林產學　申論題歷屆試題與參考架構

114 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   請試述木材在建築領域的應用如何促進碳中和目標之達成，並探討其環境效益與永續潛力。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   木材由樹木行光合作用固定大氣二氧化碳而成，用於建築可同時達到「長期儲碳」與「取代高排碳建材」兩項減碳效果，若搭配永續經營的森林，可形成循環的低碳系統。作答宜由碳的流向切入，再談效益與限制。

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2. 2

   請說明如何透過木材的微觀構造特性，判斷其來源為針葉樹或闊葉樹。請舉例說明其主要鑑別依據。（30 分）

   （30 分）

   參考架構・破題

   針葉樹材（軟材）與闊葉樹材（硬材）在顯微構造上組成細胞種類不同，最明確的鑑別依據是有無導管（管孔）。作答時以細胞組成為主軸，逐項對照。

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3. 3

   請詳述木材塗裝的目的，作為木材塗料應具備的性能，以及說明木材塗料的分類與特性。（30 分）

   （30 分）

   參考架構・破題

   木材塗裝是在木材表面形成保護與裝飾的被膜，作答須依序回答三件事：塗裝目的、塗料應具性能、塗料分類與特性。

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4. 4

   全球木材利用趨勢以人工林為主，而我國人工林多為中小徑木，請分析利用國產人工林中小徑木發展工程木材（Engineered wood）之必要性與策略。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   我國人工林多屬中小徑木，直接製材出材率低、尺寸與品質變異大，難以做為結構用材；工程木材可將小尺寸材料經加工重組，轉化成大尺寸、高性能產品，是活用國產材的重要路徑。

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113 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   2050 年淨零碳排是國家重要政策之一，請說明自然碳匯中森林與竹林經營之雙重碳匯價值的意義。 （25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   2050 淨零排放中，自然碳匯是重要的抵銷手段。森林與竹林除了活體生長時吸收二氧化碳外，經營後所得的木、竹材亦可長期儲碳並取代高碳材料，因此具有「雙重碳匯」價值。

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2. 2

   藉由木材鑑定得以了解物理性質，進而能有效的利用，試問一般木材鑑定所依據之特徵為何？（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   木材鑑定是依據木材的構造特徵判斷樹種或類別，進而推知其物理、力學與加工性質。特徵可分為肉眼（宏觀）與顯微兩層次，作答時依層次逐項說明。

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3. 3

   木材是裝潢時的優良材料，請說明於室內溫濕度變化下，木材含水率、密度對熱傳導性質之影響。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   木材熱傳導性質取決於細胞壁物質、空氣與水分的比例。含水率增加與密度增大都會使熱傳導度上升，且與纖維方向有關。作答須說明機制並連結室內溫濕度變化。

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4. 4

   木材經熱處理後，細胞壁結構會改變，請說明木材三大主成分及抽出成分之變化為何？（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   木材經熱處理（多在缺氧或蒸氣環境中，常見溫度約 160～240 ℃）後，化學成分與細胞壁結構會發生變化，導致吸濕性降低、尺寸穩定性提高，但強度也可能下降。作答以三大成分與抽出成分逐項說明。

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112 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   近年來集成材（Glued laminated timber, GLT）與直交集成材（Cross laminated timber, CLT）等工程木材在木質構造建築（特別是高樓層建築）扮演重要角色，請說明工程木材之定義，並依集成元（Lamina）構成及產品特性，說明 GLT 與 CLT 之差異。 （25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   工程木材（Engineered wood）是將木材經分割、重組並以膠黏或機械方式接合，製成性能較均質、尺寸與形狀不受原木限制的產品。GLT 與 CLT 同屬重組型，差異主要在集成元的纖維方向排列與產品用途。

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2. 2

   木材細胞壁主要是由纖維素、半纖維素和木質素三大組成分所構成，請依其組成單體、分子型態、聚合度（Degree of polymerization），以及在複合中膠層（Compound middle lamella）與次生壁（Secondary wall）中之含量分布，說明此三者之差異。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   木材細胞壁由纖維素、半纖維素與木質素所構成，三者在化學結構、聚合度與分布上各有不同，共同形成纖維素骨架、半纖維素基質、木質素填充的複合構造。作答以表格式逐項對照。

