土壤學 申論題歷屆試題與參考架構
地方特考三等,民國 102~114 年共 13 份試卷、62 題,其中 62 題附參考答題架構。考這一科的類科:農業技術。本頁列出歷年全部題目,參考架構只列開頭的「破題」,完整的答題架構、關鍵字與作答提醒請到站內查看。
114 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF
- 1
試敘述水田採用乾濕交替灌溉(Alternate Wetting and Drying)對土壤性質的影響。(25 分)
(25 分)
參考架構・破題
乾濕交替灌溉(Alternate Wetting and Drying, AWD)為兼顧節水與減碳之水稻水分管理技術,其核心在於人為調控水田土壤於淹水還原態與落乾氧化態之間週期性轉換,對土壤之物理構造、化學氧化還原與養分有效性,以及微生物活性產生深遠影響。
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- 2
試敘述陽離子交換容量對土壤肥力與植物養分供應的影響。(25 分)
(25 分)
參考架構・破題
陽離子交換容量(Cation Exchange Capacity, CEC)係指單位質量土壤所能吸附交換性陽離子之總量,為衡量土壤保肥能力與緩衝容量之核心指標,直接主導植物根系養分離子之吸附、釋放與動態供應。
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- 3
試敘述土壤微生物影響作物生長的機制。(25 分)
(25 分)
參考架構・破題
土壤微生物為土壤生態系物質循環與能量流動之驅動者,透過養分轉化釋放、植物荷爾蒙分泌、根系共生以及病害生物防治等多重機制,對作物之營養吸收、逆境耐受與生長發育發揮直接與間接之深遠影響。
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- 4
請試述下列名詞之意涵:(每小題 5 分,共 25 分)
(一) Soil colloids
(二) Matric potential
(三) pH-dependent charge
(四) Ammonium fixation
(五) Vadose zone
(25 分)
113 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF
- 1
說明影響土壤通氣性的因素有那些?(25 分)
(25 分)
參考架構・破題
土壤通氣性係指土壤孔隙與大氣間進行氣體交換(氧氣進入與二氧化碳排出)之速率與通暢程度,受土壤內部孔隙結構特徵、水分動態分布、外部環境氣象條件及人為耕作管理因子之共同制約。
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- 2
說明土壤有機質與總體密度的相關性為何及其原因?(25 分)
(25 分)
參考架構・破題
土壤有機質(SOM)與土壤總體密度(Bulk Density, Bd)之間存在顯著之負相關關係,即土壤有機質含量愈高,總體密度愈低。此現象主要歸因於有機質本體粒密度偏低、強力促進團粒化作用,以及大幅提升總孔隙率等多重物化機制的疊加影響。
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- 3
說明土壤電導度代表的意義及其量測方法。(25 分)
(25 分)
參考架構・破題
土壤電導度(Electrical Conductivity, EC)係指土壤溶液傳導電流之能力,為評估土壤中水溶性鹽類總濃度之核心指標,常用於監測土壤鹽化逆境;其實務量測方法依樣品前處理與現地監控需求,涵蓋實驗室飽和抽出液法、稀釋比法及現地感測器法。
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- 4
說明何謂土壤養分的有效性及那些因素影響土壤磷的有效性?(25 分)
(25 分)
參考架構・破題
土壤養分有效性係指土壤中所含養分處於可被植物根系吸收利用之化學形態與空間可及性程度;土壤中磷素雖總量豐富,但極易與固相礦物結合形成難溶性沉澱或被強烈化學吸附,其生物有效性受到土壤酸鹼度、礦物組成、有機質與氧化還原電位等多元因子之嚴格支配。
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112 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF
- 1
請定義陽離子交換能力(cation exchange capacity, CEC)和鹽基飽和度(base saturation),以及列出主導土壤 CEC 的土壤組成與影響土壤 CEC值大小的因子。(20 分)
(20 分)
參考架構・破題
