109 年 國立臺灣大學園藝暨景觀學系碩士班園產品處理及利用組《園藝學原理》

本題主要在測試學生對常見園藝作物繁殖器官的辨識能力，以及對不同植物繁殖部位特性的理解。

1. potato vs. sweet potato
   • Potato (馬鈴薯)：馬鈴薯的繁殖部位是其塊莖（tuber），這是由地下莖膨大形成的。塊莖上具有芽點，稱為「眼」（eyes），這些芽點可以萌發長出新的植株。馬鈴薯的塊莖是營養繁殖器官，主要功能是儲存養分。
   • Sweet potato (甘藷/番薯)：甘藷的繁殖部位是其塊根（storage root），這是由根部膨大形成的。甘藷的塊根主要功能是儲存養分，與馬鈴薯的塊莖不同，甘藷的塊根上沒有芽點，無法直接從塊根上長出新芽。甘藷通常是透過其匍匐莖（runner）上的腋芽來繁殖，或者將塊根切塊（若塊根上有未發育的側根或不定芽）進行扦插繁殖。
   • 特性比較：馬鈴薯的塊莖本身帶有芽，可直接作為繁殖材料；甘藷的塊根是儲藏器官，繁殖主要依賴匍匐莖上的芽或不定芽。

本題主要測試學生對植物生理學中幾個重要概念的理解與區分能力。

1. thermoperiodicity vs. thermodormancy

   • Thermoperiodicity (溫度週期性)：指植物生長發育受晝夜溫度差異（或不同時期溫度變化）影響的現象。大多數植物在生長過程中，對白天和夜晚的溫度有不同的最適宜範圍，通常白天溫度高於夜間溫度有利於生長。這種溫度週期性對於植物的開花、休眠解除、種子萌發等許多生理過程至關重要。
   • Thermodormancy (溫度休眠)：指種子或植物體在適宜的濕度、氧氣等條件下，但由於溫度條件不適（過高或過低）而無法萌發或生長的一種休眠狀態。例如，某些種子需要特定的溫度範圍才能打破休眠，若溫度超出此範圍，即使其他條件都具備，種子也無法萌發。這是一種對溫度敏感的休眠機制。
   • 區別：Thermoperiodicity 描述的是溫度週期對正常生長發育的影響，是一種生理響應；Thermodormancy 則是一種因溫度不適而導致的休眠狀態，阻礙了生長或萌發。
     【答案】Thermoperiodicity 指植物生長受晝夜溫度差異影響的現象；Thermodormancy 指因溫度不適而導致的休眠狀態。

2. respiration vs. photorespiration

   • Respiration (呼吸作用)：植物在黑暗或光照下，將儲存的有機物（如葡萄糖）分解，釋放能量（ATP）、二氧化碳（CO$_2$）和水（H$_2$O）的代謝過程。這是植物獲取生命活動所需能量的主要途徑。總反應式可簡化為：C$_6$H$_{12}$O$_6$ + 6O$_2$ → 6CO$_2$ + 6H$_2$O + 能量。
   • Photorespiration (光呼吸)：一種發生在植物（特別是C3植物）光合作用過程中的副反應。

本題主要測試學生對植物遺傳學與育種學中幾個基本術語的掌握情況。

1. outbreeding vs. inbreeding
   • Outbreeding (異系交配/雜種優勢育種)：指非近緣的個體之間進行的雜交。在植物育種中，通常指來自不同品種、品系、群體或遠緣的親本之間的雜交。Outbreeding 的主要目的是利用雜種優勢（hybrid vigor 或 heterosis），即雜交後代表現出優於雙親的性狀，例如生長勢強、產量高、抗逆性好等。
   • Inbreeding (近親交配/自花授粉)：指親緣關係較近的個體之間進行的交配。在植物中，最常見的近親交配是自花授粉（self-pollination），即同一植株上的花粉傳到同一朵花或同一植株的其他花的柱頭上。長期Inbreeding 會導致基因型趨於純合（homozygous），從而可能導致近交衰退（inbreeding depression），即後代性狀普遍下降，產量、活力和繁殖力減弱。然而，Inbreeding 也是獲得純系（pure line）的必要手段，純系是遺傳組成均一的群體，是進行雜交育種的基礎。
   • 區別：Outbreeding 促進基因重組和雜種優勢，增加遺傳變異和雜合度；Inbreeding 則傾向於純合，可能導致衰退，但有利於獲得純系。
     【答案】Outbreeding 指非近緣個體間的交配，常利用雜種優勢；

本題主要測試學生對氣調儲藏技術的理解，包括兩種主要方法的區別、共同點及其對園產品品質的影響。

Controlled Atmosphere Storage (CAS, 氣調儲藏)