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3. 3

   請說明含水率與木理傾斜角對於木材引張強度、壓縮強度、靜曲強度、剪斷強度與衝擊抵抗性質之影響。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   木材為異向性材料，強度受含水率及施力方向與纖維方向的夾角（木理傾斜角）影響。作答先說明兩因素的一般規律，再依五種強度性質逐一比較。

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4. 4

   在生質能應用方面，一般針對生物質料源的特性分析主要有近似分析（Proximate analysis）與元素分析（Elemental analysis）兩種，請說明此兩種分析的定義與內涵。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   生質料源特性分析常用近似分析（工業分析）與元素分析。前者以加熱條件下的組成分類，後者則定量元素組成，兩者共同決定燃料品質與轉換技術選擇。

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111 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   試述行政院農業委員會林務局之林產品範圍、定義及現行加強推廣本土造林木之具體作法。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題要求先界定林務局所管轄的「林產品」範圍與定義，再說明推廣本土造林木（國產材）的具體作法。作答時應先講清楚概念，再以政策面、產業面、市場面三個層次展開，並扣回國產材自給率偏低、進口木材依賴度高的背景。

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2. 2

   試舉出尿素−甲醛樹脂（UF resin）木材膠合劑的優缺點及其性質之改善方法。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   尿素－甲醛樹脂（UF resin）是木質板材工業最常用的膠合劑，價格低、操作簡便，但耐水性差且會釋出甲醛。本題應先說明其性質，再分別列優缺點，最後說明改善方法，尤其是耐水性與甲醛釋出兩大問題。

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3. 3

   試述自然環境對木材的影響，並列舉常用提升木材耐久性藥劑之種類與主要工法。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   木材為生物材料，暴露於自然環境時會受到生物性與非生物性因子的劣化作用。本題分兩部分，先說明自然環境對木材的各種影響，再列舉提升耐久性的防腐劑種類與主要處理工法。

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4. 4

   試述機械木漿與化學木漿、針葉木與闊葉木化學漿性質與用途的差異。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   木漿依製造方式分為機械漿與化學漿，原料樹種亦影響纖維形態與紙張性質。本題要求比較兩組差異：機械漿對化學漿，針葉木化學漿對闊葉木化學漿，重點在製程、得率、纖維品質、性質與用途。

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110 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   第 26 屆聯合國氣候變化大會（COP26）100 多名世界領導人承諾到 2030年結束前停止毀林式的森林濫伐，請說明其內涵及重要性。 （25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   2021 年 COP26 期間，逾百國領袖簽署《格拉斯哥領袖森林與土地利用宣言》，承諾至 2030 年遏止並逆轉森林喪失與土地退化。本題應說明宣言內涵，再論述其在氣候、生物多樣性、生計與永續發展上的重要性，並可連結臺灣的角色。

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2. 2

   寫出紅檜與臺灣櫸木材的學名、外觀特徵與鑑別重點。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   紅檜與臺灣櫸皆為臺灣具代表性的經濟樹種，前者為針葉樹材，後者為闊葉樹材。本題須寫出正確學名，並從外觀、構造特徵比較說明鑑別重點。

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3. 3

   依 CNS 標準，纖維板之密度可分類為軟（輕）質纖維板（Insulation FB，稱 IB）、中密度纖維板（Medium density FB，稱 MDF）、硬質纖維板（Hard FB，稱 HB），請說明以上三者之密度範圍、製造與性質。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   纖維板依密度分為軟質、中密度與硬質三類，密度不同，製程（濕式或乾式）、壓縮程度及用途隨之而異。本題要求說明三者的密度範圍、製造方法與性質，答題重點在密度—製程—性質—用途的連動。

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4. 4

   試申論永續的林業經營與聯合國永續發展目標（Sustainable Development（25 分）Goals, SDGs）之間的關係。

   （25 分）

   參考架構・破題

   永續林業經營（SFM）的目標是同時維持森林的生態、經濟與社會功能，與聯合國 2030 永續發展目標（SDGs）高度相互支持。本題宜先界定永續林業經營，再依對應之 SDGs 分項論述，並提出臺灣的落實方向。

