國立宜蘭大學自然資源學系 碩士論文 Department of Natural Resources National Ilan University Master Thesis

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國立宜蘭大學自然資源學系 碩士論文

Department of Natural Resources National Ilan University

Master Thesis

太平山區柳杉人工林下土壤的種類與疏伐處理對土壤養分之影響 Soil Types and the Thinning Effects on the Soil Nutrients in the

Cryptomeria Plantation Forest of Taiping Mountain Area

指導教授:蔡呈奇 博士

Chen-Chi Tsai Ph. D.

研究生:張瑀芳

Yu-Fang Chang

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中文摘要

疏伐(thinnings)的目的在於重新配置林分之生長潛力,以獲得有利之 林木生育。本研究選定太平山區51 年生的柳杉人工林,探討疏伐試驗區 內不同疏伐度處理對林地內土壤養分的影響。主要的研究目的為:(1)探討 疏伐試驗區內土壤的生成與種類;(2)疏伐處理對土壤性質之影響;(3)疏 伐處理對土壤碳存量之影響;(4)利用土壤溶液化學的變化探討不同疏伐處 理下土壤養分元素含量隨時間的變化。本研究共採集五個代表性土壤樣體 (TP1-TP5),TP1 為極育土(Ultisols),TP2、TP3、TP4 與 TP5 樣體分類為 弱育土(Inceptisols)。本研究結果與前人研究有較大不同的地方為本研究之 五個代表性土壤樣體之土壤剖面中並沒有薄膠層的出現與化育,我們推測 地形因子中坡度可能是主要的影響因子。由四次監測平均值的結果,我們 發現離子濃度在疏伐處理間幾乎都沒有統計上的顯著差異存在。疏伐後,

0-10 cm 土層中包括 Ca、NO3與酸中和能力(ANC)等有較高的趨勢,與包 括K、Na、Mg 等在內的離子在疏伐後有減少的現象。當降雨增加時會明 顯提高土壤溶液中的氯及硫酸根離子的含量,以及些微影響並降低土壤表 層(0-10 cm)pH 值;25%及 40%疏伐處理區之間差異更小的原因,在於疏 伐後兩者的林間孔隙度相近所致。綜合言之,雖然土壤表層的養分元素含 量仍較低於對照組,但高度疏伐處理(40%)下的土壤,由有機物分解所釋 出的鹽基離子與由土壤矽酸鹽礦物的風化所釋出的離子含量會較高於低 度疏伐處理(25%),特別是在 10 cm 以下土層中。疏伐所引起的土壤溶液 化學組成分的改變,隨土壤深度增加而改變程度遞減。因為疏伐而提高林 分孔隙度,會相對增加降雨的淋洗量與淋洗速率,加上本研究區每年都會 受到颱風與東北季風的侵襲,疏伐後林分受到天然干擾的影響可能加劇,

此類天然干擾的影響值得後續進一步的監測與研究。

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Abstract

The purpose of thinning is reconfiguring forest vigor to obtain favorable stand development. The 51-yr-old Cryptomeria (Cryptomeria

japonica (L. f.) D. Don) plantation forest in Taiping mountain area was

selected as the research site to investigate the effects of different thinning treatments on the forest soil nutrients. The objective of this study was (1) to examine the soil formation and types of study area; (2) to study the effect of thinning on the soil property; (3) to know the effect of thinning on the soil carbon storage; and (4) to investigate the temporal changes of soil nutrient elements under different thinning treatments by the changes of soil solution chemistry. Five representative soil pedons (TP1-TP5) were selected,

including Ultisols (TP1) and Inceptisols (TP2, TP3, TP4 and TP5). The results of this study disparity with former research were that there were no significant appearance and genesis of Placic horizon in this study. We

estimated that the soil slope, one of the landscape factors, could be the main affected factors. From the results of the mean values of four times monitoring, almost no statistically significant difference of ion concentrations were found among different thinning treatments. After thinning, including the

concentration of Ca and NO3 and the value of acid neutralized capacity (ANC) etc. in 0-10 cm soil layer were found in higher tendency, the K, Na, Mg

concentration, etc. was found in lower tendency. The contents of Cl and SO4

in soil solution increased with the rainfall increased, and the elevated Cl and SO4 contents would effected and reduced the soil pH values in 0-10 cm soil layer. The less difference between 25% and 40% thinning treated areas was attributed to the similar percentage of stand gap. In general, although the contents of surface soil nutrient elements in 25% and 40% thinning treated areas were lower than control area, but the contents of the basic cations released from decomposed organic matters and the ions released from the

(4)

in 25% thinning treated area, especially under 10 cm deeper soil layer. The changes of soil solution chemistry compositions caused by thinning treatment were reduced with the increasing soil depth. The influence of the natural disturbance on the thinning stands could be intensified, because of the relative higher leaching volume and rate of precipitation as a result of the elevated stand gap percentages caused by thinning, and the combined action with the invade and attack of typhoon and northeastern moon soon every year in the study area. The further and continuous monitoring and examination of the influence of these natural disturbances are important and worth.

Key words: Thinning, Cryptomeria (Cryptomeria japonica (L. f.) D. Don)

plantation forest, Soil formation and classification, Soil solution chemistry, Soil nutrients.

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謝誌

自碩士班入學以來,在恩師 蔡呈奇教授的悉心教導下,在課業、學 問、研究觀念與治學方法受益匪淺,更在待人處事上獲益良多。論文寫作 期間更受到老師殷切的關照與大力的斧正,期間多次反覆討論以激發學生 的思考,才能出得出論文最後的結果,使得論文順利完成,特抒卷首致最 大謝意。

論文完稿之後,承蒙國立台灣大學農業化學系 陳尊賢教授、屏東科 技大學環境工程與科學系 許正一副教授教授等口試委員的細心審閱與斧 正,給予學生許多寶貴的修正意見與日後研究方向的建議,學生謹此致上 由衷謝意。

感謝同學林進龍、魏瑞廷、林亨勳、吳思儀、學弟張愷紘、楊國祥等 在採樣上的協助,學妹許佳雯、楊涵馨、李思佳、池熙梅、國立台灣大學 農業化學系博士班崔君至小姐、國立科技大學環境工程與科學系助理陳慧 美小姐等實驗分析上的協助與平日生活上多方面的協助與關心,致最大謝 意。另外,張錫鈞老師、陳小玲小姐、同學王光仁、羅雅玲、李威震等的 照顧、關心與鼓勵,亦陪我度過這一段求學的日子。

離家求學至今已 9 年有餘,在家人的支持與鼓勵之下,今日得以完成 碩士論文,而一直忙於課業或論文而甚少回去陪伴家人,深感愧疚;僅以 此論文獻給無悔付出的家人,致最深敬意與謝意。

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目錄

摘要 ……….. i

Abstract ……….………….…...… ii

謝誌 ……….………..……... iv

目錄 ……….………..……... v

表目錄 ………..………...…..…... viii

圖目錄 ……….………. xi

壹、前言 ……….………….… 1

貳、前人研究 ……….………. 3

一、森林疏伐對土壤的影響 ……….…….……….. 3

二、土壤溶液化學的研究 ……….…….……….…. 4

三、土壤溶液抽出方法的研究 ……….…….………….. 6

叁、材料與方法 ………..………….…….……….. 9

一、研究區域環境述 ……….…….………..………... 9

(一)研究區地理位置 ………..……..……….. 9

(二)研究區的疏伐處理 ………..………... 10

二、研究區地質概況 ………..………….……… 16

三、研究區氣候概況 ……….………..… 16

四、研究區的主要植被種類 ………..……. 17

五、土壤樣體的選擇、採集與處理 ………... 20

六、土壤物理性質分析 ………... 22

七、土壤化學性質分析 ………... 23

肆、結果與討論 ………..…… 27

(7)

