第三章 研究材料與方法
3.3 樹液流測量方式
3.3.3 樹液流探針之架設
本實驗所使用之探針，為手工自製探針。一般樣點之架設，首先以剉刀小心 挖取上下兩個面積約 1.5 cm 乘以 1.5 cm 之正方形，並去掉樹皮至邊材表面。此兩 個正方形小洞距離約 12-15 cm，避免太近會互相干擾，太遠會影響兩者電線的連 結。接著以直徑 0.2 cm 之鑽頭，垂直樹幹在兩正方形內各鑽取深度為 2 cm 之孔洞。
並將一加熱探針輕敲置入上方孔洞，而下方之孔洞則輕敲置入一比較探針(圖 10)。
架設深層樣點時，則以挫刀挖取三個面積約約 1.5 cm 乘以 1.5 cm 之正方形，並去 掉樹皮至邊材表面，此三個正方形的配置為一邊長約 12-15 cm 之倒三角形，而倒 三角形之下端架設比較探針，另外兩角則架設距邊材表層 2-4 cm 及 4-6 cm 之探針。
探針線路架設完畢後，遂以錫盒蓋住，以防止太陽輻射對探針之熱量偵測干擾。
探針架設完畢後，遂以資料收集器(Campbell-CR1000)每半小時紀錄 1 筆平均樹液 流速資料。
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圖 10、熱消散探針法之探針架設流程圖(以楓香樹幹做為架設示範)。
3.4. 氣象資料之收集氣象資料之收集氣象資料之收集氣象資料之收集與補遺與補遺與補遺 與補遺
本研究之太陽輻射資料取自臺大實驗林麟趾山簡易氣象觀測站，其距塔塔加 鞍部樣區之直線距離約 1 公里，觀測時間自 2010 年 1 月至 2012 年 6 月。樣木溫 度與相對濕度資料之取得則來自架設於樣木 TM1 及 TM3 冠層之溫溼度計(HOBO Pro v2)，以及臺大實驗林塔塔加鞍部林內簡易氣象觀測站之溫度及相對濕度資料，
該氣象站蒐集距地面 1.5 m 及 20 m 之溫溼度資料。
樣木 TM3 之溫濕度計資料多有缺值，然其資料與樣木 TM1 之溫濕度計資料具 高度相關(r2 = 0.98)，是以本研究遂以 TM1 之溫溼度資料作為三棵樣木之基準氣象 資料。樣木 TM1 之溫濕度計因故障，導致部分 2011 年溫濕度資料蒐集中斷。將 樣木 TM1 之溫濕度計溫度與相對溼度資料分別與鞍部林內氣象站資料做比較後，
發現該站距地面 1.5 m 所蒐集之溫度與相對濕度資料與 TM1 冠層所蒐集之資料相
19 為當時之相對濕度(Campbell and Norman, 1998)。
根據(Sadler and Evans, 1989)之飽和蒸汽壓計算公式如下:
= 0.61078 × )-(.-.,'(.)*+, (3)
20 多數的學者以交叉相關函數(Cross correlation function, CCF)方式，找出兩時間序列 相關性最高的時間點。其概念為以時間為移動單位，前後移動兩數列，計算兩者
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在不同遲滯時間組合之相關係數，而相關係數最高者，其時間差即為兩序列之遲 滯時間 (圖 11 )。
圖 11、樣木 TM1 頂層及底層樹液流速 CCF 分布。∆t 為頂層與底層之遲滯時間
3.5.6. 不同深度樹液流速之比較不同深度樹液流速之比較不同深度樹液流速之比較不同深度樹液流速之比較
比較不同深度樹液流速之方法與比較不同方位之方法一樣，均以 X-Y 散布圖 及線性迴歸線作為比較流速之依據。然因不同深度之樹液流速有時間遲滯之現象，
是以需先將其經過時間遲滯校正後，再比較流速快慢。
3.5.7. 不同方位及深度對於樹液流量估算之誤差與平均樹液流速計算不同方位及深度對於樹液流量估算之誤差與平均樹液流速計算不同方位及深度對於樹液流量估算之誤差與平均樹液流速計算不同方位及深度對於樹液流量估算之誤差與平均樹液流速計算 (1) 不同不同不同不同方方方方位位位位估算樹液流量之誤差估算樹液流量之誤差估算樹液流量之誤差估算樹液流量之誤差
本章節以樹幹四方位平均樹液流速估算之樹液流量為方位標準樹液流量，且 方位誤差的定義為：用單一方位樹液流速估算之樹液流量，與方位標準樹液流量 的差異百分比。表示方式如下：
∆ 7 =89: 9 ;<= >>%
9 ;< (7)
7為以某一方位樹液流速估算之樹液流量， @A為方位標準樹液流量，∆ 7為僅
