研究實施與步驟

(一)、研究前處理

實驗前處理會先將巢蕨與台灣巢蕨基質上方的枯落物及其他植物 清除，避免枯落物分解作用，或生長於基質上方的其他植被影響施肥 後的結果。處理後的植株個體，直接栽植於塑膠花盆內，因兩種蕨類 採集個體大小有些微差異，故所栽種的花盆大小不同。澆水週期為每 天一次，水量為澆水到水從盆栽底部溢出為止；施肥前會將所有個體 置於溫室生長至少一個月才進行實驗。

圖 2、三種植物於溫室生長之情形

腎蕨個體先用水清除附於根部的土壤，以免根部所殘留的土壤養分

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干擾施肥實驗的結果，清洗完之後利用泡水後的乾燥水苔(Sphagnum palustre)，包裹住根部栽種於塑膠花盆內。同樣每天澆水一次，在施 肥前所有個體置於溫室生長至少一個月之後再開始施肥實驗。

(二)、施肥實驗

為探討亞熱帶森林生態系營養限制，因此參照前人研究，以植物需 求量較大的氮、磷兩元素進行施肥實驗，並將施肥實驗分為四種處理，

分別為添加氮肥、磷肥、氮磷肥以及控制組(只加水)。自 2017 年 3 月 27 號第一次施肥開始，每兩周施肥一次，為期一年，共施肥 24 次，

最後一次施肥為 2018 年 2 月 12 號。使用的氮肥為硝酸銨(NH4NO3)；

磷肥為磷酸二氫鈉(NaH2PO4)。因大部分採集來之個體能填滿整個花 盆，故本研究將花盆面積視為該物種每單位施肥之面積(以花盆內圈 半徑計算面積)，面積分別為台灣巢蕨 0.0314 平方公尺；巢蕨 0.049 平方公尺。為使兩蕨類每年每公頃具相同的營養添加量，故台灣巢蕨 每次添加的氮肥為 0.112 克，磷肥為 0.03 克；巢蕨每次添加的氮肥為 0.174 克，磷肥為 0.047 克，肥料皆會溶於由 Milli-Q® Element System Water Quality Assessment (Lit. No. AB1946EN00. Printed in France 02/04. Copyright © 2003, Millipore Corporation, Billerica, MA, U.S.A.

Millipore, Milli-Q,)所製造的 15 克純水中，再添加到前三個處理組；

控制組則只添加 15 克的水。一般施肥實驗須確保植物能獲得足夠的

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營養元素，前人研究根據各自研究的樣區、物種、研究時間有不同肥 料添加量，而添加範圍介於每年每公頃添加 140 至 560 公斤的氮、30 至 200 公斤的磷之間(Kenk and Fischer 1988, Mirmanto et al. 1999)。而 本研究施肥處理，每年每公頃共添加 300 公斤的氮，及 60 公斤的磷，

在前人研究肥料添加量的範圍內，且大於這些物種在原生長環境所獲 得的量。

在施肥實驗進行的過程中，每一個月針對每一株巢蕨、台灣巢蕨任 意挑選五片完全展開之葉子，從葉柄至葉尖進行非破壞型的量測，並 計算每一棵植株的總葉片數；附生型與地生型腎蕨則會量測任意三片 葉片長度，並計算枝條數量及枝條上小葉片數量，以檢測施肥一年間 生物量在各月份之增加速率。

然而在夏季施肥的過程中，有許多巢蕨與台灣巢蕨的個體，葉子遭 受蚱蜢咬食(圖 3)，導致並非所有的葉片都是完整的，已盡力驅逐蚱 蜢，避免葉子再度受損以持續影響實驗的結果，而兩種生長類型之腎 蕨受的影響相對較小。

此外由於當初在進行施肥實驗前，並未先記錄植株原本的葉片總數 量與長度，導致在第一次測量前的施肥變化並未被記錄下來，為避免 低估施肥實驗對植株地上部生長量的增益，於 2018 年 6 月重新於福

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山試驗林摘採巢蕨、台灣巢蕨各六株個體，在施肥前先量測各植株的 葉片總數量，及隨機挑選各五片葉片測量其長度，隨後於 2018 年 8 月 10 號重新進行相同的前處理與實驗，每一個月紀錄各植株的葉片 數量與長度變化，並於 2018 年 10 月 2 號完成實驗，以本次的測量結 果檢測，是否在施肥後第一次測量即有施肥效應，而使原來的實驗低 估施肥實驗對植物地上部生長量的增益。

