113 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》

本題主要在探討植物吸收氮肥的機制及氮肥過量施用對土壤與環境的影響。

(1) 植物吸收氮的主要形式
多數植物主要從土壤中吸收的氮源是硝酸鹽（$NO_3^-$）和銨鹽（$NH_4^+$）。植物主要透過根部的離子運輸系統，以主動運輸的方式吸收這些無機氮離子。硝酸鹽吸收需要質子載體（proton symporter），將 $H^+$ 和 $NO_3^-$ 共同運輸入細胞；銨離子則可透過離子通道或載體蛋白吸收。植物吸收硝酸鹽後，會在細胞質或葉綠體中被還原成銨離子，再與碳水化合物結合，形成胺基酸，進而合成蛋白質等含氮有機物。
【答案】多數植物的主要氮源為硝酸鹽（$NO_3^-$）和銨鹽（$NH_4^+$）。植物透過根部的離子運輸系統，以主動運輸方式吸收這些無機氮離子。

(2) 氮肥過量施用對土壤pH值及環境生態的影響
氮肥過量施用會對土壤pH值產生影響，並對環境生態造成衝擊，主要原因如下：

• 影響土壤pH值：
  • 銨態氮肥（如硫酸銨 $(NH_4)_2SO_4$）： 銨態氮在土壤中會被微生物硝化成硝酸鹽，此過程會釋放出質子（$H^+$），導致土壤pH值下降，使土壤趨於酸性。

本題考查植物對光照的反應及其在園藝生產中的應用，特別是「點燈」（補光）技術。

點燈（補光）技術是利用人工光源在光照不足的時期或環境下，為植物提供額外的光照，以調節其生長、發育及產量。其調節機制主要與光週期（photoperiodism）和光合作用有關。

以下舉出兩個有應用點燈調節生產的作物，並說明其原理：

1. 草莓 (Strawberry, Fragaria × ananassa)
   • 說明： 草莓是短日照植物，其開花結果對光照時數和強度非常敏感。在自然光照不足的季節（如秋冬季或日照較短的地區），透過點燈可以延長日照時數，誘導或促進草莓開花，進而延長採收期或實現周年生產。
   • 點燈如何調節生產：
     • 誘導開花： 在短日照條件下，草莓植株會積累足夠的開花誘導物質，有利於花芽分化。然而，若要實現反季節生產或在日照不足的地區生產，可以透過點燈來控制光週期。例如，在特定時期（通常是營養生長後期）提供較短日照（如 8-10 小時）來誘導花芽形成，之後再給予適當的光照強度和日照長度（如 12-14 小時）以促進花朵發育和果實生長。
     • 促進生長與結果： 即使在非開花誘導期，補光也能增加光合作用的總量，提供更多能量給植株生長和結果，提高產量和果實品質。
     • 克服低溫與弱光： 在冬季低溫、弱光環境下，補光可以彌補自然光的不足，維持適當的光合速率，防止植株衰弱，確保穩定的產量。

本題考查植物水分管理中的兩個重要概念：受控缺水灌溉（RDI）和水分利用效率（WUE）。

(1) Regulated Deficit Irrigation (RDI) - 受控缺水灌溉
受控缺水灌溉（RDI）是一種精準的水分管理策略，其核心思想是在作物生長的不同階段，根據其對水分的敏感程度，有選擇性地對其進行限制性灌溉。也就是說，在作物對水分壓力較不敏感的生育時期（如營養生長初期、開花後果實發育後期），可以適度減少灌溉水量，使其承受一定的水分壓力；而在作物對水分壓力極度敏感的時期（如花芽分化期、開花期、幼果期），則會確保充足的水分供應。
這樣做的目的是在節約用水的同時，盡量減少對作物產量和品質的負面影響，甚至在某些情況下，適度的水分壓力反而能促進某些生理反應，提高品質（例如，某些果樹的風味）。RDI 的實施需要對作物的生理反應和不同生育期對水分的需求有深入的了解。

本題要求翻譯及解釋五個園藝學上的專有名詞。

(1) Acclimatization (馴化)
* 說明： 馴化是指強迫植物適應與其原先生長環境不同的條件。例如，觀葉植物為了適應家庭、辦公室等低光照環境而進行的馴化。
* 解釋： 這個過程是讓植物從一個環境（通常是較嚴苛或受控的園藝設施，如溫室、育苗場）轉移到另一個較為嚴苛的環境（如室內、室外不同的氣候區）時，能夠逐漸適應新環境的物理、化學條件（如光照強度、溫度、濕度、CO2濃度、風力等），從而降低因環境驟變造成的生理衝擊（如落葉、生長不良、甚至死亡）。馴化通常涉及逐漸改變環境因子，讓植物的生理機能（如氣孔調節、光合作用、蒸散作用、抗逆性）得以調整。

(2) Bolting (抽苔)
* 說明： 抽苔是指許多二年生植物和部分一年生植物（如生菜、菠菜）的蓮座狀生長習性，突然快速伸長花莖的現象。
* 解釋： 抽苔是植物進入生殖生長階段的表現，通常由長日照、高溫或植物體內激素平衡改變所誘發。對於以葉片為主要產品的葉菜類（如生菜、菠菜），抽苔會導致葉片老化、纖維化、風味改變，失去商品價值。因此，在栽培管理上，常透過品種選擇、控制光週期和溫度等方式來延緩抽苔。

