115 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》

此題考驗對光週期（photoperiodism）與植物生長調節的理解。菊花為短日照植物，意即其開花需要連續的長暗期。

此題涉及光質（light quality）對植物生長發育的影響，特別是紅光（R）與遠紅光（FR）比例（R/FR ratio）的作用，以及光敏素（phytochrome）的角色。光敏素是植物感應光質的色素，它能偵測紅光與遠紅光的比例。一般而言，在自然光下，紅光與遠紅光的比例相對較高。然而，當植物被其他植物的葉片遮蔽時，葉片會吸收大部分的紅光，使得穿透的或反射的遠紅光比例相對增加，即R/FR ratio 降低。

此題考查光合作用與呼吸作用的關係，以及光飽和點（Light saturation point）的定義。
光合作用是植物利用光能將二氧化碳和水轉化為有機物和氧氣的過程。呼吸作用則是植物分解有機物以釋放能量的過程，此過程會消耗氧氣並釋放二氧化碳。
光補償點（Light compensation point, LCP）是指在某個光照強度下，光合作用固定的二氧化碳量恰好等於呼吸作用釋放的二氧化碳量，此時淨光合作用速率為零。

此題探討地形對霜害（frost damage）的影響。
霜害是指植物組織受到低溫（通常低於 $0^\circ C$）的傷害。在農業上，特別是果樹和蔬菜，霜害是一個重要的災害。
「霜害區」（frost pocket）是指在地形上容易積聚冷空氣的區域。

此題考查 CAM（Crassulacean Acid Metabolism）植物的碳固定機制。CAM 植物是一類特殊的植物，為了適應乾旱或高溫的環境，演化出了獨特的代謝途徑來減少水分散失。
CAM 植物的氣孔在白天關閉，以減少蒸散作用。它們在夜間（溫度較低、濕度較高時）打開氣孔，吸收 $CO_2$，並將其固定成有機酸，主要是蘋果酸（malate），儲存在液泡中。

此題考查春化作用（vernalization）的定義和條件。
春化作用是指植物（尤其是溫帶植物）必須經過一段時間的低溫處理後，才能進入正常的開花發育過程。這個過程對於許多需要打破休眠或促進花芽分化的植物至關重要。

此題與春化作用（vernalization）的概念相關。鬱金香（Tulipa spp.）是一種典型的需要低溫處理才能正常開花的球根花卉。
鬱金香的鱗莖在生長發育過程中，其花芽的形成和發育需要經過一段時間的低溫（通常在 $0^\circ C$ 至 $10^\circ C$ 之間）刺激。

此題考查植物激素，特別是生長素（auxin）在頂芽優勢（apical dominance）中的作用，以及如何打破頂芽優勢。
頂芽優勢是指頂芽的生長抑制了側芽（腋芽）的生長。這種現象主要是由於頂芽產生並向下運輸的生長素（auxin）濃度在側芽處累積，高濃度的生長素會抑制側芽的生長。
題目中提到的「摘心劑」和「整形素」並非標準的園藝學術術語，但我們可以推測其可能的含義。
「摘心」是一種物理操作，通過摘除頂芽來打破頂芽優勢，從而促進腋芽的生長，使植株分枝。
如果「摘心劑」是指能夠抑制頂芽生長或促進腋芽生長的化學物質，例如細胞分裂素（cytokinin）或去除生長素的影響，則可能促進腋芽萌發。
「整形素」這個詞彙比較模糊，若是指能夠影響植物形態的物質，其作用機制不明。

此題考查植物激素在鳳梨（Ananas comosus）產業中的應用，特別是激勃素（gibberellins, GA）在催花（flower induction）中的作用。
台灣是鳳梨的重要產區，為了提高產量和品質，以及控制開花期，常使用植物生長調節劑。
對於鳳梨，使用乙烯（ethylene）或乙烯發生劑（如 ethephon）是主要的催花方法。

此題考查植物組織培養中，不同類型插穗（cutting）的特性與需求。
Hardwood cutting 指的是使用成熟、木質化的枝條進行扦插，通常在休眠期進行。Softwood cutting 則是指使用當年新生的、半木質化或未木質化的嫩枝進行扦插，通常在生長季節進行。

