫作物，以覆蓋地表、增加生物量或改善土壤為目的；可在適當時期翻埋或以其他方式處理植體。豆科綠肥還可透過共生固氮增加氮素來源。
- 輪作式休耕：將休耕期安排在作物輪作中，使田區暫停種植易感作物或特定作物類群，以調整土壤條件並中斷部分病蟲害生活史。
也可按時間長短區分為短期休耕與長期休耕；按季節區分為季節性休耕與全年休耕。這些類型可以交叉使用，例如在休耕季種植短期綠肥。
解題方法
本題可依「定義與類型 → 土壤影響 → 病蟲害影響 → 農業生態系統影響 → 實務挑戰」作答。每項影響都應說明其發生條件，避免將休耕一概寫成有益或有害；關鍵在於休耕期間的長短、地表覆蓋、植物種類、田間管理與當地氣候。
對土壤的影響
可能的正面影響：
- 覆蓋作物或自然植被可減少雨滴直接打擊土壤，降低逕流與水土流失，也能減少風蝕。
- 植物根系可增加土壤孔隙與團粒穩定性；植物殘體分解後可增加土壤有機質，改善土壤結構及保水能力。
- 豆科綠肥可固定大氣氮，植體翻埋後釋出養分；深根植物也能吸收較深土層的養分，並在殘體分解後回到表土。
- 停止連續種植與耕作，可減少部分養分移出與機械碾壓，有助土壤恢復。
可能的負面影響：
- 裸地休耕若長期缺少植被覆蓋，會增加土壤侵蝕、表土流失及有機質分解，並使土壤生物活動下降。
- 覆蓋作物可能與後作競爭水分；在乾燥地區，若未妥善控制生長期與終止時間，會降低後作可利用的土壤水分。
- 綠肥養分的釋出時間若與後作需求不一致，會造成養分流失，或無法及時供應後作。
- 長期不種作物也可能使部分菌根菌等與特定作物根系相關的土壤生物減少，影響後作對養分的吸收。
對病蟲害的影響
休耕可藉由暫停種植寄主作物，切斷部分害蟲、病原菌與線蟲的食物來源或繁殖環境，降低特定族群密度；輪作式休耕對於寄主範圍較窄、生活史與作物期作密切相關的病蟲害，效果較明顯。
第 四 題25 分
請透過生態系統服務、作物韌性與適應力，以及生計與營養等面向，說明生物多樣性對糧食安全的重要性。
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核心觀念
本題考查生物多樣性如何透過生態系統功能與農業生產，支撐糧食安全。作物生產不只取決於田間產量，也依賴授粉、土壤肥力、水分調節、病蟲害控制等生態系統服務；生物多樣性則是維持這些服務，以及提升農業面對環境變動之韌性的重要基礎。
糧食安全可從糧食的可取得性、可近性、利用與穩定性理解。本題特別要求由生態系統服務、作物韌性與適應力，以及生計與營養等面向，說明生物多樣性如何支撐這些層面。
解題方法
依題目指定的三個面向分段作答，先說明生物多樣性如何維持生產所需的生態功能，再說明多樣性如何降低作物生產風險，最後連結農民生計、飲食多元與營養健康。結尾點明其對糧食安全的整體意義，使論述從農田生產延伸至家庭與社會層次。
一、生態系統服務
生物多樣性涵蓋作物及其品種、家畜、授粉者、土壤生物、天敵與其他生態系生物。這些生物共同維持農業所仰賴的生態系統服務：
- 授粉與繁殖：蜜蜂、蝴蝶及其他授粉者促進多種作物結實，影響產量與品質。
- 土壤形成與養分循環：土壤微生物、蚯蚓等生物分解有機質、促進養分釋放與循環，也有助於維持土壤結構與肥力。
- 病蟲害調節：蜘蛛、寄生蜂及捕食性昆蟲等天敵抑制害蟲族群，有助於降低病蟲害危害及農藥依賴。
- 水分與環境調節：多樣的植被與土壤生物有助於保水、減少逕流與土壤侵蝕，並維持農田及周邊生態系的穩定。
因此，生物多樣性支撐農業生產所需的自然基礎，能維持作物產出及其長期穩定。