陽離子交換能力(CEC)與鹽基飽和度(BS)為表徵土壤膠體表面化學特性、養分儲備容量及土壤風化發育程度之兩大核心量化指標;其數值大小主要受土壤固相膠體組成(次生黏土礦物與有機質)及環境化學因子所共同決定。
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- 2
何謂酸性土壤?土壤酸度的來源有那些?請說明改良酸性土壤的方法。(20 分)
(20 分)
參考架構・破題
酸性土壤通常泛指pH值低於7.0(在農業實務上特指pH小於5.5)之土壤,因游離鋁與錳之溶出易引發作物根系毒害與養分缺乏;其酸度根源涵蓋自然氣候淋洗、生物代謝與人為不當施肥,可透過合理施用石灰質資材與增施有機質進行綜合改良。
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- 3
土壤的形成最初始於岩石或各種沉積物的風化作用,再受到環境的影響。請詳細說明於自然環境中,土壤主要的化育作用。(20 分)
(20 分)
參考架構・破題
土壤化育作用(Pedogenic processes)指風化形成之母質在氣候、生物、地形、時間等化育因子長期交互作用下,歷經物質之添加、散失、轉移與轉變四大基本作用,促成剖面分化並發育出各具特徵之土壤診斷層。
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- 4
土壤是一個包含礦物質、有機物、水和空氣的混合物,請定義土壤質地、土壤構造與土壤孔隙,以及申論這三個土壤物理特性對於水分與養分在土壤之移動,以及對植物生長之影響。(25 分)
(25 分)
參考架構・破題
土壤為礦物質、有機物、水分與空氣緊密交織之多相孔體系統;土壤質地、土壤構造與土壤孔隙構成土壤物理骨架,三者相輔相成,共同主導水分入滲儲存、溶質與養分離子擴散運移,以及作物根系之伸展生長。
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- 5
土壤物化特性影響污染物在土壤中之變化:
(一)以無機污染物而言,土壤對於無機污染物的主要作用機制為何?(8 分)
(二)以有機污染物而言,土壤對於有機污染物的主要作用機制為何?(7 分)
(15 分)
參考架構・破題
土壤物化特性(比表面積、表面電荷、氧化還原電位、酸鹼度及微生物相)主導污染物在土體中之遷移、轉化與歸宿;無機污染物主要透過靜電吸附、沉澱溶解與氧化還原調控其毒性與活性,有機污染物則依賴疏水分配、礦物吸附及生物降解為核心去除機制。
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111 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF
- 1
請說明增加土壤碳匯和「淨零碳排」有何關係。並請說明增加土壤碳匯的方法。(20 分)
(20 分)
參考架構・破題
土壤為陸域生態系最大之有機碳儲存庫,其碳儲量遠大於大氣與地表植被之總和;增匯為達成淨零碳排不可或缺之負碳技術路徑,透過農林地管理手段促進光合作用固碳轉移至土壤,並減緩有機碳礦化逸散,能直接中和工業與人為難以削減之溫室氣體排放。
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- 2
請分別說明為何根瘤菌、菌根菌、溶磷菌可被用為微生物肥料?(20 分)
(20 分)
參考架構・破題
微生物肥料係利用特定有益微生物之生命代謝活動,轉化土壤中難溶或大氣中不可利用之養分形態,以提供作物吸收利用;根瘤菌之生物共生固氮、菌根菌之菌絲網延伸促吸收,以及溶磷菌之有機酸溶磷,為三者分別被廣泛開發為微生物肥料之核心作用機制。
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- 3
請說明如何應用土壤水分特性曲線於智慧農業栽種旱作的自動化土壤水分管理。(20 分)
(20 分)
參考架構・破題
土壤水分特性曲線(Soil Water Characteristic Curve, SWCC)表徵土壤含水量與土壤水基質勢(張力)間之對應關係,為掌握土壤水分保持能態之物理基石;在智慧農業旱作自動化管理中,SWCC為感測器數據精準解算、動態灌溉閥值設定及變量精準注水之核心演算法中樞。
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- 4
土壤被分類為極育土(Ultisols),若擬實施適地適作,請說明此類土壤適合栽種之作物為何?並請解釋其原因。若擬實施土壤改良來種植一般的作物,請說明如何改良。(20 分)
(20 分)
參考架構・破題
極育土(Ultisols)為強烈風化與高度淋洗之紅黃壤,具顯著黏聚層且底土鹽基飽和度低於百分之三十五,伴隨強酸性與高鋁毒害;實施適地適作應選種耐酸耐瘠且具抗沖蝕力之深根經濟樹種,若欲改良栽種一般農作物,則須採行中和酸度、補充鹽基、活化磷素與培肥改土之整合措施。