(一)代表性土壤樣體之生成環境特徵 ……… 27

(二)代表性土壤樣體之剖面形態特徵 ……… 28

(三)代表性土壤樣體之物理性質 ……… 39

(四)代表性土壤樣體之化學性質 ……… 41

(五)代表性土壤樣體之選擇性化學抽出(鐵、鋁、錳) …….... 43

(六)土壤分類 ……… 46

二、不同疏伐度下土壤基本性質之變化質 ……….….. 52

(一)土壤 pH(H2O)值的變化 ………..………….….. 52

(二)土壤總體密度(Bulk density, Bd)的變化 ……….….. 55

(三)大於 2mm 的百分比 ……….….. 57

(四)溼土的水分含量(%) ………...………... 57

三.、不同疏伐度下土壤有機碳(SOC)、可溶性有機碳(DOC) 與全氮(Total N)的變化 ……….. 60

(一)土壤有機碳(soil organic carbon, SOC) ….……..….………. 60

(二)可溶性有機碳(dissolved organic carbon, DOC) ..….…...…. 67

(三)全氮(Total N) ………....………. 68

(四)碳氮比 ………...…………. 70

四.不同疏伐度下土壤養分含量之變化 ………...…….. 72

(一)土壤溶液 pH 值 ……….. 72

(二)鹽基陽離子(K, Na, Ca, Mg)養分元素的含量 …………... 76

(三)微量陽離子(Fe, Al, Mn, Si)養分元素的含量 ………... 86

(四)無機態氮(NH4)與陰離子(Cl, NO3, SO4, PO4)的含量 ... 95

(五)總陽離子(Σ cations)的含量 ………...….. 107

(六)總陰離子(Σ anions)的含量 ………....…….. 110

(七)鹽基陽離子(Base cations)的含量 ………..…….. 113

(8)

(八)酸中和能力(acid neutralizing capacity, ANC) ………. 116

(九)價數平衡(Charge balance, CB) ………….………..….…… 119

五.相關性分析 ……….………..……….... 124

(一)不同土壤深度中氣候因子與土壤性質之相關性分析 .…. 124 (二)不同土壤深度中氣候因子、土壤性質與離子之相關 性分析 ……….………. 130

(三)不同土壤深度中氣候因子、土壤性質與養分元素總 量之相關性分析 ………...…... 138

六.疏伐效益與理論假說的評估 ………... 142

伍、結論 ……….……….….…. 148

參考文獻 ……….………….…. 150

附錄 ……….……….. 157

(9)

表目錄

表1 疏伐前疏伐試驗區之林分株數統計表 ………...………….…. 11 表2 疏伐試驗區樹種疏伐木株數統計表 ……….…………..….. 12 表3 疏伐試驗區疏伐前後平均鬱閉度統計表 ……….…….…... 13 表4 疏伐試驗樣區各組成分乾物質量統計表 ………..…………...…… 14 表5 疏伐試驗區疏伐前後林分各組成生物量表 ………….…...………. 15 表6 疏伐試驗區林分各組成的碳濃度表 ………...…….…. 15 表7 疏伐試驗區疏伐前後林分各組成碳含量表 ……….……...………. 16 表8 太平山地區之月平均氣溫統計表 ………...………….. 18 表9 太平山地區之累積降雨量統計表 ………...…..……… 18 表10 太平山五個代表性土壤剖面之生成環境特徵 ………..…. 27 表11 研究區代表性土壤樣體之土壤剖面形態特徵 ………….……..… 30 表12 五個代表性土壤樣體之物理性質 ……….……..…… 40 表13 五個代表性土壤樣體之化學性質 ……….………….. 42 表14 五個代表性土壤樣體之選擇性化學抽出(鐵、鋁、錳)性質 …….... 45 表15 五個代表性土壤樣體之土壤分類 ……….……….. 50 表16 不同疏伐度處理下土壤 pH 隨時間之變化 ………..………... 53 表17 不同疏伐度處理下土壤總體密度隨時間之變化 ……….….. 56 表18 不同疏伐度處理後溼土的水分含量隨時間之變化 ………….….. 58 表19 不同疏伐度處理後土壤中有機碳的含量隨時間之變化 ……..…. 61 表20 不同疏伐度處理後單位面積土壤有機碳含量隨時間之變化 ..…. 63 表21 不同疏伐度處理後土壤有機碳的樣區存量隨時間之變化 ..……. 65 表22 不同疏伐度處理後可溶性有機碳含量隨時間之變化 ……….….. 67 表23 不同疏伐度處理後土壤中全氮的含量隨時間之變化 ……….….. 68

(10)

表24 不同疏伐度處理後土壤碳氮比隨時間之變化 ……….…….. 70

表25 不同疏伐度處理後土壤溶液之 pH 值隨時間之變化 ………..…... 73

表26 不同疏伐度處理後鉀元素含量隨時間之變化 ……….….. 77

表27 不同疏伐度處理後鈉元素含量隨時間之變化 ……….…….. 79

表28 不同疏伐度處理後鈣元素含量隨時間之變化 ……….….. 82

表29 不同疏伐度處理後鎂元素含量隨時間之變化 ……….…….. 84

表30 不同疏伐度處理後鐵離子含量隨時間之變化 ……….…….. 87

表31 不同疏伐度處理後鋁離子含量隨時間之變化 ………... 89

表32 不同疏伐度處理後錳離子含量隨時間之變化 ……….….. 91

表33 不同疏伐度處理後矽離子含量隨時間之變化 ………... 93

表34 不同疏伐度處理後銨離子含量隨時間之變化 ……….….. 96

表35 不同疏伐度處理後氯離子含量隨時間之變化 ……….….. 98

表36 不同疏伐度處理後硝酸根離子含量隨時間之變化 ...………….. 101

表37 不同疏伐度處理後硫酸根元素含量隨時間之變化 ………...….. 103

表38 不同疏伐度處理後磷酸根離子含量隨時間之變化 ………. 105

表39 不同疏伐度處理後陽離子總量隨時間之變化 ………...….. 108

表40 不同疏伐度處理後陰離子總量隨時間之變化 ………... 111

表41 不同疏伐度處理後鹽基陽離子總量隨時間之變化 …………... 114

表42 不同疏伐度處理後酸中和能力隨時間之變化 ………. 117

表43 不同疏伐度處理後價數平衡隨時間之變化 ………... 121

表44 對照組不同土壤深度中氣候因子與土壤性質的相關性分析 …. 126 表45 25%疏伐處理下不同土壤深度中氣候因子與土壤性 質的相關性分析 ……….………... 128

表56 40%疏伐處理下不同土壤深度中氣候因子與土壤性 質的相關性分析 ………..………..………... 129

(11)

表47 對照組不同土壤深度中氣候因子、土壤性質與養分

元素的相關性分析 …………..………..………... 132 表48 25%疏伐處理下不同土壤深度中氣候因子、土壤性

質與養分元素的相關性分析 ………....…………... 135 表49 40%疏伐處理下不同土壤深度中氣候因子、土壤性

質與養分元素的相關性分析 ………... 137 表50 不同疏伐度下不同土壤深度中氣候因子、土壤性質與

養分元素總量的相關性析 ………..…….….………... 141

(12)

