颱風造成樹木倒伏害因 之分析及預防
文、圖 | 梁臻穎 | 臺灣植物及樹木醫學學會
| 孫岩章 | 臺灣大學植物病理與微生物學系教授
臺灣為亞熱帶季風氣候,每年 6-9 月多受到西南季風之影響,在颱風季節平 均會有 4-5 個颱風吹襲。颱風會導致樹木風倒、傾斜、枝斷,其殘枝除了清 理費時,對行人、交通安全等都帶來威脅。本研究是希望調查了解臺灣颱風 造成樹木風倒的原因,以為日後颱風發生前預防及應變之參考。
圖 / 大山影像
樹木保護
臺灣為亞熱帶季風氣候,每年 6-9 月多受到 西南季風之影響,在颱風季節平均會有 4-5 個 颱風吹襲,常見以向西北的方向移動,並肆虐 北部。颱風會導致樹木風倒、傾斜、枝斷,其 殘枝除了清理費時,對行人、交通安全等,都 帶來威脅,同時也嚴重破壞多年來政府及人民 辛苦經營、維持的都市綠化面積。根據「臺北 市政府工務局公園路燈管理處」提供的資料,
受 2015 年 8 月 8 日 蘇 迪 勒 颱 風 所 吹 倒 的 樹 木 就超過兩萬株,非但讓人對這些都市綠蔭的損
失感到痛惜,再以經濟的角度來看,復植、護 理的開支之大,實無法估計。對「人醫」,我 們早已了解「預防勝於治療」,在「植醫」及
「樹醫」方面也有針對各種農林經濟植物的颱 風災前預防災損措施,是以本研究是希望調查 了解臺灣颱風造成樹木風倒的原因,以為日後 颱風發生前預防及應變之參考。
遠觀國外,以美國佛羅里達州為例,同樣是 每 年 會 遭 受 颶 風 的 吹 襲, 卻 早 在 1997 年, 即
圖1、颱風造成樹木風倒導致財產之鉅大損害。
有佛羅里達大學研究單位,針對颶風的災後樹 木風倒展開調查。該研究是透過風倒及抗風樹 種之存活,以及風倒原因之調查,得到的資訊 應用於日後社區樹種的選擇及維護上。而其他 國外不少受颱風、颶風威脅的城市也有類似的 樹木風倒研究。反觀同樣被颱風影響的臺灣,
尚乏科學性之「樹木風倒原因調查」,加上臺 北 市 人 車 密 集、 建 築 物 與 樹 木 之 間 的 距 離 極 窄,樹穴通常不足,故其造成風倒的成因必定 更為複雜、多元。
有鑒於此,臺灣大學植醫研究室及「臺灣植 物 及 樹 木 醫 學 學 會 」, 率 先 於 2014 年 颱 風 季 節之前,即行文「臺北市政府工務局公園路燈 管理處」,請該單位同意由「臺灣植物及樹木 醫學學會」進行颱風過後「風倒原因之調查及 研究」,隨即於 2014 年 7 月 23 日,首次進行 麥德姆颱風造成風倒樹木的研究,目的在收集 樹木風倒的原因,並測試「風倒原因調查表」
之 可 用 性。 至 2015 年 之 颱 風 季, 作 者 等 即 順 利於颱風過後的 1-7 日內,爭取在樹木被清理 移除之前,逐一對風倒樹木進行「樹醫等級之 診斷」,其地點選定以國立臺灣大學為中心並 向 外 擴 展 到 校 外, 共 得 到 校 外 210 個 及 校 內 162 個樹木風倒之案例,即據以分析其風倒原 因,希望將來可以利用所得結果,加強颱風前 對樹木健檢、診斷、防治等工作,以求減少樹 木風倒的損害及人車傷亡(如圖 1)之憾事。
研究方法
本 計 畫 在 2014 年 夏 天, 即 開 始 進 行, 先 行 文「臺北市政府工務局公園路燈管理處」,函 請該局同意進行本計畫。進行方法是等颱風侵 襲時,即密切注意其路徑,並在颱風吹襲時觀 察主要吹襲時之風向及最大暴風級數。之後於 颱風過後,立即由臺灣植物及樹木醫學學會組 成 2-3 人之「樹醫小組」,前往受害地區,調 查每株受害倒伏樹木之「風倒害因」。首先於 2014 年 7 月 23 日麥德姆颱風侵襲時執行第一 次之「風倒害因」調查。
