113 年 國立臺灣大學植物醫學碩士學位學程《植物保護學》

本題主要在考察學生對臺灣常見果樹番石榴上三種重要害蟲的中文俗名、危害狀的認識。

1. Planococcus minor

   • 中文俗名: 柑橘粉蚧 (或稱香蕉粉蚧、番石榴粉蚧)
   • 危害狀: 此為刺吸式口器的害蟲，主要危害番石榴的嫩梢、葉片、果實及枝條。牠們聚集在植株上吸食汁液，導致植株生長衰弱、葉片黃化、落葉、落果。受害嚴重的果實表面會佈滿白色棉絮狀的蠟質分泌物，影響果實品質與外觀。此外，牠們排泄的蜜露會誘發煤污病，進一步影響光合作用與植株健康。

2. Aphis gossypii

   • 中文俗名: 瓜蚜 (或稱棉蚜、豆蚜)
   • 危害狀: 瓜蚜是刺吸式口器的害蟲，也是番石榴的常見害蟲之一。牠們經常群集於嫩葉、嫩梢及花苞上吸食汁液，導致植物組織捲曲、變形、黃化、萎凋甚至死亡。瓜蚜的危害不僅在於吸食汁液造成植株衰弱，更重要的是牠們是多種植物病毒病的傳播媒介，對番石榴的病毒病害防治造成嚴重威脅。如同其他蚜蟲，牠們也會分泌蜜露，同樣會誘發煤污病。

本題旨在評估學生對於生物防治中，特定天敵的防治對象及適用作物的知識。

1. 基徵草蛉 (Chrysoperla spp.)

   • 防治對象: 幼蟲為肉食性，食性廣泛，是重要的捕食性天敵。主要捕食的害蟲包括：各種蚜蟲 (Aphids)、粉蚧 (Mealybugs)、介殼蟲 (Scale insects)、薊馬 (Thrips)、小型鱗翅目幼蟲 (如斜紋夜盜、小菜蛾幼蟲)、葉蟎 (Mites) 等。
   • 適用作物: 幾乎適用於所有作物，包括蔬菜 (如番茄、辣椒、瓜類、葉菜類)、果樹 (如柑橘、葡萄、蘋果、番石榴)、棉花、玉米、觀賞植物等。

2. 黃斑粗喙椿象 (Podisus maculiventris)

   • 防治對象: 屬於捕食性椿象，其若蟲及成蟲均具有捕食性，口器能刺穿獵物並吸食其體液。主要捕食的對象為：多種鱗翅目幼蟲 (如斜紋夜盜、玉米螟、甜菜夜蛾、菜青蟲等)、葉蟬 (Leafhoppers)、金花蟲 (Chrysomelid beetles) 的幼蟲及成蟲等。
   • 適用作物: 主要用於防治蔬菜 (如十字花科蔬菜、番茄、馬鈴薯、玉米)、棉花、豆類等作物上的咀嚼式口器害蟲，特別是各種鱗翅目幼蟲。

本題要求學生概述甜瓜害蟲的整合性防治管理（Integrated Pest Management, IPM）。整合性防治管理是一種綜合運用各種防治技術，以經濟、有效、環境友善的方式來管理害蟲的方法。

甜瓜害蟲整合性防治管理 (IPM) 策略概述：

甜瓜（Cucurbitaceae）作物，如西瓜、哈密瓜、洋香瓜等，在生長過程中常遭受多種害蟲的危害，包括：

• 刺吸式口器害蟲: 蚜蟲 (Aphids)、薊馬 (Thrips)、銀葉粉蝨 (Silverleaf whitefly, Bemisia tabaci)。
• 鑽蛀性害蟲: 瓜實蠅 (Melon fly, Bactrocera cucurbitae)。
• 潛葉性害蟲: 斑潛蠅 (Leafminer, e.g., Liriomyza trifolii)。
• 咀嚼式口器害蟲: 各種夜蛾類幼蟲 (Caterpillars of various Noctuidae moths, e.g., Spodoptera litura)、瓜果螟 (Melon moth, Diaphania indica)。