圖目錄

圖1 和平事業區 61 林班疏伐試驗區不同疏伐度處理之 12 個

樣區的分布與5 個代表性土壤樣體的位圖 ………...……... 9

圖2 研究期間研究區之氣候(a)氣溫;(b)降雨量 ………. 19

圖3 樣區內土壤樣本的採樣方式示意圖 ………...……..…… 20

圖4 TP1 土壤樣體的(a)剖面形態與(b)植被照片 …………..…………... 31

圖5 TP2 土壤樣體的(a)剖面形態與(b)植生照片 ………..……... 32

圖6 TP3 土壤樣體的(a)剖面形態與(b)植生照片 ………. 36

圖7 TP4 土壤樣體的(a)剖面形態與(b)植生照片 ………. 37

圖8 TP5 土壤樣體的(a)剖面形態與(b)植生照片 ………. 38

圖9 相同疏伐度處理下不同土壤深度之土壤 pH(H2O)值的變化 …... 54

圖10 相同疏伐度處理下不同土壤深度之土壤水分含量的變化 ……... 59

圖11 相同疏伐度處理下不同土壤深度之土壤有機碳的含量的 變化 ……….………… 62

圖12 相同疏伐度處理下不同土壤深度之單位面積土壤有機 碳含量的變化 ………. 64

圖13 相同疏伐度處理下不同土壤深度之土壤有機碳的樣區 貯存量的變化 ………. 66

圖14 相同疏伐度處理下不同土壤深度之全氮的含量的變化 …...…. 69

圖15 相同疏伐度處理下不同土壤深度之土壤碳氮比的變化 ………... 71

圖16 相同疏伐度處理下不同土壤深度之土壤溶液之 pH 值的 變化 …...……...……...……...……...……...……...…….. 75

圖17 相同疏伐度處理下不同土壤深度之鉀元素含量的變化 …...… 78

圖18 相同疏伐度處理下不同土壤深度之鈉元素含量的變化 ……... 80

(13)

圖19 相同疏伐度處理下不同土壤深度之鈣元素含量的變化 …...….. 83

圖20 相同疏伐度處理下不同土壤深度之鎂元素含量的變化 ………... 85

圖21 相同疏伐度處理下不同土壤深度之鐵離子含量的變化 …….….. 88

圖22 相同疏伐度處理下不同土壤深度之鋁離子含量的變化 ……... 90

圖23 相同疏伐度處理下不同土壤深度之錳離子含量的變化 …...….... 92

圖24 相同疏伐度處理下不同土壤深度之矽離子含量的變化 ………... 94

圖25 相同疏伐度處理下不同土壤深度之銨離子含量的變化 …….….. 97

圖26 相同疏伐度處理下不同土壤深度之氯離子含量的變化 ….…….. 99

圖27 相同疏伐度處理下不同土壤深度之硝酸根離子含量的變化 ... 102

圖28 相同疏伐度處理下不同土壤深度之硫酸根元素含量的變化 .… 104 圖29 相同疏伐度處理下不同土壤深度之磷酸根離子含量的變化 .… 106 圖30 相同疏伐度處理下不同土壤深度之陽離子總量的變化 ………. 109

圖31 相同疏伐度處理下不同土壤深度之陰離子總量的變化 ……... 112

圖32 相同疏伐度處理下不同土壤深度之鹽基陽離子總量的變化 ... 115

圖33 相同疏伐度處理下不同土壤深度之酸中和能力的變化 ... 118

圖34 相同疏伐度處理下不同土壤深度之價數平衡的變化 …... 122

圖35 不同疏伐度處理區之陽離子總量、陰離子總量、 酸中和能力、鹽基陽離子總量與價數平衡隨土壤 深度的變化 ……...…...…..…...…...…..…...…...………... 123

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壹、前言

疏伐(thinnings)的目的在於重新配置林分之生長潛力,以獲得有利之 林木生育;俟屆輪伐期之際,全林分之林木均可長成商用材之大小,可供 利用之需(王子定,1992)。疏伐由於增加地表的光度及加劇日夜溫度的變 化,而促使土壤中儲存的種子發芽及地表植群的生長,改善人工林在生物 多樣性及水土資源保育的功能(郭幸榮,2005)。邱志明(2005)詳細的提出,

除了大眾所周知的可增加林木之生長及提升形質外,森林疏伐作業尚有下 述之正面效果:(1)可促進地被植物的生長而減緩地表逕流及沖蝕;(2)增 加生物多樣性,疏伐後促進土壤種子庫之發芽,前生樹及地被植群之生 長,形成複層林相;(3)陽光入射量增加,促進腐植質之分解,提高土壤肥 沃度;(4)留存生長旺盛之林木,光合作用較高,故能增進 CO2之吸存減 低溫室效應;(5)林地留存部分倒木或枯立木,可提供昆蟲、鳥類及野生動 物之棲息場所;(6)增進林分景緻,經過疏伐之林分,林內透光良好,令人 舒暢沒有壓迫、雜亂之感覺;(7)輪伐期延長,減低對環境之干擾;與(8) 減少病蟲害之發生。

關秉宗(2005)指出:在傳統經營中,疏伐本就為森林撫育中極為重要 的工具,其目的乃在將人工林中部分林木經由多次且逐步地移除,讓留存 木得以有較大的生長空間以長成大徑級優質木的一種方法。適當的施行疏 伐可減少林木之競爭,增加保留木之相對生長空間,促進保留木之生長,

並可改林木品質,降低枯死率,保持林分活力及健康狀態,疏伐之主要效 用除增加林木胸高直徑生長外,其社會之歧異度指數會隨疏伐強度之提高 而增加(顏添明,2005)。

台灣地區現存人工林面積約42 萬公頃,佔全島森林地的 20.1%,其 中人工針葉林面積約21.8 萬公頃、人工闊葉林面積約 14.5 萬公頃與人工 混合林面積約5.9 萬公頃。林務局管轄的國有林事業區內之人工林中蓄積

(15)

量超過100 萬立方公尺的樹種以柳杉最高,蓄積量高達 933 萬立方公尺,

其次為松類、杉木類、檜木、相思樹(林務局,1995)。羅東林區管理處現 有約11,000 公頃之人工林,多已成林且未經行中期後期撫育,林木生產力 與生長形質多已受限制,林相景觀多雜亂,林分環境因鬱閉,已不利於原 生林木之發芽更新、或成幼木庫,尤其林分孔隙處已有原生針闊葉樹種更 新如檜木等,但生長與形質受壓抑(林世宗等人,2004)。依人工林經營目 標已需進行林分調整,改善林分組成與結構,期能促進人工林資源產能提 昇,增進人工林物種多樣性,健全林分結構發揮森林環境功能。

目前臺灣地區對於”森林疏伐對土壤的影響”之議題的研究上極為少 見,而利用土壤溶液化學的研究方式來探討疏伐處理對土壤養分組成之影 響,本研究應為臺灣地區的第一次嘗試。因此,本研究選定羅東林區管理 處所管轄之太平山區51 年生的柳杉人工林,探討疏伐試驗區內不同疏伐 度處理對林地內土壤養分的影響。主要的研究目的為:(1)探討疏伐試驗區 內土壤的生成與種類;(2)疏伐處理對土壤性質之影響;(3)疏伐處理對土 壤碳存量之影響;(4)利用土壤溶液化學的變化探討不同疏伐處理下土壤養 分元素含量隨時間的變化。

(16)

貳、前人研究

一、森林疏伐對土壤的影響

疏伐為森林管理上很重要的一種方式(Wang et al., 1995)。藉由移除一 定數量的林木而打開鬱閉的樹冠層,造成林下微氣候重要的改變與因此影 響留存木的生態生理上的作用(ecophysiological functioning);疏伐似乎也 會增加這些留存木的生長速率。翁世豪(2003)曾於觀霧地區 30 年生柳杉人 工林進行單株下層疏伐試驗,區分為強度(每公頃保留 500 株)、中度(每公 頃保留680 株)、弱度(每公頃保留 960 株)及對照組(未疏伐,每公頃原有 1450 株),探討各處理在短期內(2 年)微環境的變化、林下地被植物的變動 及柳杉留存木之生長反應。翁世豪(2003)的研究結果指出:疏伐度愈高,