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圖 12. 以不同方位之樹液流速及邊材深度計算之樹液流量示意圖，左圖虛線圓圈 為以 DE推算之邊、心材界線
(2) 深度差異之誤差計算深度差異之誤差計算深度差異之誤差計算深度差異之誤差計算
本章節以考慮不同深度樹液流速所估算之樹液流量為深度標準樹液流量，而 深度誤差之定義為：僅以邊材深度 0-2 cm 樹液流速估算之樹液流量，與深度標準 樹液流量的差異百分比，表示方式如下：
∆ = 9 9L >>%
9M
HHHH (13) Qd 為深度標準樹液流量，Qs 則是僅以邊材深度 0-2 cm 處樹液流速估算之樹液流
量，∆ 為僅以邊材深度 0-2 cm 處樹液流速估算之樹液流量誤差百分比。
計算 Qd 時，需分別求出邊材深度 0-2 cm、2-4 cm 及 4-6 cm 處之樹液流量，
再將其加總，計算公式如下：
N = > × > + P× P + P Q× P Q (14)
F0-2、F2-4及 F4-6分別為邊材深度 0-2 cm 處、2-4 cm 處及 4-6 cm 處之樹液流速，
A0-2、A2-4及 A4-6分別為邊材深度 0-2 cm 處、2-4 cm 處及 4-6 cm 處之邊材面積，若 觀測點之樹幹橫切面半徑為 R，則 A0-2、A2-4及 A4-6之計算分別為：
> = π[E − E − 0.02 ] (15)
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P = π[ E − 0.02 − E − 0.04 ] (16)
P Q = π[ E − 0.04 − E − 0.06 ] (17)
T之計算公式為：
T = > × > Q (18)
F0-2為邊材深度 0-2 cm 處之樹液流速 > Q，為邊材深度 0-6 cm 處之邊材面積， > Q 之計算為：
> Q = π[E − E − 0.06 (19)
深度誤差之計算與方向誤差之計算相似，以HHHHL 及HHH為 14 個非降雨日之白晝 Qd及 Qs 資料平均，並以∆HHH為此 14 日之平均∆ ，而計算公式如下：
∆HHH= 9HHHH 9HHHH >>%M 9M
HHHH (20)
圖 13、以不同深度之樹液流速計算樹液流量之示意圖，左圖為考慮不同深度樹液 流速變異，右圖為僅以考慮邊材深度 0-2 公分處
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(3) 頂層與底層樹液流頂層與底層樹液流頂層與底層樹液流頂層與底層樹液流量量量量之計算之計算之計算之計算
底層樹液流量之計算考慮不同方向之流速變異，遂將底層四個方位之單位樹 液流速作平均，並且乘以底層東西兩側之平均邊材深度所計算之邊材面積，底層 樹液流量計算之公式如下：
U @A = U @A× UB @A (21)
U @A為底層四方位樹液流速平均值， UB @A為以底層東、西側平均邊材深度計算 之邊材面積。
頂層樹液流量之計算則以頂層南、北兩側樹液流速之平均值，乘以頂層南、
北兩側平均邊材深度所計算之邊材範圍，其公式如下：
@A= @A× B @A (22)
@A為頂層南、北側樹液流速平均值， B @A為以底層南、北側平均邊材深度計 算之邊材面積。
3.5.8. 樹液流速與樹液流速與樹液流速與樹液流速與 VPD 之關係之關係之關係之關係
由於樹液流速與 VPD 之關係為飽和曲線，故本研究利用第一級漸近線非線性 混合效應模式(First-order asymptotic nonlinear mixed-effects model)之分析方法擬合。
使用之函數為 R 統計軟體 nlme package 中之 SSasympOrig 函數(Pinheiro and Bates, 2000)，以每日白晝(7-16 時)平均 VPD 為自變數，每日白晝平均樹液流速為應變數。
該模式共有 2 參數，即漸近線數值(Asymptote)代表達飽和值之白晝平均樹液流速，
以及白晝平均樹液流速上升速率常數之自然對數(natural log of rate constant, lrc)。
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小時平均值做紀錄之頂層與底層樹液流量，換算成 1 小時之平均值，並將單位換 算成 kg h-1，值為正則是儲存水之消耗，反之則為儲存水之補充。
