Chapter 4. Analysis on the Environmental Conditions Affect Trees Growth in the parks
摘要(Abstract)
有鑒於都市綠化環境中的樹木受到氣候變遷因子與人為及管理問題，造成生 存條件變動、生長之逆境加劇，影響了景觀效果及產生公安上的風險。為瞭解公 園內喬木所受到的生長逆境對其外觀品質的影響程度，本試驗在臺北市的美術公 園及青年公園中，調查臺灣欒樹(Koelreuteria formosana Hayata)等 7 種喬木，共 79 株喬木樣本進行調查。調查項目包含溫度、相對溼度、相對照度、風速等氣象因 子，以及電導度、土壤硬度、土壤含水量、田間容水量等土壤因子，外觀品質分 級 、 葉 綠 素 計 讀 值(chlorophyll meter reading ； CMR) 、 常 態 化 差 異 植 生 指 數 (normalized difference vegetation index；NDVI)等。
本試驗經相關性一次迴歸分析來進行分析探討，在田間容水量(field capacity, FC)方面，所調查的 FC 較 低 時 (臺灣欒樹若介於 30.8%-38.8% 間、阿勃勒 為 35.6%-40.2%間、樟樹為 37.1%-42.1%之間)，樹木呈現較佳的外觀品質。VWC 部 分，多數呈無相關，但臺灣欒樹之 VWC 則在 4.6%-11.2%之間，有較佳外觀品質 分級5 分。樟樹土壤硬度較鬆軟介於 15-23 mm 間時，有較佳外觀品質(4-5 分)。
在EC 值部分，阿勃勒呈現無相關。小葉欖仁、樟樹與苦楝均呈現正相關性，
分別在 EC≦150.9µs∙cm-1、EC≦133µs∙cm-1、EC≦147.4µs∙cm-1者，外觀品質分級 僅2-3 分，顯示小葉欖仁、樟樹與苦楝之外觀品質確實受土壤中一定濃度以上的營 養所影響，應可適當補充肥份以助樹木生長並增進外觀品質。在數值方面，結果 顯示樹冠濃密度較高(臺灣欒樹介於 0.48 與 0.87 間、樟樹介於 0.77-0.89 間、茄苳 介於0.80-0.99 間、苦楝 0.71-0.89 間時，外觀品質較佳為 4-5 分。數值越大表示樹 冠葉片越濃厚密布，生物質量高，擁有較佳外觀品質4-5 分。在 NDVI 值較小(臺
灣欒樹NDVI 值介於 0.19-0.47、阿勃勒值介於 0.30-0.67 間、小葉欖仁在 0.18-0.58 之間、樟樹 0.24-0.72 之間、苦楝值介於 0.29-0.37 之間)時，外觀品質較差為 2-3 分；在葉綠素計讀值 CMR 部分，數值較低(臺灣欒樹值為 69.00-99.00、阿勃勒值 介於72.67-273.33、小葉欖仁 39.67-79.67 間、樟樹 47.67-115.00、苦楝 29.33-75.00 間與小葉南洋杉值介於26.67-81.33 之間)時，樹木外觀品質較差，為 2-3 分。七種 喬木的CMR 測值平均值中，阿勃勒無論外觀品質等級高低，其 CMR 平均值(197) 皆高於其他樹種。
喬木外觀品質量化指標之評估部分，主觀判定的外觀品質分級和客觀的樹冠 濃密度值、NDVI 及 CMR 測值呈正相關，顯示樹冠濃密度值、NDVI 及 CMR 測 值確可作為喬木品質標準判定之量化指標，以利篩選良窳。
關鍵字:田間容水量(Field Capacity；FC)、土壤含水量(Volumetric water contents；VWC)、 外觀品質分級(quality grade)、樹冠濃密度(Crown density)、葉綠素計讀值 (chlorophyll meter Reading ； CMR) 、 常 態 化 差 異 植 生 指 數 (normalized difference value index；NDVI）
一、前言(Introduction)
鑒於環境氣候變遷造成熱浪、暴雨等極端氣候與水資源日益枯竭等條件下，
致使環境更顯惡劣驟變等多重因素，皆使得樹木的生存條件有了變動。尤其在都 市綠化環境中的樹木生存之逆境更是日益加劇，其因素可分為氣候變遷因子與人 為及管理問題兩方面。
在氣候變遷因子方面，臺灣近 100 年來有大豪雨日數明顯增多、小雨日數大 幅減少、平均氣溫上升、極端高溫發生頻率上升、乾旱延時、乾旱量與乾旱高度 三方面明顯增加(盧等，2011)等現象，而氣候明顯變化所帶來的逆境衝擊是直接地、