本計畫第 2 年的調查主要是針對蘇迪勒颱風 進 行 之 調 查。 蘇 迪 勒 於 2015 年 8 月 7 日 傍 晚 開始吹襲,在臺北盆地主要為東風,最大暴風 達 14 級,約為每秒 40 公尺。該颱風至 8 日傍 晚開始減弱,但至 8 日晚上仍持續有強烈陣風,
總 共 肆 虐 臺 北 之 期 間 超 過 36 小 時。 依 據 事 後
「臺北市政府工務局公園路燈管理處」之統計,
全臺北市共造成超過兩萬株公園或行道樹木的 倒伏、傾斜或莖斷、枝斷。
研究由「具經驗之樹醫小組」針對每一倒伏 者依據其傷害程度分成:A 級全倒、B 級莖斷、
C 級枝斷及 D 級傾斜。而其「風倒害因」則於 現場診斷及判斷。即診察樹倒之方向、樹幹斷 裂位置、樹幹斷裂面有無腐朽徵狀、樹幹斷裂 面有無白蟻蛀痕、四周有無高樓或街道形成之
「風口」風場、是否有褐根病、樹穴是否過小、
土質是否不佳、立地環境是否不良等。即依據 表 1 之「風倒害因診斷記錄表」,對其「風倒 害因」加以判定及記錄。
在 經 過 2014 年 7 月 之 嘗 試 操 作 後, 採 取 了 創新的策略,是進行「複合性風倒害因」之判 定及統計;即針對每一風倒樹木,將害因分成 8 大類(圖 2-9),分別為:(1)根系過淺、
(2) 處 於 風 場、(3) 患 有 褐 根 病、(4) 樹 木受腐朽影響、(5)白蟻蛀食、(6)生長逆
境、(7)樹冠過種、(8)外傷感染。其可現 場判定為複合害因,即記錄各害因,但最多單 一案例之害因以 3 個為限。
在 蘇 迪 勒 颱 風 調 查 中, 因 災 害 為 臺 北 市 近 20 年來最嚴重的一次,共診斷判定了 373 株風 倒樹木,其中 210 株屬於臺大校外,162 株屬 於校內。本文為以校外 210 株之案例為研究及 統計之基礎。
結果及討論
在 2015 年 8 月 9 日 起 進 行 臺 北 市 行 道 樹 風 倒害因之診斷,同時進行「複合性風倒害因」
之判定及記錄。現場由 2-3 位樹醫進行風倒害 因之診斷,針對每一風倒樹木,將害因分成 8 大類,分別為:(1)根系過淺、(2)處於風 場、(3)患有褐根病、(4)受腐朽影響、(5)
白蟻蛀食、(6)生長逆境、(7)樹冠過重、
(8) 外 傷 感 染。 先 記 錄 其 為 單 一 害 因 及 複 合
表1、 臺北市行道樹風倒害因診斷紀錄表 # 序號______
圖5、樹幹腐朽:因木材腐朽菌造成褐腐、白腐或軟腐,形成中 圖5、空或減低抗風能力而易風倒。
圖6、白蟻蛀食:在樹幹有外傷或木材腐朽後,常有白蟻入侵加
圖6、速木材中空,而增加風倒機會。 圖7、生長逆境:凡因人為栽培不當或天然逆境因素,導致淹 圖7、水、土質不佳、樹穴過小、移植不當、生長不良等,增加 圖7、風倒機會。
圖2、根系過淺:樹種屬於淺根者,抓地力較不足而易風倒。 圖3、處於風場:當樹木所處位置恰巧位於巷口、高樓旁邊,且 圖3、因颱風之風向形成較強之風切風場者,易導致樹木風倒。
圖4、褐根病:因樹木褐根病常造成根系枯死及白色腐朽,失去 圖4、抓地力而極易風倒。
圖8 、樹冠過重:由於樹冠過、過重,而超過枝條對強風之耐受
圖8 、力者,易造成莖斷及枝斷。 圖9 、外傷:由於樹幹或枝條因外傷或加上腐朽,減低抗風能力 圖9 、而造成莖斷或枝斷。
害因,複合害因會依 2-3 個害因,同時勾選於 表 1 之各害因欄內。共診斷判定了 210 株風倒 樹木之害因。
經整理後,即以微軟公司之 Excel 軟體加以 統計及分析。此一 210 案例之資料,經擷取代 表性的 15 株,列如表 2。
表2、 20150810臺北市行道及公園樹木風倒害因判定記錄總表範例
