108 年 國立臺灣大學農藝系暨研究所作物甲組《作物學》

此題主要在探討面對全球人口成長，如何透過提升大豆產量與利用效率來達成糧食供應的目標。大豆作為重要的蛋白質及油脂來源，其生產與供應策略至關重要。

解題思路：

1. 提升產量 (Yield Enhancement): 這是最直接的策略，透過各種技術手段增加單位面積的產量。
2. 擴大種植面積 (Area Expansion): 在適合的地區增加大豆的種植面積。
3. 改善品質與營養價值 (Quality and Nutritional Improvement): 提高大豆的營養成分，使其更符合人類需求。
4. 減少生產損失 (Reducing Production Losses): 降低病蟲害、雜草、採收及儲存過程中的損失。
5. 多元化利用 (Diversified Utilization): 擴展大豆的應用範圍，使其能滿足更多元的飲食需求。
6. 永續生產 (Sustainable Production): 確保生產過程對環境友善，具備長期可持續性。

詳解：
面對2050年全球人口預計達到96億的挑戰，以大豆為例，可以從以下幾個策略來達成餵養全世界的目的：

1. 提升單位面積產量 (Increasing Yield Per Unit Area):

   • 品種改良 (Breeding): 透過傳統育種、分子標誌輔助育種 (MAS) 或基因編輯技術，開發產量高、抗逆性強（抗旱、抗澇、抗病蟲害）的新品種。
   • 栽培技術優化 (Optimizing Cultivation Practices): 根據不同地區的氣候、土壤條件，調整播種期、播種密度、施肥管理（特別是氮肥與磷肥的有效利用）、灌溉技術、病蟲草害防治等，以達到最佳生長狀態。例如，精準農業技術的應用，能夠更有效地管理資源。
   • 耕作制度調整 (Adjusting Cropping Systems): 採用輪作、間作、套作等方式，提高土地利用效率，同時改善土壤肥力，減少病蟲害發生。

2. 擴大種植面積 (Expanding Cultivation Area):

   • 開發新產區 (Developing New Production Areas): 在全球範圍內，尋找適合大豆種植且未被充分利用的土地，例如部分熱帶、亞熱帶地區，並開發相應的品種與栽培技術。
   • 替代低產作物 (Replacing Low-Yielding Crops): 在某些地區，將種植經濟效益較低或產量不穩定的作物替換為大豆。

3. 改善大豆品質與營養價值 (Improving Quality and Nutritional Value):

此題考驗考生對咖啡豆處理法（日曬法與水洗法）的理解，包括其原理、操作過程及其對咖啡風味的影響，並能分析其在臺灣的適用性與優缺點。

解題思路：

1. 定義與原理: 分別解釋日曬法 (Natural Process) 和水洗法 (Washed Process) 的基本定義與處理原理。
2. 優點分析: 針對兩種方法，分析其在風味、成本、操作難易度、對環境的影響等方面的優點。
3. 缺點分析: 針對兩種方法，分析其在風味控制、生產穩定性、所需設備、對環境的影響、成本等方面的缺點。
4. 臺灣適用性: 考量臺灣的氣候（高濕度、多雨）與生產條件，分析這兩種方法在臺灣的適用性與潛在挑戰。
5. 總結: 提出兩者在風味上的主要差異，以及在臺灣的發展趨勢。

詳解：
日曬法 (Natural Process) 和水洗法 (Washed Process) 是咖啡豆最常見的兩種後處理方法，它們的差異主要在於去除果皮、果肉和內果皮的時機與方式，進而影響咖啡豆最終的風味。

一、 日曬法 (Natural Process)

• 原理與過程： 將採摘下來的咖啡櫻桃，不經過去果皮果肉的處理，直接放在陽光下曝曬乾燥。在這個過程中，果皮、果肉會逐漸乾燥收縮，並滲入糖分和芳香物質到咖啡豆中。乾燥到一定程度後，再用機器去除乾燥的果皮、果肉、內果皮等。
• 優點：
  1. 風味濃郁、果香明顯 (Rich Flavor, Prominent Fruity Notes): 由於咖啡豆在乾燥過程中與果肉長時間接觸，會吸收大量果糖和芳香物質，因此日曬處理的咖啡豆通常帶有更強烈的果香（如莓果、熱帶水果），口感也更為醇厚、甜感更高。
  2. 成本較低 (Lower Cost): 相較於水洗法，日曬法所需的水量極少，也較少需要昂貴的機械設備（如水洗機），主要依賴陽光和空間，因此初期投資和運營成本相對較低。
  3. 環境友善 (Environmentally Friendly): 節省大量的水資源，減少廢水排放，對環境的衝擊較小。
  4. 操作相對簡單 (Relatively Simple Operation): 流程相對直接，對技術要求可能較低（但精緻的日曬法仍需精準的控制）。
• 缺點：
  1. 風味變異大、難以控制 (High Variability, Difficult to Control): 咖啡櫻桃的乾燥過程受天氣影響極大，若濕度過高或曝曬不均，容易產生發酵不良、霉味、藥味等缺陷風味。需要經驗豐富的處理者進行精準的翻堆、監測濕度。
  2. 易受污染 (Prone to Contamination): 乾燥過程若不嚴謹，容易吸附灰塵、異物，甚至滋生霉菌。
  3. 豆子較難處理乾淨 (Beans May Not Be Processed Cleanly): 乾燥後的果肉黏附較緊，去除時可能對豆子造成物理損傷。
  4. 在潮濕氣候下風險高 (High Risk in Humid Climates): 臺灣夏季高濕、多雨的氣候，使得日曬法在處理過程中面臨較大的發霉和品質不穩定的風險。