有效的 IPM 策略需要結合以下幾個面向：

1. 預防與栽培管理 (Preventive and Cultural Practices):
   • 選擇抗病蟲害的品種: 優先選用對特定害蟲或病害有抗性的甜瓜品種。
   • 輪作: 與非瓜類作物進行輪作，可以中斷害蟲的生命週期，降低土壤中害蟲的密度。
   • 田間衛生: 及時清除田間的雜草和殘株，這些是害蟲的棲息地和繁殖場所。
   • 適時播種/定植: 選擇害蟲發生較少的時期進行種植，避開害蟲的為害高峰期。
   • 設施栽培: 利用紗網、防蟲網等物理屏障，阻止大型害蟲（如瓜實蠅、夜蛾類）進入。
   • 誘集與摧毀: 在田間設置黃色黏蟲板或誘蟲燈，誘集蚜蟲、粉蝨、斑潛蠅等，並及時清除。

本題要求解釋五個植物保護及相關領域的名詞，重點在於理解其意義與植物學上的概念，而非僅僅是字面翻譯。

1. Grafting

   • 解釋: 接木（Grafting）是一種植物無性繁殖（營養繁殖）的技術，將一種植物（稱為砧木，rootstock）的地上部（如枝條、芽）或地下部（如根系）與另一種植物（稱為接穗，scion）的相應部位連接起來，使兩者的維管束能夠癒合並繼續生長，最終形成一個完整的植株。這種技術常被用於改良作物品種、加速開花結果、克服土壤障礙、修復損傷或繁殖不易的植物。

2. Anthracnose

   • 解釋: 炭疽病（Anthracnose）是一類由真菌（如 Colletotrichum, Glomerella, Elsinoë 等屬）引起的植物病害的統稱。其特徵是在受感染的植物部位（如葉片、莖、果實、花）上形成圓形或不規則形的病斑，病斑初期常為水浸狀，後期顏色變深（褐色、黑色），有時會出現明顯的輪紋或黑色的分生孢子器（acervuli）或子囊殼。在潮濕環境下，病斑上可能會有粉紅色或橘紅色的分泌物。炭疽病可導致作物產量和品質嚴重下降。

3. Noninfectious disease

   • 解釋: 非傳染性病害（Noninfectious disease），又稱生理病害（Physiological disease）或非生物性病害（Abiotic disease），是指由於非生物環境因素（如營養失調、水分脅迫、溫度極端、光照不足、空氣污染、土壤鹽鹼化、化學藥劑傷害等）引起的植物生長異常或組織損傷。

本題要求學生簡述三個不同類型的生物（細菌、枯草桿菌、一種假定的細菌），並說明它們對臺灣農業的影響。這三個例子分別代表了植物病原菌、有益微生物（生物防治劑）以及一種新興的植物病原體。

1. Ralstonia solanacearum

   • 是什麼生物: 這是一種革蘭氏陰性、好氧、運動性的桿狀細菌，屬於變形菌門 (Proteobacteria)。它是引起植物青枯病 (Bacterial wilt) 的主要病原菌，具有廣泛的寄主範圍，能感染 200 多種雙子葉植物，包括茄科 (Solanaceae)、葫蘆科 (Cucurbitaceae)、豆科 (Leguminosae) 等多種重要經濟作物。
   • 對臺灣農業的影響: R. solanacearum 是臺灣農業上非常重要的植物病原菌之一。它引起的青枯病，在溫暖潮濕的環境下蔓延迅速，一旦感染，病程發展極快，常導致植株在短時間內（數天至一週）萎凋死亡，且難以防治。它對臺灣的茄子、番茄、辣椒、馬鈴薯、番茄、花生、菸草、洋香瓜、薑等作物造成嚴重損失，導致產量大幅下降，品質受損，有時甚至造成絕收。由於其對土壤的污染性，一旦發生，病原菌可在土壤中存活多年，使得受感染的田區難以恢復正常生產，對臺灣農業經濟造成重大衝擊。

