112 年 國立臺灣大學園藝暨景觀學研究所園藝作物組《園藝學原理》

核心觀念：植物生長調控中的頂端優勢現象。
詳解：
頂端優勢 (Apical dominance) 是指植物的頂芽生長會抑制側芽的生長，使得植物呈現向上直立的生長型態。這種現象主要是由頂芽產生的生長素 (auxin) 所調控。

核心觀念：樹木的栽培與管理學門。
詳解：
Arboriculture 是植物學的一個分支，專門研究單獨一棵樹木或木質藤本植物的栽培、管理、種植、修剪、病蟲害防治及繁殖等技術。

核心觀念：土壤或有機質吸附陽離子的能力。
詳解：
陽離子交換容量 (Cation exchange capacity, CEC) 是指土壤膠體 (包含土壤礦物質和有機質) 吸附和交換陽離子的總能力。土壤膠體表面帶負電荷，可以吸附帶正電荷的陽離子，如鈣離子 ($Ca^{2+}$)、鎂離子 ($Mg^{2+}$)、鉀離子 ($K^+$) 和銨離子 ($NH_4^+$) 等。

核心觀念：精準供水的灌溉技術。
詳解：
滴灌 (Drip irrigation) 是一種將水直接、緩慢地滴送到作物根部區域的灌溉技術。透過埋設在土壤表面或地下的輸水管線和滴頭，將水精準地輸送到每個植株的根部，減少水分的蒸發和滲漏損失。

核心觀念：將可食用植物融入景觀設計。
詳解：
可食地景 (Edible landscaping) 是一種將可食用的植物，如蔬菜、水果、香草、可食用花卉等，融入到景觀設計中，使其兼具觀賞性與實用性的園藝實踐。

核心觀念：花卉的栽培與銷售。
詳解：
花卉栽培學 (Floriculture) 是園藝學的一個分支，專門研究花卉植物的栽培、生產、繁殖、育種、病蟲害防治、採後處理以及市場行銷。

核心觀念：利用園藝活動促進身心健康的療法。
詳解：
園藝治療 (Horticultural therapy) 是一種利用園藝活動，如種植、照顧植物、園藝創作等，來促進個人身心健康、提升生活品質的治療方法。

核心觀念：植物的幼年期，無法繁殖的階段。
詳解：
幼年期 (Juvenility) 是指植物從種子萌發或無性繁殖的起始點，到能夠開花結實的生殖成熟階段之間的時期。在此階段，植物的形態、生理和生化特性與成熟植株有所不同，且通常無法進行繁殖。

核心觀念：植物生長所需極少量但必需的礦質元素。
詳解：
微量元素 (Micronutrients) 是指植物生長和發育所必需的礦質元素，但其在植物體內的含量非常少，遠低於常量元素 (macronutrients)。

核心觀念：蔬菜的栽培與生產。
詳解：
蔬菜栽培學 (Olericulture) 是園藝學的一個分支，專門研究蔬菜的栽培、生產、育種、病蟲害防治、採收、處理及市場行銷。

核心觀念：多年生植物。
詳解：
多年生植物 (Perennials) 是指壽命超過兩年的植物，它們能夠在一個生長季節後度過不利環境（如冬季或乾旱），並在下一個生長季節繼續生長、開花和結果。多年生植物的根系通常較為發達，能夠儲存養分，使其能夠在不利條件下生存。

核心觀念：果樹的栽培與生產。
詳解：
果樹栽培學 (Pomology) 是園藝學的一個分支，專門研究果樹的栽培、生產、育種、繁殖、病蟲害防治、修剪、採收、處理及市場行銷。

核心觀念：草皮的栽培、維護與管理。
詳解：
草坪管理 (Turfgrass management) 是指對草坪植物進行系統性的栽培、維護和管理，以達到特定功能和美觀需求的技術。

核心觀念：植物透過低溫處理以促進開花。
詳解：
春化作用 (Vernalization) 是指某些植物必須經過一段時間的低溫處理，才能解除對開花的抑制，進而進入開花期。這是一種生理過程，通常發生在種子、幼苗或植株的特定發育階段。

核心觀念：耐旱植物。
詳解：
旱生植物 (Xerophytes) 是指能夠適應乾旱或缺水環境的植物。它們演化出各種形態、生理和結構上的適應機制，以減少水分散失、儲存水分或在極度缺水時進入休眠狀態。

核心觀念：植物芽的休眠機制、類型、打破方法及其與草本/木本植物的差異。

詳解：
1. 芽休眠 (Bud dormancy) 是什麼？
芽休眠是指植物的芽在不利的環境條件下（如冬季寒冷、夏季乾旱）停止生長，進入一種代謝活動降低、生長停滯的狀態。這是一種重要的生存機制，能保護植物免受極端氣候的傷害，待環境條件改善後再恢復生長。