此題考查胚拯救（embryo rescue）的定義、應用對象及其原理。
胚拯救是一種植物組織培養技術，用於拯救那些無法正常發育或萌發的胚。常見的情況包括：

1. 種子無法萌發： 例如，種子休眠嚴重，或種皮過厚，或胚發育不全。

此題探討園林景觀設計（landscape architecture）的現代觀念與流程。
現代的基地設計，特別是園林景觀設計，強調「機能」（function）與「美學」（aesthetics）的結合。這意味著設計不僅要考慮視覺上的美觀，還要滿足實際的使用需求、生態功能以及與周遭環境的協調性。
在設計流程上，近代觀念通常遵循「由內而外」或「由基礎到表現」的原則。首先，設計師需要對基地進行詳細的「分析」（analysis），包括：

1. 環境因素： 如地形、土壤、氣候、水文、植被、生態系統等。

此題考查「寒害」（chilling injury）的定義。
寒害是指植物組織在相對較高的低溫（但高於冰點）下受到傷害的現象。通常，寒害發生在溫度範圍大約在 $0^\circ C$ 到 $15^\circ C$ 之間。這個溫度範圍對於大多數熱帶和亞熱帶植物來說是致命的，而對溫帶植物來說則可能是促進生長的溫度。
在 $0^\circ C$ 以下，植物會受到「凍傷」（freezing injury）的傷害，這是由於細胞內外形成冰晶，破壞細胞結構，或導致脫水。

此題考查採收後（postharvest）的作物生理學，特別是呼吸作用與貯藏壽命的關係。
植物採收後，失去了與母體的連接，不再從母體獲取水分和養分，但其細胞仍然在進行呼吸作用，消耗儲存的有機養分（如碳水化合物）以產生能量（ATP），用於維持細胞的生命活動。
呼吸作用的速率是影響採收後果實和蔬菜貯藏壽命的重要因素。

此題考查果實成熟度的判斷指標。
果實的成熟是一個複雜的生理過程，其判斷指標多樣，包括：

1. 外觀指標： 果皮顏色、光澤、大小、形狀等。
2. 質地指標： 硬度、脆度、果肉的軟化程度等。
3. 成分指標： 可溶性固形物（糖度）、酸度、風味物質、澱粉含量、維生素含量等。
4. 生理指標： 呼吸作用速率、乙烯產生量、氣孔導度等。

此題考查採收後處理（postharvest handling）的「田間包裝」（field packing）概念。
田間包裝是指在採收的同時或緊隨其後，在田間（或採收現場附近）直接對採收的園產品進行包裝。這種做法通常適用於：

1. 易受損的產品： 如柔軟的水果（草莓、覆盆子）、葉菜類，採收後立即包裝可以減少搬運過程中的擠壓和損傷。

此題考查「氣調貯藏」（Controlled Atmosphere Storage, CAS）或「氣調包裝」（Controlled Atmosphere Packaging, CAP）的原理。
氣調（CA）技術是通過人為地控制貯藏環境中的氣體成分（主要是氧氣 $O_2$、二氧化碳 $CO_2$ 和氮氣 $N_2$ 的比例），來延緩採收後產品的生理代謝，從而延長貯藏壽命和保持品質。
題目中描述的「氣調(controlled atmospheres, CA)是指利用產品本身的呼吸作用,配合包裝塑膠膜對氣體的透氣

此題考查膠體電泳（gel electrophoresis）的原理，特別是 DNA 在瓊脂糖膠體（agarose gel）中的遷移。
膠體電泳是一種將帶電分子（如 DNA、RNA、蛋白質）根據其大小、電荷和形狀在電場中分離的技術。
DNA 分子帶有負電荷（由於磷酸基團的存在）。在電泳過程中，DNA 會向正極（陽極）移動。
在瓊脂糖膠體電泳中，DNA 片段的遷移速率主要受以下因素影響：

1. 分子大小（長度）： 這是最主要的影響因素。較小的 DNA 片段在膠體中移動得更快，因為它們更容易穿過膠體的孔隙。較長的 DNA 片段移動得較慢。

此題考查食品科學中「酸化罐頭食品」（acidified foods）的定義和原理。
罐頭食品的殺菌（sterilization）是為了消滅微生物，確保食品安全和延長貯藏期。殺菌的難易程度與食品的 pH 值密切相關。