林分回復穩定愈慢;強度疏伐後,土壤溫度及氣溫在生長季較其它處理略 高1.6℃-2℃及 1.2℃-1.5℃,其它季節相差小於 1℃;土壤水勢隨疏伐度增 加而提高,尤以乾旱季節較為明顯;隨疏伐強度愈強則空氣之相對溼度愈 低。

Roig et al.(2005)也指出:疏伐對於生態系有許多生態的影響(例如熱 輻射能到達林地,提供較高之溫度給根生長),會加速土壤中分解作用 (decomposition)和礦化作用(mineralization)之過程,增加植物有效養分的含 量。邱志明與林振榮(2005)的研究指出:不同疏伐處理林分之單位面積的 生物量及碳吸存量,其大小依序為無疏伐>中度疏伐>強度疏伐。因此,疏 伐處理降低單位面積的林分生物量及碳吸存量,但隨著疏伐時間之延長,

其差異會愈來愈小。另外,將疏伐林木及枯死木加以計算時,不同疏伐處 理單位面積的生物量及碳吸存量,其大小依序為無疏伐>中度疏伐>強度疏 伐, 但達到 17 年生以後,中度疏伐處理比未疏伐區有較高的生物量及碳 吸存量。 可見林分合理疏伐經營可增加單位面積的生物量及碳吸存量,

為疏伐強度太大,則單位面積之生物量及碳吸存量反而降低。

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Vesterdal et al. (1995)認為:養分自有機質中的分解與釋出受到氣候條 件、土壤性質與枯枝落葉層特性(例如包括枯枝落葉層的養分含量與木質 素/氮的比值)的影響。然而,在一定的林分內,森林地表枯枝落葉層的微 氣候也會影響礦化作用的狀態,疏伐的強度對於森林地表枯枝落葉層的微 氣候有決定性的影響。另外,疏伐可能會降低樹根與腐生性微生物競爭吸 收水分與養分的作用,與促進礦化作用。因此,疏伐可以做為管理有機質 的累積與養分循環速率的方法。早期的研究也指出疏伐處理對於礦化作用 有正面的影響(Wollum and Schubert, 1975; Piene and Van Cleve, 1978)。

森林疏伐對於對土壤溶液化學組成及動態變化之研究方面,Bäeumler and Zech (1998)在巴伐利亞(Bavarian)阿爾卑斯山區之針葉林中持續 4 年所 做的研究指出:表土土壤溶液化學性質受大氣輸入影響,但所沉澱下來 的酸度藉由離子交換及矽酸塩風化作用(silicate weathering)大部分完全 地及快速地被緩衝;土壤溶液化學性質進一步受到生物性過程(biogenetic processes)所控制,包括礦化作用(mineralization)會釋放出離子,以及生物 性固定作用(biological immobilization)與根部吸收(root uptake)對離子的暫 時性固定作用(temporary fixation);疏伐(移除 40%的林木)造成土壤溶液化 學強烈的改變;而由於土壤具有高度的緩衝能力,經疏伐一年後,土壤溶 液的化學性質會回覆到疏伐之前的狀態。

二、土壤溶液化學的研究

在森林生態系統的生物地質化學作用(biogeochemistry)中,土壤扮演 了重要的角色(Johnson et al., 2000)。森林土壤為養分的重要來源,包括 N、

P、K、Ca、Mg、S 與數種微量養分。土壤化學的知識與了解在評估森林 對於自然或人為干擾的敏感性方面相當有助益。而在自然環境資源的研究 中,土壤溶液(soil solution)的重要性正如 Joffe(1993)所描述的,土壤溶液

(18)

為土壤體內的血液循環(blood circulation of the soil body) (Litaor, 1988;

Campbell et al., 1989)。在土壤學方面的研究中,土壤溶液的組成

(compositions)非常重要,包括土壤生成化育的研究(Raulund-Rasmussen, 1989)及生態系中養分循環的分析(Bergström and Johansson, 1991)等。土壤 溶液化學的測定可以提供作為土壤中養分狀況有效的量度(Adams and Odom, 1985)。Ranger et al. (2001)更指出:土壤溶液的研究是一個很重要 的面向,因為土壤溶液最能用以描繪現時的土壤動態變化(current soil dynamics)與快速的反應外界環境的變化;土壤溶液也能提供下列兩種土壤 的資訊:現時的機制與長期的土壤生成過程。

在森林生態系統養分循環的研究中,土壤溶液化學的研究是一個重要 的課題。生態系統內土壤溶液的分析對於了解森林生態系統養分輸出與輸 入之間的平衡關係,非常重要(Arthur and Fahey, 1993);土壤溶液的化學 組成分經常被用來描述研究地區的生態特性,以及在描述土壤剖面的生態 環境時一個很重要的特性(Meiwes et al., 1986)。季節的變化(seasonal changes)已被視為一個具潛在性改變土壤溶液組成的因子之一(Zabowski and Ugolini, 1990)。Ugolini et al. (1988)分析土壤溶液、樹冠穿落水(canopy throughfall)及雨水(precipitation)之組成,研究日本東北部地區的火山灰土 化作用(andosolization)及淋澱化作用(podzolization)。Zabowski and Ugolini (1990)的研究曾提出:土壤溶液中主要的陽離子、陰離子與碳濃度都有強 烈的季節性循環現象。Grieve (1990)四年的監測結果發現,土壤溶液濃度 的年循環變化為氯、鈉及鎂濃度在冬季較高,在夏季末則以可溶性有機碳 (DOC)及鐵濃度較高。

Forti and Neal (1992)的研究說明在熱帶雨林中生態系統內元素的循 環, 主要受穿落水與淺層土壤溶液之間化合物的轉換所控制,其流動量 高於自降雨輸入(input)及溪流輸出(output)的量。穿落水在養分由植物至土

(19)

壤的轉移過程中,扮演一個重要的角色;而由土壤溶液的研究結果可知,

離子物種並沒有輸送到底土及地下水中,這些離子被植物的根叢所保留及 被根所吸收。Nakagawa et al. (2001)在中國大陸南部森林集水區中元素的 收支平衡間的關係的研究結果指出,雨水溶液主要的成分是氫、銨酸態 氮、硫酸根及鈣含量;而森林的輸出養分主要是鈣及鎂離子。Tokuchi et al.

(1993)探討針葉林土壤剖面中,土壤溶液化學的垂直變化,發現土壤溶液 中的無機態氮以NO3為主,NO3、Ca2+、Mg2+為研究期間土壤溶液中主 要的離子。硝化作用主要發生在Ah 層,而 Ah 層之 NO3濃度及流量隨時 間的變化,受到季節性硝化作用過程的影響。Farrell et al. (2001)研究針葉 林生態系中養分輸出及輸入間的平衡及氫離子收支及承載量之長期監 測,發現生態系中硝酸態氮、鎂、錳、鋁及有機酸的輸出量大於輸入量,

氫離子、銨態氮、鈣、鉀及氯離子含量的輸入量大於輸出量。Bäeumler and Zech (1998)認為,土壤溶液的化學性質受到生物性化育過程的控制,包括 礦化作用釋出離子以及因生物固定與根部吸收造成暫時性的固定作用。

三、土壤溶液抽出方法的研究

土壤溶液的研究有兩種途徑,以實驗室為基礎及以野外為基礎。前者 由自野外採回的土壤樣本中取得土壤溶液,而後者則由現地(in situ)的土壤 剖面中取得土壤溶液。Sposito(1986)指出,在測定土壤中離子物種活性的 時候, 所獲取溶液應該要正確的反應真正的土壤溶液;然而不幸的是,

