110 公務人員升官等薦任 農業技術 土壤學 考古題詳解

核心觀念

本題考查土壤在氣候系統中的角色，以及土壤管理如何改變溫室氣體的排放與碳儲存。作答應從兩條主線論述：土壤有機碳的增匯與保存，以及降低農業土壤排放。

土壤是陸地重要的碳庫。植物透過光合作用吸收大氣中的二氧化碳，將碳固定於生物量；植物殘體、根系分泌物及有機肥等進入土壤後，部分有機碳可轉化為土壤有機質並保存。土壤有機碳的變化，取決於碳輸入與分解、侵蝕等碳輸出的平衡：

其中，$SOC$ 為土壤有機碳存量。當碳輸入大於碳輸出，土壤淨累積碳，形成碳匯；反之，土壤有機質分解或土壤受侵蝕、排水及擾動而流失，碳便可能以二氧化碳形式回到大氣。

COP21「千分之四倡議」（4 per 1000）的核心，是透過適當土地與土壤管理，提升全球土壤有機碳存量。倡議以每年約增加土壤碳存量千分之四作為示意目標，凸顯土壤碳儲存對氣候減緩的潛力；這是倡議目標與動員概念，不代表每一地區、每種土壤都能固定相同比例的碳。

解題方法

可採「土壤特性 → 土壤碳與溫室氣體機制 → 管理措施 → 效益與限制」的順序作答。先說明土壤為何能儲碳，再說明管理如何提高碳輸入、減少碳流失及抑制其他溫室氣體排放，最後補上此效益受土壤與環境條件限制，避免把千分之四倡議寫成必然可達的全球固定效果。

土壤特性與減緩暖化的關連

土壤能儲存大量有機碳

土壤有機質可提供植物養分、改善團粒結構與保水性，也能將植物來源的碳保存在土壤中。部分有機碳可與黏粒、鐵鋁氧化物等礦物結合，或受到團粒包埋，降低微生物分解的可及性，使其保存時間延長。因此，土壤質地、礦物組成、團粒結構及有機質含量，均會影響土壤碳的儲存能力與穩定性。

土壤碳庫大小與變化也受氣候、植被、土壤水分、地形、土地利用歷史及耕作方式影響。溫度與水分會改變有機質分解速率；植被生產量影響碳輸入；坡地侵蝕與不當耕作則會加速表土及有機碳流失。

土壤既可能是碳匯，也可能成為碳源

若植被生產旺盛、殘體回歸土壤，且土壤碳輸入大於分解與流失，土壤可由大氣移除二氧化碳並加以保存。相對地，森林砍伐、草地開墾、泥炭地排水、過度翻耕、焚燒殘體及嚴重侵蝕，會使原先儲存在植被與土壤中的碳釋放，增加大氣二氧化碳濃度。

除了二氧化碳，土壤管理也影響其他溫室氣體。過量施用氮肥、糞肥或土壤中氮轉化作用，可能增加氧化亞氮（$N_2O$）排放；稻田長期淹水造成缺氧環境，可能促進甲烷（$CH_4$）產生。故土壤減緩暖化不能只看碳儲存，也應考量整體溫室氣體排放。

土壤管理措施

核心觀念

本題考查土壤水分的移動與土壤排水性，以及排水不良對臺灣農業生產的影響。「土壤內部排水」是土壤剖面中多餘水分向下移動，並經由土體、地下排水層或排水設施排離根域的過程。它不同於地表排水：地表排水著重於排除田面積水；內部排水則著重於土壤孔隙中的水能否向下滲透、移動並排出。

良好的內部排水可降低根域土壤含水量，使大孔隙重新充氣，維持根系呼吸、養分吸收及土壤微生物活動。若排水過慢，根域長時間缺氧，作物生長便會受損。

解題方法

依題目順序作答：先界定內部排水，再由「水進得去、在土中移得動、最後排得出去」分析排水不良原因，最後連結臺灣降雨型態與農業生產。如此可同時涵蓋土壤性質、地形與降雨造成的影響。

土壤內部排水不良的原因

1. 土壤質地與孔隙特性：黏土含量高、土壤孔隙細小或大孔隙不足時，水分滲透與向下移動較慢。
2. 土壤結構不良或受壓實：耕作、農機反覆輾壓、牲畜踩踏等會破壞團粒結構、減少大孔隙；表土結皮也會降低入滲。
3. 土層中有阻水層：犁底層、黏盤、鐵盤或其他緻密層會阻礙水向下滲漏，使水滯留於其上方，形成暫時性滯水。
4. 地下水位過高或下方排水出口受限：地下水接近根域，或土壤下方缺乏可供排水的通道，會使土體長期飽水。
5. 地形與外在水文條件不利：低窪地、平坦地或排水出口水位偏高的田區，逕流與地下水排出較慢，容易積水。

核心觀念

本題考查微生物肥料的定義、主要功能，以及接種微生物在土壤中未能發揮預期效果的原因。作答時應把握一項原則：微生物肥料是透過活微生物的活動，增加養分供應或有效性、促進根系生長與養分吸收；它不是直接提供大量養分的化學肥料，也不能取代合理施肥與適當栽培管理。