2. 芽休眠有哪三種類型？
芽休眠通常可分為以下三種類型：

• 內源休眠 (Endogenous dormancy) 或生理性休眠 (Physiological dormancy): 這是最常見的休眠類型，由芽本身的生理機制所引起，例如芽內激素（如脫落酸 ABA）含量高，或生長促進物質（如赤黴素 GA）含量低，抑制了芽的生長。即使外部環境條件適宜，也無法打破這種休眠。
• 外源休眠 (Exogenous dormancy) 或環境性休眠 (Environmental dormancy): 這種休眠是由外部環境因素所引起，例如低溫、短日照、缺水等。一旦這些外部條件改變，休眠即可解除。
• 共同休眠 (Combined dormancy): 這是內源休眠和外源休眠共同作用的結果。植物可能同時受到內部生理機制和外部環境因素的影響而進入休眠。

3. 打破休眠有哪些方法？
打破芽休眠的方法取決於休眠的類型，常見的方法包括：

• 低溫處理 (Chilling treatment): 對於需要經過低溫才能打破休眠的植物（如許多溫帶果樹），提供足夠的低溫累積量是關鍵。

核心觀念：極端氣候對園藝作物生產的影響、作物的逆境適應機制以及減緩氣候變遷影響的策略。

詳解：
1. 請舉一種園藝作物為例，說明冬季暖化對其生產的影響。(10分)

作物範例： 甜柿 (Diospyros kaki)

影響說明：
冬季暖化對需要足夠的低溫累積量 (chilling accumulation) 才能打破休眠並正常開花的甜柿，會產生顯著的負面影響。

• 休眠打破不足與延遲開花： 甜柿的頂芽需要一定的低溫累積量才能打破休眠。如果冬季暖化，累積的低溫不足，將導致甜柿的休眠打破延遲，開花時間也會隨之延後。
• 著果率下降與產量減少： 開花延遲可能導致錯過最佳的授粉期（例如，遇到晚霜或高溫影響授粉昆蟲活動），進而影響授粉受精的成功率，導致著果率下降，最終造成產量減少。
• 品質受損： 延遲開花和結果也可能影響果實的發育進程，例如影響糖分累積、著色及風味，導致果實品質下降。
• 病蟲害發生機率增加： 冬季暖化可能使一些越冬病蟲害的存活率提高，或者使害蟲的繁殖週期提前，導致春季病蟲害發生的時間提前或密度增加，為管理帶來更大的挑戰。

2. 請說明作物會如何應對逆境。(10分)

作物應對逆境（如高溫、乾旱、低溫、鹽鹼、病蟲害等）主要透過以下幾種方式：

• 生理適應 (Physiological adaptation):
  • 水分調節： 關閉氣孔以減少蒸散，誘導產生滲透調節物質（如脯氨酸、可溶性糖）以維持細胞膨壓，增強保水能力。
  • 熱耐受性： 誘導產生熱休克蛋白 (heat shock proteins, HSPs)，保護細胞結構和蛋白質免受高溫傷害。
  • 抗氧化能力： 產生抗氧化酶（如SOD、CAT）和抗氧化物質，清除逆境產生的過量活性氧 (ROS)，減少細胞損傷。
  • 改變代謝途徑： 調整光合作用和呼吸作用的速率，或轉向利用儲藏養分。
• 形態適應 (Morphological adaptation):
  • 根系發育： 乾旱時，根系向深處或廣處生長，以尋找水源。
  • 葉片結構改變： 葉片變小、變厚、表面被蠟質或毛茸覆蓋，以減少水分散失。
  • 休眠： 進入芽休眠或種子休眠，度過不利時期。
• 分子機制 (Molecular mechanisms):
  • 基因表達調控： 啟動或抑制特定逆境響應基因的表達，合成逆境蛋白，啟動下游信號傳導通路。
  • 激素信號傳導： 離層酸 (ABA) 在乾旱和鹽鹼逆境中起關鍵作用，而生長素、赤黴素、細胞分裂素等也參與調控。

核心觀念：植物根系生長對碳匯的貢獻，以及促進根系生長的方法。

詳解：
植物透過光合作用吸收二氧化碳，並將碳儲存於植體各部分，其中根系是重要的碳儲存與傳輸器官，其生長與健康對土壤碳匯的形成至關重要。以下是三個可以增加植物根系生長總量 (biomass) 的方法及其促進機制：

1. 方法：優化土壤結構與肥力管理

• 促進根系生長機制：
  • 物理性改善： 疏鬆、通氣良好的土壤結構，提供根系生長所需的空間和氧氣。充足的土壤孔隙度，有利於根系伸展和擴張，減少機械阻力。
  • 化學性改善： 提供充足且均衡的礦質養分，特別是磷 (P) 和鉀 (K)。磷是能量代謝和核酸合成的關鍵元素，對根系分化和生長至關重要；鉀則有助於調節水分和滲透壓，維持細胞膨壓，促進根系生長。同時，維持適宜的土壤 pH 值，確保養分有效性。
  • 生物性改善： 增加土壤有機質含量，不僅能改善土壤結構，還能提供植物生長所需的養分，並促進有益微生物的活動。例如，接種有益菌（如固氮菌、解磷菌、菌根菌），這些微生物能幫助植物獲取養分，促進根系生長。

2. 方法：適當的灌溉與水分管理

• 促進根系生長機制：