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109 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   如何向國內外社會大眾證明林業經營及林產物收穫符合環境永續的原則？如何進行？（25分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   要讓社會大眾相信林業經營與林產物「合法且永續」，靠的是由獨立第三方依公開標準查核的森林驗證與產銷監管鏈，再加上資訊公開與標章溝通。作答要同時回答「如何證明」（制度工具）與「如何進行」（實施步驟）。

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2. 2

   試比較針闊葉樹木材化學組成之差異。（25分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   針闊葉樹木材主成分都是纖維素、半纖維素、木質素與少量抽出物、灰分，差異主要在半纖維素種類、木質素含量與結構單元，以及抽出物性質。宜以表列方式逐項比較。

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3. 3

   試述木材熱處理及高週波處理之目的與方法。（25分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   熱處理是以高溫改變木材化學組成以提升尺寸安定與耐久性的「改質」技術；高週波處理則是利用介電加熱讓木材由內部快速均勻升溫，用於乾燥、膠合、彎曲等加工。兩者分別說明目的與方法。

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4. 4

   試詳述公私有林經營及林產振興與推廣之策略與作法。（25分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   臺灣森林覆蓋率高但國產材自給率長期偏低，公私有林經營與林產振興的核心是「把森林資源轉為可持續的產業」，兼顧生態、碳匯與山村經濟。作答宜分「經營面」「產業面」「推廣面」三層，並提出具體作法。

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108 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   何謂微纖維傾斜角（Microfibril angle, MFA）？並描述針葉樹正常材中由初生壁（Primary wall）至次生壁（Secondary wall）MFA 變化情形，及其對木材收縮膨潤異方性之影響。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   微纖維傾斜角是細胞壁中纖維素微纖維與細胞長軸的夾角，各壁層MFA不同；佔壁厚最大的S2層MFA小，決定了木材縱向收縮極小、橫向收縮大的異方性。

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2. 2

   粒片板製造時一般多選用中低密度樹種為原料，其原因為何？並詳述影響粒片板密度剖面（Density profile）之因子以及密度剖面變異大小對板材性質之影響。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   粒片板靠熱壓把粒片壓密、膠合；原料密度低才能在合理板密度下得到足夠壓縮比與粒片接觸面積。熱壓過程中溫度與含水率在厚度方向分布不均，造成表層高、心層低的密度剖面，進而影響強度與吸水性質。

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3. 3

   試說明木質素受光引發有色物質形成之途徑或機制，並論述預防木材光變色的方法有那些？（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   木材光變色主要來自木質素吸收紫外光與部分可見光後產生自由基，經氧化形成醌類等有色發色團，使材面變黃變褐，最後雨水沖刷後灰化。預防方法即從阻斷光、清除自由基與修飾發色結構三方面著手。

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4. 4

   酚醛樹脂（Phenol-formaldehyde resin, PF）廣泛應用於成型材料、膠合劑、絕緣材料與塗料等許多用途，其一般可區分為 Novolak 型及 Resol型兩類，試分別說明此兩種 PF 樹脂的合成條件、樹脂的分子結構特性及硬化的方法。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   PF樹脂依觸媒酸鹼與甲醛／酚莫耳比不同，分為熱塑性的Novolak與熱固性的Resol，兩者在結構與硬化方式上差異明顯，宜以比較方式作答。

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105 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   試說明木材鑑別目的及木材主要及次要鑑別特徵。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   木材鑑別是依木材的解剖構造與物理特徵判定樹種或屬別。答題先講為什麼要鑑別，再區分以構造為主的主要特徵與以感官性質為主的次要特徵。

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2. 2

   試述脆心材之特徵。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   脆心材是大徑闊葉樹（尤其熱帶材）髓心附近的異常材，因長期承受生長應力導致細胞壁產生微細壓縮破壞，外觀與正常材差異不大，但韌性極差、易脆斷，是結構用材的隱性缺陷。

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3. 3

   試述木塑複合材與纖維石膏板之特色。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   木塑複合材與纖維石膏板都是木質（纖維）與非木質基材組合的複合材料：前者以熱塑性塑膠為基質，強調耐水耐腐；後者以石膏為基質，強調防火與室內調濕。分別說明組成、製法與優缺點。

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4. 4

   生物材料之木材與金屬、混凝土或塑膠等其他材料相比較時，其具有之主要優良性質與缺點為何？（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   木材是可再生的天然生物材料，與金屬、混凝土、塑膠相比，優勢在輕質高強、低耗能、可固碳與宜人性；缺點則源自生物來源，包括異方性、吸濕變形、可燃與生物劣化。作答以「優點／缺點／改善方法」組織。

