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Chamaecyparis obtusa var. formosana.(solid line as polynomical

line)

(二)枝條結構

本研究選擇以枝條口徑、體積、密度、角度及方位等五個

結構參數來表現台灣扁柏林木枝條在樹冠垂直空間內配置形 Fig. 12 Distributions of branch diameter for a dominant tree of

Chamaecyparis obtusa var. formosana . s : skewness coefficient,

k : kurtosis coefficient.

基本上,優勢木枝條體積有自樹冠上層向下層逐漸增加的 趨勢(圖 13-a),與枝條離頂距離呈線性關係,且於樹冠基部達 最大值,平均枝條體積介於 0.17-27.6 cm2m。而樣木枝條密度 則隨樹冠位置的下降呈現指數下降趨勢(圖 13-b),平均最大枝

角度的垂直變化不受樹冠位置的影響(圖 13-c),其角度介於

Fig. 13 Vertical distributions of volume, density and angle of branch for a dominant tree of Chamaecyparis obtusa var. formosana .

(三)葉空間分佈 數 a=1.53、b=2.08、c=-0.19,最大累積葉量位於樹冠基部

(zM),反曲點(zN)位於樹冠離頂 3.3m 處。在相對生長 模式 Yv=azbexp(c*z)中,參數 a 提供分布密度尺度,參數 b 為決定樹冠內葉垂直分布之模式,b/-c 之比值可獲得分

(a) (b) (c)

布範圍(zM)。

配適結果,參數 a=1.20、b=2.30、c=-0.23,比照

Hashimoto(1990)研究報告中的相對生長衍生曲線可知,

Fig. 14 Vertical changes in cumulative leaf mass and density of foliage for a dominant tree of Chamaecyparis obtusa var. formosana .

(a) (b)

樹冠內葉分布不僅受到垂直因子的影響其亦同時

Fig. 15 Horizontal distribution of leaf mass within crowns for a dominant tree of Chamaecyparis obtusa var. formosana .

從樹冠頂至 1m 深的距離內,葉量主要集中在接近 主幹之 0.2m 處,且隨離主幹之水平距離的增加而減少,

分布範圍小介於 0.2-0.6m;在 2-3m 樹冠內,葉量的分 布範圍逐漸增加(介於 0.4-1.8m 間),最大葉量出現在 離主幹之水平距離 1m 處;在樹冠 3-4m 處出現最大的 葉量分布範圍,介於 0.4-2.2m,且從此處開始葉量的分 布模式有向外偏移的趨勢,最大葉量出現在水平距離 1.6m 處;然葉量從 4m 開始至樹冠基部,其分布範圍有 逐漸縮小的趨勢,在 5-6m 處葉量分布範圍介於 0.8-2.4m 間,在水平距離 2.2m 處具最大葉量;在樹冠的最下層 7-8m 處,葉量僅分布在 1.8-2.4m 間,亦在水平距離 2.2m 處具最大葉量。

1 3 5 7 0.2 1

1.8 2.6

0 0.75 1.5 (kgm-1)

離頂距離 (m)

水平距離(m) co2

圖 16 台灣扁柏優勢木樹冠內葉空間分布

Fig. 16 Spatial distribution of foliage mass within crowns for a dominant tree of Chamaecyparis obtusa var. formosana .

2.總投影葉面積及比葉面積

單木總投影葉面積之垂直分布在不考慮水平分布

減少,在離冠頂 3-4m 處具最大的總投影葉面積為

185552cm2(圖 17)。若單從樹冠內部看總投葉面積之垂 直變化時,可發現內部總投葉面積於 3m 處達最大值

(78035 cm2),隨後逐漸減少在 6m 後完全沒有保留任何 葉片;然總投葉面積在樹冠外部的變化,在離頂 5m 處具 最大的總投葉面積(160463 cm2),後隨樹冠位置的下降 而減少。台灣扁柏單木總投影葉面積約為 935897 cm2

