一、植物社會之調查及資料收集
本研究於2006年3月開始蒐集相關資料，包括二萬五千分之一比例尺的 等高線圖，俾開始進行踏勘及調查的工作。為了使海拔之外的環境因子影 響降到最小，樣區取樣只選擇和平北溪北坡在上坡及稜線部分之植物社 會，從海拔100 - 3400 m，平均海拔每上升100 m設置至少一個樣區，採用計 數樣區法(count-plot method)，選取均質的極盛相或演替晚期之植物社會。
每個樣區大小為24個5 × 5 m2 (600 m2)，共設置了35個樣區(圖4)。量測各樣 區內胸高直徑大於1 ㎝之所有木本、灌木植物，記錄其種類及胸高直徑，
地被、附生及藤本植物亦記錄種類及估計覆蓋度。本研究之植物學名依台 灣植物誌(Flora of Taiwan)第2版第6卷 (Boufford et al., 2003)為主。
圖4 和平北溪北坡之樣區位置圖
Figure 4 Location of the study plots in the Heping north river
植群生態學是瞭解植物分布與環境因子的相關性，因為環境因子對植 群的分佈與結構具有相當的影響，而不同環境層次之因子，將導致不同幅 度的植群變異。因此研究植群生態除了對植物社會加以瞭解外，亦需對生 育地環境因子加以測量，藉由植群分析結果，以瞭解不同植物社會生育地 的生態幅度，及作為各種林型的辦識與分類。因此擬測量或間接評估研究 區域可能影響植物分布之環境因子，分述如下：
(一)海拔高度(altitude)
海拔高度直接影響了溫度梯度，為一高層次的環境因子，可作為 局部地點之氣候評估。本研究以全球衛星定位系統(global positioning system, GPS)配合地圖量測海拔高度值。
(二)坡度(slope)
坡度為生育地的傾斜度，影響土壤含水量及排水，並控制太陽的 入射角度，影響生育地太陽輻射的強度及局部的氣候變化。以傾斜儀 直接量測樣區之坡度數次，取其平均值表示之。
(三)坡向(aspect)
方位係指樣區或生育地最大坡度所面臨之方向(蘇鴻傑，1987a)，
不同方位會導致溫度、日照、濕度及土壤水分之差異。以指北針測量 樣區最大坡度所處方向之方位角，並轉為 16 級，以 1-16 表示最乾到最 濕、用以表示相對水分指標值(蘇鴻傑，1987a)。
(四)全天光空域(whole light sky space, WLS)
樣區所在位置上方之空域，經扣除受周圍地形地物遮蔽的部份，
所得之天空比例稱之。量測方式先將 256 點平均分配於圓面積，並實 地量測出樣區周圍 8 個方位遮蔽物各高低轉折點之方位角及高度角 後，再將這些數值分別標於圓面積上，經連結各轉折點，以未遮蔽區 之點數為分子，圓面積上之 256 點數為分母，所得之百分率即為樣區
的全天光空域值。
(五)直射光空域(direct light sky space, DLS)
一年之中，太陽在樣區上空運行軌跡線所夾之天空面積，扣除周 圍地形遮蔽部份，所得之比例稱之。此二軌跡線即為夏至及冬至兩天 之太陽軌跡。此二線中未受遮蔽之點數為分之，全部點數 100 為分母，
所得之百分率為樣區之直射光空域值。
(六)土壤含石率(stoniness of soil）
估測樣區土壤中小石礫(<25 cm)之含量，以百分比表示之。
(七)岩石地比例(proportion of rock)
估測樣區中大石礫(>25 cm)所占之比例，以百分比表示之。
(八)地表裸露度(uncovered ratio of herbs layer)
樣區中地表無植被覆蓋的比例，以百分比表示之。
(九)土壤化學性質分析
1.土壤反應(pH 值)(McLean, 1982)：
土壤 pH 值常隨著雨量增加而降低，亦影響土壤礦物質及有 機物之化學性質，而各種礦物質養分之溶解度與 pH 值有關，而 植物對養分之吸收效率，亦受其影響。土壤與蒸餾水依 1：1 的比 例充分攪拌後，靜置一小時後以玻璃電極測定。
2.土壤有機碳(organic carbon)(Nelson and Sommer, 1982)：
秤取 0.5 g 風乾土、放在 500 mL 錐形瓶中。加入 10 mL 1N K2Cr2O7，搖勻，再迅速加入20 mL 濃硫酸，搖勻後靜置 30 分鐘，
再加入 200 mL 蒸餾水和 10 mL 85%之磷酸，放冷，加入 30 滴二 苯胺指示劑後，在電動攪拌器上攪動，以 Fe2+滴定之。其顏色變 化：暗褐色→濁藍色→鮮明藍色→綠色(滴定終點)。
3.有效性磷(available phosphorus)(Nelson and Sommer, 1982)：
取 1 g 風乾土於試管中，加入 10 mL 萃取液(0.03N NH4F + 0.025N HCl)，震盪 40 秒後過濾。取 5 mL 濾液、加入 5 滴鉬酸銨 ((NH4)6Mo7O244H2O)溶液及 5 滴還原劑，充分搖晃後靜置 30 分 鐘，用光電比色計在650 nm 波長下測其透光度。
4.有效性鉀(available potassium)(Helmke and Sparks, 1996)：
取 5 g 風乾土，加入 20 mL 抽出液(0.05N HCl + 0.025N H2SO4)，搖盪 5 分鐘後過濾，以原子吸光儀(AAS)測定鉀含量。
