土壤化學　申論題歷屆試題與參考架構

104 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

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   石膏及元素硫（S）皆適合用來整治鈉質土（Sodic Soil）：

   （一）請說明二者施用於土壤後的反應機制。（10 分）

   （二）請寫出施用石膏的優點及方法。（5 分）

   （三）施用元素硫的優點或特色為何？（5 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   鈉質土的問題在交換性鈉過高，使黏粒分散、構造崩解、透水性差。改良的核心是「提供可溶性鈣置換交換性鈉，再以灌溉水把鈉淋洗出根圈」。石膏直接供鈣，元素硫則需先經微生物氧化成硫酸，再溶解土中碳酸鈣而間接供鈣。

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2. 2

   下列三種土壤礦物 pH 7.0 時的 CEC（陽離子交換容量）依序為：蛭石（100 cmolc/kg）> 伊萊石（30 cmolc/kg）> 高嶺石（8 cmolc/kg），請根據三者間的構造差異及電荷特性探討其原因。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   CEC 的差異來自「層電荷多寡與來源」以及「層間表面能否參與交換」。蛭石層電荷高且層間陽離子可交換；伊萊石層電荷雖高但層間被固定的 K+ 鎖住；高嶺石幾乎沒有同形置換，只有邊緣 pH 依變電荷。

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3. 3

   出現於水田的潛水灰化層（又稱犛底層），常呈灰藍色並混雜銹斑且構造密實，試問其形成機制與呈色原因？若將尿素灑施於一水田之土表或將其深埋於犛底層中，此氮肥會發生什麼反應？上述二法何者較有利秧苗吸收氮素？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   水田長期湛水造成還原環境，加上整田（攪泥）與機械壓實形成緻密犛底層；鐵錳在還原與氧化之間轉換決定顏色。施氮方面的關鍵是「氧化層—還原層」的分層：銨在還原層穩定，在氧化層會被硝化，進入還原層後被脫氮損失。

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4. 4

   何謂硝化作用（Nitrification），請寫出其反應機制。請詳述影響硝化作用效率的土壤條件為何？農業上若對硝酸鹽管理不當可能對環境造成怎樣的衝擊？如何改進？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   硝化作用是好氣性化學自營微生物將銨氧化為硝酸鹽的過程，速率受氧、水分、溫度、pH 與基質左右。硝酸鹽帶負電不易被土壤吸持，管理不當會淋洗污染水體並產生溫室氣體，須以合理施肥與抑制劑等策略改善。

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5. 5

   請說明：

   （一）何以陰離子交換對於土壤保留植物養分相當重要？（5 分）

   （二）陰離子交換容量（AEC）為何隨土壤 pH 的上升而減小？（5 分）

   （三）假設有二土樣：A（林口台地紅壤），B（彰化縣沖積平原暗灰色土壤），發現其AEC（A 土樣）> AEC（B 土樣），請以土壤礦物的角度說明其原因。（10 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   陰離子交換來自帶正電的 pH 依變電荷表面（鐵鋁氧化物、高嶺石邊緣、非晶質礦物），可保留 NO3-、SO4 2-、磷酸根等陰離子養分。其大小取決於 pH 與零電荷點的關係，因此高度風化、富含鐵鋁氧化物的酸性紅壤 AEC 較高。

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