115 年 國立臺灣大學農藝系暨研究所作物甲組《作物學》

此題主要探討茶樹品種特性、栽培管理與加工方式的關係，特別是肥料管理與採摘季節對茶葉品質的影響。

(1) 商用茶的特性需兼顧市場需求、生產效率與加工適應性。相較於強調獨特風味、產地特色的地方特色茶，商用茶更注重以下幾點：

• 產量穩定性與高產潛力： 能夠穩定供應大量市場需求，降低生產成本。
• 加工適應性廣泛： 臺茶26號可加工為紅茶和綠茶，代表其具備良好的加工彈性，能滿足不同消費市場的需求。
• 抗病蟲害能力： 減少農藥使用，符合食品安全與永續農業趨勢，降低生產風險。
• 風味與品質的一致性： 雖然地方特色茶強調獨特性，但商用茶更需要確保產品品質的穩定，讓消費者有可靠的購買經驗。
• 外觀整齊度： 統一的茶葉外觀有利於包裝與品牌形象塑造。

【答案】產量穩定性與高產潛力、加工適應性廣泛、抗病蟲害能力、風味與品質的一致性、外觀整齊度。

(2) 茶樹作為紅茶或綠茶的肥料管理差別，主要源於兩者加工過程中茶多酚氧化程度的不同，進而影響茶樹對養分的吸收與利用。

• 紅茶栽培的肥料管理： 紅茶是全發酵茶，茶葉在加工過程中會經歷充分的氧化作用，將兒茶素轉化為茶黃素、茶紅素等，形成紅茶特有的色澤與風味。為了促進茶樹生長，增加葉片產量，並確保足夠的茶多酚含量以進行充分氧化，紅茶栽培通常會：

  • 較高氮肥用量： 氮肥是構成蛋白質和葉綠素的重要元素，能促進枝葉生長，增加總乾物質產量。
  • 適量磷鉀肥： 磷肥有助於開花結果和根系發育，鉀肥則能增強茶樹的抗逆性，促進茶多酚等物質的合成與轉運。
  • 注意微量元素： 如鎂、錳等，參與光合作用和茶多酚合成。

• 綠茶栽培的肥料管理： 綠茶是未發酵茶，強調保留茶葉本身的鮮綠色澤和清爽風味，加工過程會迅速殺菁，抑制氧化酶的活性，避免茶多酚氧化。因此，綠茶栽培的重點在於：

  • 適度氮肥，避免過量： 過量的氮肥會導致茶葉中茶多酚含量過高，不利於形成綠茶清雅的風味，且可能影響茶葉的鮮綠度。
  • 重視磷鉀肥的平衡： 磷鉀肥有助於茶葉品質的提升，例如鉀肥能增強茶葉的抗病力，減少病蟲害發生，並促進糖分和芳香物質的形成。
  • 控制茶多酚含量： 透過精準的施肥管理，盡量維持茶葉中茶多酚的適當含量，避免過高，以利於形成綠茶的良好風味。

此題探討混林農業的定義、效益，以及在特定情境下，將不同作物（夏威夷豆樹）與經濟作物（咖啡）混種所帶來的益處。

(1) 混林農業 (Agroforestry) 是一種結合樹木（林木）與農作物或（和）畜牧的土地利用系統。它將樹木的生態效益與農作物的經濟效益結合，形成一個多樣化的農業景觀。在混林系統中，樹木可以與一年生作物（如穀物、蔬菜）或多年生作物（如水果、咖啡、可可）或牲畜一起種植在同一塊土地上。

混林農業對農業或生態系可能帶來的好處：

• 農業上的好處：

  • 提高土地利用效率與多樣化收入： 同一塊土地上可同時生產多種產品（木材、水果、農作物、藥材等），分散單一作物歉收的風險，增加農民收入來源。
  • 改善土壤肥力： 豆科樹種能固氮，增加土壤氮素；落葉樹木的落葉分解能增加土壤有機質，改善土壤結構，減少水土流失。
  • 提供微氣候調節： 樹木可遮蔭、擋風，降低溫度、減少水分蒸發，為農作物創造更穩定的生長環境，尤其有利於喜陰或對極端氣候敏感的作物。
  • 生物多樣性增加： 吸引益蟲、鳥類、傳粉者等，有助於病蟲害的自然防治。
  • 提供林產品： 除了主要農作物外，還可生產木材、薪柴、藥材、果實、樹脂等附屬產品。

• 生態系上的好處：

  • 增加生物多樣性： 提供棲息地和食物來源給野生動植物，維護生態平衡。
  • 碳封存： 樹木生長過程中吸收二氧化碳，有助於減緩氣候變遷。
  • 水土保持： 樹木根系能固定土壤，減緩侵蝕；樹冠能減緩雨水沖刷，有助於涵養水源。
  • 改善微氣候： 降低區域溫度，增加濕度，減少風蝕。
  • 生態廊道功能： 在破碎化的農業景觀中，混林系統可作為野生動植物的移動通道。