• 低酸食品（Low-acid foods）： pH 值大於 4.6 的食品。這類食品容易滋生肉毒桿菌（Clostridium botulinum）及其產毒的芽孢，而肉毒桿菌芽孢在高溫下（如 $121^\circ C$）才能被有效殺滅。因此，低酸罐頭食品需要進行高壓高溫滅菌（如商業殺菌，commercial sterilization）。

此題考查「無菌加工」（aseptic processing）的定義。
無菌加工是一種食品加工技術，其主要特點是：

1. 產品預先殺菌： 食品本身在加工過程中，通過例如高溫短時間殺菌（HTST）或超高溫殺菌（UHT）等方法進行商業殺菌。
2. 包裝材料預先殺菌： 包裝容器（如紙盒、軟袋、塑膠瓶）和蓋子等組件，在填充前也經過嚴格的殺菌處理（如過氧化氫、熱蒸汽等）。

此題考查我國食品法規中關於罐頭食品使用防腐劑的規定。
我國食品安全衛生管理法及其相關子法（如食品添加物使用範圍及限量暨規格標準）對食品添加物的使用有嚴格的規定。
一般而言，對於罐頭食品，由於其製程（如高溫殺菌）本身就能達到商業無菌，理論上並不需要額外添加防腐劑來防止微生物生長。因此，許多國家（包括我國）的法規對罐頭食品添加防腐劑有較嚴格的限制。

此題考查食品科學中的「水活性」（water activity, Aw）概念及其與微生物生長的關係。
水活性（Aw）是指食品中「自由水」的比例，即水在食品中的有效性，可以被微生物利用來生長和繁殖。它與食品的總含水量（moisture content）不同。Aw 的值介於 0 到 1 之間，純水的 Aw 為 1。
微生物的生長對水活性有嚴格的要求：

• 大多數細菌： 生長所需的最低 Aw 通常為 0.85 至 0.90。

此題考查果樹修剪（pruning）和整枝（training）的時機。
「整枝」（training）是指在果樹幼年期，通過修剪和枝條的牽引、綁紮等方式，為果樹建立良好的樹體結構，包括主枝的角度、長度、分佈等，以利於後續的結果和管理。
「修剪」（pruning）則是指去除不需要的枝條，以維持樹勢、促進結果、改善通風透光等。

此題考查土壤改良，特別是鹽鹼地（saline-alkali soil）的改良方法，涉及離子交換原理。
鹽鹼地中的「鹼化」（alkalization）是指土壤膠體表面吸附了過多的鈉離子（Na⁺）。高濃度的鈉離子會導致土壤膠體膨脹、分散，破壞土壤結構，形成「鹼化土壤」，表現為土壤黏重、通氣透水性差、板結等問題。
矯正鹼化土壤的方法之一是「石膏改良法」（gypsum amendment），其原理是利用石膏（硫酸鈣, $CaSO_4$）在水中解離出的鈣離子（$Ca^{2+}$）。鈣離子是一種二價陽離子，它對土壤膠體的吸附力比單價的鈉離子（$Na^+$）更強。

此題考查園林藝術的風格比較，特別是英式庭園（English garden）和法式庭園（French garden）的特點。

• 英式庭園（English garden）： 這種風格起源於18世紀的英國，強調模仿自然景觀，追求「自然美」。其特點包括：
  • 自由、不規則的佈局： 避免直線和幾何圖形，多用曲線、起伏的地形、人工湖泊、溪流等。
  • 模仿自然： 模擬山丘、草地、樹林、水景等自然景觀。
  • 不對稱： 佈局上不追求嚴格的對稱，而是追求視覺上的和諧與平衡。
  • 融入自然： 建築物（如涼亭、假山）也常融入景觀之中，不突兀。

核心觀念： 春化作用（Vernalization）是植物發育過程中，必須經過一段時間的低溫處理，才能誘發其進入正常的開花發育階段。
生理意義或作用機制：
春化作用是植物對環境季節變化的感知機制之一，確保植物在適宜的季節（如春季）才開花，避免在不利的季節（如冬季）開花導致繁殖失敗。其作用機制涉及植物體內一系列複雜的生理和生化變化，包括：

