112 年 國立臺灣大學農藝系暨研究所作物甲組《作物學》

此題主要考查作物學中關於青貯料的製作過程與其優點，特別是玉米與大豆間作的應用。

(1) 青芻料(silage)的調製過程：
青貯料的製作是利用厭氧發酵的原理，將含水率適當的青綠牧草或飼料作物，在無氧的環境下，經由乳酸菌等微生物的作用，將碳水化合物轉化為有機酸（主要是乳酸），進而降低 pH 值，抑制腐敗菌的生長，達到長期保存的目的。其主要過程如下：

1. 採收與切碎： 選擇在作物適當的生育階段（通常是乳熟期至蠟熟期）進行採收，此時碳水化合物含量較高。採收後需將作物切碎成約 1-2 公分的小段，以利於壓實和發酵。
2. 裝填與壓實： 將切碎的材料迅速裝填入貯料窖（silo）或塑膠袋中。裝填過程中必須盡量壓實，以排除空氣，創造厭氧環境。壓實的目的是降低材料間的空隙，促進發酵，並防止雜菌污染。
3. 密封： 裝填壓實後，立即進行密封，以防止空氣進入。常用的密封方式包括使用塑膠膜覆蓋、封口，或將材料完全封閉在貯料窖內。
4. 發酵： 在厭氧環境下，作物組織中殘存的糖分會被乳酸菌等微生物分解產生乳酸，pH 值會迅速下降至 4.0-4.5。此過程約需數週。在此階段，其他雜菌（如梭狀芽孢桿菌）的生長受到抑制。
5. 熟成與貯存： 發酵完成後，青貯料進入熟成階段，此時酸度穩定，可以長期貯存。食用前打開密封即可。

此題主要考查紅豆採收技術的演進與替代方案，特別是在禁用劇毒農藥巴拉刈後，如何維持機械採收的效率。

巴拉刈 (Paraquat) 是一種接觸型、速效性除草劑，其作用機制是干擾植物的光合作用電子傳遞鏈，產生大量自由基，快速氧化植物細胞膜，導致葉片壞死脫落。在紅豆採收上，利用巴拉刈噴灑可以使紅豆植株（特別是葉片）快速乾枯，有利於後續的機械採收，減少採收過程中因植株含水量過高而造成的機械損壞或籽粒破碎。然而，巴拉刈因其劇毒性，對人體健康和環境造成嚴重危害，已被多國禁用，台灣也已禁用。

在禁用巴拉刈後，紅豆機械採收的替代方案主要有以下幾類：

1. 其他化學藥劑（非劇毒或低毒性落葉劑）：

   • 乙烯利 (Ethephon)： 乙烯利在植物體內會釋放出乙烯氣體。乙烯是一種植物激素，能夠促進離層的形成，導致葉片黃化、老化並脫落。乙烯利相對巴拉刈毒性較低，且作用較為溫和，可以作為落葉劑使用。但其作用時間可能較長，需要提早施用，並注意施用濃度和時機，避免影響豆莢成熟度。
   • 某些接觸型除草劑： 尋找其他作用機制、毒性較低的接觸型除草劑，能夠快速使葉片壞死，但需嚴格評估其對環境、人體及後續作物的殘留影響。