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- 5
請說明土壤氧化還原電位(redox potential)如何影響砷(As)含量高的水田土壤中砷之生物有效性,進而影響生產稻米之食用安全。(20 分)
(20 分)
參考架構・破題
水田土壤氧化還原電位(Eh)隨淹水與排水管理劇烈波動,直接支配鐵錳礦物之沉澱溶解與砷之價態轉換;在低Eh還原狀態下,吸附態五價砷釋出並被還原為高生物有效性之三價亞砷酸,經稻根矽轉運蛋白高度吸收並轉運蓄積至稻穀中,對食用稻米之無機砷安全造成重大威脅。
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110 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF
- 1
土壤還原電位可作為土壤通氣狀態的指標之一,試說明土壤溶液中碳、氮、硫、氧、鐵、錳的氧化型態,並依其還原電位由高至低排序。(25 分)
(25 分)
參考架構・破題
土壤氧化還原電位(Eh)為表徵土壤通氣良窳與電子活度之熱力學指標;在土壤淹水缺氧時,微生物依序利用熱力學自由能釋放由大至小之無機電子受體,使土壤溶液中碳、氮、硫、氧、鐵、錳各元素循其還原電位由高至低之梯次發生連續還原。
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- 2
試敘述根圈效應及根圈微生物促進作物生長之可能機制。(25 分)
(25 分)
參考架構・破題
根圈(Rhizosphere)指受植物活根生理活動強烈影響之微域土層,根圈效應展現出與非根圈本體土截然不同之物化與微生物活躍特徵;根圈微生物透過增強養分獲取、調節內生荷爾蒙、生物防治及誘導抗性等多重機制,扮演促進作物健康生長之關鍵推手。
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- 3
試敘述農地土壤溫室氣體排放之原因,另試舉 3 種可提高土壤碳儲存之管理策略。(25 分)
(25 分)
參考架構・破題
本題探討農業生態系中土壤溫室氣體(二氧化碳、氧化亞氮、甲烷)的生物地球化學排放成因,以及因應氣候變遷與淨零排放目標下,增加土壤有機碳匯與碳封存的農田管理對策。
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- 4
請試述下列名詞之意涵:(每小題 5 分,共 25 分)
(一) Saline soils
(二) Ammonification
(三) Isomorphous substitution
(四) Bulk density
(五) Bioremediation
(25 分)
參考架構・破題
本題評量土壤物理、化學、微生物學及環境整治之基礎核心概念。作答時應針對五個名詞界定科學定義,闡述作用機制或物理化學特徵,並連結對土壤肥力、作物生長或環境治理之實務意義。
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109 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF
- 1
論述農業生態系統的土壤氮循環過程。(25分)
(25 分)
參考架構・破題
農業生態系統的氮循環應由氮的來源、土壤內部轉化、作物與微生物吸收,以及氣體、淋洗與收穫損失串成完整收支,並說明各過程受水分、通氣、溫度、酸鹼度與碳氮比控制。
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- 2
Alfisols, Ultisols, Incetisols, Entisols 是臺灣常見土壤分類土綱,解釋這些土綱之特性與分布概況。(25分)
(25 分)
- 3
比較砂質土壤與黏質土壤之土壤水分特性曲線差異?並說明當土壤受到壓實後,土壤水分特性曲線可能的改變。(25分)
(25 分)
- 4
論述耕作農地廢耕復林後的土壤性質變化及其生態意義。(25分)
(25 分)
參考架構・破題
農地廢耕復林是由頻繁擾動、作物收穫輸出與肥料控制的系統,轉為以多年生植被、凋落物及根系主導的次生演替;答案宜按物理、化學、生物性質及時間尺度分析,最後連結碳匯、水文與生物多樣性。
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108 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF
- 1
請說明土壤陽離子交換容量(CEC)的大小和土壤質地和其所含層狀矽酸鹽種類之關係。(20 分)
(20 分)