2. Bacillus amyloliquefaciens

   • 是什麼生物: 這是一種革蘭氏陽性、兼性厭氧、桿狀的細菌，屬於芽孢桿菌屬 (Bacillus)。它能夠產生耐熱的芽孢，使其在惡劣環境下也能存活。B. amyloliquefaciens 在自然界廣泛存在，特別是在土壤和植物根際。它以產生多種抗菌物質（如肽類抗生素、酶、揮發性有機化合物）而聞名，同時也能促進植物生長。
   • 對臺灣農業的影響: B. amyloliquefaciens 對臺灣農業具有重要的正面影響，主要體現在：
     • 生物防治劑: 它是臺灣非常重要的生物防治微生物之一。其產生的抗菌物質能有效抑制多種植物病原真菌（如灰黴病、白絹病、疫病、炭疽病等）和細菌的生長，被廣泛用於防治作物病害，減少化學農藥的使用。
     • 植物生長促進: 它能分泌植物激素（如赤黴素、細胞分裂素），或通過固氮、解磷等方式，促進植物的生長，提高產量和品質。

本題分為兩部分，第一部分要求解釋「作物有害生物整合管理 (IPM)」，第二部分則要求以「番茄黃化捲葉病」為例，列舉其整合管理策略。

第一部分：什麼是「作物有害生物整合管理 (IPM)」？

• 解釋: 作物有害生物整合管理 (Integrated Pest Management, IPM) 是一種科學的、系統性的方法，用於管理對農作物造成危害的各種有害生物（包括害蟲、病害、雜草、蟎類等）。IPM 的核心理念是將多種防治技術（包括預防、監測、生物防治、物理防治、化學防治、栽培管理等）進行整合與協調，以最經濟、最有效、對環境和人體健康影響最小的方式，將有害生物的密度控制在經濟危害水平 (Economic Threshold Level, ETL) 以下。
• 關鍵原則:
  • 綜合性: 結合多種防治方法，而非依賴單一技術。
  • 預防為主: 優先採用預防性措施，降低有害生物發生的可能性。
  • 監測為基礎: 透過科學的監測方法，了解有害生物的發生情況，並在達到經濟危害水平時才採取行動。
  • 選擇性: 優先使用對環境和非目標生物影響較小的防治方法，如生物防治、選擇性農藥。
  • 永續性: 追求長期、穩定的有害生物管理效果，避免產生抗藥性、生態失衡等問題。

第二部分：以番茄黃化捲葉病為例，列舉主要的整合管理策略。

番茄黃化捲葉病 (Tomato yellow leaf curl disease, TYLCV) 是一種由黃化捲葉病毒 (Tomato yellow leaf curl virus) 引起，透過銀葉粉蝨 (Bemisia tabaci) 傳播的嚴重植物病毒病。其整合管理策略應針對病毒本身、傳播媒介（銀葉粉蝨）及栽培管理進行。

• 栽培管理與預防 (Cultural and Preventive Measures):
  • 選用抗病品種: 優先選用對番茄黃化捲葉病毒或其傳播媒介銀葉粉蝨具有抗性的番茄品種。
  • 田間衛生: 及時清除田間及周圍的雜草，特別是那些能寄生銀葉粉蝨的雜草，以減少病毒的來源和傳播媒介的棲息地。
  • 調整播種期: 選擇銀葉粉蝨密度較低的時期進行播種或定植，避開其為害高峰期。

本題主要考察學生對土壤鹽鹼化現象的定義、對植物生長的影響機制，以及土壤改良方法的理解。

第一部分：何種狀況下會說此土壤有鹽鹼化的現象？ (3分)