2. 生理落葉或自然風乾：

   • 適當的成熟期採收： 掌握紅豆的適當成熟期，當大部分豆莢變黃、籽粒飽滿、植株開始自然乾枯時進行採收。這種方法依賴於作物的自然生理變化，無須額外用藥。

此題考查水稻栽培技術的演變，特別是直播稻（Direct Seeding Rice, DSR）作為因應水情不佳、一期稻作休耕的替代栽培模式。

直播稻是指不經過育苗、插秧，而是直接將稻種播撒到田間的栽培方式。相較於傳統的育苗插秧，直播稻有其獨特的優缺點和可行性。

直播稻的優點：

1. 節省勞力與成本： 最大的優點是省去了育苗、插秧等耗費大量人力的環節，大幅降低了勞動強度和生產成本。這對於勞動力短缺的農業環境尤為重要。
2. 縮短生育期： 省去育苗和插秧的過程，可以讓稻穀直接生長，理論上可以縮短整個生育期，有助於安排後續的輪作或稻作。
3. 根系發育良好： 稻種直接播種在田間，根系可直接向下伸展，不易受到移植傷害，有助於發育更強健的根系，提高對水分和養分的吸收能力。
4. 適應水情不佳的環境： 在水資源短缺、水庫蓄水量不足的情況下，傳統水稻栽培對水分需求極高，容易面臨缺水危機。直播稻在某些情況下（特別是乾式直播）對水分的需求相對較為彈性，或可以更有效率地利用有限的水源，因此在水情不佳時更具可行性。
5. 有利於機械化作業： 整個生產過程（播種、施肥、施藥、收穫）都更容易實現全程機械化，進一步降低勞動需求和生產成本。

直播稻的缺點：

1. 雜草為害嚴重： 這是直播稻最大的挑戰。由於沒有插秧的時機優勢，雜草與稻苗同時生長，且田間雜草種類多樣，競爭力強，若未能有效管理，將嚴重影響稻米產量和品質。需要依賴精準的化學除草劑和適當的栽培管理。
2. 生育不整齊： 播種後，種子發芽、苗期生長可能受到土壤條件、水分、溫度等因素影響，導致植株生育差異較大，田間植株高度、成熟度可能不一致，影響收穫和品質。
3. 病蟲害管理挑戰： 由於田間植株密度和生育期的差異，病蟲害的發生和蔓延可能更為複雜，需要更精準的監測和防治策略。

此題考查可可的品種特性及其與巧克力品質的關聯，特別是「Tree to Bar」概念下的品種選擇重要性。

「Tree to Bar」是指從可可樹的種植、採收、發酵、烘焙到巧克力製作的整個過程都由同一業者或在地團隊掌控。這種模式強調對原料品質的全面掌握，而可可品種是影響巧克力風味和品質的關鍵因素之一。

世界上的可可（Theobroma cacao L.）主要有三大類群（或稱品種群、種群）：Forastero、Criollo 和 Trinitario。此外，還有一些較少栽培的野生種或地方品種。

1. Forastero (佛羅斯特羅)

   • 種群名稱： Forastero (意為「外來者」或「野生的」)
   • 主要產地： 佔全球可可產量的 80-90%，是商業栽培最廣泛的品種群。主要產於西非（如象牙海岸、迦納）、巴西、馬來西亞等地。
   • 產量： 植株生長強健，產量高，對病蟲害抵抗力較強，易於種植和管理。
   • 果夾 (Pod)： 果夾較大，果皮較厚，顏色多樣（綠色、黃色、紅色），有明顯的棱溝。果夾內通常有 30-50 粒可可豆。
   • 可可豆 (Bean)： 豆粒較大，顏色呈淺紫色至深紫色。發酵和烘焙後，風味較為濃郁、強烈，帶有較強的可可苦味和澀味，巧克力風味相對單一，常被描述為「經典可可味」。
   • 製成巧克力之特色： 這是製作大眾化商業巧克力的主要原料。其風味較為樸實、濃烈，適合與糖、奶等調配，產生大眾熟悉的巧克力風味。Forastero 的風味基底穩定，但較缺乏細膩的層次感和複雜的香氣。

2. Criollo (克里奧羅)

   • 種群名稱： Criollo (意為「本地的」或「原生的」)
   • 主要產地： 傳統上認為起源於中美洲，現今主要產於委內瑞拉、秘魯、哥倫比亞、墨西哥、馬達加斯加、印尼等地，但產量極少，佔全球不到 5%。
   • 產量： 植株較為嬌嫩，生長緩慢，產量低，且對病蟲害（如可可小蠹、可可腫莢病）和惡劣氣候的抵抗力較弱，種植難度高，成本也較高。
   • 果夾 (Pod)： 果夾較小，果皮較薄，呈黃色或紅色，表面光滑，棱溝不明顯。
   • 可可豆 (Bean)： 豆粒較小，顏色多為白色或淡紫色。發酵和烘焙後，風味極為細膩、複雜、芳香，帶有水果、花香、堅果、焦糖等豐富的香氣，苦味和澀味較低，被譽為「巧克力中的香檳」。
   • 製成巧克力之特色： Criollo 可可豆是製作頂級、精品巧克力的首選原料。