1. 基因表達調控： 低溫會影響特定基因（如 FLOWERING LOCUS C, FLC 基因）的表達，通常是抑制其表達，從而解除對開花基因（如 FT 基因）的抑制，促進花芽分化。
2. 激素信號傳導： 低溫可能影響植物體內激素（如赤黴素 GA、乙烯）的合成或傳遞，這些激素在調控開花過程中起重要作用。
3. 形態建成： 低溫處理會引導分生組織從營養生長轉向生殖生長，啟動花芽的形成。

園藝操作管理上的應用：
春化作用廣泛應用於許多需要低溫處理才能正常開花的作物，例如：

• 球根花卉： 如鬱金香、風信子、番紅花等，需要經過冷藏處理（通常在 $0^\circ C$ 至 $10^\circ C$）來滿足春化需求，才能促進花芽發育和開花。

核心觀念： 離綠（Etiolation）是指植物在缺乏光照或光照不足的環境下，所表現出的一系列異常生長現象。
生理意義或作用機制：
離綠是植物在黑暗中尋求光線的一種適應性反應。在缺乏光照的條件下，植物會啟動特定的生長模式，以期能盡快到達有光照的環境。其主要特徵包括：

1. 莖節伸長（節間伸長）： 莖部會快速伸長，使植物能夠「夠到」光源。
2. 莖細弱、顏色蒼白或黃綠： 由於缺乏光照進行光合作用，葉綠素合成受阻，因此莖葉顏色變淺，呈黃綠色或黃白色。
3. 葉片發育不全： 葉片通常較小，展開程度較差，不完全展開。
4. 根系發育不良： 根系的生長和分枝也受到抑制。
5. 頂芽優勢增強： 側芽的生長受到抑制，植株形態呈細長、單一的趨勢。
   機制上，光照是抑制離綠現象的關鍵信號。光照的啟動會觸發光敏素等光感受器的作用，進而影響植物生長素（auxin）和細胞分裂素（cytokinin）的激素平衡，抑制莖節的過度伸長，促進葉綠素的合成和葉片展開。

園藝操作管理上的應用：
離綠現象在園藝上有許多重要的應用：

1. 蔬菜栽培：
   • 芽菜類（sprouts）和豆芽菜（bean sprouts）： 這些蔬菜就是利用離綠原理栽培的。

核心觀念： 處理（Stratification）是指將種子在特定的低溫、濕潤條件下貯藏一段時間，以打破種子休眠，促進其萌發。
生理意義或作用機制：
許多植物的種子，特別是來自溫帶地區的植物，具有「種子休眠」（seed dormancy）的特性。休眠是一種保護機制，防止種子在不利於萌發的環境（如冬季）時萌發。種子休眠可以通過多種方式解除，其中一種是需要經歷一段時間的低溫和濕潤條件，這就是種子休眠的「低溫休眠」（cold dormancy）或「生理休眠」（physiological dormancy）。
種子在經歷低溫（通常在 $0^\circ C$ 至 $10^\circ C$ 之間）和濕潤環境時，會引發一系列生理生化變化，包括：

1. 激素平衡調整： 休眠物質（如脫落酸 ABA）的含量下降，而萌發促進物質（如赤黴素 GA、細胞分裂素 CK）的含量上升。
2. 酶活性改變： 參與儲藏物質分解和胚生長的酶的活性增強。
3. 胚生長能力恢復： 胚的細胞壁變薄，胚根和胚芽的生長潛力得到恢復。
   這段低溫濕潤的處理過程，就是「處理」或「層積處理」。