除了繼續努力的研究之外,土壤溶液的抽出方法仍然會有不當的或無法接 受的巨大誤差存在。Liator (1988)明白的提出,沒有單一種土壤溶液的採 集裝置可以全然適用於野外所遇到的各種狀況。Hantscher et al. (1988)以固 定土/水比值的方式,比較平衡土壤抽出液(equilibrium soil extracts)與滲漏 土壤抽出液(percolation soil extracts)兩者化學組成分的差異,研究結果指

(20)

出,滲漏土壤抽出液中有顯著較高含量的H+、Al3+、Fe2+,及顯著較低含 量的Ca2+、Mg2+、Na+、K+;因為滲漏的方式並不破壞土壤樣本,因此比 飽和土壤抽出的方式更能真實的確認土壤溶液中的化學組成分。Zabowski and Ugolini (1990)比較水分滲漏計(lysimeter)與離心法兩者所抽出土壤溶 液的季節性差異。結果指出,以滲漏計所得到的土壤溶液中的陽離子、陰 離子、pH 或碳濃度的季節性變化較少,而不論低速或高速離心所得的溶 液,在主要的陽離子、陰離子與碳濃度都有強烈的季節性循環現象;離心 所得的土壤溶液濃度經常高於滲漏計,但鋁及矽則例外。

綜合過去學者的研究結果,彙整如下幾點:

(一)管柱置換(column-displacement)與離心(centrifuge)兩種抽出方法之 土壤溶液的組成並沒有明顯差異;管柱置換需要良好的技術,而 且並不適用於砂土或壤質砂土,但適用於含有足夠黏粒的土壤。

離心法的優點並不會破壞土壤樣本,這些土壤可再用於其它的研 究(Adams et al., 1980)。

(二)所有的土壤樣本應避免風乾(air drying)及再淋濕(rewetting),以免 造成土壤溶液化學性質的強烈變化(Bartlett and James, 1980)。

(三)土壤的風乾及再濕潤會影響土壤溶液的化學組成,主要原因為干 擾的機制會使礦質土壤內的元素濃度造成影響(Jones and Edwards, 1993)。

(四)簡單離心法適用於所有的土壤,特別是有機的或粗質地的土壤,

但對於細質地土壤的效果較差(Adams et al., 1980; Campbell et al., 1989)。

(五)新鮮採集之田間濕潤度(field-moist)土壤樣本應在 24 小時內完成土 壤溶液的抽出,以避免貯存時間過長對溶液性質的影響(Edmeades et al., 1985; Ross and Bartlett, 1990)。

(21)

(六)不論是那種採樣的策略,所抽出的土壤溶液樣本體積應盡可能降 低對土壤系統的擾動。採樣的間隔應盡可能縮短,以避免在此採 樣系統中樣本的變化(Grossman and Udluft, 1991)。

(七)以不同轉速的離心排水技術取得之土壤溶液,其樣品的汙染可能 性最小(Edmunds and Bath,1976;Zabowski and Ugolini, 1990)。

(八)如果研究的目的在於收集盡可能接近田間狀態的土壤溶液,則使 用新鮮、田間濕潤度樣本的離心排水技術似乎是最適用的方法 (Giesler and Lundström, 1993)。

依據現地的觀察結果,研究區森林的地表有機質含量相當高與土層中 岩石碎屑含量也高,造成土壤孔隙度增加及土壤水分滲漏較速,以壓力式 或零壓力式水分滲漏計在現地應用時幾乎無法抽取到土壤溶液。因此由前 人研究結果中,我們選擇採用Hantschel, (1988)所提之固定土/水比值的飽 和土壤,以收集離心平衡溶液(Centrifuge Balance Liquid, CBL)之方式代替 水分滲漏計收集土壤溶液。離心平衡溶液的收集方式為採集新鮮土壤進行 飽和(土/水=1/0.8),新鮮土壤樣本在採集後 24 小時內完成土壤溶液的飽 和處理與抽出,以免造成土壤因風乾與再濕潤之後造成溶液化學性質的強 烈變化。

(22)

叄、材料與方法

一、研究區域環境概述

(一)研究區地理位置

位於和平事業區61 林班(翠峰林道 2.5K 處右下方),為民國 42 年建造之51 年生柳杉人工林,面積 3 公頃之疏伐試驗監測樣區(每個 樣區為50×50 公尺) (圖 1),海拔約 1900 m。研究區為疏伐試驗監測樣 區內所設之核心樣區(每個樣區為 20×25 公尺),包括 0%、25%與 40%

三種疏伐度處理,每種處理4 重覆,共計有 12 個樣區。疏伐作業在 2004 年 9 月間執行(林世宗等人,2004)。未疏伐對照組(0%)之 4 個樣 區包括樣區2、3、9 與 10,輕度疏伐(25%)之 4 個樣區包括樣區 1、6、

8 與 12,中度疏伐(40%)之 4 個樣區包括樣區 4、5、7 與 11。

圖1 和平事業區 61 林班疏伐試驗區不同疏伐度處理之 12 個樣區的分布 5 個代表性土壤樣體(TP1, TP2, TP3, TP4, TP5)的位置圖

TP1

TP2

TP3 TP5

TP4

0 25 50 km 120∘E 121∘E 122∘E

25∘N

24∘N

23∘N

22∘N TAIWAN

(23)

(二)研究區的疏伐處理

疏伐作業在2004 年 9 月間執行,疏伐方式為下層疏伐,依林分 株數疏伐,選木標準包括:樹種、林木冠級形質與林木位置距離,疏 伐樹種以柳杉為主,其餘為劣質之林木;而經疏伐後之林木有部分外 移利用,其它皆留於樣區內(林世宗等人,2004, 2005):疏伐度以株數 疏伐度為基準,採用下層疏伐,分25%及 40%之疏伐區,分別取樣區 每木調查,先考量林木形質由柳杉中自劣勢木選取再由下層木選取至 預定之疏伐株數,如為分叉木擇其中之一較優良主幹保留,叢生小徑 之闊葉樹則去除。但原生樹種生長良好之林木,如檜木、台灣檫樹、

山櫻花、紅榨槭等,包括屬於下層之小徑木者均需保留,另疏伐對象 之選擇需考量林木之位置,由林分株數疏伐度及現存株數可計算留存 林木之平均株距,本林分現存總林木之平均株距為3.1 m,25%株數疏 伐度區調整平均株距為3.5 m;40%疏伐度區調整平均株距為 4.0 m。

如於林分空隙處、林木稀疏處(如株距大於 5 m),應考量保留部分林 木,即使是小徑木,應如果林分內株距太小(如株距小於 2.5 m),即林 分密集處則考量增加疏伐木,即使是較大之林木,枯死木均應伐除,

因前述調查之林木是以胸徑≧10 cm 者為對象,對小於 10 cm 樹形不 良之林木亦應清除。

依據疏伐處理之前各樣區林分株數詳細調查的結果(表 1),在未 疏伐處理區(0%)內,生立木株數平均為 1278 株/公頃,其中柳杉佔 39%、紅檜佔 25%、檫樹佔 5%與闊葉樹佔 31%,而枯立木(DBH≧10 cm)株數平均為 120 株/公頃。在 25%疏伐處理區內,生立木株數平均 為1155 株/公頃,其中柳杉佔 52%、紅檜佔 15%、檫樹佔 4%與闊葉樹 佔29%,枯立木(DBH≧10 cm)株數平均為 131 株/公頃。在 40%疏伐 處理區內,生立木株數平均為1142 株/公頃,其中柳杉佔 43%、紅檜

(24)

佔12%、檫樹佔 6%與闊葉樹佔 38%,枯立木(DBH≧10 cm)株數平均 為148 株/公頃。不同疏伐度處理樣區之生立木株數平均值差異不大,

樣區間的變異也相當;柳杉所佔的比例以25%疏伐處理區最高(52%),

紅檜在未疏伐處理區(0%)中所佔比例最高(25%),闊葉樹則在 40%疏 伐處理區內佔有最高的比例(38%)。40%疏伐處理區內的枯立木株數平 均值最高,其次為25%疏伐處理區與 0%疏伐處理區,但 25%疏伐處 理區的枯立木株數變異量相當高(405%)。