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103 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   將木材熱解（Pyrolysis）產生能源或化學品，是將來利用木材替代石化資源的必然趨勢之一，請問木材主要組成分之纖維素、半纖維素及木質素等各成分熱解溫度範圍各為多少℃？又各成分熱解之可能產物為何？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   木材三大組成分的化學結構與熱穩定性不同，熱解溫度依「半纖維素＜纖維素＜木質素（範圍最寬）」排列，產物也各有特徵。作答先交代熱解定義與條件，再逐一說明溫度範圍與產物，最後連結生質能源與化學品利用。

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2. 2

   間苯二酚甲醛樹脂膠合劑（resorcinol formaldehyde adhesive，簡稱 RF）是常用的木材室外結構用膠合劑，請說明其製造、硬化方法及如何降低其成本？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   RF 膠是由間苯二酚與甲醛縮合而成的酚系樹脂，可在常溫、中性條件下硬化，耐水耐候性佳，是室外結構用集成材的代表膠合劑；但間苯二酚價格高，降低成本是實務重點。

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3. 3

   木材塗裝的目的是保護、美觀或賦予木材其他機能性，請由木材組織及木材理化性質的觀點，說明作為優良的木材塗料所需具備的條件。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   木材是多孔、吸濕、異方性且含抽出成分的天然材料，塗料必須配合這些特性，才能附著良好、不剝落、耐候並呈現木紋美感。作答從組織與理化性質逐項推導塗料應具備的條件。

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4. 4

   當木材作為工業材料使用時，壓縮是木材所受外力之一，請說明影響木材壓縮強度的因子。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   木材壓縮強度受「材料本身」與「試驗／使用條件」兩大類因子影響。作答先界定縱壓與橫壓，再分項說明各因子作用方向與機制。

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5. 5

   使用木材即可達到防止地球溫暖化，而擴大林產品利用效能，則可符合林產利用之再生及永續性原則，請論述之。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   樹木生長時吸收二氧化碳並以碳的形式貯存在木材中，木材加工耗能低、可取代高耗能材料、使用後又可再利用或作能源，因此「多用木材」與「森林永續經營」結合，正是減緩地球暖化與實現循環經濟的途徑。

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102 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   依木材乾燥初期與後期，分別說明木材中產生之乾燥應力及可能產生之乾燥缺點。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   乾燥應力源於木材表層與內部含水率不一致、收縮不同步；乾燥初期與後期應力方向相反，產生的缺點也不同。作答以「表層／內層受拉或受壓」的轉換為主軸。

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2. 2

   膠合劑為製造木質複合材料之重要物質，試依膠合劑硬化機制，說明適用於木材之膠合劑種類。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   膠合劑依硬化機制可分為：溶劑或水分散失而固化、冷卻固化、化學反應硬化三大類，各類代表膠種的耐水性與用途不同。作答以硬化機制為綱，列出適用木材的膠種與特性。

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3. 3

   試述可量測木材彈性模數（Modulus of elasticity）之非破壞性檢測方法。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   非破壞性檢測是在不破壞木材的情況下，利用彈性模數與聲波速度、振動頻率、靜態撓度等的物理關係推估 MOE，可用於分等與品質管理。作答依原理分類並說明公式要點與優缺點。

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4. 4

   試說明製造纖維板（Fiber board）的方法並依比重大小與板面平滑度說明纖維板的分類。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   纖維板是將木材或植物纖維離解成纖維後，再成型、熱壓而成的板材；製造上分濕式與乾式兩大製程，分類上依比重分硬質、中密度、軟質（絕緣）纖維板，並依板面平滑程度分單面平滑與雙面平滑。

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5. 5

   國有林及公有林中木材資源欲收穫利用時，須透過合法之行政程序，試述國內目前施行之林產物處分方式及林產物價金的查定方式。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   國有林與公有林的林產物屬公共財產，收穫利用須依森林法及其授權訂定之林產物處分相關規定辦理，處分方式以公開、公平競價為原則，價金則依市場價格扣除生產成本與合理利潤推算。作答分「處分方式」與「價金查定」兩段。

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