全面且長期的。在臺灣公園綠地的樹木都面臨光照不足、乾旱、空氣汙染、土壤 夯實、不透水等逆境（張和張，1997；Kozlowski, 1999）。另人為及管理問題則有 環境污染源多元且嚴重、高頻度使用與干擾、高樓層建物密集與高架橋設置引起 的遮蔽、高樹齡、樹木成長後生長空間不足或樹冠下層照度減低、不當移植、密 植未能及時適當修剪或疏植等，這些都是都市環境對植物造成的生長逆境。
本試驗的研究動機來自這些生長逆境對喬木品質造成一定的影響，期透過試 驗調查進行，分析臺北市青年公園與美術公園內共計七個樹種，各樹種在現生育 地狀況，包含生長適應性、品質與環境土壤因子間的相關性，進而探討出未來綠 美化工程該如何選擇或營造適合樹木生長的環境，解決及預防樹木遭受逆境帶來 公共安全上的風險，在兼顧景觀美學、樹木健康公共安全的前提下，讓綠美化提 升生活品質及減緩氣候帶來的衝擊。
二、材料與方法(Materials and Methods)
(一)、調查期間、地點與材料
1.調查期間：105 年 5-6 月及 106 年 8-9 月
2. 調查地點：臺北市中山區美術公園及萬華區青年公園兩處。美術公園概況如下：
位處中山北路交通要道上、航道下方、臨基隆河，面積計 10.5 公頃，硬鋪面及
建物比例較高。雖已開放 20 年，但在 2010 花博時期之前有大量更新，故多數 樹齡較小。青年公園概況如下：位處萬華區，新店溪旁，面積 24.5 公頃，綠化 程度高，計有87 種、3,251 株喬木(含外圍人行道 220 株)。位處人口老化程度高 的萬華住宅區旁，已開放使用40 年，樹齡高且部分區域密植，且為高頻度使用。
3. 調查材料：所調查樹種為臺灣欒樹(Koelreuteria formosana Hayata)、阿勃勒(Cassia fistula) 、 小 葉 欖 仁 (Terminalia mantalyi) 、 茄 苳 (Bischofia javanica) 、 樟 樹 (Cinnamomum camphora)、苦楝(Melia azedarach L.)、小葉南洋杉[Araucaria excels (Lamb.) R. Br.]共計 7 樹種，其中臺灣欒樹、樟樹及阿勃勒為美術和青年公園皆 進行調查之種類。取樣:每一樹種擇定至少 3 個環境各異之樣區，且樹齡相近之 每一株樹為1 重複，每一樣區選定至少 3 重複，共計 79 株喬木。取樣平面位置 圖分別為附錄4 及附錄 5，現況分別為附錄 6 及附錄 7。
(二)、調查方法與使用儀器
調查項目包含溫度、相對溼度、空白照度、樹冠下照度、風速等氣象因子，
土壤pH 值、EC 值、土壤硬度、土壤含水量、田間容水量等土壤因子，外觀品質 分級、樹冠濃密度(crown density)葉綠素計讀值(CMR)、常態化差異植生指數(NDVI) 等。調查方法與儀器為:
1.空白照度、樹冠下照度、相對照度及換算樹冠濃密度：
所使用之儀器為數位式照度計(Digital lux meter,LX-101,Lutron, USA)，空白照 度量測方式為擇晴天中午 12 時-13 時於該株喬木樣本旁、無遮蔽且離地面高度 1.4 m 處保持儀器水平狀態測得。樹冠下照度量測方式為同一時間同樣保持儀器水平 狀態，由該樹樹冠投影線之外緣往樹幹方向位移 50 cm 處、且離地面高度 1.4 m 處 量測。另將樹冠下照度除以空白照度所得之值作為相對照度，再以 1 減去相對照 度所得之值作為換算樹冠濃密度，該值介於0-1 之間，值越大表示其透光越差、意 即樹冠越濃密厚實。
2.EC 值(Electrical Conductivity)：
採 用 儀器為 戶 外土壤及溶液電導度測定計(Spectrum Technologies, 2265F,
Illinois, USA)測量土壤 EC 值。於每株喬木基部附近擇 3 處先行灌注 100 mL 的自 來水，10 分鐘後再以儀器插入土壤約 7-10 cm 深處 所測得 3 個 EC 值再平均作為 該株喬木土壤之 EC 值。
3.土壤硬度：
採山中氏可攜式(YAMANAKA 型號 G939)作為土壤硬度測量器，於每株喬木 樹幹基部附近擇 3 處作為樣本，先將欲測量的土壤表面整平，然後將儀器尖端部 份(約 3 cm)全部插入土壤中，垂直順向拔出土壤硬度計，並從表上讀取硬度值，測 得3 個測值再予以平均得之。