此題考查作物學中關於綠肥作物與覆蓋作物的概念、區別、效用，以及具備這些功能的作物種類。

1. 定義與效用之不同：

• 綠肥作物 (Green Manure Crops):

  • 定義： 指將特定作物（通常是生長快速、產量高、富含氮素或有機質的豆科或非豆科作物）在開花前或生育中期，翻耕或埋入土壤中，使其分解腐爛，以改良土壤肥力、結構與理化性質的作物。
  • 主要效用：
    • 增加土壤有機質： 植株分解後轉化為腐植質，改善土壤的物理性（如通氣性、保水性、保肥力）和生物性。
    • 補充土壤氮素： 豆科綠肥作物（如苜蓿、三葉草、大豆）能透過根瘤菌固氮，顯著提高土壤氮素含量。
    • 釋放養分： 植物體內的磷、鉀、鈣、鎂等礦物養分，在分解後可供後續作物利用。
    • 抑制雜草： 生長茂盛的綠肥作物能有效抑制雜草生長，減少雜草競爭。
    • 防止土壤沖蝕： 密集的根系和植株覆蓋能有效防止雨水和風對土壤的侵蝕。
    • 改善土壤結構： 根系穿透土壤，有助於打破土壤板結，增加土壤的團粒結構。
  • 關鍵點： 綠肥作物的主要目的是「改良土壤」，透過「埋入土壤」來達成。

• 覆蓋作物 (Cover Crops):

  • 定義： 指在主要作物收穫後或主要作物生長期間，在田地上種植的作物，其主要目的是「覆蓋」地表，保護土壤。
  • 主要效用：
    • 防止土壤侵蝕： 這是最核心的功能。植株和根系能有效防止風和水對土壤的侵蝕，尤其在休耕期或季節轉換期。
    • 抑制雜草： 覆蓋地表，減少陽光照射，抑制雜草種子萌發和生長。
    • 保持土壤水分： 覆蓋層可以減少土壤水分蒸發，有助於保持土壤濕潤。
    • 調節土壤溫度： 覆蓋層能緩衝土壤溫度劇烈變化，保護土壤微生物。
    • 固氮（若為豆科）： 某些覆蓋作物（如豆科）也能固氮，增加土壤氮素。
    • 提供有機質（若後續處理）： 如果覆蓋作物在生長結束後被翻埋，則與綠肥的功能重疊。但許多覆蓋作物可能僅僅是讓其自然死亡、分解，或在生長結束後被割除、留在地表。
  • 關鍵點： 覆蓋作物的主要目的是「保護土壤」，透過「覆蓋地表」來達成。它不一定需要被翻埋，其作用可能僅限於地表。

兩者的區別與聯繫：
綠肥作物和覆蓋作物在概念上有很大的重疊。許多作物可以同時扮演綠肥和覆蓋作物的角色。

• 區別： 主要在於「目的」和「處理方式」。綠肥強調「埋入土壤改良」，而覆蓋作物強調「覆蓋地表保護」。
• 聯繫： 許多作為綠肥的作物，在生長過程中也起到了覆蓋保護土壤的作用。反之，許多覆蓋作物，如果選擇在適當時機翻埋，也能發揮綠肥的功效。
• 蕎麥（台中6號）的例子： 蕎麥作為冬季裡作，能覆蓋地表，防止土壤侵蝕，抑制雜草，保持水分，這體現了覆蓋作物的特點。同時，它的生長也為土壤帶來有機質，若被翻埋，則具備綠肥的功效。此外，它還能作為糧食（種子可食用）和蜜源（吸引蜜蜂）。

2. 舉例說明其植物特色與種類：

A. 綠肥作物 (Green Manure Crops):

• 豆科綠肥 (Leguminous Green Manures):
  • 植物特色： 根部有明顯的根瘤，能與根瘤菌共生固氮。通常生長快速，蛋白質含量高。
  • 種類與效用：
    • 紫雲英 (Astragalus sinicus)： 台灣冬季常見的綠肥。開紫花，固氮能力強，能顯著提高土壤氮素。生長茂密，有效抑制雜草。