• 定義：指在密閉的儲藏庫中，通過設備主動精確控制庫內氣體成分（如降低氧氣濃度 O$_2$、提高二氧化碳濃度 CO$_2$、調節氮氣 N$_2$ 含量）及溫度、濕度，使其維持在對特定園產品最有利的水平。
• 特點：需要複雜的設備來監測和調節氣體成分，如氣體分析儀、氣體產生器或吸收器。氣體成分被嚴格控制在預設的範圍內。

Modified Atmosphere Storage (MAS, 氣調包裝)

• 定義：指將園產品置於包裝材料（如塑膠膜）內，包裝材料具有一定的氣體透過性。當產品呼吸消耗 O$_2$ 和產生 CO$_2$ 時，包裝內部的氣體成分會發生改變，從而形成一個與外部大氣不同的氣體環境。這個環境的氣體組成是產品自身生理活動和包裝材料透氣性相互作用的結果。
• 特點：通常是通過包裝材料實現，相對簡單，成本較低，適用於單個產品或小批量包裝。氣體成分的改變是動態的，且不一定能達到 CAS 那樣精確的控制水平。

異同點 (Differences and Similarities)

• 相同點 (Similarities)：
  • 目的：兩者都是通過改變儲藏環境的氣體成分（特別是降低 O$_2$ 濃度和/或提高 CO$_2$ 濃度）來延緩園產品的呼吸作用、衰老過程，抑制病原菌和褐變反應，從而延長儲藏壽命和保持品質。
  • 作用機制：都利用了低 O$_2$ 和高 CO$_2$ 對植物組織生理活動的抑制作用。
• 不同點 (Differences)：
  • 控制方式：CAS 是主動、精確、整體空間的控制；

本題主要測試學生對植物生長調節物質（植物荷爾蒙）功能及其在特定植物現象中作用的理解。

Epinasty 現象 (Epinasty)

• 定義：Epinasty 是指植物的葉片、莖或花等器官的頂端或上方生長點的背軸面（dorsal/abaxial side，即葉片下方）生長速度快於腹軸面（ventral/adaxial side，即葉片上方），導致該器官向下彎曲或扭曲的現象。在番茄（Tomato）栽培中，當植物受到某些環境壓力（如澆水不足、低溫、機械損傷、病害或某些化學物質處理）時，常會觀察到葉片向下彎曲，這就是epinasty。
• 觀察：在番茄植株中，當遭受壓力時，葉柄會向下彎曲，葉片也可能呈現下垂或扭曲的狀態。

本題主要測試學生對地面覆蓋（Mulching）技術的理解，包括其目的和不同覆蓋材料的特性。

地面覆蓋 (Mulching) 的目的

Mulching 指在植物根部周圍的土壤表面鋪設一層覆蓋物，其主要目的包括：

1. 保持土壤水分 (Moisture Conservation)：覆蓋物能減少土壤表面水分蒸發，有效保持土壤濕度，尤其在乾旱地區或季節非常重要。
2. 抑制雜草生長 (Weed Suppression)：覆蓋物能阻擋陽光照射土壤，抑制雜草種子萌發和生長，減少除草工作。
3. 調節土壤溫度 (Soil Temperature Regulation)：
   • 夏季：深色覆蓋物能吸收陽光，但黑色塑膠膜等會使土壤表面溫度升高；而反光或淺色覆蓋物（如稻草）則能反射陽光，降低土壤溫度。
   • 冬季：覆蓋物能起到保溫作用，減少土壤溫度劇烈波動，保護植物根系免受凍害。
4. 改善土壤結構與肥力 (Soil Improvement)：
   • 有機覆蓋物（如稻草、樹皮、堆肥）在分解過程中能增加土壤有機質含量，改善土壤團粒結構，提高土壤肥力。
   • 無機覆蓋物（如塑膠膜）雖然不直接增加肥力，但能防止土壤被沖刷，減少養分流失。
5. 防止土壤沖刷與侵蝕 (Erosion Control)：覆蓋物能減緩雨水或灌溉水對土壤的衝擊力，防止土壤顆粒被沖走，尤其在坡地或裸露土壤上效果顯著。
6. 減少病蟲害 (Pest and Disease Control)：某些覆蓋物（如特定塑膠膜）可以阻止土壤中的病原菌和害蟲傳播到作物上，例如防止雨水濺起將土壤病菌帶到葉片上。
7. 提高產量與品質 (Increase Yield and Quality)：綜合以上因素，Mulching 常能提高作物產量並改善果實品質（如減少果實與土壤接觸造成的污損或病害）。

三種覆蓋材質及其特色 (Three Mulching Materials and Their Characteristics)

本題主要測試學生對芽接（Budding）這項植物繁殖技術的理解，包括其定義、優點、不同類型及其操作方法。

芽接 (Budding)