參考架構・破題
陽離子交換容量是土壤膠體負電荷可吸附並交換陽離子的總量;其大小取決於黏粒含量,也取決於黏土礦物的比表面、層型、同晶置換與可變電荷,因此質地相同的土壤仍可能差很多。
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- 2
請說明灌溉水質如何影響土壤構造和土壤鹽分與重金屬含量,繼而影響栽培作物的產量和品質。(20 分)
(20 分)
參考架構・破題
灌溉水同時是水分、可溶鹽類與污染物的輸入來源;應由水質指標切入,說明鈉化造成分散、鹽分累積造成滲透逆境、重金屬累積造成毒害與食安風險,再提出監測及管理。
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- 3
作物殘體回歸土壤是實施循環農業之一種作為,請說明其可能對土壤和後作作物之影響。(20 分)
(20 分)
- 4
請說明如何應用土壤資訊系統實施精準農業(precision agriculture)。(20 分)
(20 分)
- 5
請說明如何應用土壤速測(soil testing)於推薦栽培作物之施肥量。(20 分)
(20 分)
107 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF
- 1
土壤的孔隙主要由水和空氣所占據,請分別論述在下列兩種狀況下的潛在問題及改良方法。(每小題 10 分,共 20 分)
(一)水分太多而空氣太少。
(二)水分太少而空氣太多。
(20 分)
- 2
土壤品質的優劣攸關土壤生產力的高低,請闡釋生產力高之土壤的特性。(20 分)
(20 分)
參考架構・破題
高生產力土壤是能持續供應作物所需的水、氣、養分與根域空間,並具有生物活性、緩衝及抗擾動能力的土壤;不能只以肥料多或單季高產判斷,須兼顧環境品質與永續性。
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- 3
現有甲和乙兩種土壤,經測定結果顯示,甲土壤的陽離子交換容量(CEC)為乙土壤的 2 倍,請論述可能的原因並解釋土壤為何具有 CEC?(20 分)
(20 分)
參考架構・破題
甲土 CEC 為乙土的兩倍,只能確定其可交換負電荷總量較大,不能直接斷定是黏土較多;原因可能來自膠體數量、黏土礦物種類、有機質、酸鹼度與測定方法。作答應先解釋電荷來源與交換機制,再逐項提出可驗證假說。
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- 4
施用石灰資材為改善強酸性土壤最有效的方法,而石灰資材的種類甚多。請論述:
(一)改良機制(mechanism)。(5 分)
(二)改良效果與土壤性質的關係。(15 分)
(20 分)
參考架構・破題
石灰改良強酸性土壤的核心,不只是把土壤溶液中的氫離子中和,而是同時降低交換性酸度與鋁毒、補充鹽基,並使養分有效性及生物活性回到較適範圍。作答宜先寫化學反應,再以土壤緩衝性質說明施用效果差異。
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- 5
請說明:
(一)黏土礦物粒子的比表面積(specific surface)?(5 分)
(二)現有伊來石、蒙特石、蛭石和高嶺石四種黏土礦物,請依比表面積的大小排列並解釋之。(15 分)
(20 分)
參考架構・破題
比表面積是黏土礦物表面反應能力的基礎指標;比較時必須區分外表面與層間可接近的內表面,不能只看顆粒直徑。四種礦物的排列,應由晶層型態、層間結合及膨潤性加以解釋。
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106 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF
- 1
試說明土壤地表水灰黏化與地下水灰黏化作用過程的差異與特徵。(20 分)
(20 分)
參考架構・破題
地表水灰黏化與地下水灰黏化皆由土壤長期或季節性缺氧所引起,但水分來源、飽和方向及剖面中灰化與斑紋的位置不同。作答宜以水文條件為主軸,比較還原、移動及再氧化特徵。
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- 2
(一)試說明酸性土壤較不利於作物吸收那些營養元素。(10 分)
(二)試說明酸性土壤的改良方法。(10 分)
(20 分)
- 3
試計算孔隙度 45%的土壤其總體密度約多少?(20 分)
(20 分)
- 4
試列出 10 個美國土壤分類系統的土綱名稱並說明其主要特徵。(20 分)
(20 分)
- 5
試說明水田轉作旱田土壤 pH 下降的原因。(20 分)
(20 分)
參考架構・破題