園藝操作管理上的應用：
處理廣泛應用於種子繁殖，特別是對於那些具有低溫休眠的樹木、灌木、草本花卉和蔬菜的種子。

1. 樹木和灌木： 許多果樹（如蘋果、梨、櫻桃、桃）、觀賞樹木（如楓樹、橡樹）和灌木（如玫瑰、繡線球）的種子，都需要經過處理才能正常萌發。

核心觀念： 自我（Self-incompatibility, SI）是指一種遺傳機制，使得某些植物（或動物）的配子（如花粉和胚珠）即使在形態上是正常的，但卻無法互相結合或產生可存活的後代，從而阻止自花授粉或自體受精。
生理意義或作用機制：
自我不孕性是植物界廣泛存在的一種生殖隔離機制，其主要目的是促進異花授粉（cross-pollination），增加基因重組，維持遺傳多樣性，並避免近親繁殖帶來的遺傳缺陷。
自我不孕性的機制有多種，主要分為：

1. 配子型 SI (Gametophytic SI, GSI)： 花粉的基因型決定其能否發芽和伸長。如果花粉基因型與雌蕊的 S 基因座（S-locus）中的任一等位基因相同，則花粉管的生長會被抑制。
2. 孢子型 SI (Sporophytic SI, SSI)： 花粉的發育（孢子體）決定其能否與胚珠結合。花粉的 S 等位基因由其母體的孢子體決定，當花粉與胚珠表面的 S 等位基因之一相同時，就會發生抑制。
3. 配子體/孢子體 SI (GSI/SSI mixed systems)： 某些植物同時存在這兩種機制。
4. 配子體識別機制： 在花粉與柱頭接觸後，會有一系列分子識別過程，涉及特定的蛋白質（如 S-RNase 在 GSI 中，S-domain proteins 在 SSI 中）和信號傳導通路，最終導致花粉管生長受阻、花粉管壁破裂、或胚胎發育停止。

園藝操作管理上的應用：
自我不孕性在園藝作物育種和生產中具有重要意義：

1. 育種策略：
   • 雜交育種： 利用自我不孕性來進行雜交育種，確保產生雜交種子。

核心觀念： 氣質性後熟（Climacteric）是指某些果實，在採收後經歷一個呼吸作用速率急劇升高的階段，伴隨此階段的是乙烯（ethylene）的產生量也顯著增加，以及果實的軟化、轉色、風味物質合成等一系列成熟過程。
生理意義或作用機制：
氣質性後熟是果實成熟過程中一個重要的生理現象，它主要發生在「氣質性果實」（climacteric fruits）中。這些果實即使在採收後，仍然能夠在內部合成乙烯，並由乙烯觸發其呼吸作用的急劇升高和成熟過程。

1. 乙烯的產生與作用： 在氣質性後熟的開始階段，果實會產生較高濃度的乙烯。乙烯作為一種植物激素，會促進果實的呼吸作用增強（呼吸高峰，climacteric rise），並進一步加速乙烯的合成，形成一個正回饋循環。
2. 呼吸高峰： 呼吸作用的急劇升高意味著有機養分的消耗加快，產生更多的能量（ATP）和熱量。
3. 成熟過程： 伴隨呼吸高峰，果實會發生一系列成熟的變化，包括：
   • 澱粉轉化為糖： 提高甜度。
   • 果肉軟化： 細胞壁成分（如果膠）分解。
   • 顏色變化： 葉綠素分解，類胡蘿蔔素、花青素等合成，果皮和果肉變色。
   • 風味物質形成： 酯類、醇類等揮發性風味物質合成，產生特有的香氣。
   • 酸度下降： 有機酸含量降低。

園藝操作管理上的應用：
理解氣質性後熟對於果實的採收、貯藏和運輸至關重要：

1. 採收時機： 氣質性果實可以在「生理成熟」（physiological maturity）但未完全「商業成熟」（commercial

核心觀念： 燙（Blanching）是一種預處理技術，通常用於蔬菜和某些水果，涉及將食材在沸水中短暫加熱（通常幾秒鐘到幾分鐘），然後迅速冷卻。
生理意義或作用機制：
燙的目的主要是鈍化（inactivate）或降低食材中天然存在的酶的活性，特別是那些在貯藏、加工或冷凍過程中可能導致品質劣變的酶。這些酶包括：

1. 氧化酶（Oxidases）： 如多酚氧化酶（polyphenol oxidase, PPO）和過氧化物酶（peroxidase, POD），它們會引起褐變、變色和風味劣變。
2. 水解酶（Hydrolases）： 如脂肪酶、蛋白酶等，可能影響質地和風味。
3. 其他酶： 如影響澱粉和糖代謝的酶。
   除了鈍化酶之外，燙還有其他作用：