另外,表2 所示為疏伐試驗區樹種疏伐木株數,在 25%疏伐處理 區共伐除林木294 株/公頃,其中柳杉佔 55%、紅檜佔 3%、檫樹佔 1%

與闊葉樹佔40%。在 40%疏伐處理區共伐除林木 425 株,其中柳杉佔 37%、紅檜佔 3%、檫樹佔 1%、闊葉樹佔 59%。由疏伐株數計算實際 疏伐強度的結果,25%疏伐處理區之實際疏伐度平均為 26%,40%疏 伐處理區之實際疏伐度平均為36%。另外,以斷面積計算疏伐率的結 果(林世宗等人,2005),25%疏伐處理區之實際斷面積疏伐度平均為 14%,40%疏伐處理區之實際斷面積疏伐度平均為 20%。

表1 疏伐前疏伐試驗區之林分株數統計表(plant/ha)*

疏伐度 生立木 柳杉 紅檜 檫樹 闊葉樹1 枯立木2

0% 1278±211(17) 504±224(44) 316±173(55) 62±53(85) 396±146(37) 120±30(25) 25% 1155±115(10) 596±136(23) 171±116(68) 45±35(78) 333±130(39)

131±530(405)

40% 1142±146(13) 489±256(52) 142±72(51) 72±71(99) 439±344(78) 148±53(36)

*:每種疏伐處理為四個重覆樣區的平均值±標準偏差(Mean±SD);括號內為變異係數百 分比(CV%)

1:未包含胸徑小於 10cm 的闊葉樹株數數量。

2: DBH≧10cm。

(資料來源:整理自林世宗等人(2005))

(25)

表2 疏伐試驗區樹種疏伐木株數統計表(plants/ha)

疏伐度 柳杉 紅檜 檫樹 闊葉樹1 留存株數 疏伐株數 疏伐度

%

留存 砍伐 留存 砍伐 留存 砍伐 留存 砍伐

0%

Mean 504 0 316 0 62 0 396 0 1278 0 0 SD 224 0 173 0 52 0 146 0 210 0 0

CV% 44 0 55 0 84 0 37 0 16 0 0

25%

Mean 433 163 171 10 44 2 214 119 862 294 26 SD 107 58 101 4 33 2 104 32 92 33 2 CV% 25 36 59 40 75 100 49 27 11 11 8

40%

Mean 330 159 131 11 69 3 187 252 717 425 36 SD 175 108 66 7 67 4 111 240 53 161 9 CV% 48 68 50 64 97 133 59 95 7 38 25

1: 未包含胸徑小於 10cm 的闊葉樹株數數量。

(資料來源:整理自林世宗等人(2005))

在疏伐試驗區的林分平均鬱閉度變化方面(表 3),疏伐前三種疏 伐度處理區的平均鬱閉度約為83%;疏伐後,在未疏伐處理區之平均 鬱閉度略為降低,2004/11-2005/9 間的平均鬱閉度約為 80%;在 25%

及40%疏伐處理區,疏伐後平均鬱閉度有明顯的下降,2004/11-2005/9 間的平均鬱閉度分別為72%與 70%,疏伐後兩者的林分鬱閉度差異不 大,亦皆小於未疏伐處理區。疏伐試驗區在2005/9 所觀測到的平均鬱 閉度有較大的變化,主要是因為在2005/6-2005/9 間臺灣地區受到包括 海棠、馬莎、珊瑚、泰利、與龍王等數個輕度至強烈的颱風侵襲,疏 伐試驗區的林分遭受強風豪雨的破壞,因而平均鬱閉度有明顯的降 低,其中又以25%疏伐處理區的變化最大。

(26)

表3 疏伐試驗區疏伐前後平均鬱閉度統計表(%)*

0% 25% 40%

疏伐前

2004/08/03

82.3±4.1(5) 83.2±3.4(4) 84.5±2.0(2)

疏伐後

2004/11/10

80.9±1.7(2) 67.7±4.7(7) 65.5±3.3(5)

2005/03/19

79.1±3.2(4) 70.7±1.8(3) 68.7±4.2(6)

2005/06/29

80.5±2.1(3) 76.1±1.1(1) 73.6±2.0(3)

2005/09/29

78.9±1.1(1) 71.8±1.2(2) 71.4±2.2(3)

*:每種疏伐處理為四個重覆樣區的平均值±標準偏差(Mean±SD);括號內為變異係數百 分比(CV%)

(資料來源: 整理自林世宗等人(2004, 2005))

在各組成分乾物質量的統計方面(表 4):未疏伐處理區(0%)內,

總乾物量平均為261tons/ha,其中針葉樹佔 78%、闊葉樹佔 19%、灌 木層佔0.13%、地被植物佔 0.31%、枯枝落葉層佔 2.56%;在 25%疏 伐處理區內,總乾物量平均為218tons/ha,其中針葉樹佔 73%、闊葉 樹佔23%、灌木層佔 0.12%、地被植物佔 0.31%、枯枝落葉層佔 2.93%;

在40%疏伐處理區內,總乾物量平均為 278tons/ha,其中針葉樹佔 56%、闊葉樹佔 41%、灌木層佔 0.11%、地被植物佔 0.25%、枯枝落 葉層佔2.46%。

在三種不同疏伐處理下,各組成分的平均乾物量多寡皆依序為針 葉樹>闊葉樹>枯枝落葉層>地被植物>灌木層。針葉樹以未疏伐處理區 (0%)較高;闊葉樹以 40%疏伐處理區較高,灌木層、地被植物及枯枝 落葉層三者在各處理間並無明顯之差異。25%疏伐處理區之總乾物量 在三者中較低,而40%疏伐處理區內的總乾物量明顯較高,但變異量 最高(62%)。

(27)

表4 疏伐試驗樣區各組成分乾物質量統計表(tons/ha)*

疏伐度 針葉樹 闊葉樹 灌木層 地被植物 枯枝落葉層 總乾物量 0% 203±47(23) 50±25(49) 0.34±0.39(117) 0.81±0.65(80) 6.67±3.71(56) 261±77(29) 25% 160±73(46) 51±25(48) 0.26±0.20(80) 0.68±0.32(48) 6.38±2.51(39) 218±101(46) 40% 155±81(52) 115±89(77) 0.31±0.29(92) 0.69±0.32(46) 6.85±3.24(47) 278±174(62)

*:每種疏伐處理為四個重覆樣區的平均值±標準偏差(Mean±SD);括號內為變異係數百 分比(CV%)

(資料來源: 整理自林世宗等人(2004))

林分各組成生物量的估算與統計結果(表 5):疏伐前,在三種不 同疏伐處理下,各組成分的平均生物量大小皆依序為針葉樹>闊葉樹>

灌木層>地被植物;針葉樹以 0%疏伐處理區較高,闊葉樹以 40%處理 區較高,灌木層及地被植物層皆以25%處理區較高;灌木層生物量的 變異量最高(91-139%),其次為闊葉樹(51-91%)與地被植物(38-71%)。

疏伐後,針葉樹之三種處理間的生物量依序為0%>25%>40%;闊葉樹 之生物量為0%>40%>25%。但各處理間並無統計上顯著差異。

另外,林分各組成之碳濃度(%)(表 6)依序為枯落物層>闊葉樹>

地被植物>灌木層>針葉樹。枯落物層的碳濃度可達到 50%,而針葉樹 的平均碳濃度約為47%,各組成間的碳濃度差異不大,平均而言疏伐 試驗區林分各組成的碳濃度約為48%。