水田轉作旱田後,土壤由長期淹水、低氧的還原環境轉為排水通氣的氧化環境;原先淹水時消耗酸度、使酸性土 pH 趨近中性的反應被逆轉,加上含氮與含硫物質氧化,因而常見 pH 下降。
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105 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF
- 1
說明何謂共生性生物固氮作用(symbiotic biological nitrogen fixation)和非共生性生物固氮作用(non-symbiotic biological nitrogen fixation),並請說明這兩個作用在作物栽培土壤氮肥施用管理上的重要性。(20 分)
(20 分)
參考架構・破題
兩類生物固氮都以固氮酶將大氣氮轉成可供生物利用的含氮物,但差別在於固氮微生物是否與宿主形成專一、互利且具組織化的共生體。其農業意義在於估算氮素供應、減少不必要施肥,同時維持固氮條件。
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- 2
說明土壤飽和抽出液(saturated water extract)電導度(electrical conductivity, EC)高的土壤栽培作物可能造成之問題,並請說明如何避免土壤 EC 的升高以及如何改良EC 高的土壤。(20 分)
(20 分)
參考架構・破題
飽和土壤抽出液電導度高,代表溶液中可溶性離子總量高,核心問題是鹽分造成的滲透壓逆境;答題應依作物危害、預防鹽分輸入與濃縮、以及具排水前提的淋洗改良三層展開,並與鈉質化區分。
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- 3
一黏質土壤其總孔隙百分率(total porosity, %)為 30%,土粒密度(particle density)為 2.6 g/cm3 ,請估算此土壤之總體密度(bulk density),並請說明土壤壓實(soil compaction)對於土壤總體密度和栽培作物之影響,以及如何避免土壤壓實和改良壓實土壤的方法。(20 分)
(20 分)
- 4
稻 米 中 鎘 的 含 量 是 大 家 非 常 關 切 的 問 題 , 請 說 明 水 田 土 壤 中 鎘 的 生 物 有 效 性(bioavailability)和土壤性質的關係。(20 分)
(20 分)
參考架構・破題
水田鎘的生物有效性是土壤中可溶、可交換且能被稻根吸收的部分,不等於總鎘含量。作答應以 pH、氧化還原狀態、吸附介質、配位離子及養分交互作用,說明鎘在固相與溶液間的分配。
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- 5
一土壤被歸類屬於極育土綱(Ultisols),請說明此土壤的主要土壤特性,以及此土壤栽培作物可能遭遇的問題,並請說明如何改良之。(20 分)
(20 分)
參考架構・破題
極育土是溫暖濕潤環境下長期強烈風化與淋洗形成的酸性礦質土,主要限制可概括為低鹽基、鋁錳毒害、磷固定與低活性黏土。改良應兼顧化學肥力、根域環境及侵蝕控制。
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104 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF
- 1
2015 年是聯合國宣示的國際土壤年,旨在提醒各國要維護農田土壤品質及生產力,土壤有好的團粒則生產力高,請問何謂團粒作用?如何維持土壤有好的團粒?(20 分)
(20 分)
- 2
目前農友普遍施用複合肥料,請論述施用複合肥料之優缺點。(20 分)
(20 分)
- 3
請說明土壤膠體的種類。(10 分)
(10 分)
- 4
請論述氣候因素及土壤性質與肥料合理施用量之關係。(20 分)
(20 分)
- 5
設施內栽種蔬菜作物,因複作指數高,常易衍生鹽分累積,不利蔬菜作物之生產,請論述其合理的土壤施肥管理技術。(10 分)
(10 分)
- 6
土壤母質深受氣候影響形成顯域土,請問在高溫多雨環境及在少雨乾旱環境各形成什麼土壤?其特性各為何?(20 分)
(20 分)
103 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF
- 1
由對植物生長、水文系統(hydrological system)中水之宿命(fate of water)、物質循環、土壤中棲息之生物種類與多樣性及大氣組成五個方面說明土壤之重要性。(25 分)
(25 分)
- 2
