114 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

本題考查土壤物理性質如何影響土壤有機碳（SOC）的累積與保存。SOC 儲量不只取決於有機質輸入量，也受有機碳分解速度、土壤剖面深度及有機碳受保護的程度影響。土壤質地、團粒結構、孔隙分布、容積密度、排水與水分狀態，會改變有機質與微生物的接觸、氧氣供應及有機碳的物理保護，因此影響碳在土壤中的停留時間。

以一定深度土層估算有機碳儲量時，常用：

若含礫石或粗顆粒，還須乘上細土體積比例；不同土壤比較時，也常採等質量土壤法，避免容積密度差異造成偏差。

解題方法

可依「物理性質如何改變有機碳輸入、分解與保護」逐項說明。作答重點不是只列物理性質，而是交代其作用機制及對碳儲量的方向。

一、質地與礦物表面

黏粒與粉粒含量較高的土壤，具有較大的比表面積，能吸附有機分子，並使有機質與礦物形成有機—礦物複合體。部分有機碳因而不易被微生物利用，分解速率降低，通常比粗質地砂土更能保存有機碳。

砂質土的比表面積小，保護有機質的能力較弱；其通氣與排水通常較快，可能促進有機質氧化分解，因此有機碳較不易累積。但實際儲量仍受植被輸入、氣候、土層深度及管理方式共同影響，不能單以質地判定。

二、團粒結構與孔隙

良好團粒結構會形成大小不同的孔隙。水與空氣在大孔隙中較易流動；微小團粒內部的微孔隙則可能限制微生物、酵素或氧氣進入，使有機質受到團粒包埋與物理保護，降低分解速度，增加穩定有機碳。

若團粒破壞、土壤擾動或侵蝕使原先受保護的有機質暴露，微生物較容易分解其碳；侵蝕也會直接帶走含碳表土，降低土壤有機碳儲量。

三、容積密度與壓實

核心觀念

本題考查土壤有機質對土壤物理、化學及生物性質的綜合影響，以及為何有機質含量常用來評估土壤品質。土壤有機質包含未分解或部分分解的動植物殘體、微生物生物量，以及腐植質等有機化合物；腐植質具有較穩定的結構，能長期影響土壤性質。

土壤品質是土壤在特定生態系統與土地利用條件下，維持生產力、調節水分與養分、支持生物活動，並維護環境品質的能力。有機質能同時影響多項土壤功能，因此其含量與變化可作為土壤品質的整合性指標之一。

解題方法

作答時依「物理性質、化學性質、生物性質、品質指標意涵」分層說明。先列出有機質對各類土壤性質的作用，再說明這些作用如何反映土壤功能；最後補充其作為指標的限制，避免將有機質含量等同於全部土壤品質。

土壤有機質對土壤性質的影響

1. 物理性質

• 有機質促進土壤團粒形成與穩定，改善土壤結構，降低表土結皮與侵蝕風險。
• 增加土壤孔隙與適當的孔隙分布，有助於水分入滲、通氣及根系伸展。
• 提高土壤保水能力，特別有助於砂質土保持水分；在適當管理下，也能改善黏重土的耕作性。
• 有機質顏色較深，能提高土壤吸熱能力，影響土溫及種子萌發、根系生長等過程。

2. 化學性質

• 腐植質具有較高的陽離子交換容量，可吸附並保留鈣、鎂、鉀、銨等陽離子，減少養分淋洗。
• 有機質分解可釋出氮、磷、硫等養分；其礦化與固定作用調節養分供應，使養分釋放與植物需求相互銜接。
• 有機官能基可與鐵、鋁等金屬離子形成錯合物，影響養分有效性，並降低部分金屬離子的毒害或固定作用。

核心觀念

本題考查微生物的能量來源與氧化還原反應：找出誰提供電子、誰接受電子，再看反應釋出的能量如何用於微生物生長。硝化菌與硫氧化菌以無機物作為電子供應者，屬於化學自營型代謝；鐵還原菌則利用有機物或氫氣等作為電子供應者，將三價鐵還原為二價鐵。

電子供應者被氧化，電子接受者被還原。氧化與還原必成對發生，能量來自電子由供應者移向接受者時的氧化還原電位差。

解題方法

依微生物所進行的反應，分別列出電子供應者與接受者，並說明能量取得方式：

硝化作用分兩階段：

核心觀念與作答方法

本題是五個土壤學名詞的定義題，每小題 5 分。作答時先指出名詞所屬的概念，再補上辨識特徵或功能；遇到指標名詞則寫出公式及其代表意義。下列定義涵蓋考場作答所需的核心內容。

（一）Inceptisols

意義： Inceptisols 為美國土壤分類系統中的一個土綱，中文常譯為「新成土」或「弱育土」。這類土壤已出現初步的土壤發育與剖面分化，但尚未形成許多高度發育土壤常見的診斷層。

辨識重點： 常見診斷特徵為弱發育的變性層（cambic horizon）；土體通常仍保有可風化礦物。分類上須符合 Inceptisols 的判定條件，且不能具有會使其歸入其他土綱的特定診斷層，例如黏聚層（argillic）、鈉積層（natric）、灰化層（spodic）或氧化層（oxic）。

解題技巧： 可用「比 Entisols 發育較明顯，但仍屬初期發育」掌握其定位。不要只寫「年輕土壤」；補上弱發育的剖面特徵，答案會更完整。

（二）Capillary water

意義： Capillary water 為土壤孔隙中的毛管水，主要受水分子間的內聚力及水分子與土粒間的附著力作用，保留在土壤毛細孔隙中，也可在重力作用以外沿孔隙移動。

與植物水分的關係： 排水後，重力水先流失；毛管水則可保留於土壤中，通常是植物可吸收水分的重要來源。植物可利用水分一般以田間容水量至永久萎凋點之間的水量表示，但毛管水並非全部都可被植物利用，仍須視土壤水勢而定。

解題技巧： 記住「重力水易排走、毛管水受毛管力保留、吸濕水被土粒強力吸附而不易利用」，避免把毛管水說成全部可利用水。

（三）Exchangeable sodium percentage（ESP）

意義： 可交換性鈉百分率（ESP）是土壤交換位上由鈉離子占據的比例，反映土壤鈉化程度。鈉占據交換位較多時，可能使土壤團粒分散、孔隙結構惡化，降低入滲與通氣性。

公式：

交換性鈉量與 CEC 須採用相同的電荷單位，例如 $\mathrm{cmol_c\,kg^{-1}}$，因此比值為無因次，再乘以 100 表示百分率。