• 去除異味： 揮發性物質，如硫化物，可能因燙而揮發。
• 軟化組織： 輕微軟化蔬菜，使其更容易包裝或加工。
• 清洗： 沖走表面污垢或殘留物。
• 殺滅表面微生物： 減少產品表面的微生物數量。
• 預防褐變： 在準備冷凍或脫水加工前，有效預防褐變。

園藝操作管理上的應用：
燙是許多食品加工和保鮮技術中的關鍵步驟：

1. 冷凍加工： 大多數蔬菜在冷凍前都需要進行燙處理，以鈍化酶的活性，防止冷凍過程中發生的褐變、質地變化和營養損失，從而延長冷凍蔬菜的貯藏壽命和保持品質

核心觀念： 次級代謝產物（Secondary metabolites）是植物體內除了醣類、蛋白質、脂質、核酸等「初級代謝產物」（primary metabolites）之外，通過初級代謝途徑產生的一類結構多樣、功能複雜的有機化合物。它們通常不是植物生存所必需的（但對植物的長期生存和適應環境至關重要），在植物體內含量較少，但種類繁多。
生理意義或作用機制：
次級代謝產物在植物的生存、防禦、適應環境以及與其他生物的相互作用中扮演著至關重要的角色。它們的功能包括：

1. 防禦機制：
   • 抗病蟲害： 許多次級代謝產物具有抗菌、抗真菌、殺蟲、驅蟲或抑制害蟲生長的作用。例如，生物鹼（alkaloids）、酚類化合物（phenolics）、萜類（terpenoids）等。
   • 抵抗環境胁迫： 如紫外線吸收劑（類黃酮），抗氧化劑（酚類、維生素C）等，幫助植物抵抗乾燥、高溫、低溫、鹽鹼、氧化壓力等環境胁迫。
2. 與環境互動：
   • 授粉和種子傳播： 花朵的色素（如花青素、類胡蘿蔔素）吸引傳粉者；果實的顏色和風味吸引動物幫助傳播種子。
   • 共生關係： 根瘤菌與豆科植物的共生，某些化合物可能參與信號傳遞。
   • 植物間競爭： 產生化感物質（allelopathic substances），抑制鄰近植物的生長。
3. 生長調節： 某些次級代謝產物也可能具有植物激素樣的活性，或參與植物生長的調節。
4. 儲存和保護： 某些化合物可能用於儲存養分或保護細胞結構。

園藝操作管理上的應用：
次級代謝產物在園藝產品的品質、營養價值、風味、香氣以及它們的應用中佔有重要地位：

1. 食用產品的品質：
   • 風味和香氣： 許多次級代謝產物是水果、蔬菜、香料和茶葉風味和香氣的主要來源。例如，類黃酮、酚酸、萜烯類化合物等。

核心觀念： 景觀建築（Landscape architecture）是一門結合了藝術、科學和技術的專業領域，其核心在於規劃、設計、管理和保護人類生活環境中的戶外空間，包括自然景觀和人造景觀。它旨在創造功能性、美觀性、生態性和可持續性的環境。
生理意義或作用機制：
景觀建築本身並非生物學概念，其「作用機制」體現在對人類社會和自然環境的影響上。其核心理念和作用體系包括：

1. 規劃與設計（Planning and Design）：
   • 空間佈局： 運用線條、形態、色彩、質地等視覺元素，以及動線、尺度、比例等空間組織原則，來規劃和設計公園、廣場、庭園、社區景觀、城市綠地、濱水區域、甚至區域性的生態廊道等。
   • 機能性： 滿足使用者在休閒、遊憩、交通、生態、教育、生產等方面的需求。
   • 美學性： 創造令人愉悅、富有藝術感染力的視覺景觀。
   • 生態性與可持續性： 整合生態原理，如保護生物多樣性、管理水資源、選擇本土植物、利用可再生能源、減少環境污染等，創造與自然和諧共存的環境。
   • 社會文化性： 尊重當地文化、歷史和社會需求，設計出具有地方特色和文化意義的空間。
2. 管理與保護（Management and Preservation）：
   • 景觀維護： 對已建成的景觀進行長期的養護和管理，包括植物養護、設施維護、清潔等，以確保其長期功能和美觀。
   • 生態恢復： 對受損的生態環境進行修復和重建。
   • 遺產保護： 保護具有歷史、文化或生態價值的景觀。