說 明 何 謂 土 壤 之 最 大 保 水 量 ( maximum retentive capacity 或 最 大 飽 和 水 量 ,maximum water holding capacity)、田間容水量(field capacity)、永久凋萎點(permanent wilting percentage 或 wilting coefficient)與植物有效水(plant available water)。在土壤之最大保水量時,其水勢能(water potential)約是多少?為什麼黏土(clay)的田間容水量高於壤土(loam),但是黏土的植物有效水量卻較壤土少?(25 分)
(25 分)
- 3
相對於土壤之陽離子交換容量(cation exchange capacity),土壤之陰離子交換容量(anion exchange capacity)小,說明其原因。並說明土壤之陰離子交換容量之來源及其對植物之重要性。(20 分)
(20 分)
參考架構・破題
多數土壤在常見酸鹼環境下以永久負電荷及解離後的可變負電荷為主,所以陽離子交換容量通常遠大於陰離子交換容量;陰離子交換則主要來自酸性條件下帶正電的礦物表面。
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- 4
土壤在氮循環(nitrogen cycling)上扮演重要的角色,其中氨化作用(ammonification)與硝化作用(nitrification)是兩個重要的反應。說明氨化作用與硝化作用在農業上有何意義。(20 分)
(20 分)
- 5
當土壤浸水(淹水)(flooding)時,造成所謂之還原狀態(reducing condition)。請說明還原狀態對植物有那些不良影響。(10 分)
(10 分)
102 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF
- 1
張姓農民以設施方式種植蔬菜多年,今天發現土壤表面多處出現白色結晶,且蔬菜生長不良,請問:
(一)這種土壤的成因為何?蔬菜為何會生長不良?請解釋。(10 分)
(二)如何針對該問題土壤進行改善?請敘述改良的方法和應注意的要領。(15 分)
(25 分)
參考架構・破題
設施土表白色結晶與蔬菜生長不良,最可能是可溶性鹽類在表層累積的鹽化現象;答題應先說明「鹽分投入超過移出」及蒸發上移機制,再依診斷提出停止累積、淋洗排鹽與恢復根域的措施。
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- 2
黑色、褐色、紅色、黃色及灰色為常見的土壤顏色,請問:
(一)造成土壤呈現不同顏色的可能原因有那些?(10 分)
(二)請分別說明呈現上述五種顏色的土壤特性。(10 分)
(20 分)
參考架構・破題
土壤顏色是母質、礦物、有機質及水分與氧化還原環境共同作用的外觀指標。作答宜先交代成色因子,再依黑、褐、紅、黃、灰逐一連結主要色素、排水狀態與土壤性質,並強調顏色不能單獨等同肥力。
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- 3
土壤中的氮循環無時無刻都在進行,請分別解釋下列作用。若有微生物參與該作用則請註明參與之微生物名稱或特性。(每小題 5 分,共 20 分)
(一)Nitrogen fixation(固氮作用)
(二)Immobilization(生物固定化作用)
(三)Denitrification(脫氮作用)
(四)Ammonia volatilization(氨揮失)
(20 分)
- 4
施用石灰質材為改善強酸性土壤的推薦方法,若在 pH 4.5 的土壤,施用苦土石灰將土壤 pH 提昇至 6.5 時,請分別說明將對下列養分或重金屬之有效性會有何影響?
(一)氮 (二)磷 (三)鎘(15 分)
(15 分)
參考架構・破題
苦土石灰同時提高土壤酸鹼度並補充鈣、鎂,核心影響是降低氫與鋁的酸害、改變微生物活性、磷的沉澱與吸附平衡,以及重金屬的表面吸附。答案應就氮、磷、鎘分別判斷有效性,並交代機制與過量施灰的例外。
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- 5
茲有一 pH 4.9 的土壤,其陽離子交換容量(CEC)為 7.8 cmol/kg,今施用石灰提昇土壤至 pH 7.0 時,經檢測其 CEC 為 16.5 cmol/kg,請闡述土壤的 CEC 的來源為何?並解釋其機制(mechanism)。(20 分)
(20 分)
參考架構・破題
題示土壤酸鹼度提高後,陽離子交換容量明顯增加,表示此土壤除黏土晶格的永久負電荷外,尚有相當比例來自會隨酸鹼度改變的可變負電荷。作答應先分類電荷來源,再用表面官能基去質子化解釋測值增加。
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其他等別的「土壤學」
- 土壤學(高考三級)(66 題)
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