此題主要探討硬質玉米新品種在一期作栽培下的優勢與可能面臨的挑戰。

(1) 種植由台南區農業改良場育成的高產且強抗逆境的硬質玉米新品種，對農民在栽培管理方面的好處主要體現在以下幾個方面：

• 高產潛力： 新品種的「高產」特性意味著在相同的種植面積和投入下，農民可以獲得更高的產量，直接增加收益。
• 強抗逆境性： 「強抗逆境」是新品種的重要優勢。這表示該品種對病蟲害、乾旱、高溫、低溫、強風等不良環境條件具有較強的抵抗能力。這能顯著降低因環境因素導致的減產風險，減少農藥和灌溉等投入，降低生產成本，並使栽培管理更加穩定和容易。
• 適應一期作栽培： 能夠在一期作（通常指春作）成功栽培，意味著新品種的生育期、耐候性等特性非常適合台灣的春季氣候。農民可以利用寶貴的一期作季節進行玉米生產，符合輪作體系的要求，並充分利用春季較佳的生長條件。
• 栽培管理簡化： 由於抗逆境性強，農民可能不需要投入過多的精力進行病蟲害防治、水分管理等，從而簡化了日常的田間管理工作，節省了勞動力和時間。

【答案】高產潛力、強抗逆境性（降低風險、減少投入）、適應一期作栽培、栽培管理簡化。

(2) 硬質玉米在一期作（大約3月中下旬播種）栽培時，可能面臨的主要逆境及其對作物生產的影響如下：

• 低溫與日夜溫差大：
  • 逆境： 3月中下旬剛進入春季，氣溫可能仍偏低，尤其夜間溫度可能不高，且日夜溫差較大。

此題旨在探討禾本科作物中C3與C4光合作用途徑的區別，及其對作物適應環境及生產力的影響，特別是在氣候變遷下的表現。

(1) C3 禾本科作物 (5種):
C3 植物是植物界中最常見的光合作用途徑。

• 稻米 (Oryza sativa)
• 小麥 (Triticum aestivum)
• 大麥 (Hordeum vulgare)
• 燕麥 (Avena sativa)
• 高粱 (Sorghum bicolor) - 註：高粱是C4作物，此處應為誤植。常見C3禾本科作物還有：菰米 (Zizania aquatica)、稗 (Echinochloa crus-galli) 等。
  更正為：
  • 稻米 (Oryza sativa)
  • 小麥 (Triticum aestivum)
  • 大麥 (Hordeum vulgare)
  • 燕麥 (Avena sativa)
  • 菰米 (Zizania aquatica)

C4 禾本科作物 (5種):
C4 植物演化出特殊的解剖結構（Kranz anatomy）和生化途徑，以提高光合作用效率，尤其在高溫、強光和低CO2環境下。

• 玉米 (Zea mays)
• 甘蔗 (Saccharum officinarum)
• 高粱 (Sorghum bicolor)
• बाज (Pennisetum glaucum)
• 狼尾草 (Pennisetum purpureum) - 註： बाज和狼尾草都屬於Pennisetum屬。
  更正為：
  • 玉米 (Zea mays)
  • 甘蔗 (Saccharum officinarum)
  • 高粱 (Sorghum bicolor)
  • बाज (Pennisetum glaucum)
  • 狗尾草 (Setaria italica)

【答案】C3: 稻米、小麥、大麥、燕麥、菰米。C4: 玉米、甘蔗、高粱、 बाज、狗尾草。

(2) C3 與 C4 作物在光合作用相關生理特性上的主要差異如下：

此題聚焦於稻米品質，包含米質的定義、分類、影響食味的理化性狀，以及栽培管理和環境條件對米質的影響。

(1) 稻米米質 (Rice Grain Quality) 是指稻米籽粒的物理、化學、生理及感官特性，這些特性共同決定了稻米的食用價值、加工適應性、儲存穩定性以及消費者接受度。它是一個綜合性的概念，涵蓋了從外觀到食味的各個方面。

米質常用的主要分類項目：

• 外觀品質 (Appearance Quality)：

  • 粒形與粒色： 指稻穀和糙米的形狀（長粒、中粒、圓粒）、大小、飽滿度，以及顏色（如黃粒、褐變粒、死粒的比例）。飽滿、均勻的粒形和潔白的粒色通常被認為是優良的米質。
  • 透明度與光澤： 指糙米或精米胚乳的透明程度和光澤。透明度高、光澤好的米通常代表胚乳結構緊密，澱粉糊化程度好，口感佳。
  • 裂紋與碎米率： 指稻穀或糙米在乾燥、收割、加工過程中產生的裂紋（如腹白、心腹白）和碎米（米粒斷裂）的比例。裂紋和碎米率高會影響加工損耗、食味和儲存性。
  • 異物與雜質： 指稻穀或精米中混雜的稻殼、糠粉、石礫、其他作物種子、病蟲害殘體等。