表 5 顯示台灣扁柏單木比葉面積在樹冠層間的變 化,得知單木比葉面積有隨樹冠位置的下降而增加的趨 勢,且經統計分析檢定可知下層樹冠的比葉面積值(49.8 cm2g-1)顯著較中層(45.2 cm2g-1)及上層(39.4 cm2g-1) 樹冠大。且在水平空間內三個樹冠層都以內部比葉面積值 顯著大於外部,以下層內部具最大比葉面積值 50.7 cm2g-1,上層外部具最小的比葉面積值 38.9 cm2g-1

0 50000 100000 150000 200000

1

2

3

4

5

6

7

8 (m)

總投影葉面積(cm2)

內部 外部

圖 17 台灣扁柏優勢木總投影葉面積之垂直變化

Fig. 17 Vertical changes of total projected leaf area for a dominant tree of

表 5 台灣扁柏優勢木樹冠內比葉面積值

Table 5 Specific leaf area within crowns for a dominant tree of

Chamaecyparis obtusa var. formosana .

#:Mean ±SD

1冠層垂直位置具顯著差異 1 indicate significant different among vertical position within crown.

2冠層水平位置具顯著差異 2 indicate significant different among horizontal position within crown

冠層垂直位置 上層1 中層 下層

冠層水平位置 內部2 外部 內部 外部 內部 外部 比葉面積

(cm2g-1)

39.9±4.4# 38.9±3.0 47.2±5.7 43.3±6.3 50.7±4.1 49.2±5.3

四、不同冠級林木之樹冠形態及枝條結構

Fig. 18 Crown form for different crown classes.(curve line as polynomical line)

(二)枝條結構

三個冠級林木之枝條口徑分布模式顯示(圖 19),從樹冠 上層多數的小徑枝條轉變成樹冠中層同時包含不同口徑大小的

枝條,其口徑大小變異較大,樹冠下層僅由少數大口徑枝條而 組成。就被壓木而言,在相對距離 0.8-1.0 間多由小口徑枝條所 組成,以 0.25-0.5cm 的口徑大小最多,平均口徑為 0.37cm。在 相對距離 0.4-0.8 之間,枝條口徑介於 0.25- 1.25cm,平均口徑 0.65cm。在相對距離 0.4-0.8 之間,枝條口徑分布範圍最廣,中 勢木介於 0.25-3.25 cm 間、平均口徑為 1.29cm,優勢木介於 0.5-4

不同冠級林木枝條體積普遍由上層向下層樹冠增加,且於

Fig. 20 Vertical changes of branch volume for different crown classes.

a:dominant trees、b:intermediate trees 、c:suppressed trees.

(crown top were showed by relative distance 1.0)

在枝條密度部份,大致上,三個冠級林木均具有相同的垂 直變化趨勢,枝條密度從樹冠上層向樹冠下層逐漸遞減如圖

最大分別為 22.6 no.m-1、26.2 no.m-1及 28.5 no.m-1,中層枝條密 度次之,下層枝條密度最小(3.8 no.m-1、3.4 no.m-1、4.9 no.m-1

(表 6)。而在冠級間的差異,僅於上層樹冠具顯著差異,以被 壓木具較大的枝條密度,優勢木具較小的枝條密度。另就全樹 冠而言,冠級間枝條密度不具顯著差異。

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

0 20 40 60

枝條密度(nom-1)

相對距離(m)

優勢木 中勢木 被壓木

圖 21 不同冠級林木枝條密度之垂直變化(相對距離 1.0 表樹冠頂部)

Fig. 21 Vertical changes of branch density for different crown classes.

(crown top were showed by relative distance 1.0)

表 6 不同冠級林木枝條體積、密度及角度的分析結果

Table 6 Analysis of volume, density and angle of branch for different crown classes.