土壤鹽鹼化 (Salinization) 通常是指土壤中可溶性鹽分 (Soluble salts) 的含量過高，特別是鈉 (Na+), 鉀 (K+), 鈣 (Ca2+), 鎂 (Mg2+), 氯化物 (Cl-), 硫酸鹽 (SO42-), 碳酸鹽 (CO32-) 和碳酸氫鹽 (HCO3-) 等離子的積累。
判斷土壤是否鹽鹼化的標準通常基於以下幾點：

1. 可溶性鹽分總量 (Total soluble salts): 當土壤中可溶性鹽分的總量達到一定閾值時，即認為是鹽鹼化。一個常用的指標是土壤飽和萃取液的電導度 (Electrical Conductivity of saturated extract, ECe)。當 ECe 值超過 4 dS/m (或 4 mS/cm) 時，通常認為土壤已達到鹽鹼化的程度，對大多數作物產生不良影響。
2. 特定離子的比例: 尤其當土壤中鈉離子 (Na+) 的比例過高，且與其他陽離子 (如 Ca2+, Mg2+) 的比例失衡時，會導致土壤結構破壞，這種情況稱為「鹼化」(Sodification)，常與鹽化並存或獨立發生。
3. pH 值: 鹽鹼化土壤的 pH 值可能較高，特別是鹼化土壤，pH 值可能超過 8.5。

簡而言之，當土壤中可溶性鹽分含量過高，導致土壤飽和萃取液電導度 (ECe) 超過 4 dS/m，或特定離子（尤其是鈉離子）比例失衡，影響土壤結構和植物生長時，即可稱之為鹽鹼化土壤。

第二部分：鹽鹼化土壤對植物生長會有何影響 (作用機制)？ (4分)

鹽鹼化土壤對植物生長的主要影響機制包括：

1. 滲透脅迫 (Osmotic Stress):

   • 機制: 土壤中高濃度的可溶性鹽分，使得土壤溶液的滲透壓高於植物根細胞的滲透壓。這導致植物根系難以從土壤中吸收水分，即使土壤有足夠的水分，植物也會表現出缺水的症狀（萎蔫）。這類似於將植物置於高鹽環境中，細胞會失水。

2. 離子毒害 (Ionic Toxicity):

   • 機制: 土壤中某些離子（如 Na+, Cl-, B3+ 等）的濃度超過植物可耐受的閾值時，會對植物細胞產生直接毒害作用。這些離子可能干擾植物體內的酶活性、細胞膜的離子通道功能、光合作用過程，或累積在細胞內造成細胞死亡。例如，過量的 Na+ 會取代 K+ 在細胞內的正常生理功能，影響氣孔開閉和光合作用。

3. 養分失衡 (Nutrient Imbalance):

   • 機制: 高濃度的鹽分會影響植物對必需養分的吸收。例如：
     • 高 Na+ 和 Cl- 可能會抑制對 K+ 和 NO3- 的吸收。

本題要求解釋五項關於肥料施用注意事項的原因。這涉及到肥料的性質、在土壤中的轉化與移動、植物對養分的吸收利用，以及特定作物或土壤條件下的特殊需求。

1. 硝酸態氮肥禁止在雨天施用或施用後大量澆水

• 原因: 硝酸態氮肥 (Nitrate nitrogen, NO3-) 在土壤中移動性非常高。硝酸根離子帶負電，在土壤中不易被帶負電的土壤膠體吸附，因此容易隨水分移動。
  • 雨天施用或大量澆水: 在下雨天施用或施肥後立即大量澆水，會導致硝酸態氮肥隨地表徑流或滲漏水快速流失，無法被作物根系吸收利用，造成肥料浪費，降低肥效。
  • 環境污染: 過量的硝酸態氮若隨水進入河流、湖泊，會引起水體優養化。

