民國115年 高考三級 林業技術 林產學考古題
民國115年 高考三級 林業技術 林產學收錄考選部官方試題，共 4 題可線上瀏覽，考選部未公告本科目答案。
題目與答案
試申論林產工業在達成淨零碳排目標中的角色與功能。請從木材產品之
碳儲存功能、木材替代高碳排材料之效益、林產工業生命週期評估
（LCA）之應用及我國推動林產產業淨零轉型之挑戰與策略等面向加以
說明。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、角色定位與定義：林產工業係以森林資源為原料，經收穫、加工、製造與再利用所形成之產業鏈。在淨零架構下，其功能可歸為「儲存、替代、減排」三軸：林木生長吸收二氧化碳，木製品將碳固定於產品中，並以生質材料替代化石基材料與能源，即 IPCC 所稱之木製品碳庫（Harvested Wood Products, HWP）。
- 二、碳儲存功能：木材乾重約含 50% 碳，每立方公尺木材約可固定 0.9 至 1.0 噸二氧化碳。碳在產品使用壽命期間持續被鎖定，使用年限越長、回收再利用次數越多，碳庫存越久。故延長木製品壽命、推動木構造建築與耐久化處理，等同延後碳排放，形成低成本之負碳效果。
- 三、替代高碳排材料之效益：以木材替代鋼筋混凝土、鋼構或鋁材，可避免其製造階段之高能耗排放。國際研究顯示，每立方公尺木材替代傳統建材約可減排 1 至 3 噸二氧化碳當量，並可搭配生質能源替代化石燃料。此替代效應須以合法、永續經營之森林為前提，避免造成森林劣化或碳洩漏（carbon leakage）。
- 四、生命週期評估（Life Cycle Assessment, LCA）之應用：依 ISO 14040／14044，界定目標與範疇、建立盤查清單、進行衝擊評估與結果解釋。系統邊界宜採搖籃到大門或搖籃到墳墓，並須處理生物碳、分配方法（allocation）與時間尺度（GWP100）。所產出之產品環境宣告（EPD）與碳足跡標籤，可作為綠色採購與因應碳關稅之依據。
- 五、我國挑戰與策略：國產材自給率長期偏低，原料規模小、成本高，認證與專業人才不足。建議以永續經營與人工林撫育提升供給，推動國產材標章與產銷履歷，公共工程優先採用木構造並納入減碳核算；建立本土係數資料庫與碳權方法學，輔導產業節能、餘料發電與生質精煉，並銜接 CBAM 等國際規範。
木材鑑別為林產利用與管理之重要基礎。請從肉眼與顯微鏡鑑別方法、解
剖特徵（如導管排列、射線寬度）之判讀、現代技術（如近紅外光譜、DNA
鑑別）之發展及木材鑑別在非法伐採管制與貿易管理之應用等面向，說明
傳統與現代木材鑑別方法之原理與應用，並評估其優缺點。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、肉眼（巨觀）鑑別：以肉眼或 10 至 20 倍放大鏡觀察橫斷面、徑切面與弦切面，判讀導管排列（散孔材、環孔材、放射孔材）、射線寬窄、管胞、樹脂溝、髓心、顏色、氣味與密度。其原理為各樹種組織形態具遺傳穩定性。優點是快速、低成本、可現場操作；缺點是依賴經驗，對相近樹種與加工材易誤判。
- 二、顯微鏡鑑別：製作橫斷、徑切與弦切三切面切片，於光學或掃描電子顯微鏡下觀察細胞壁厚度、紋孔類型、交叉區紋孔、穿孔板與內含物，並依 IAWA 木材解剖檢索表比對。解析度高，可鑑別至屬甚至種；惟製樣繁複、需專業人員與設備，對炭化材或高度腐朽材判讀困難。
- 三、解剖特徵之判讀邏輯：導管排列反映水分輸導策略，環孔材早材導管大、晚材細，常見於溫帶落葉樹；散孔材分布均勻，多見於熱帶樹種。射線寬度與高度影響徑向強度與乾縮，寬射線如櫟木具明顯木射線花紋，有助辨識。判讀須採多重特徵組合與檢索表交叉驗證，避免單一特徵誤判。
- 四、現代技術發展：近紅外光譜（Near Infrared Spectroscopy, NIR）結合理化計量學（PCA、PLS-DA）可快速非破壞篩檢；DNA 條碼（rbcL、matK、trnL）與穩定同位素可追溯產地；另有 X 射線斷層與機器學習影像辨識。優點為快速、客觀、可標準化；限制為需建置參考資料庫、設備成本高，混合或降解樣品準確度下降。