冠級

優勢木(UST) 中勢木(MST) 被壓木(LST) 枝條體積(cm2m)

上層 1.2±0.5#a*,c** 0.4±0.2b,b 0.2±0.1b,c 中層 9.3±4.1a,b 3.3±2.3b,ab 0.8±0.4b,b 下層 19.6±5.1a,a 6.2±6.3b,a 2.1±0.5b,a The whole 9.5±8.6a 2.7±4.4b 1.0±0.9b 枝條密度(no.m-1)

上層 22.6±3.2b,a 26.2±3.5ab,a 28.5±6.1a,a 中層 10.1±1.5ns,b 9.2±2.0 ,b 9.9±4.4 ,b 下層 3.8±1.8ns,c 3.4±1.9 ,c 4.9±2.1 ,b The whole 12.2±8.3ns 12.9±10.0 14.5±11.3 枝條角度(度)

上層 55.6±6.1ns,ns 53.4±13.4 ,ns 63.2±9.3 ,a 中層 47.4±6.9ns, 49.0±7.8 56.6±11.7 ,ab 下層 48.5±5.3ns, 44.4±8.1 48.2±5.5 ,b The whole 50.5±6.9ns 48.9±10.2 56.0±10.7 #:Mean ±SD

*:冠級間差異 **:層級間差異

不同英文字母表不同冠級間差異達 p=0.05 顯著水準

ns 表不同冠級間未達 p=0.05 顯著水準

*: different among crown classes. **: different among crown position. Values in a column with different letters indicate significant different among different crown classes(ANOVA, p<0.05, by Duncan procedure);ns indicate no significant.

而三個冠級林木枝條角度的垂直變化,就優勢木及中勢木 而言,從樹冠上層至下層的枝條角度變化不大(圖 22),且統 計結果亦無顯著差異(表 6),其枝條角度值分別介於 47.4-55.6 度及 44.4-53.4 度。而被壓木的枝條角度變化(圖 22),則有由 樹冠上層向樹冠下層逐漸遞減的趨勢,以樹冠上層具最大的枝 條角度(63.2 度),樹冠下層最小為 48.2 度(表 6)。然冠級間 林木的枝條角度在不同樹冠位置的變化無顯著差異。

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

0 25 50 75

枝條角度

相對距離(m)

優勢木 中勢木 被壓木

圖 22 不同冠級林木枝條角度之垂直變化(相對距離 1.0 表樹冠頂部)

Fig. 22 Vertical changes of branch angle for different crown classes.

(crown top were showed by relative distance 1.0)

林木樹冠內枝條發育模式可藉由對樹冠內每一枝條的生 長方位進行調查而獲得資訊。本研究以不同顏色及形狀表示枝 條於樹冠內的垂直位置,軸表示為每一枝條的長度,優勢木(圖 23-a)在樹冠上層 0-3m 間枝條是均勻分布在各個方位;樹冠中

星分布在 135-360 度間;樹冠下層 6m 以下的枝條有 75%是分 布在 0-135 度間、25%分布在 270-360 間,然在 135-270 度間完 全沒有枝條的存在。中勢木(圖 23-b)枝條在樹冠 0-2m 間是 呈均勻分布,然從 2m 起至樹冠底部枝條分布侷限於 90-270 度 間,即在東北及西北方幾乎沒有枝條。被壓木(圖 23-c)在樹 冠頂端 1m 處的枝條分布均勻,在 1m 之下的枝條有 67%分布 在 180-270 度間。由不同冠級林木的枝條分布方位,可知林木 在樹冠上層所能接收的光源分佈均勻,致使枝條能均勻分布在 各方位上,而在樹冠中下層由於來自鄰近遮陰的增加導致枝條 有朝向較多光區域生長的趨勢。

(a)

圖 23 不同冠級林木枝條生長方位。軸:枝條長度(m)、a:優勢木、b:

中勢木、c:被壓木。(圖例 0m:樹冠頂)

Fig. 23 Branch position for different crown classes. axis:branch length, a:dominant trees, b:intermediate trees, c:suppressed trees.