此題主要在探討臺灣甘藷（地瓜）的栽培條件，包括適宜的種植時間、環境因子以及適合的種植區域。這與臺灣推動稻田轉作雜糧作物的政策背景息息相關。

解題思路：

1. 適宜的種植時期 (Planting Period): 說明甘藷的生長季節性，以及在臺灣不同地區的播種時間。
2. 適宜的生長環境 (Growing Environment): 分析甘藷生長所需的光照、溫度、水分、土壤等條件。
3. 適宜的種植地點 (Planting Locations): 結合前述的生長環境要求，說明臺灣哪些地區或哪類土地適合種植甘藷。
4. 與轉作政策的關聯: 簡述甘藷作為雜糧作物，在稻田轉作中的潛力與考量。

詳解：
甘藷（Ipomoea batatas, Sweet Potato）是臺灣重要的雜糧作物之一，其塊根（地瓜）富含澱粉、維生素及礦物質，可供食用、飼料及工業原料。農委會推動稻田轉作政策，鼓勵農民種植甘藷等雜糧作物，有助於提高國產雜糧自給率、改善耕地利用並增加農民收益。

一、 適宜的種植時期 (Planting Period)

甘藷為喜溫作物，生長季節長，對霜害敏感，因此在臺灣的種植時間主要集中在溫暖的季節。

• 春作（主要採收期）： 全臺普遍的種植時間為 2 月至 4 月。此時氣溫回升，有利於塊根發育。
  • 南部地區（如嘉義、臺南、高雄、屏東）：可提早至 2 月中旬至 3 月初播種。
  • 中部地區（如彰化、雲林）：約在 3 月至 4 月播種。
  • 北部地區（如桃園、新竹）：約在 3 月下旬至 4 月播種。
• 夏作（較少，高溫多雨可能影響產量與品質）： 部分地區（尤其中南部）若有灌溉條件，可在春作採收後，約 6 月至 7 月 再種植一期，但此期高溫強降雨可能導致塊根腐爛或病害增加。
• 秋作（或稱晚作，部分地區）： 在日照較長的地區，或採用較耐寒的品種，有時會在 8 月至 9 月 進行種植，但生長期較短，產量可能較低，且需注意冬季低溫影響。

總體而言，臺灣最主要的甘藷種植期是春作，利用春季至夏季的溫暖氣候進行生長。

二、 適宜的生長環境 (Growing Environment)

1. 溫度 (Temperature):
   • 甘藷為喜溫作物，生長最適溫度為 25°C 至 30°C。

此題旨在探討「綠籬」(Hedge) 在現代農業生態系統中所扮演的多重功能與重要性。隨著永續農業、生態保育等觀念的興起，農業生態系統服務 (Ecosystem Services) 的概念受到重視，而綠籬作為農田環境中的一項重要元素，其價值也日益凸顯。

解題思路：

1. 定義綠籬： 首先簡要定義綠籬，說明其基本形態和存在方式。
2. 列舉綠籬在農田生態系統中的功能： 這是核心部分，需從不同面向（生態、生產、社會）說明其扮演的角色，例如：
   • 生物多樣性支持
   • 棲地營造與連結
   • 病蟲害防治
   • 風蝕與水蝕防治
   • 土壤肥力維持
   • 授粉昆蟲支持
   • 景觀美化與休憩
   • 生物防治媒介
3. 闡述其對農業生態系統服務的貢獻： 將上述功能與「農業生態系統服務」的定義連結，說明綠籬如何提供這些服務。
4. 總結其重要性： 強調綠籬在建構健康、穩定、永續的農業生態系統中的關鍵作用。