氣候變遷導致的環境溫度改變，對作物的養分吸收與運用產生多方面的影響，主要包括以下幾個方面：

1. 土壤微生物活性改變，影響養分有效性：

   • 溫度升高： 升高土壤溫度通常會加速土壤有機質的分解，釋放出更多的無機養分（如氮、磷、鉀、硫等）。這可能在短期內增加土壤養分的有效性，有利於植物吸收。
   • 極端高溫： 過高的溫度會抑制某些有益微生物（如固氮菌、菌根菌）的活性，甚至導致其死亡，影響氮素固定和磷、鉀等養分的有效利用。
   • 溫度波動： 劇烈的溫度波動會干擾微生物群落的穩定性，影響養分循環的連續性。

2. 植物生長速率與代謝活動調節：

   • 適度升溫： 在一定範圍內，溫度升高可以加速植物的生理代謝，如光合作用、呼吸作用，從而提高生長速率。這可能增加植物對養分的需求。
   • 極端高溫： 高溫會導致植物生理紊亂，如蛋白質變性、氣孔關閉（影響 $CO_2$ 吸收，進而影響養分利用），甚至熱休克，降低植物的生長勢和養分吸收能力。
   • 溫度對特定養分的影響： 例如，高溫可能加速鉀離子在植物體內的運輸，但對磷的吸收和轉運可能產生負面影響。

3. 根系發育與功能改變：

   • 溫度適宜範圍： 根系的生長和功能（包括養分和水分的吸收）對溫度非常敏感。在適宜的溫度範圍內，根系發育良好，吸收效率高。
   • 高溫胁迫： 高溫會抑制根系的生長，降低根系活力，減少根毛數量，從而削弱植物吸收水分和養分的能力。根系對高溫的耐受性通常比地上部差。
   • 低溫胁迫： 低溫同樣會抑制根系生長和養分吸收，尤其是在土壤溫度低於植物根系生長的最低溫度時。

作物種植時，水分供給失調（即水分供應過多或過少）會對作物的生長、發育、產量和品質造成嚴重影響。

一、 水分供給不足（乾旱脅迫）：

1. 生長發育受阻：

   • 細胞生長受限： 細胞膨壓下降，導致植物組織萎蔫，生長停滯。
   • 光合作用效率降低： 氣孔關閉以減少水分散失，同時也限制了 $CO_2$ 的吸收，降低光合速率。
   • 延緩或停止開花結果： 水分不足會影響生殖器官的發育，導致落花、落果，甚至不開花。
   • 生長發育階段異常： 如種子萌發延遲、幼苗生長緩慢、成熟期提前但產量和品質下降。

2. 生理功能紊亂：

   • 養分吸收受阻： 土壤水分不足，影響養分的溶解和擴散，以及根系的水分吸收能力，進而影響礦質養分的吸收和運輸。
   • 養分運輸受阻： 蒸騰作用減弱，導致水分和礦質養分向地上部的運輸受阻。
   • 代謝物質積累： 乾旱胁迫下，植物體內可能積累滲透調節物質（如脯氨酸、可溶性糖）以維持細胞膨壓，但過度積累可能對細胞有害。
   • 光合產物分配改變： 養分可能優先分配給根系以尋求水分，影響地上部的產量。

3. 抗逆性下降，易受病蟲害侵襲：

   • 植物體生理狀態弱，抵抗病原菌和害蟲的能力下降。
   • 某些病蟲害（如蟎類）在乾旱條件下更容易繁殖。

4. 產量和品質下降：

   • 產量減少： 總體生物量和經濟產量（如穀物、果實、塊莖）顯著下降。
   • 品質變差： 果實大小變小、甜度降低、風味差、糖度與酸度比例失調、外觀不佳（如乾癟、開裂）。

二、 水分供給過多（淹水或水分飽和脅迫）：