(28)

表5 疏伐試驗區疏伐前後林分各組成生物量表(tons/ha)*

針葉樹 闊葉樹 灌木層 地被植物

疏伐前

0% 195.0±64.0(33) 48.2±24.5(51) 1.4±1.6(114) 0.7±0.5(71) 25% 185.6±41.2(22) 44.3±32.3(73) 2.8±3.9(139) 0.9±0.5(56) 40% 184.7±75.0(41) 61.1±55.8(91) 2.1±1.9(91) 0.8±0.3(38) 疏伐後

0% 195.1±64.0(33) 48.2±24.5(51) --# -- 25% 162.3±37.9(23) 37.1±32.0(86) -- -- 40% 155.0±53.6(35) 43.3±37.6(87) -- --

*:每種疏伐處理為四個重覆樣區的平均值±標準偏差(Mean±SD);括號內為變異係數百 分比(CV%)

#: no data

(資料來源: 整理自林世宗等人(2005))

表6 疏伐試驗區林分各組成的碳濃度表(%)*

針葉樹 闊葉樹 灌木層 地被植物 枯落物層

碳濃度% 46.6±0.1(0.3) 48.1±0.1(0.2) 47.5±0.1(0.1) 47.7±2.1(4.5) 49.7±0.2(0.3)

*: Mean±SD; 括號內為變異係數百分比(CV%) (資料來源: 整理自林世宗等人(2005))

利用林分各組成的生物量與碳濃度來推估林分各組成的碳含量 (表 7):疏伐前,針葉樹以 0%處理區最高,25%及 40%處理區則無明 顯差異,但40%處理區的變異量較高;闊葉樹以 40%處理區時最高,

0%及 25%處理區在數量上無明顯差異。灌木層、地被植物及枯落物層 三者在各處理間並無明顯差異。疏伐後,25%及 40%處理區之間的針 葉樹碳含量差異不大;25%處理區的闊葉樹碳含量最低,0%與 40%處 理區之間的差異也不大。

(29)

表7 疏伐試驗區疏伐前後林分各組成碳含量表(tons/ha)*

針葉樹 闊葉樹 灌木層 地被植物 枯落物層

疏伐前

0% 91.0±29.8(33) 22.7±11.5(51) 0.7±0.8(117) 0.4±0.3(71) 3.4±0.9(26) 25% 86.5±19.2(22) 20.9±15.2(73) 1.3±1.9(142) 0.4±0.2(60) 3.1±1.2(40) 40% 86.1±35.0(41) 28.8±26.3(91) 1.0±0.9(92) 0.4±0.1(38) 3.7±1.1(29) 疏伐後

0% 91.0±29.8(33) 22.7±11.5(51) --# -- -- 25% 75.7±17.7(23) 17.5±15.1(86) -- -- --

40% 72.3±25.0(35) 20.4±17.7(87) -- -- --

*: Mean±SD; 括號內為變異係數百分比(CV%)

#: no data

(資料來源: 整理自林世宗等人,(2005))

二、研究區地質概況

研究區域主要屬於中央脊樑山脈帶中出露不分層的始新世(Eocene) 地層-畢祿山層(何春蓀,2003)。畢祿山層以板岩和千枚岩為主要岩性,但 是在變質的泥岩中夾有較厚的變質砂岩層,有的為石灰質砂岩,有的為長 石質砂岩。另外,在太平山附近的三星山層,主要由板岩、厚層變質砂岩 及砂岩和板岩的互層組成,上部夾有薄層結晶石灰岩。

三、研究區氣候概況

研究區的氣候概況,經整理中央氣象局太平山測站的資料

(1995/4-2006/3),表 8 為月平均氣溫的統計表(1995/4-2005/12),表 9 為月 平均降雨量的統計表(1995/4-2005/12)。7 月之月平均溫度最高(17.7℃),1 月之月平均溫度最低(6.1℃),年平均溫度為 12.4℃;9 月的累積雨量最高 (平均 627 mm),3 月的累積雨量最低(平均 92.4 mm),年降雨量(1996-2004) 在2300-5500 mm 之間,年平均降雨量(1996-2004)為 3666 mm。研究的降

(30)

北季風的影響,降雨量的變化較大。

另外,研究期間的溫度與降雨量的變化(圖 2),由圖中可知 2005/7 的 氣溫最高(17.7℃)(圖 2(a)),與前述 1995/4-2005/12 之 7 月之月平均溫度相 當;2005/1 的氣溫最低(5.3℃),較低於 1995/4-2005/12 之 1 月之月平均溫 度。降雨量的部分,2005/7-2005/10 的降雨量相當高,主要由於此期間的 颱風頻繁發生,包括強烈颱風海棠(7 月中)、中度颱風馬莎(8 月初)、輕度 颱風珊瑚(8 月中)、強烈颱風泰利(8 月底)、中度颱風卡努(9 月中)、中度 颱風丹瑞(9 月底)與強烈颱風龍王(10 月初)等 7 個直接影響臺灣地區的颱 風。2005/1- 2005/12 間的累積雨量高達 5900 mm。在強風暴雨的影響之下,

造成前往研究區的道路中斷,使得研究監測與採樣也一併中斷。

四、研究區的主要植被種類

根據林世宗等人(2004)的調查,主要樹種為柳杉造林木(Cryptomeria

japonica (L. f.) D. Don)及紅檜(Chamaecyparis formosensis Matsum.)。另

外,包括白花八角(Illicium anisatum L.)、厚葉柃木(Eurya glaberrima Hayata)、狹葉夾迷(Viburnum foetidem Wall. var. rectangulatum (Graebner) Rehder)、深山野牡丹(Barthea formosana Hayata)、細枝柃木(Eurya

loquaiana Dunn)、森氏櫟(Cyclobalanopsis morii (Hayata) Schottky)、變葉新

木薑子(Neolitsea aciculata (Bl.) Koidz. var. variabillima (Hayata) J. C.

Liao)、高山新木薑子(Neolitsea acuminatissima (Hayata) Kanehira &

Sasaki)、假柃木(Eurya crenatifolia (Yamamoto) Kobuski)等亦分布於林內。

(31)

表8 太平山地區之月平均氣溫統計表(℃)

Y\M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 AVG 1995 16.7 14.0 16.9 17.2 17.0 15.6 14.0 8.9 4.9 13.9 1996 6.1 5.4 11.1 9.9 13.9 17.9 17.4 17.0 15.9 13.4 11.5 5.8 12.1 1997 5.1 6.1 10.2 12.6 14.9 15.9 16.7 17.2 14.4 13.5 10.5 8.4 12.1 1998 7.6 8.5 11.5 14.2 15.4 17.5 18.7 17.8 15.7 14.1 11.5 8.8 13.4 1999 7.2 6.0 11.9 12.7 13.8 17.2 17.3 17.0 15.9 13.7 9.7 5.9 12.4 2000 6.2 6.1 10.0 12.9 14.5 17.1 17.5 16.8 14.9 14.8 11.9 8.6 12.6 2001 6.7 8.0 9.9 12.5 15.4 17.0 17.5 17.2 15.3 13.3 8.5 7.4 12.4 2002 6.7 6.8 10.7 14.5 15.1 17.3 17.8 17.2 14.8 13.3 9.4 7.9 12.6 2003 4.6 8.3 9.3 14.3 15.4 16.6 18.8 17.5 16.1 11.6 11.6 5.2 12.4 2004 4.9 6.8 9.7 13.1 15.8 16.3 17.4 17.2 15.5 9.9 10.5 7.0 12.0

AVG. 6.1 9.6 10.5 13.0 14.9 17.0 17.7 17.2 15.4 13.1 10.6 7.2 12.4

(資料來源:中央氣象局逐年逐月氣象資料。測站:太平山 C0U710,項目:平均氣溫(℃),

時間:1995-2004,經度:121°31' 03〞E,緯度:24°30' 26〞N)

