地特三等申論題
105年
[農業技術] 作物生理學
第 一 題
📖 題組：
四、(一)田間之雜草一般多屬於 C4 型植物，試敘述為何其氮素利用效率（Nitrogen Use Efficiency; NUE）和水分利用效率（Water Use Efficiency; WUE）會比水稻（C3 型植物）來得高，而具有生長優勢？（15 分） (二)在氣候變遷二氧化碳（CO2）濃度增高的情況下（現已近 400 ppm），為何氮肥施用的管理在作物（例如水稻和小麥）產量和品質的穩定和提升上特別重要？（10 分）
四、(一)田間之雜草一般多屬於 C4 型植物，試敘述為何其氮素利用效率（Nitrogen Use Efficiency; NUE）和水分利用效率（Water Use Efficiency; WUE）會比水稻（C3 型植物）來得高，而具有生長優勢？（15 分） (二)在氣候變遷二氧化碳（CO2）濃度增高的情況下（現已近 400 ppm），為何氮肥施用的管理在作物（例如水稻和小麥）產量和品質的穩定和提升上特別重要？（10 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
田間之雜草一般多屬於 C4 型植物，試敘述為何其氮素利用效率（Nitrogen Use Efficiency; NUE）和水分利用效率（Water Use Efficiency; WUE）會比水稻（C3 型植物）來得高，而具有生長優勢？
思路引導 VIP
作答本題應先切入 C3 與 C4 植物在光合作用酵素（Rubisco 與 PEPC）及解剖構造（Kranz 構造）的差異。接著，將 PEPC 對 CO2 的高親和力連結至氣孔開度與蒸散作用以解釋高 WUE；將 CO2 濃縮機制導致 Rubisco 需求量大幅減少連結至蛋白質需求量，以解釋高 NUE。
小題 (二)
在氣候變遷二氧化碳（CO2）濃度增高的情況下（現已近 400 ppm），為何氮肥施用的管理在作物（例如水稻和小麥）產量和品質的穩定和提升上特別重要？
思路引導 VIP
看到此題應先聯想「CO2施肥效應」對C3作物（水稻、小麥）的影響：碳同化量增加會打破植株原有的「碳氮平衡」。接著從「產量面（需要更多氮支撐光合酵素與生長）」、「品質面（碳積累導致蛋白質稀釋效應）」及「吸收面（氣孔關閉致蒸散流減少，影響氮吸收）」三個維度切入，論證為何必須精準管理氮肥。
C4與C3植物效率分析
💡 C4植物藉CO2濃縮機制，達成高水分與高氮素利用效率。
| 比較維度 | C3 植物 (如水稻) | VS | C4 植物 (如多數雜草) |
|---|---|---|---|
| 初級固碳酶 | Rubisco (易受O2競爭) | — | PEPC (親和力極高) |
| 水分利用(WUE) | 氣孔開度大、水分流失多 | — | 氣孔開度小、水分流失少 |
| 氮素利用(NUE) | 需大量Rubisco投資 | — | Rubisco需求極低 |
| 光呼吸作用 | 顯著，降低產量 | — | 幾無，能量利用率高 |
💬C4植物透過生理機制優化資源分配，在嚴苛環境具絕對生長優勢。
