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高考申論題 107年 [農業技術] 土壤學

第 一 題

📖 題組:
五、請試述下列名詞之意涵:(每小題 5 分,共 20 分) ㈠水合作用(Hydration) ㈡固氮作用(Nitrogen fixation) ㈢同構代換(Isomorphorus substitution) ㈣生物固定作用(Immobilization)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

水合作用(Hydration)

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這屬於化學風化的範圍。重點在於「水分子」如何結合進礦物晶格,以及體積的變化。

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【考點分析】化學風化作用。 【定義/機制】 水合作用是指水分子結合至固體礦物的化學構造中,但不引起強烈化學分解的過程。例如:赤鐵礦(Fe2O3)與水結合轉化為褐鐵礦(Fe2O3·3H2O);或硬石膏(CaSO4)吸水轉變為石膏(CaSO4·2H2O)。此過程通常伴隨礦物體積膨脹,增加物理張力,進一步加速機械性風化。

小題 (二)

固氮作用(Nitrogen fixation)

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重點在於氮氣(N2)轉化為可利用形式(如氨 NH3),並區分生物與非生物途徑。

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【考點分析】土壤養分循環(氮循環)。 【定義/機制】 指大氣中穩定的氣態氮(N2)被還原成氨(NH3)或其他含氮化合物的過程。主要包括:

小題 (三)

同構代換(Isomorphorus substitution)

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這是土壤電性來源的核心。重點在於「晶體結構不變」但「離子替換」,導致淨負電荷產生。

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【考點分析】土壤礦物學與電荷產生。 【定義/機制】 在矽酸鹽黏土礦物結晶形成過程中,晶格中心的陽離子被大小相近、電荷較低的其他陽離子取代(如 Al3+ 取代 Si4+;Mg2+ 取代 Al3+),而結構不發生改變的現象。此作用是土壤產生「永久性負電荷」的主要來源,直接決定了土壤的 CEC。

小題 (四)

生物固定作用(Immobilization)

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這是氮循環中與礦化作用相對的過程。重點在於微生物與植物爭氮,以及 C/N 比的概念。

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【考點分析】土壤生物學與有機質分解。 【定義/機制】 指土壤微生物在分解有機質的過程中,因自身生長與繁殖需要,將土壤中的無機態養分(如 NH4+、NO3-)轉化為其組織成分(有機態)的過程。當土壤加入大量高 C/N 比(如稻稈)的有機物時,會誘發此作用,導致植物短期內因缺乏有效態養分而生長受阻。

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