(b)

(c)

圖 23(續)

Fig.23(continued)

五、不同冠級林木之葉空間分布

(一)葉量垂直及水平分布

由圖 24 可知,三個冠級林木累積葉量的垂直變化均相 似,從樹冠上層逐漸向下增加,於樹冠基部達最大值。相對生 長模式分析結果(表 7),優勢木之參數 b 值為 2.02,比照 Hashimoto(1990)研究報告中的相對生長曲線可知,優勢木累積 葉量的垂直變化曲線屬第三型,此曲線型具反曲點及高峰點,

反曲點位於 2.2m,高峰點位於 7.48m。在樹冠頂端至反曲點間,

林木葉量呈由上向下逐漸增加的趨勢,而反曲點至高峰點間,

則呈由上向下逐漸遞減的趨勢。因此,得知台灣扁柏上層優勢 木累積葉量的垂直變化呈兩位相,可以反曲點將樹冠劃分成 上、下樹冠層。而中勢木及被壓木的參數 b 值分別為 1.18 及 1.25,比照 Hashimoto(1990)研究報告中的相對生長曲線可知,

兩者累積葉量的垂直變化曲線均屬第二型,此曲線型僅具高峰 點,分別位於 2.27m 及 0.91m。葉量累積模式呈由上向下逐漸 遞減的趨勢。就參數 a 而言,優勢木(1.63)較中勢木及被壓 木(0.84、0.61)具較高的參數值(表 7)。

0

Fig. 24 Distribution of cumulative leaf mass for different crown classes.

a:dominant trees, b:intermediate trees, c:suppressed trees.

(crown top were showed by relative distance 1.0)

0

Fig. 25 Distribution density of foliage for different crown classes. a:

dominant trees, b:intermediate trees, c:suppressed trees.

(crown top were showed by relative distance 1.0)

不同冠級間林木葉量密度垂直分佈模式如圖 25,優勢木 間,比照 Hashimoto(1990)研究報告中的相對生長曲線可知,三 個冠級林木葉量密度的垂直變化曲線屬第二型,可知台灣扁柏 三個冠級林木葉量密度的垂直分布有向上偏移的趨勢。另就參 數 a 而言,被壓木較優勢木及中勢木具較高的值。且由表 8 的 分析結果可知,樹冠下層的葉量密度約為上層樹冠的 1/2。中勢

表 7 不同冠級林木之相對生長模式參數值

Table 7 Parameter values of allometric model for different crown classes.

冠級

優勢木(UST) 中勢木(MST) 被壓木(LST) 累積葉量(kg)

a 1.63 0.84 0.61

b 2.02 1.18 1.25

c -1.37 -0.10 -0.27

葉量密度(kgm-1)

a 1.87 2.29 2.65

b 2.39 2.15 1.54

c -0.42 -0.89 -1.81

表 8 不同冠級林木葉量密度的分析結果

Table 8 Analysis of density of foliage for different crown classes.

冠級

優勢木(UST) 中勢木(MST) 被壓木(LST) 上層 2.27±0.63#a*,ns** 1.13±0.99 ab,ns 0.26±0.14b,ns 中層 2.42±1.46ns, 1.00±1.09 0.12±0.12 下層 1.12±0.84 ns, 0.42±0.85 0.14±0.10 The whole 1.94±1.13a 0.85±0.97b 0.18±0.13c #:Mean ±SD

*:表冠級間差異 **:表層級間差異

不同英文字母表不同冠級間差異達 p=0.05 顯著水準 ns 表不同冠級間未達 p=0.05 顯著水準

*: different among crown classes. **: different among crown position.

Values in a column with different letters indicate significant different among different crown classes(ANOVA, p<0.05, by Duncan procedure);ns

冠級間葉量的水平分布如圖 26,就被壓木而言,在不同

Fig. 26 Horizontal distribution of leaf mass for different crown classes.

1 3 5 7 0.2

Fig. 27 Spatial distribution of foliage mass for sample trees of

Chamaecyparis obtusa var. formosana.(Number bo4-ao3:

1 3 5 7 0.2

1 3 5 7 0.2 1

1.8 2.6

0 0.75 1.5 (kgm-1)

離頂距離 (m)

水平距離(m) co2

圖 27(續)

Fig.27(continued)

(二)總投影葉面積

從冠級間林木總投影葉面積之垂直分布可知(圖 28-a),

就優勢木而言,在垂直距離 0-3m 間總投影葉面積呈由上向下 逐漸增加的趨勢,在 3m 處達最大總投影葉面積 131043cm2。在

就優勢木而言,在垂直距離 0-3m 間總投影葉面積呈由上向下 逐漸增加的趨勢,在 3m 處達最大總投影葉面積 131043cm2。在

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