定義與主要功能

微生物肥料是將有益微生物接種於種子、幼苗或施用於土壤，使其在根圈或根部建立族群，藉由微生物作用直接或間接促進作物生長、提升養分供應及利用的資材。

主要功能如下：

1. 生物固氮：根瘤菌與豆科植物共生形成根瘤，或游離固氮菌在土壤中活動，將大氣氮轉化為植物可利用的氮素。共生固氮菌通常具有宿主專一性。
2. 溶解或活化養分：溶磷菌可藉由分泌有機酸、酵素等作用，使部分難溶性磷轉為較易利用的形態；溶鉀菌則可促進礦物中部分鉀的釋出。其作用是提高既有養分的有效性，並非憑空創造磷、鉀。
3. 促進根系生長與養分吸收：菌根菌的菌絲可延伸至根系以外的土壤，擴大吸收範圍；部分促生微生物也能促進根系發育，增加根系吸收水分及養分的能力。
4. 其他促生作用：部分微生物可產生植物生長調節物質、改善根圈環境，或抑制部分土傳病原菌，提升作物對逆境的耐受性。

解題方法

申論可分成「定義與功能」及「效果不彰原因」兩部分。先按微生物作用機制列出固氮、養分活化、促進根系吸收等功能，再從菌種本身、施用方式、土壤環境及肥培管理四個面向分析失效原因。這樣能直接對應題目所列的固氮、溶解及根系養分吸收功能，也能說明為何同一種微生物肥料在不同田區效果有別。

施用後未達預期效果的原因

一、菌種與作物不相配，或菌種活性不足

• 宿主不適合：根瘤菌具有宿主專一性，若菌株與作物種類或品種不相容，便難以感染根部、形成有效根瘤，固氮作用隨之降低。
• 菌株不適應當地環境：接種菌若無法適應土壤酸鹼度、鹽分、溫度或水分狀況，就難以在根圈繁殖並維持活性。
• 菌劑品質或保存不當：菌劑中的活菌數不足、菌種失去活性，或在保存與運送過程中遭高溫、日曬等影響，施用後便難以建立有效族群。
• 菌種競爭力不足：土壤原有微生物可能與接種菌競爭養分與根圈位置，或抑制其生長，使接種菌無法形成足夠族群。

二、施用位置、時機或方法不適當

• 菌體未接觸目標根系：菌根菌及許多根圈促生菌需要與根部接觸或進入根圈，若施用位置離根系太遠，效果會降低。

核心觀念

本題考查兩個相互連結的概念：土壤品質的定義，以及土壤退化的類型與改善方法。作答時要先說明土壤品質不是單看土壤肥力，而是土壤在特定生態系與土地利用條件下，維持多種功能的能力；再依退化的性質分類，逐項提出對應措施。

土壤品質（soil quality）是指土壤在自然或管理的生態系中，維持植物與動物生產力、維護或改善水質與空氣品質，以及支持人類健康與居住環境的能力。土壤品質具有功能性與情境性：同一土壤用於不同作物、地形或土地利用時，評估重點可能不同；且土壤品質不等同於單一的土壤肥力，還包括土壤物理、化學與生物功能。

土壤退化（soil degradation）是指土壤的物理、化學或生物性質惡化，使其生產力、環境調節能力或生態功能下降。常見退化問題可依性質分為以下幾類：

• 物理性退化：水蝕與風蝕、土壤壓實、結構破壞、表土流失、排水不良或土壤水分管理失當。
• 化學性退化：土壤酸化、鹽化或鈉化、養分耗竭或失衡，以及重金屬、農藥等污染物累積。
• 生物性退化：土壤有機質與土壤生物量下降、生物多樣性減少，以及土壤生物功能受損。
• 土地與水分相關退化：乾旱地區的荒漠化、灌溉地排水不良造成的積水，以及土壤承載力下降。

解題方法

採用「退化類型—形成或影響—對應措施」的配對方式作答。先將問題按物理、化學、生物性分類，避免只列出名詞；再依每類退化提出能直接改善其成因或減輕其影響的措施。這樣可以讓答案同時涵蓋土壤退化的範圍與實際治理方法。

土壤退化問題與可能解決方式

核心觀念

土壤總體密度（soil bulk density，$\rho_b$）是指單位土壤總體積的乾土質量。總體積包括固體顆粒所占體積及孔隙體積；乾土質量則以烘乾後的土壤固體質量計算。

其中，$M_s$ 為烘乾土壤質量，$V_t$ 為土壤總體積。常用單位為 $\mathrm{g\,cm^{-3}}$ 或 $\mathrm{Mg\,m^{-3}}$，兩者數值相同。

總體密度不同於土粒密度（particle density）：土粒密度的分母只計固體顆粒體積，不包含孔隙；總體密度的分母則包含孔隙。

解題方法：定義與測定

測定的關鍵是取得已知體積、未受擾動的土樣，再測定其烘乾質量，代入公式計算。

**土壤環刀法（原狀土取樣法）**是常用方法：

1. 將已知體積 $V_t$ 的環刀垂直壓入土壤，取出完整、未受擾動的土柱。
2. 修平環刀兩端，使土樣體積等於環刀體積；去除環刀外多餘的土壤。
3. 將土樣烘乾至恆重，常用烘箱條件約為 $105^\circ\mathrm{C}$，再稱得乾土質量 $M_s$。
4. 代入公式：

例如，環刀體積為 $100\ \mathrm{cm^3}$，烘乾土樣質量為 $130\ \mathrm{g}$，則：