前人對孔隙的調查並無完全統一的做法,而不同的方法所呈現的 結果在進行比較時便會遇到難處,因此在本研究中結合了普遍被接受 的孔隙定義和調查方法,以及 Mabry(1998)在福山的孔隙調查中所 使用的方法。
(一)孔隙定義:
Brokaw(1982)的定義指孔隙是一個「洞」,這個洞的特性是垂 直穿越森林所有的冠層,並且洞中的植被高度低於 2 公尺(圖 2-2)。
孔隙的邊緣由最靠近中心的樹冠圍成,若是與冠層明顯有區別的小樹 獨立出現,或是有細小的枝條伸進這個洞中,並不影響樹冠空缺的範 圍。
在野外觀察孔隙時,受地形和微環境限制,無法將定義完全套入 觀察中,因此在依循定義的前提下,於實際觀察時做了些許調整,描 述如下:若附近有倒樹或枯立木,但受幼樹遮蔽、從地面不易直接觀 察樹冠的開闊情形,則判定此孔隙為已恢復或不算為孔隙,並將此處 當作一般的林下。若可由地面觀察到冠層空缺的邊緣,但從空缺處至 地面或有少數幼樹枝條稀疏重疊於此「洞」內,仍記錄為一孔隙。若 在冠層出現明顯的空缺,但在地面上方十公尺以上有大喬木冠層獨立 出現於空缺中,此冠層與空缺邊緣的冠層相距至少五公尺,且佔空缺
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範圍的四分之一以內時,仍將此空缺記錄為一孔隙。
調查孔隙時,僅記錄被樣線穿越的孔隙。使用全球定位系統(GPS)
(GRAMIN OREGON 550t)記錄孔隙地理位置、坡向、海拔高度,
並使用坡度計記錄坡度。孔隙的坡向為量測最大坡面的方位角。孔隙 的坡度由倒樹或死樹的根部或基部為中心,半徑五公尺以內選擇三個 地點量測,取其平均值當作一孔隙的坡度。
記錄樹倒或損壞的狀況、胸高直徑、樹倒方向和樹長。樹木的損 壞狀況記錄為以下三種:(1)拔根,即樹木倒下時將樹根由土中拉出 裸露在地面上,(2)枯立木,樹木死亡但仍然直立,(3)斷幹、斷枝,
大樹枝或主幹斷裂,並使冠層出現孔隙者。倒樹的胸高直徑測量如下:
拔根的樹,由裸露根的最基部開始往樹冠方向量 1.3 公尺,記錄其胸 高直徑,若此處有萌蘗的植株阻礙或是樹幹明顯不呈圓柱狀,則再往 樹冠延伸至可明確測量直徑處。枯立木或樹幹斷在 1.3 公尺以上,便 由樹幹基部往上 1.3 公尺處量測其胸高直徑。若是樹幹在 1.3 公尺以 內折斷,量測僅存的樹基至斷口,及地上可見斷幹的基部至加總為 1.3 公尺處的直徑。樹倒方向的測量由樹幹基部往樹冠方向量測方位 角。樹長為測量倒樹、枯立木或斷樹的總長度。
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(二)孔隙年齡或形成時間估算:
孔隙年齡估算方法大致有三項:(1)樹年輪的分析,包含苗木和 成樹,是最普遍被接受的孔隙年齡計算方式。(2)輪生痕,或叫芽痕 的估算,Runckle(1992)提出因孔隙出現,光資源的增加加速了植 物生長,從植物莖上節間間隙較大處開始往莖頂計算輪生痕的個數,
做為此孔隙的年齡。(3)分析孔隙製造者腐爛分解的程度,為準確度 最低的年齡計算方式(Schliemann and Bockheim, 2011)。每種方式都 有其優勢和限制,為了與先前的研究比對,因此延續 Mabry 的做法:
計算孔隙附近幼樹或新萌蘗樹苗的年輪,或是判斷樹幹腐爛的程度。
若倒樹折斷面新鮮或枝葉尚在,或是翻起的土壤無植物覆蓋,則判定 為一年內。若枝幹已腐爛無法判斷,或是土堆上長滿植物則判定為一 年以上,接著由周圍確定是孔隙發生後長出之苗木的年輪作判斷。所 採的苗木可由位置是否在孔隙中、是否靠著倒樹的基部長出、是否有 明顯轉向的枝條,或是由倒樹再萌蘗而生等來判斷苗木出現的時間。
而由於枯立木的死亡可能是一個漸進的過程,難以判斷樹木死亡與孔 隙形成的時間,因此缺乏由枯立木造成的孔隙年齡資料。所採的苗木 多於一株時,計算所有苗木年輪,並採計最多圈的年輪當作此孔隙的 年齡。若樹幹已嚴重腐爛,或無法在孔隙內及附近找到樹幹殘留,則 當作 10 年以上。
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計算苗木年輪時,使用解剖顯微鏡觀察莖橫切面。先切下一段長 約 1 公分的莖,置於解剖顯微鏡下觀察,從髓心(中心薄壁細胞)外 的第一圈開始,用原子筆將可繞成完整一圈的年輪點出,至樹皮層作 為最外層(圖 2-3)。每個植株觀察三個切面,並取三者年輪數的平均 值。可在解剖顯微鏡下辨識早晚材的物種為:細枝柃木(Eurya loquaiana)、長葉木薑子(Litsea acuminata)、黃杞(Engelhardia roxburghiana )和九芎(Largerstoemia subcostata)。
圖 2-3 苗木莖橫切面。(a) 細枝柃木,(b) 長葉木薑子,藍色原子筆 為標示可繞完整一圈的年輪,兩者皆可數出 7 圈。比例尺刻度為 0.1 公分。
(三)孔隙面積測量法:
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由地面觀察,從孔隙周圍的樹冠圍成之不規則形中找到最長的切 線,接著找到與之垂直的最長切線,量測切線對應到地面的長度,將 兩個長度帶入橢圓形面積公式:
𝑨 = 𝝅𝑳𝑾/𝟒。
L 為最長的切線,W 為與之垂直的最長切線(見圖 2-4)(Runkle, 1992)。
圖 2-4 孔隙圖 此圖為由地面往上看的視野,圖中空白處為開闊的冠 層,即孔隙,L 切線為孔隙範圍內最長的直線,W 則為與 L 垂直的 最長直線。
(四)林份更新時間(Turnover time):
林份更新時間的算式如下(Runkle 1992):
林份更新時間=[調查樣線總長(面積)/ N 年內的孔隙樣線總長(面積)]x N
(單位:年)
N 為估算的孔隙年齡。
L
W
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