因為樹木之所以風倒,並不一定只有單一害 因,故每一株皆先記錄其為單一害因或複合害 因。在統計上,是先把全部 210 株之風倒害因,
分成「單一害因」及「複合害因」,並依其受害 4 級別(A 級全倒、B 級莖斷、C 級枝斷及 D 級傾 斜),探討其 8 類害因之佔比,其結果列如表 3。
表3、臺北市颱風造成樹木倒伏或斷枝與8種害因分成單一害因與複合害因之分析及其佔比
圖 / 大山影像
由上述表 3 之統計,已將「單一害因」與「複 合害因」之各害因加總,再計算 8 類害因之佔 比,結果害因複計加總共為 286 母數,而 8 害 因 中 佔 比 最 高 者 為(7) 頭 重, 或 樹 冠 過 重,
佔 32%,其次是(4)腐朽佔 22%;再次是(6)
逆境、(1)淺根及(2)風場,此三者的重要 性在伯仲之間,分別佔 15%、13% 及 13%。其 他較少者為(3)褐根佔 4%,(8)外傷佔 2%,
(5)白蟻< 1%。此些結果與國外多篇報告指 出,樹冠體積較大的樹木,在風災來襲時所受 的傷害及帶來的危險性,比樹冠體積較少者為 大的結果十分吻合。此也顯示臺北市最大的風 倒害因,是「頭太重」或「樹冠過重」。相反 地,假如樹枝、樹冠等地上上半部,與莖部之 下半部能均衡發展,則在對抗強風時,將較不 容易風倒。換言之,如在颱風前參考行道樹樹 穴之大小或評估樹木根系的生長情況,予以適 當修剪,應可減少此類害因造成之風倒。進一 步之分析,可知在樹冠過重,佔比 32% 中,有 43/91 即 47% 屬於單一害因,約佔全數之一半。
此表示單因樹冠過重,即足以造成樹木在颱風 下的風倒。
樹木之腐朽一般可分成樹幹腐朽及根部腐朽 兩種,兩者皆是都市樹木及森林樹木風倒的一 大元兇。由上述表 3 之統計,被樹醫判定第二 大 的 風 倒 害 因 是(4) 腐 朽, 其「 單 一 害 因 」 與「複合害因」共列加總之佔比為 21.6%。進 一步分析發現其中有 38/62 即 61% 是「單一害 因」,且絕大部分的倒伏為 A 級全倒或 B 級莖 斷 級 別。 此 可 說 明 害 因(4) 腐 朽 中, 單 一 之
「腐朽」已足以在強風吹襲之下造成 A 級全倒 或 B 級 莖 斷, 這 些 害 因(4) 腐 朽, 在 實 況 下 可觀察到「樹幹斷裂面出現變色、變形、腐敗 等腐朽徵狀」(如圖 5)。此些在平時並不容 易被發現,所以是一潛伏的重大風倒害因。對 此一潛伏之風險害因,建議應該在平時進行樹 木健檢,及早進行診治,以防範於未然。
第三類的風倒害因是(6)逆境、(1)淺根 及(2) 風 場, 這 3 者「 單 一 害 因 」 與「 複 合
害因」共列加總之佔比,分別為 14.7%、13.3%
及 12.6%。顯示此 3 者的重要性在伯仲之間。
較特別的是,此 3 類害因中「複合害因」都比
「單一害因」的佔比高出甚多,例如 210 株樹 木中共有淺根害因者 38 株,其中有 35 株為 A 級全倒,且在 38 株中有 27 株是「複合害因」,
佔 76%。 很 類 似 的 是(6) 逆 境 的 情 況, 其 在 42 株中有 30 株是「複合害因」,佔 79%,至 於(2)風場的狀況,其在 36 株中有 34 株是「複 合害因」,佔 94%。
上述「(6)逆境、(1)淺根及(2)風場」
三 者 間 應 有 密 切 的 關 連 性, 其 中(1) 淺 根 是 指植物之根系先天偏向水平生長,例如榕樹、
垂榕、印度橡膠等,其淺根特性自然容易因為 抓 地 力 之 不 足 而 造 成 A 級 全 倒。 此 由 表 3 可 以 看 出 端 倪。 至 於(6) 逆 境 是 指 人 為 在 栽 種