不同季節之平均每日儲存水消耗量計算方法為：選取該季節取樣期間 V減去 QB後大於 0 之數值，便將其相加，算出儲存水消耗為正值之面積總和，其便是此 段期間內總共消耗之儲存水含量。求得取樣期間之儲存水總消耗量後，再除以該 期間之日數，便是該期間之平均每日儲存水消耗量，其單位為 kg day-1。
因每日冠層蒸散量幾乎等同於林木每日總樹液流量，不同季節平均每日總樹 液流量之計算方法則是：先將冠層蒸散量以 1 小時取平均值，且單位換算成 kg h-1， 並從凌晨 1 時累加到午夜 24 時，計算出每日之冠層總蒸散量，即每日總樹液流量。
隨後再將此季節取樣期間之每日總樹液流量取平均值，其單位為 kg day-1。
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第四章 第四章 第四章
第四章 結果 結果 結果 結果
4.1. 樹液流速樹液流速樹液流速樹液流速於不同方位之變異於不同方位之變異於不同方位之變異 於不同方位之變異
樹幹四方位樹液流速夏季及冬季日變化以 TM3 為例，2010 年 7 月 21 日之樹 液流速呈現倒 V 字型波動趨勢，於上午 11 時到達高峰，四個方位樹液流速之標準 差隨流速增加而變大，故白天標準差較晚上大； 2011 年 12 月 20 日之樹液流速普 遍小於 2 cm3m-2s-1，波動趨勢較平緩，且全日之標準差均很小(圖 14)。
以相較於西側樹液流速之迴歸線斜率為基準，三株樣木不同季節中樹幹四個 方位樹液流速以東側樹液流速最快。樣木 TM1 部分，夏季東側樹液流速到達最大 值 22.82 cm3m-2s-1時，西側樹液流速為 15.73 cm3m-2s-1，夏季東側樹液流速約為西 側樹液流速之 1.54 倍(迴歸式 y =1.02+1.54x )，秋季約為 1.77 倍，冬季約為 1.58 倍 (圖 15)；樣木 TM3 部分，夏季東側樹液流速到達最大值為 23.37 cm3m-2s-1時，西 側樹液流速為 10.60 cm3m-2s-1，夏季東側樹液流速約為西側樹液流速之 2.33 倍，春 季約為 1.98 倍，秋季約為 2.23 倍，冬季約為 2.50 倍(圖 16)；樣木 TMid 部分，夏 季東側樹液流速約為西側樹液流速之 3.17 倍，春季約為 3.65 倍，秋季約為 2.32 倍，
冬季約為 3.01 倍(圖 17)。
圖 14、樣木 TM3 夏季及冬季之東、西、南、北四個方位樹液流速標準差日變化，
夏季以 2010 年 7 月 21 日，冬季以 2011 年 12 月 20 日為例，黑色直槓為東、西、
南、北四個方位樹液流速標準差。
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圖 15、樣木 TM1 於不同季節之樹幹四個方位樹液流速比較(春季資料從缺)。西側 樹液流速為橫軸，縱軸 E，N 及 S 分別為東側，北側及南側之樹液流速，虛線為 1:1 線。
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圖 16、樣木 TM3 於不同季節之樹幹四個方位樹液流速比較。西側樹液流速為橫軸，
縱軸 E，N 及 S 分別為東側，北側及南側之樹液流速，虛線為 1:1 線。
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圖 17、樣木 TMid 於不同季節之樹幹四個方位樹液流速比較西側樹液流速為橫軸，
縱軸 E，N 及 S 分別為東側，北側及南側之樹液流速，虛線為 1:1 線。
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表 2、以交叉相關函數(Cross correlation function, CCF)求出之三株樣木 2-4 cm 處與 4-6 cm 處相對於 0-2 cm 處之樹液流於四季遲滯時間 (單位：小時)。若數值為正值，
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圖 19、樣木 TM1 之 2-4cm 處及 4-6 cm 處相較於 0-2 cm 處之樹液流速於春、夏及
圖 19、樣木 TM1 之 2-4cm 處及 4-6 cm 處相較於 0-2 cm 處之樹液流速於春、夏及