(3) Damping-off (猝倒病)
* 說明： 猝倒病是一種種子或幼苗病害，其特徵是在種子萌發出土前或出土後，幼苗莖部在近土表處發生腐爛、倒伏。
* 解釋： 這是一種由鐮刀菌 (Fusarium)、疫霉菌 (Phytophthora)、立枯絲核菌 (Rhizoctonia) 等病原菌引起的病害。病原菌主要侵染種子或幼苗的地下部，導致組織腐爛，幼苗無法站立而倒伏死亡。高濕度、不透氣的土壤、過密的播種等環境條件容易誘發此病。防治方法包括種子消毒、使用乾淨的介質、改善通風排水、避免過度澆水等。

本題考查植物激素（荷爾蒙）的種類及其在園藝作物上的應用。植物激素是植物體內產生並能調節植物生長、發育和對環境反應的有機化合物。

以下列舉五種主要的植物荷爾蒙及其在園藝作物上的兩種應用：

1. 生長素 (Auxin)

   • 種類： 如吲哚乙酸 (IAA)。
   • 園藝應用：
     • 促進扦插生根： 將植物莖段、葉片基部浸泡於含有生長素的溶液中，可誘導不定根的形成，提高扦插的成活率，常用於玫瑰、杜鵑、觀葉植物等。
     • 防止落果與促進結果： 在某些作物（如番茄、蘋果）開花後，噴施低濃度生長素，可延緩果實離層的形成，減少落果，並有助於單性結實或促進果實發育。

2. 赤黴素 (Gibberellin, GA)

   • 種類： 如 $GA_3$。
   • 園藝應用：
     • 促進種子萌發與打破休眠： 許多種子具有休眠性，可透過浸泡赤黴素來打破休眠，促進萌發，例如處理萵苣、某些花卉種子。
     • 促進果實生長與增大： 在葡萄（無籽巨峰葡萄）生產中，於幼果期噴施赤黴素，可顯著增大果實體積，並誘導無籽性，提高商品價值。也可用於促進某些觀賞花卉（如蘭花、菊花）的花梗伸長。

3. 細胞分裂素 (Cytokinin)

   • 種類： 如動力精 (Kinetin)。
   • 園藝應用：
     • 促進細胞分裂與組織培養： 在植物組織培養中，細胞分裂素與生長素的比例是誘導癒傷組織分化成不定芽或不定根的關鍵。

本題要求選擇「食農教育」或「智慧農業」其中一項政策，說明園藝作物或園藝產業在此政策中的角色。此題為開放性題目，重點在於邏輯清晰、論述完整。

選擇「食農教育」說明園藝產業的角色：

食農教育 (Food and Agricultural Education) 的核心目標是讓民眾了解食物的來源、生產過程，認識農業的價值，建立健康的飲食習慣，並關心農業的永續發展。園藝作物和園藝產業在推動食農教育方面扮演著至關重要的角色，主要體現在以下幾個方面：

1. 提供「食」的直接體驗與連結：

   • 從產地到餐桌的實踐： 園藝作物（如蔬菜、水果、香草、食用花卉）是民眾日常飲食中最直接、最多樣的來源。園藝產業透過觀光農園、採果體驗、田園餐廳、農夫市集等方式，讓消費者親自體驗從種植、採收到品嚐的完整過程。這種親身體驗能深刻建立民眾對食物生產的認知，理解食物的得來不易。
   • 品嚐新鮮與在地： 園藝作物的新鮮度和在地性是其最大優勢。食農教育強調「吃在地、吃當季」，園藝產業正好提供豐富的當季、在地園藝產品，讓消費者透過品嚐，感受不同季節、不同產地的風味，培養對在地食材的認同感。

2. 推廣健康飲食與生活美學：

   • 蔬果營養與健康： 園藝作物富含維生素、礦物質、膳食纖維等，是健康飲食的基石。食農教育透過介紹各種園藝作物的營養價值、食用方式，引導民眾攝取更多蔬果，建立均衡飲食觀念。
   • 綠色療癒與生活品質： 園藝產業不僅生產食用作物，也包含觀賞植物、盆栽、花卉等。這些綠色植物能美化環境、舒緩壓力，提升生活品質。食農教育可以融入園藝療癒（horticultural therapy）的觀念，推廣居家綠化、盆栽種植，讓民眾在照顧植物的過程中，學習耐心、觀察，並感受生命的美好。

3. 傳承農業知識與技能：

   • 農耕體驗與教育： 透過參與園藝作物的種植過程（如播種、育苗、施肥、除草、採收），民眾可以學習到基礎的農耕知識和技能，了解植物生長的需求，進一步理解農業生產的複雜性與專業性。
   • 永續農業與環境教育： 許多園藝生產者已開始採用友善耕作、有機栽培、節水灌溉等永續農法。在食農教育中，可以透過介紹這些生產方式，讓民眾了解環境保護、生物多樣性與農業生產的關聯，培養對環境友善的消費行為。

4. 促進農村活化與地方創生：

   • 發展休閒農業： 園藝產業結合觀光、體驗、教育，發展休閒農業，能為農村地區帶來額外收入，吸引年輕人回鄉或投入，為農村注入活力。
   • 品牌建立與行銷： 園藝產業可以透過建立特色品牌、講述品牌故事（如產品的種植理念、生產者的用心），與消費者建立情感連結，進一步推動食農教育的價值認同。

總結： 園藝作物以其多樣性、與日常飲食的緊密關聯，以及能提供豐富感官體驗的特性，成為食農教育最直接、最生動的載體。園藝產業則透過各種模式，將生產端與消費端連結起來，讓民眾在「吃」與「體驗」中，學習、成長，並對農業有更深的認識與關懷。

或者選擇「智慧農業」說明園藝產業的角色：

智慧農業 (Smart Agriculture) 是指運用資通訊科技（ICT）、物聯網（IoT）、大數據（Big Data）、人工智慧（AI）等先進技術，對農業生產、經營、管理、服務等環節進行智能化升