2. 硫酸銨不宜長期施用

• 原因: 硫酸銨 ((NH4)2SO4) 是一種生理酸性肥料。
  • 土壤酸化: 銨態氮 (NH4+) 在土壤中會被微生物轉化為硝酸態氮 (NO3-)，在此過程中會釋放出氫離子 (H+)。長期大量施用硫酸銨，會導致土壤中 H+ 累積，使土壤 pH 值下降，pH 值過低 (過於酸性) 會影響大多數作物對養分的吸收，並可能抑制有益微生物的活性，甚至釋放對植物有害的金屬離子（如鋁、錳）。
  • 硫素過量: 硫酸銨同時提供硫素 (S)。雖然硫是作物必需元素，但長期過量施用可能導致土壤中硫素含量過高，影響其他養分的平衡。

3. 酸性土壤施用石灰可降低鉀肥淋洗損失

• 原因:
  • 土壤膠體的吸附: 土壤膠體（腐植質和黏土礦物）表面帶負電，主要吸附陽離子。在酸性土壤中，氫離子 (H+) 和鋁離子 (Al3+) 佔據了較多的交換位。
  • 石灰的作用: 施用石灰 (CaCO3 或 Ca(OH)2) 可以中和土壤中的酸性物質，降低土壤 pH 值。石灰中的鈣離子 (Ca2+) 會取代土壤膠體上的 H+ 和 Al3+，成為主要的交換性陽離子。
  • 鉀離子 (K+) 的吸附: 鉀離子 (K+) 也是陽離子，在土壤膠體上與其他陽離子競爭交換位。當土壤膠體上吸附了更多的鈣離子 (Ca2+) 時，相對上會增加鉀離子 (K+) 在土壤膠體上的吸附力，或減少其被其他陽離子（如 Na+）競爭取代的機會。
  • 降低淋洗: 由於鉀離子與土壤膠體的結合力增強，其隨水分淋洗流失的機會就大大降低，從而提高了鉀肥的利用率。

4. 施用有機質肥料可以增加磷肥的肥效

本題為一計算題，要求根據提供的甜玉米三要素推薦量、基肥施用原則以及有機質複合肥料的成分，計算所需的基肥量，並在三要素不足時，計算需要補充的單質肥量。

步驟一：確定目標施肥量
根據題目提供的 TGAP 建議，種植一公頃甜玉米，目標施肥量為：

• 氮素 (N): 100-140 公斤/公頃。為便於計算，我們取推薦範圍的中間值，例如 120 公斤/公頃。
• 磷酐 (P2O5): 70-120 公斤/公頃。取中間值 95 公斤/公頃。
• 氧化鉀 (K2O): 50-100 公斤/公頃。取中間值 75 公斤/公頃。

步驟二：計算基肥中已提供的三要素量
基肥施用原則為：全量磷肥，半量氮肥，半量鉀肥。
複合肥料「台肥寶效39號生技有機質複合肥料 12-18-12-10 (O.M)」的成分比例為 N:P2O5:K2O:O.M = 12:18:12:10。
假設我們需要施用 X 公斤的此複合肥料作為基肥。
則此 X 公斤肥料中提供的三要素量為：

• 氮素 (N) = $X \times 12\%$
• 磷酐 (P2O5) = $X \times 18\%$
• 氧化鉀 (K2O) = $X \times 12\%$

根據基肥原則，基肥應滿足：

• 磷酐 (P2O5) 需求：目標磷酐量 (95 kg/ha) 必須由基肥完全提供。
• 氮素 (N) 需求：基肥提供的氮素量應為目標氮素量的一半 (120 kg/ha / 2 = 60 kg/ha)。
• 鉀肥 (K2O) 需求：基肥提供的鉀肥量應為目標鉀肥量的一半 (75 kg/ha / 2 = 37.5 kg/ha)。

步驟三：計算所需複合肥料的總量
我們需要計算出多少公斤的複合肥料能滿足上述基肥原則中的任一項，並以此為基準，檢查是否能滿足其他項。通常，磷肥的有效性最低，且推薦量相對較高，因此常以磷肥需求來計算複合肥用量。