4.土壤含水量與田間容水量：
所使用儀器為水分測定儀(Water content, electrical conductivity and temperature sensor; WET, Type HH2, Delta-T Devices, Cambridge, UK)。土壤含水量測量方法為 擇雨後連續晴天 1 週時，於每株喬木基部附近擇 3 處作為樣本，將儀器插入土壤 約3 cm 深處量測，所得 3 個測值再平均作為該株喬木土壤之土壤含水量。田間容 水量之量測方法相同，差別是量測時間點必須為大雨過後24 小時-48 小時內量測。
5.葉綠素計讀值(chlorophyll meter readings, CMR)：
利用葉綠素儀(FieldScout CM-1000 Chlorophyll Meter, Type 2950, Spectrum, USA)，為一手持攜帶型、可遠距測量的葉綠素儀。採非接觸測量植物的方式，尤 其適合直接於戶外喬木遠距使用，利用葉片對700 nm 及 840 nm 兩波長吸收率的 差異，以估算葉綠素含量。每一株喬木擇 3 處適當葉片，分別以雷射定位標示出 受測樣品的葉片，標定的兩光點之間需避免有空白處，得出 3 測值再加以平均得 之。
6.常態化差異植生指數(Normalized difference value index, NDVI)：
採 常 態 化 差 異 植 生 指 數 儀(FieldScout CM-1000 NDVI Meter, Type 2953, Spectrum, USA)，為一手持攜帶型、可遠距測量的儀器，和葉綠素儀同樣採非接觸 測量植物的方式，尤其適合直接於戶外喬木遠距使用，測量紅外光(660 nm) 和近 紅外光(840nm)光譜的反射光。並利用紅外光和近紅外光的反射計算 NDVI。差異
化植生指數 (NDVI)是以紅光/近紅外光反射作為計算因數。NDVI 值越高表示植物 越健康。於每株喬木中選取三處葉片，分別以雷射定位標示出受測樣品的葉片，
標定的兩光點之間需避免有空白處，進行測定，得出三個測值再加以平均得之。
7.外觀品質分級：
共分為 5 個等級，由品質最低 1 分到高品質 5 分。品質 1 分的外觀敘述為「樹 冠有較多乾枯、稀疏；樹幹偏斜；等勢幹或夾角過小；內生夾皮；較嚴重之病蟲 害；有過大斷枝；已喪失優美樹形；枝條切口癒合不良；有腐朽徵兆等情形」。品 質 3 分的外觀敘述為「分枝數稍少；樹冠較不濃密；少部分乾枯；輕微病蟲害；
樹皮有中度受傷或已癒合等情形」。品質 5 分的外觀敘述為「樹木健康無病蟲害；
樹幹筆直；樹皮完整；分枝角度平均伸展平衡穩固；樹冠濃密；葉片色澤正常；
有該樹種應有之正常樹形；無不良樹體結構等情形」(圖 4.1)。
(三)、統計方法：
以 SigmaPlot 10.0 軟體 (Systat Software Inc., Richmond, CA, U.S.A.)進行繪圖，
並進行 7 種喬木其外觀品質分級分別與田間容水量、土壤含水量、電導度、土壤 硬度、換算樹冠濃密度、NDVI、CMR 之相關性一次迴歸分析(regression analysis) 來進行分析探討。
三、結果(Results)
在調查數據收集完成後，分別探討臺灣欒樹等 7 個樹種其外觀品質分級與田 間容水量、土壤含水量、電導度、換算樹冠濃密度、NDVI、CMR、土壤硬度之間 的相關性。
(一)、臺灣欒樹(Koelreuteria formosana Hayata):
1. 臺灣欒樹外觀品質分級與田間容水量之相關性:
呈現極顯著相關性(R2=0.58，P＜0.005)，在外觀品質分級差 1-2 分時，田 間容水量介於42.7%-47% ；田間容水量介於 37.5%-41.9% 時有著中上之外觀
品質3-4 分；而相當好之外觀品質分級 5 分其田間容水量介於 30.8%-38.8% (圖 4.2)。
2. 臺灣欒樹外觀品質分級與土壤含水量之相關性：
呈現極顯著相關(R2=0.52，P＜0.01)，在土壤含水量低於 16% 以下，外觀 品質就有中等3 分以上，而外觀品質分級 5 分其土壤含水量則在 4.6%-11.2%
呈現極顯著相關(R2=0.52，P＜0.01)，在土壤含水量低於 16% 以下，外觀 品質就有中等3 分以上，而外觀品質分級 5 分其土壤含水量則在 4.6%-11.2%