(三)、樣本分析

在施肥一年之後，因溫室的遮棚並不完整，為了避免不同種植位置 微環境的差異影響施肥結果，將巢蕨與台灣巢蕨栽種位置在第二、三、

圖 3、巢蕨受蚱蜢啃咬的情況 圖 4、四種施肥處理及生長位置排列示意圖

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五排的個體，作為分析生物量及營養元素含量的樣本(圖 4 打勾處)，

總共分析 24 棵植株個體。

將所選擇的巢蕨與台灣巢蕨 24 棵個體所有的葉子都剪下，利用捲 尺從所剪下的葉柄處開始，量測至葉片尖端以代表每一片葉子的長度 (如圖 5)，若葉片尖端為分岔狀，則選擇最長的那一端做為量測的結 尾，然而有些個體有些無法測量的新芽(圖 6)，但仍應納入該棵植株 的生物量，因此只將這些新芽剪下並不量測長度。將所有量完長度的 葉子，以及新長出來無法量測長度的新芽，全放入牛皮紙袋進入烘箱，

以攝氏 65 度烘烤至少一週；隨後透過電子秤測量所有葉片的乾重(圖 7)。藉由三物種採收所有葉片所記錄的葉片乾重、平均葉長、葉片總 數三項進行多變量迴歸分析，建構葉片乾種和葉片數量與長度之間的 廻歸式，並將每個月所記錄的葉片資料帶入迴歸公式，試著推估各物 種每個月每一株植株的地上部生物量，其中兩種生長類型的葉片數量 是以小葉數量進行廻歸分析。

地生型及附生型腎蕨因為在溫室生長的情況不好，因此將還存活的 所有個體做為分析的樣本，地生型腎蕨共有 20 棵個體；附生型腎蕨 則是 19 棵。將做為樣本的每一個體其葉片全都剪下，計錄每棵個體 的總枝條數量，並用捲尺測量葉柄至葉尖的長度。兩種生長類型的腎

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蕨也有些個體有葉片尚未完全展開的枝條(圖 9)，因同樣為該棵植株 的生物量，故一樣只將那些枝條剪下不量測。處理過後同樣將所有枝 條都放入牛皮紙袋，以攝氏 65 度的烘箱烘烤至少一週；每一棵個體 的根部會放入烘箱烘烤，隨後測量所有葉片和地下部的乾重，同樣依 最後採收葉片所得來的資料建立關係公式，帶入每個月量測葉片的數 據，來推估該棵植株各月份的地上部生物量。

量測完的葉片以研磨機將葉片細磨成粉狀，透過 CHNOS Element Analyzer(Elementar Vario EL III, Hanau, German)分析葉片中的氮與碳；

磷、鉀、鈣、鎂則是透過 Inductively coupled plasma atomic emission spectrophotometer (ICP-AES) JY 2000(HORIBA Jobin Yvon)測量。然而 附生型腎蕨由於在溫室生長不好，在進行磷、鈣、鎂、鉀元素的分析 時，能作為監測的葉片樣本太少，以至於加氮以及控制組的資料無法 被偵測，因此視為缺漏資料。

(四)、統計分析

由於蚱蜢啃食的結果，可能會造成各處理組估算出的地上部生物量 差異太大，以至於不同處理間的差異無法明顯被檢測出，故會將三物 種各處理內的兩株受啃食最嚴重植株所推估之地上部生物量資料排 除。

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將三種物種各個月份之地上部生物量推算出之後，將各個月所推估 之地上部生物量除以第一次推估之地上部生物量，得到該物種每一個 月地上部生物量的變化，便可以觀察地上部生物量隨著年間的差異。

再個別針對每一物種最後一次地上部生物量變化進行 One way ANOVA with repeated measurements 分析，來觀察經施肥處理過後的 地上部生物量變化，是否與第一次紀錄時所推估之地上部生物量有顯 著之差異，來探討台灣亞熱帶森林生態系附生植物之營養限制為何。

同樣透過單一變異數分析比較兩生長類型之腎蕨，是否具有相同的營 養限制情形。並透過單一變異數分析各物種在不同處理間葉片營養元 素含量是否有差異，以檢測施肥效果是否有成效。

圖 5、量測方式示意圖 圖 6、無法量測之新芽

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圖 7、測量葉片乾重示意圖 圖片 8、 無法完全分離之水苔與腎蕨根部

圖片 9、 尚未完全展開之腎蕨新葉

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