5.可交換性鹽基(exchangeable bases)(Thomas, 1982)：
秤取 10 g 風乾土，加入 100 mL 1M 醋酸銨(pH 7.0)搖盪 1 小 時淋洗，所交換出來的陽離子用原子吸光儀(AAS)測定可交換性 鉀、鈉、鈣以及鎂等含量，並以cmol(+)/kg soil 表示之。
三 、 資 料 分 析 (一 )資 料 統 計
植物社會分類之原始資料分為木本(DBH ≧ 1)及草本層，將其介 量轉化為重要值指數（important value index，IVI），木本層的重要值 指數即為相對密度(relative density)、相對頻度(relative frequency)、相 對優勢度(relative dominance)的總合，此重要值指數最高為300 %；草 本層的重要值指數則為相對覆蓋度及相對頻度的總合，為200 %，並 全換算為以100 %為基礎的重要值指數。將各樣區重要值指數及環境 因子資料，利用Excel軟體整理成原始矩陣資料，以供電腦軟體分析使 用。
(二 )植 群 多 樣 性 分 析
植群多樣性的意義不止在清查植物社會的數目，與物種多樣性及 分化多樣性間更有密不可分的關係。本研究將物種多樣性的α多樣性 尺度提升至γ多樣性時，則必須先進行植群分析，以確切且具體劃分
植 群 林 帶 。 植 群 生 態 多 變 數 分 析 方 法 依 研 究 方 法 可 分 為 分 類 法 (classification)及分布序列法(ordination)。所謂分類法即將組成植物相 似的樣區合併成植群型(vegetation type)，並與環境因子共同分析，尋 求可能影響植群分化的環境因子。而分布序列法是將樣區或植物依相 關性排列在具有影響力的梯度軸上，並加入環境因子，以尋求植群變 異與環境梯度的相關性。而植物社會之分類及單位間之差異，也表現 於物種之轉換，故β多樣性也可以用到植群多樣性，植群多樣性的分 類法旨在定義植群型之範圍及數目，但以植群型之數目來表示多樣性 會因為人為的技術性而有所差異，因此以環境及組成最大變異梯度上 之物種轉換比例(即β多樣性)，例如分布序列法中的降趨對應分析法 (detrended crrespondence analysis, DCA)來度量植群多樣性，植群分析 以分類法及分布序列法相輔相成，可達成區分植群型與顯示變異程度 之雙重標準。
植物社會分類法採用雙向指標種分析(two-way indicator species analysis, TWINSPAN)，依指標種在樣區中出現的忠誠度將樣區劃分植 群型(Hill, 1979)。
在分布序列方面，以 PC-ORD 4.0 程式中的典型對應分析法 (canonical correspondence analysis, CCA)分析，CCA 是間接梯度分析 的一種，結合了物種資料與環境因子同時進行迴歸及相關測試，並計 算各梯度軸能夠解釋物種與環境的變異量，可說明樣區與環境變數的 關係，選擇具有顯著相關的環境因子，進行樣區與環境因子間相關性 之探討。
再以降趨對應分析法(detrended crrespondence analysis, DCA)進行 分析，是直接梯度分布的一種，即將植物或樣區排列在已知影響的環 境梯度上(蘇鴻傑，1987b，1996)。其軸長為物種的標準偏差單位
(standard deviation, SD)，若物種組成的轉變較快，則二端的樣點共有 的物種種類較少，因此軸長又可視為β多樣性單位，軸長度數值較 高，代表β多樣性高，若差距在 4 SD 以上，代表兩樣點之間沒有共 同的種類(Jr. Gauch, 1982; 劉和義，2004)。
(三)物種多樣性分析
1.清查多樣性
一般以直接量測樣區或區域內物種種數之多寡為主，為許多 方法中最簡單且易於使用之指數。在比較時要考慮植物社會單位 之大小，一般依營養級、生態地位或生活型（life form）分開統 計（劉棠瑞、蘇鴻傑，1983）。本研究參考方精云等(2004)、魏瑞 廷(2006)、Whittaker and Niering(1975)、Patricia et al.(2002)、Wang
et al.(2002)、Bhattarai and Vetaas(2003)、Arturo and Lauro (2005)
及Hemp(2006)之研究，依林分垂直結構將每個樣區劃分為喬木層 (DBH ≧ 5 cm)、灌木層(DBH < 5 cm)、草本層、附生植物層以及 藤本植物層五種生活型，分別討論其物種多樣性沿海拔之變化。本研究橫跨了數個植群帶，因此可將植群帶視為γ多樣性的區域 單位，以進行物種多樣性探討。
(1)物種豐富度指數
此指數即為測定範圍內的物種數量，是為最簡易多樣性指 數，然樣區大小會影響物種的豐富度。本研究採用600 m2樣區 面積內之物種數表示之。
(2)Shannon-Wiener 指數(H)
此指數為假設在植物社會中隨機抽取一個體，該個體屬於 那個物種是隨機的，且物種數愈多，其不定性也愈大。此指數 受種數與個體數影響，即種數愈多，其多樣性愈高。因可能率
之指數為負值，故前面再加負號，以轉為正值。