• 以磷酐 (P2O5) 計算:
  若要提供 95 公斤/公頃 的磷酐，所需的複合肥料量 X 為：
  $X \times 18\% = 95 \text{ kg/ha}$
  $X = \frac{95 \text{ kg/ha}}{0.18} \approx 527.78 \text{ kg/ha}$

• 檢查此量下提供的氮素和鉀肥:
  若施用 527.78 公斤複合肥料，則提供的：

  • 氮素 (N) = $527.78 \text{ kg/ha} \times 12\% \approx 63.33 \text{ kg/ha}$
  • 鉀肥 (K2O) = $527.78 \text{ kg/ha} \times 12\% \approx 63.33 \text{ kg/ha}$

• 比較基肥原則:

  • 磷酐：提供了 95 kg/ha，滿足了目標量 (95 kg/ha)。
  • 氮素：提供了 63.33 kg/ha，大於基肥應提供的半量 (60 kg/ha)。這表示氮肥並未不足。
  • 鉀肥：提供了 63.33 kg/ha，大於基肥應提供的半量 (37.5 kg/ha)。這表示鉀肥並未不足。

因此，以提供足夠的磷酐為基準，施用約 527.78 公斤的複合肥料，其提供的氮素和鉀肥量均已超過基肥所要求的半量，故可滿足基肥的要求。

步驟四：計算三要素總需求與基肥已提供的總量

• 總氮素需求: 120 kg/ha
• 總磷酐需求: 95 kg/ha
• 總氧化鉀需求: 75 kg/ha

基肥施用 527.78 kg 複合肥料後，已提供的量為：

• 基肥氮素: 63.33 kg/ha
• 基肥磷酐: 95 kg/ha
• 基肥鉀肥: 63.33 kg/ha

步驟五：計算剩餘所需的三要素量（追肥量）

• 剩餘氮素 = 總氮素需求 - 基肥氮素 = $120 - 63.33 = 56.67 \text{ kg/ha}$
• 剩餘磷酐 = 總磷酐需求 - 基肥磷酐 = $95 - 95 = 0 \text{ kg/ha}$ (磷肥已全數基肥施用)
• 剩餘鉀肥 = 總鉀肥需求 - 基肥鉀肥 = $75 - 63.33 = 11.67 \text{ kg/ha}$

步驟六：計算所需補充的單質肥量
由於計算結果顯示磷酐已足夠，我們只需補充氮素和鉀肥。

• 補充氮素: 需要 56.67 kg/ha 的氮素。

  • 硫酸銨 (21-0-0) 的氮素含量為 21%。
  • 尿素 (46-0-0) 的氮素含量為 46%。
    題目並未指定使用哪種氮肥，通常會選擇較經濟或易於取得的。假設使用尿素（含氮量較高，用量較少）。
    所需尿素量 = $\frac{56.67 \text{ kg N/ha}}{0.46} \approx 123.2 \text{ kg/ha}$
    若使用硫酸銨：所需硫酸銨量 = $\frac{56.67 \text{ kg N/ha}}{0.21} \approx 270 \text{ kg/ha}$

• 補充鉀肥: 需要 11.67 kg/ha 的氧化鉀。

  • 氯化鉀 (0-0-60) 的氧化鉀含量為 60%。
    所需氯化鉀量 = $\frac{11.67 \text{ kg K2O/ha}}{0.60} \approx 19.45 \text{ kg/ha}$

結論:
若種植一公頃甜玉米，使用台肥寶效39號複合肥料作為基肥，需使用約 527.78 公斤。
施用此量後，三要素尚有不足的為：

• 氮素：約 56.67 公斤/公頃。
• 鉀肥：約 11.67 公斤/公頃。

若需補充，可使用約 123.2 公斤的尿素 (或約 270 公斤的硫酸銨) 來補充氮素，並使用約 19.45 公斤的氯化鉀 來補充鉀肥。