• 定義：芽接是一種嫁接（Grafting）技術，其特點是僅將砧木（rootstock）上切口處的單一芽片（bud）或芽眼（bud eye）與接穗（scion）相結合，而不是使用枝條。砧木上切口癒合後，僅留下接穗的芽生長發育，形成新的植株。芽接通常在植物生長活躍、樹皮容易剝離的季節進行。

芽接的優點 (Advantages of Budding)

1. 節省接穗材料 (Conserves Scion Material)：一個枝條上可以取下許多芽片，大大提高了優良品種的利用率，尤其適合繁殖稀有或珍貴的品種。
2. 癒合率高 (High Success Rate)：當操作得當且季節適宜時，芽接的癒合率通常比枝接（scion grafting）更高。
3. 易於操作 (Easier Operation)：相較於某些枝接方法，芽接操作相對簡單，技術要求稍低，適合大規模繁殖。
4. 形成嫁接組合緊密 (Tight Graft Union)：由於只是一個芽片，癒合後形成點狀嫁接點，通常比枝接形成的嫁接部位更緊密，有利於水分和養分的運輸。
5. 適用於特定砧木 (Suitable for Certain Rootstocks)：對於某些砧木，如玫瑰、果樹（柑橘、桃、李等），芽接是主要的繁殖方式。

三種芽接方式及其操作方式 (Three Budding Methods and Their Operation)

1. 盾形芽接 (Shield Budding or T-budding)
   • 操作方式：
     • 準備接穗：從優良品種的枝條上，在葉柄基部附近切取一個盾形的芽片，芽片上包含芽眼，並帶有一層薄薄的木質部。
     • 準備砧木：在砧木的適當位置（通常是離地面一段距離的莖部），切一個倒 T 形（或 T 形）的切口。

本題主要測試學生對園藝作物營養診斷技術的了解，以及對智慧農業在營養診斷中應用的認識。

目前常用的園藝作物營養診斷法 (Common Horticultural Crop Nutrition Diagnosis Methods)

營養診斷的目的是評估作物從土壤和肥料中獲取養分的情況，以便及時調整施肥策略。主要方法有：

1. 土壤檢測 (Soil Testing)

   • 原理：分析土壤樣本中養分的含量（如 N, P, K, Ca, Mg, S 以及各種微量元素），或土壤的 pH 值、EC 值（電導度）、有機質含量等。
   • 應用：根據檢測結果，推斷土壤養分的供應能力，制定基肥和追肥的種類和用量。
   • 優點：相對簡單、成本較低，可作為施肥管理的基礎。
   • 局限性：土壤養分含量不完全等於作物吸收的養分量，受土壤性質、氣候、作物生長階段等影響。

2. 植物組織檢測 (Plant Tissue Analysis / Plant Sap Analysis)

   • 原理：
     • 組織分析：分析作物特定部位（如葉片、莖、根）的化學成分，特別是氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫及微量元素含量。通常取樣於作物生長關鍵期，如特定葉片。
     • 莖葉汁液分析：分析植物組織提取的汁液（sap）中的養分含量，如硝酸鹽氮（NO$_3^-$-N）、鉀離子（K$^+$）等。這種方法更靈敏，可以及時反映植物體內的養分動態。
   • 應用：直接反映作物對養分的吸收和利用狀況，能更準確地判斷作物是否缺乏某種養分，並指導追肥。
   • 優點：比土壤檢測更能準確反映作物的營養狀況，能及時發現潛在的營養缺乏。
   • 局限性：取樣部位、時間、處理方法對結果影響較大，需要有針對特定作物和品種的標準參考值。

3. 目視診斷 (Visual Diagnosis)

   • 原理：通過觀察植株的形態、顏色、生長狀況等外觀表現，判斷是否存在營養缺乏或過剩的症狀。例如，葉片黃化可能表示缺氮或缺鐵，葉片邊緣乾枯可能表示缺鉀。
   • 應用：是一種初步、快速的診斷方法，尤其適用於經驗豐富的農民。
   • 優點：快速、直觀、無需儀器。
   • 局限性：主觀性強，許多營養缺乏症狀與病蟲害相似，難以準確判斷，且通常在缺素較嚴重時才出現明顯症狀。

4. 葉色計與葉綠素儀 (Colorimeter and Chlorophyll Meter)

   • 原理：利用光學儀器測量葉片對特定波長光的吸收或反射情況，間接評估葉片中的葉綠素含量或氮含量。
   • 應用：快速、無損地評估作物葉片的綠度，尤其用於指示作物氮素營養狀況。
   • 優點：快速、無損、可重複測量，能較客觀地反映作物的氮營養狀況。
   • 局限性：主要用於評估氮素，對其他養分指示性較差，葉色受多種因素影響（如光照、溫度、水分）。