時未給予足夠的樹穴,或樹穴過小或土質惡劣 或其他不良立地環境等,這些皆會阻礙根系之 拓展,一樣會造成抓地力之不足及造成 A 級全 倒。 惟 在(2) 風 場 方 面, 其 主 要 是 因 四 周 有 高樓或街道形成風力超強之「風口」效應,經 分 析 210 株 中 共 有 36 株 有 此 害 因, 而 其 加 害 級 別 以 B 級( 莖 斷 ) 居 多, 共 為 22 株, 次 為 C 級(枝斷)佔 10 株,兩者合佔 89%。因為,
淺根、風場、逆境等 3 害因彼此有密切的關連 性,故在預防風害方面,應共同列入管理,或 稱「 整 合 性 管 理 」, 包 括 應 同 時 採 取:(a)
選擇深根樹種、(b)增大樹穴、(c)風前適 當之修剪,以避免風口效應之加害。
在「樹木黑死病」,即(3)褐根害因方面,
本次調查 210 株中,發現有 11 株為(3)褐根 害因所為害,現場都可診斷遭受褐根病感染之
圖 / 大山影像
病 徵 或 病 兆, 此 11 株 全 部 屬 於 A 級 全 倒, 雖 然只佔 3.8%,但其中 10 株即 91% 為「單一害 因」,這說明樹木一旦患有褐根病,對於對抗 颱風的能力即會大大弱化。惟值得一提的是,
因為樹木褐根病平常即具風險且會傳染,故在 平常一旦被發現,業主常會立即砍除或移除,
較不會等到颱風季節才風倒,故此次只調查到 4% 左右之佔比。
至 於 在「(8) 外 傷 」 的 害 因 中, 在 210 株 中只佔 1.7%,共是 5 株;且這 5 株皆有「複合 害 因 」, 佔 100%。 即 此 些 外 傷 多 同 時 發 現 有 腐朽情況,應該是因為外傷引致腐朽之情況,
並弱化樹木的抗風能力。最後在「(5)白蟻」
害因方面,本次調查 210 株中只發現 1 株染患 白蟻,在整體中僅佔 0.4%,似乎並非重要害因。
以上總結,樹冠過重、腐朽、逆境、淺根、
風場,是本次蘇迪勒颱風造成樹木倒伏的 5 大 害因。其中樹冠過重、逆境、淺根、風場四者 屬於非傳染性害因,其總佔比達 74.2%。「(4)
腐朽」及「(3)褐根」則屬於「傳染性害因」,
其佔比合計為 25%,表示有 1/4 的受害是與樹 木病蟲害相關。
基於上述,建議對樹冠過重、逆境、淺根、
風場 4 個非傳染性害因,應加強研究及改善,
以減少災害之發生;即解決此些生理問題,當 可大幅度減少因為颱風造成的樹木倒伏。但樹 木病蟲害一般也會造成嚴重的倒伏,且多屬平 常潛伏問題,其相對的風險自然更高,故也應 該加強樹醫之健檢、診斷、防治等工作,期望 可以因此減少憾事發生。
本次研究另進行了臺北市主要樹種因颱風受 害各害因之佔比分析,本項是自上述 210 案例 中,選取被記錄達到或超過 10 株案例之樹種共 8 種,即分析比較這 8 種代表性樹種,因颱風 受害各害因之佔比分析,同時自文獻資料中收 集各樹種之「木材密度比」,納入比較及分析。
由於本研究並沒有限定其區域,所列的樹種是 隨機的,故應能符合臺北市主要樹種的實況。
經選取的樹種分別為榕樹、臺灣欒樹、黑板樹、
白千層、垂榕、盾柱木、茄苳及美人樹,而各 樹種因颱風風倒各害因之佔比分析結果如表 4。
以上述 8 種樹種進行比較,可知黑板樹、垂 榕、茄冬及美人樹的風倒情況當中,超過或接 近 50% 的個案都是由(7)頭重所致,故建議
表4、臺北市主要8種樹種因颱風受害各種害因之佔比分析
*木材密度比引用自World Agroforestry Centre(2015)Wood density. Tree Functional Attributes and Ecological Database.