詳解：
農業生態系統服務 (Agricultural Ecosystem Services) 指的是農業生態系統為人類提供的、能維持或改善人類福祉的各種功能和利益。綠籬 (Hedge)，即種植在農田邊緣、田埂、圍欄旁或作為區隔的植物帶，近年來在建構健康、穩定且永續的農業生態系統中，扮演著越來越重要的角色。其主要作用可歸納如下：

1. 支持生物多樣性 (Supporting Biodiversity):

   • 提供棲地 (Providing Habitat): 綠籬由多樣的植物組成（灌木、喬木、藤本等），能為鳥類、昆蟲（特別是益蟲、傳粉昆蟲）、小型哺乳動物、爬蟲類和兩棲類提供遮蔽、庇護所、築巢地點和繁殖場所。
   • 提供食物來源 (Providing Food Sources): 綠籬上的花朵、果實、種子、葉片以及其上棲息的昆蟲，都可作為各種野生動物的食物來源。
   • 建立生態廊道 (Establishing Ecological Corridors): 綠籬能連接分散的棲地，形成生態廊道，促進野生動物的遷移、基因交流，避免局部滅絕，維持區域整體的生物多樣性。

2. 調節病蟲害 (Regulating Pests and Diseases):

   • 庇護天敵 (Sheltering Natural Enemies): 綠籬是許多天敵（如瓢蟲、草蛉、寄生蜂、捕食性蜘蛛、寄生性黃蜂等）的棲息地和食物來源，能幫助維持和增加這些益蟲的數量，進而控制農田害蟲的族群。
   • 阻隔害蟲擴散 (Barring Pest Spread): 濃密的綠籬能作為物理屏障，減緩或阻礙害蟲（特別是飛行能力較弱的害蟲）從周邊區域進入農田。

此題主要探討水稻品種的早熟性與晚熟性在栽培利用上的差異，包括其對生長週期、產量、品質、栽培管理、市場適應性等方面的影響。

解題思路：

1. 定義早熟與晚熟品種： 簡要說明兩者的差異，主要在於生育期長短。
2. 早熟品種的優缺點：
   • 優點：生育期短，可安排多期作；避開極端氣候；有利於輪作；栽培管理彈性大。
   • 缺點：產量潛力可能較低；品質可能受影響；對某些病蟲害的抵抗性可能較弱。
3. 晚熟品種的優缺點：
   • 優點：產量潛力高；品質可能較佳；對某些環境適應性較強。
   • 缺點：生育期長，影響多期作安排；易受極端氣候影響；栽培管理要求高；可能影響後續作物種植。
4. 栽培利用上的考量： 結合以上優缺點，說明農民在選擇品種時的考量因素，以及在臺灣的實際應用情況。

詳解：
水稻（Oryza sativa L.）的生育期長短是品種重要的特性之一，依據其從播種至成熟所需的時間，可大致分為早熟、中熟及晚熟品種。早熟與晚熟品種在栽培利用上各有其優勢與劣勢。

一、 早熟品種 (Early Maturing Varieties)

• 定義： 指生育期較短，從播種到成熟約需 100-120 天（或更短）的品種。

• 栽培利用上的優點：

  1. 可安排多期作 (Facilitates Multiple Cropping): 最顯著的優勢是生育期短，能夠在同一年度內安排兩期甚至三期稻作（如臺灣南部地區），最大化土地利用效率。
  2. 避開不良氣候 (Avoids Adverse Weather Conditions): 透過精準的播種時間，可以讓水稻的生育關鍵期（如抽穗開花期）避開高溫、乾旱、豪雨或低溫等不利氣候條件，降低氣候風險。
  3. 有利於輪作 (Beneficial for Crop Rotation): 短生育期使得稻作後有足夠的時間種植其他後續作物（如蔬菜、雜糧），有利於實現輪作，改善土壤健康，防治連作障礙。
  4. 栽培管理彈性大 (Greater Flexibility in Cultivation Management): 生育期較短，農事作業（如整田、插秧、施肥、病蟲害防治、收割）的時間安排相對彈性較大。
  5. 較早上市，週轉快 (Earlier Market Availability, Faster Turnover): 較早收穫意味著較早進入市場，農民能較早獲得收益。

• 栽培利用上的缺點：

  1. 產量潛力可能較低 (Potentially Lower Yield Potential): 相較於晚熟品種，早熟品種的生育期較短，植株的生長發育時間也較短，因此單位面積的產量潛力通常較晚熟品種低。
  2. 品質可能受影響 (Quality May Be Affected): 在極短的生長週期內，養分累積和澱粉形成的時間可能不足，有時會影響米質，如蛋白質含量、澱粉糊化特性等。
  3. 對某些病蟲害的抗性可能較弱 (May Have Weaker Resistance to Certain Pests and Diseases): 品種的抗性表現與其遺傳背景有關，早熟品種不一定具備對所有病蟲害的優良抗性。