• 食味品質 (Eating Quality)：

  • 口感 (Texture/Mouthfeel)： 指米飯煮熟後咀嚼時的感受，如黏性 (stickiness)、軟硬度 (hardness)、彈性 (elasticity) 和滑潤感 (smoothness)。
  • 風味 (Flavor)： 指米飯煮熟後的香氣和味道，如稻米本身的清香、甜味，或是否存在異味。
  • 外觀（煮熟後）： 指米飯煮熟後的色澤、光澤、飯粒的飽滿度和鬆散度。

• 加工品質 (Milling Quality)：

  • 碾米率 (Milling Rate)： 指稻穀經過碾米後，生產出精米的比例。高碾米率意味著加工損耗少，經濟效益高。
  • 精米率 (Head Rice Rate)： 指精米中完整米粒的比例，即碎米率的倒數。高精米率是優良加工品質的指標。

• 營養品質 (Nutritional Quality)：

  • 澱粉含量與類型： 如直鏈澱粉 (amylose) 和支鏈澱粉 (amylopectin) 的比例，影響米飯的黏性與硬度。
  • 蛋白質含量： 影響米飯的風味和質地。
  • 維生素、礦物質、膳食纖維等： 影響稻米的營養價值。

【答案】米質是稻米的物理、化學、生理及感官特性；主要分類項目包括外觀品質（粒形、透明度、裂紋等）、食味品質（口感、風味）、加工品質（碾米率、精米率）及營養品質（澱粉、蛋白質等）。

(2) 影響稻米食味品質的主要理化性狀及其意義如下：

• 直鏈澱粉含量 (Amylose Content, AC)：

  • 意義： 直鏈澱粉是構成稻米澱粉的主要成分之一。AC 越高，米飯煮熟後越鬆散、硬實、不易黏連，冷飯時易變硬。AC 越低，米飯越黏軟、有光澤，冷飯時也不易變硬。
  • 影響： AC 5-15% 的米煮飯黏軟，適於製作壽司米；AC 18-22% 的米煮飯軟黏適中，是大多數亞洲消費者偏好的範圍；AC > 25% 的米煮飯鬆散、硬實，稱為糯米（實際上糯米主要由支鏈澱粉組成，AC 極低，但其黏性與一般米不同）。

• 糊化溫度 (Gelatinization Temperature, GT)：

  • 意義： 指澱粉粒開始糊化（吸收水分、體積膨脹、結構破壞）所需的最低溫度。它影響米飯的烹煮時間和煮熟後的質地。
  • 影響： 低糊化溫度的米（Low GT）煮飯所需溫度較低，較易煮熟，米飯軟黏；高糊化溫度的米（High GT）煮飯所需溫度較高，米飯質地較硬，且在較高溫度下烹煮時，糊化更完全，米飯更軟。

此題旨在探討飼料作物、綠肥作物和覆蓋作物的概念，以及豆科和禾本科作物在這些功能型作物中的應用，並分析兩者混種的優勢。

(1) 飼料作物、綠肥作物和覆蓋作物雖然目的不同，但常使用相似的作物種類，特別是豆科和禾本科。以下列舉常見的豆科與禾本科作物及其用途：

豆科作物 (Legumes)：

1. 田菁 (Sesbania rostrata)

   • 飼料作物： 嫩莖葉營養價值高，可作為牛、羊、豬的飼料，但因其固氮能力強，通常較少直接作為大規模飼料栽培。
   • 綠肥作物： 極佳的綠肥作物，生長快速，植株高大，固氮能力強（莖部有根瘤），能快速增加土壤有機質和氮素。
   • 覆蓋作物： 生長迅速，能有效覆蓋地表，抑制雜草，防止水土流失。

2. 紫雲英 (Astragalus sinicus)

   • 飼料作物： 幼嫩植株可供牛、羊食用，但因其主要用途為綠肥，較少專門作為飼料作物栽培。
   • 綠肥作物： 是台灣重要的冬季綠肥作物，能固氮、增加土壤有機質、改良土壤結構，並能抑制某些土傳病害。
   • 覆蓋作物： 覆蓋冬季休耕期田地，防止土壤沖蝕，並在翻耕後提供養分。

禾本科作物 (Grasses)：

1. 狼尾草 (Pennisetum purpureum)

   • 飼料作物： 是高品質的芻料作物，產量高，營養豐富，是牛、羊、鹿等草食動物的重要飼料來源。
   • 綠肥作物： 生長快速，植株高大，可作為綠肥，但因其養分循環較慢，且固氮能力為零，通常不如豆科作物作為綠肥的效益直接。
   • 覆蓋作物： 植株高大，根系發達，能有效防止土壤侵蝕，抑制雜草，適合用於水土保持和邊坡綠化。

2. 黑麥草 (Lolium multiflorum)

   • 飼料作物： 是重要的冬季飼料作物，產量高，適口性好，營養價值也較高，是牛、羊、馬等動物的優良牧草。
   • 綠肥作物： 生長迅速，能有效覆蓋土壤，增加土壤有機質，但無固氮能力。
   • 覆蓋作物： 能快速形成草層，防止土壤侵蝕，改良土壤結構。