- 五、非法伐採管制與貿易管理之應用：可驗證 CITES 列管樹種，執行 FLEGT 與歐盟木材法規（EUTR）、美國雷斯法案（Lacey Act）及國內產銷履歷制度，作為通關查驗與司法證據。建議建立國家木材解剖與 DNA 參考資料庫、培訓鑑定人員、發展現場快篩工具，並與國際實驗室網絡合作，以提升執法效能與貿易透明度。
木材加工過程涉及多項製程與品質控制。請從乾燥（天然乾燥與人工乾
燥）之原理與差異、鋸解與加工方式（如徑切、弦切）對材質之影響、
缺點（如翹曲、裂紋）產生原因及防治方法、及現代木材加工技術（如
集成材、工程木材）之發展與優勢等面向，說明主要木材加工技術，並
分析其對材料性能與利用效率之影響。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、乾燥原理與差異：乾燥係移除木材水分至平衡含水率（EMC），關鍵在纖維飽和點（約 28% 至 30%）以上移除自由水、以下移除結合水。天然乾燥（氣乾）利用自然通風與日曬，成本低但費時、受氣候影響、易生蟲害與變色；人工乾燥以窯乾為主，另有除濕、真空與高週波乾燥，可精準控制溫濕度與乾燥基準，品質穩定但耗能。
- 二、鋸解方式對材質之影響：徑切（quarter sawn）鋸面與年輪近垂直，材面紋理直、收縮較小、耐翹曲、耐磨，惟出材率低、成本高；弦切（flat sawn）與年輪近平行，可得山形紋、出材率高，但弦向收縮大、易翹曲；刻切（rift sawn）介於兩者。選材須依用途在花紋、穩定性與出材率間取捨。
- 三、缺點成因：木材收縮具異向性，縱向約 0.1%、徑向 3% 至 5%、弦向 6% 至 8%，差異造成乾燥應力。翹曲含弓形、瓦形與扭轉；裂紋含端裂、心裂、乾裂與蜂窩裂。主要成因是含水率梯度過大、乾燥過速、堆疊不當與應力釋放不均。
- 四、防治方法：採階段式乾燥基準，初期低溫高濕、後期逐步升溫；端部塗封以降低端裂；堆疊時加壓、對齊並留通風道；乾燥前先行預處理或高溫蒸煮以釋放生長應力；乾燥後施以平衡處理與調質。並以含水率計、應力片與重量法監控，確保最終含水率符合使用環境。
- 五、現代加工技術與優勢：集成材（glulam）、直交集成板（CLT）、單板層積材（LVL）、定向粒片板（OSB）與纖維板等工程木材，可分散天然缺陷、依力學需求設計斷面、使用小徑木與餘料，提升利用效率與尺寸穩定性，並延長碳儲存。發展重點為結構用膠合耐久性、防火與抗震驗證及標準化。
木材化學加工為林產工業之重要領域。請從製漿技術（機械漿與化學漿）
之原理與差異、木材改質（如熱處理、化學改質）之機制與效果、木質
生質材料（如生質塑膠、生質燃料）之發展及上述技術在循環經濟與永
續發展中的角色等面向，說明主要木材化學加工技術之原理與應用，並
分析其環境與產業意義。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、機械漿：以磨石或熱磨機械（TMP）、化學熱磨（CTMP）方式，靠機械剪力分離纖維，保留木質素，得率約 85% 至 95%，成本低、不透明度與鬆厚度佳，適新聞紙與文化用紙；惟纖維短、強度較低，且木質素易光劣化黃化。
- 二、化學漿：以硫酸鹽法（kraft）或亞硫酸鹽法蒸煮，用藥液脫除木質素，得率約 45% 至 55%，纖維長、強度高、白度穩定，為包裝與印刷紙主流。硫酸鹽法之黑液可回收化學品與燃燒發電，形成能源自給之回收系統；缺點為投資大、臭味與排水負荷。
- 三、木材改質：熱處理（ThermoWood）於缺氧下 160 至 220℃ 使半纖維素降解、羥基減少，降低吸濕並提高耐腐朽，但力學強度略降；化學改質如乙醯化（acetylation）、糠醇化（furfurylation）、樹脂浸漬與交聯，可封閉羥基、提升尺寸穩定性與耐久性，惟須注意藥劑與環境安全。
- 四、木質生質材料：生質塑膠如聚乳酸（PLA）、聚羥基烷酸酯（PHA）與 PBS，可由木質糖平台發酵製成；另有木質素基樹脂、奈米纖維素（CNF／CNC）補強材。生質燃料包含木顆粒、生質酒精、快速熱裂解油與氫化植物油（HVO），可替代化石燃料。發展關鍵在轉化效率、原料競爭與成本。
- 五、循環經濟與永續意義：林產化學加工可將樹皮、木片、黑液與加工餘料導入生質精煉（biorefinery），實現梯級利用（cascading use）與副產物加值，減少廢棄物與化石碳依賴。政策上宜建立料源分類、餘料集運體系與碳盤查，並以生命週期思維評估藥劑、能耗與排放，兼顧產業競爭力與環境效益。