http://www.worldagroforestry.org/。
在颱風季節前應作適當的修剪。於 8 種樹種當 中, 白 千 層 及 盾 柱 木 等 似 乎 較 易 受 到(4) 腐 朽或病蟲害的威脅,例如白千層的案例當中有 48% 是腐朽引起的問題,而盾柱木也有 33%,
相反地盾柱木因頭重而引起的風倒情況會比較 低,只佔 6%,相信這與盾柱木的樹冠形狀有關。
臺灣欒樹在臺北市本次調查風倒的案例數僅 次於榕樹,是相對案例數較多的品種,但部分 的原因是因為臺北市種植臺灣欒樹的數量本就 較多,故將其風倒與總案例數相比後其風倒率 並不算高。在本次調查臺灣欒樹主要的風倒害 因中,腐朽及風場問題各佔 35%,而腐朽的問 題就需要專業的樹醫進行診斷,若發現有腐朽 情況,應依賴專業的評估以進行防治或處理之 措施。至於如何避免造成「風口效應」問題,
相信是十分難以解答的問題,因為無法事先確 定颱風來襲時主要路徑及主要風向,唯一可預 防的是應避免在一再發生「風場傷害」的路口,
種植易受風害的樹種。
上述 8 種樹種中,最值得關注的是榕樹風倒 原因的多樣性,計有(7)頭重、(1)淺根、
(6) 逆 境 及(3) 褐 根 等, 各 有 百 分 之 28、
26、20、16 的佔比,至於(2)風場及(4)腐 朽的個案則各佔 5%。此似顯示榕樹的生長及 維護需要較多方面的考量,例如榕樹及垂榕是 常被發現會因褐根病而倒伏的樹種,即表示這 二品種對褐根病是較感病的樹種。
本次研究亦嘗試探討樹木的木材密度與風倒 發生率間的關係,例如表 4 共 8 種樹木中木材 密度比較低者有黑板樹、榕樹及美人樹,分別 是 0.36、0.39、0.39,而較高者有其他之垂榕、
茄苳、白千層、盾柱木、臺灣欒樹等,木材密 度 比 為 0.65 至 0.6。 由 上 述 表 4 似 無 法 看 出 木 材密度比與 8 種害因間之關聯性。
筆者另將此 8 種主要樹種與 4 級風倒級別進 行比較及分析,其結果如表 5。
表5、臺北市主要8種樹種與颱風風倒級別間的關係分析
*木材密度比引用自World Agroforestry Centre(2015)Wood density. Tree Functional Attributes and Ecological Database.
http://www.worldagroforestry.org/。
圖 / 大山影像
由表 5 可知,在本次調查的 8 種樹種中,木 材密度比較低之黑板樹、美人樹,有較高比例 的「莖斷 + 枝斷」,兩者各為 86% 及 80%。
在 同 一 體 積 的 木 材 中, 密 度 比 愈 大 者 表 示 其 重 量 愈 高, 木 質 細 胞 愈 多, 木 材 硬 度 愈 大。
相 反 地, 木 材 密 度 比 較 低 者 表 示 其 枝 條 較 脆 弱, 容 易 折 斷, 因 此 可 以 合 理 推 斷 木 材 密 度 比 愈 小, 樹 木 的 抗 風 能 力 愈 低, 在 對 抗 颱 風 中,發生(B)莖斷及(C)枝斷的機會較大。
然 而, 本 次 調 查 研 究 的 樹 木 案 例 數 雖 達 210 株,但與全市風倒兩萬株相比並不算多,
加 上 沒 有 在 颱 風 吹 襲 之 前 即 收 集 樹 木 之 健 康 狀 況 等 相 關 資 料, 故 尚 無 法 利 用「 木 材 密 度 比」做為抗風能力篩選或評估之依據。而有研 究 指 出, 樹 木 在 對 抗 颱 風 的 實 際 情 況 下, 可 以 戰 勝 的 最 高 風 速 會 比 使 用 科 學 方 法 測 得 樹 木 可 接 受 的 抗 風 能 力 為 低, 說 明 目 前 之 科 學 技 術 仍 力 有 未 逮, 即 尚 無 法 以 簡 單 的 模 式,
模 擬 評 估 樹 木 在 颱 風 下 的 抗 風 實 況 或 能 力。
檢討及展望
本 次 研 究 已 進 行 兩 年, 主 要 目 的 是 在 觀 察 樹木的風倒害因,並測試相關診斷技術之可行 性。本研究所使用的表 1 診斷紀錄表的設計,
為因應臺灣之實況,加入腐朽、白蟻、褐根病、
淺根、風場等內容,相對於國外的調查項目,
應更加完整,並能符合臺灣的實際情況。
颱風風倒乃天然災害,經參考國外的相關研 究,其對於森林以及行道樹的個別樹木抗風能 力之測試已經十分成熟,在近十幾年間,不少 國外的研究團隊甚至已建立了一些針對風倒問 題的模型理論,例如 HWIND、Forest GALES 等,
用以預估樹木的受颱風或颶風影響的風險。然 而,能夠達到這樣的成果,當需收集大量的案 例紀錄及數據,時間長達 10 年至 15 年,方能 統計分析各種樹木的個別特性及建立完整的模 型理論。目前,臺灣對於風倒樹木的研究仍然 極其不足,故仍有賴各專業單位投入更多的人 力及資源,以求建立一個適合臺灣的颱風樹木 風險模型或評估方法,以供保障樹木和人車在 颱風季中的安全與福祉。
圖/大山影像