表9 太平山地區之累積降雨量統計表(mm)

Y\M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Summation

1995 31.5 141.0 99.5 331.0 292.0 284.5 250.0 121.0 1551 1996 71.0 146.5 62.0 269.5 292.5 219.0 1160.0 497.0 501.0 411.5 665.5 117.0 4413 1997 114.5 180.5 139.5 68.5 130.5 475.0 565.5 1205.5 338.0 146.0 39.5 122.0 3525 1998 112.5 310.5 119.0 102.5 520.0 237.0 184.5 611.0 600.0 1812.5 335.0 319.5 5264 1999 135.5 52.5 76.0 77.0 237.0 772.0 624.5 660.5 379.0 397.0 176.5 312.0 3900 2000 196.5 418.0 102.0 214.0 221.0 469.0 288.0 1295.0 230.5 708.5 588.0 370.0 5101 2001 202.5 84.5 102.0 177.5 556.0 253.5 679.5 308.5 2568.0 211.0 111.5 231.5 5486 2002 64.0 67.5 31.5 38.0 130.0 283.0 631.5 185.5 284.0 243.0 200.5 219.0 2378 2003 59.5 32.5 65.0 137.5 39.0 235.0 267.5 293.0 731.0 373.5 320.5 46.5 2601 2004 61.0 167.5 134.5 113.5 293.0 216.0 370.0 744.0 636.0 488.0 107.5 658.5 3990 AVG. 113.0 162.2 92.4 133.1 241.9 316.0 477.1 580.0 626.8 479.1 254.5 239.6 3666#

#:1995 年的資料不全,不列入計算年平均降雨量。

(資料來源:中央氣象局逐年逐月氣象資料。測站:太平山 C0U710,項目: 累積

(32)

8.9 7.7

6.8 5.4 11.7 16.3 13.0

17.2 17.7 16.9

15.9 13.0

7.7 8.0

5.3

0 4 8 12 16 20

94/1 94/2 94/3 94/4 94/5 94/6 94/7 94/8 94/9 94/10 94/11 94/12 95/1 95/2 95/3 Date

Temperature()

241 228 121

120 161 855

636 1431 1320

370 337

260 68 220 126 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

94/1 94/2 94/3 94/4 94/5 94/6 94/7 94/8 94/9 94/10 94/11 94/12 95/1 95/2 95/3 Date

precipitation (mm)

(a)

(b)

圖2 研究期間(94 年 1 月至 95 年 3 月)研究區之氣候(a)氣溫;(b)降雨量。

(33)

五、土壤樣體的選擇、採集與處理

(一)疏伐試驗樣區內土壤樣本的採集

在每個20×25 公尺的核心樣區內隨機選擇三處採樣點(圖 3),依 土壤深度的變化,採集0-10、10-20 與 20-30 公分的土壤樣本,三個 採樣點的土樣混合成一個土壤樣本,每次採集樣本數為:12 個樣區 (20×25 m)×3 個深度(0-10、10-20 與 20-30 公分)=36 個樣本,攜回實 驗室分析。定期取樣時間為2005 年 4 月至 2006 年 4 月,原則上每兩 月1 次共 7 次,由於受到前述數個颱風影響,造成前往研究區的道路 中斷,使得研究監測與採樣工作在 2005/7-2006/1 完全中斷,因此本 研究於2005 年 4、6 月及 2006 年 2、4 月共採集 4 次土壤樣本。另外,

在 2005/4 與 2006/4 在 12 個樣區及三個土壤深度分別採集土環(Soil core),以求得土壤的總體密度與觀察疏伐後土壤總體密度的變化。

25m

0-10 cm 10-20 cm 20 m

20-30 cm

圖3 樣區內土壤樣本的採樣方式示意圖( :隨機採樣點)

(二)代表性土壤樣體之選定

考量研究區的海拔高度變化、地形位置、植被複雜程度等的不 同,進一步選定代表性的土壤樣體(soil pedon),以瞭解研究區內土壤 的分布與分類。在不破壞樣區的前提下,在樣區周圍選擇並挖掘土壤 剖面,以減少對樣區環境與植被組成的破壞。依現場探勘與初步調查

(34)

極育土(Ultisols)與弱育土(Inceptisols)。本研究於研究區內共採集 5 個 代表性土壤樣體(TP1-TP5)(圖 1)。

(三)代表性土壤樣體土壤剖面的挖掘、描述與記錄(Soil Survey Division Staff, 1993)

剖面之挖掘的深度以至岩石層為原則。完成挖掘後開始清理剖 面使其表面現出原始自然狀態,插上標示牌及刻度尺並攝影留存;其 次劃分各化育層之約略層位界限,將各化育層編號,逐層詳細觀察並 描述剖面形態特徵及地理環境特徵。

剖面形態依顏色、質地、構造、結持度、植物根、生物孔洞、

特殊特徵、含石量、層界特徵及化育層的連續性加以描述之;對地形、

坡度、海拔高度、植被、座標位置(以 GPS 定位)等亦須加以記錄。

完 成 描 述 後 , 各化育層挖取土壤約二公斤,分袋裝土並註明編號,

以供實驗室分析之用。

(四)土壤樣品的前處理

1.樣區內土壤樣本的處理方式

現地採集之後,先置於已放置冰塊的保溫箱中冷藏,攜回實 驗室後必需馬上進行濕土土壤水分含量的測定與土壤溶液的抽 出(24 小時之內),之後再將土壤置於塑膠盤上經自然風乾的過程 (1-2 週),之後加以磨碎、過篩(<2mm),均勻混合後裝入塑膠罐 中,以備實驗分析用。

因為表層土壤的有機物含量很高,為了避免低估表層土壤有 機碳的含量,本研究在土壤磨碎過篩時先將直徑小於2mm 之有 機殘體挑出,經剪碎與研磨後再倒入同一層已過篩的土樣中,

(35)

2.代表性土壤樣體之分層土壤樣本

自野外採回後,將土壤置於塑膠盤上經自然風乾的過程(1-2 周),之後加以磨碎、過篩(<2mm),均勻混合後裝入塑膠罐中,

以備實驗分析用。

六、土壤物理性質分析

(一 )水分含量(Moisture content):重量法 (Gardner, 1986)。

(二)總體密度(Bulk Density):Core method (Blake and Hartge, 1986)。

(三 )粒徑分析(Particle size analysis):吸管法 (Gee and Bauder,

1986)。

秤取約12克土壤,加入30%H2O2在加熱板上定溫加熱除去有機 質,之後再加入200mL 0.3M 檸檬酸鈉溶液、25mL 1M 碳酸氫鈉溶 液及約3克之Na2S2O4,在水浴中加熱以去除游離鐵(重覆多次,直至 除去游離鐵為止)。靜置後倒去上清液,離心烘乾,精秤10克土壤放 入 電 動 打 碎 機 中 , 加 入 蒸 餾 水 及10mL 5% 之 偏 磷 酸 鈉 (sodium hexameta- phosphate, HMP),以中等速度打散約12-15分鐘,而後通過 300mesh (<0.47µm) 網 眼 的 篩 子 進 行 濕 篩 , 將 坋 粒 及 黏 粒 洗 入 1000mL的沉降筒中。通過300mesh之黏粒和坋粒則根據Stokes Law計 算不同粒子的沉降時間,用25mL的吸管吸取<2µm之黏粒懸浮液 25mL,烘乾秤重。分別計算出黏粒及坋粒之含量,如此即可求出土 壤中砂粒、坋粒和黏粒的重量百分率。質地分級則依照美國農部土 壤調查手冊質地三角圖求得。

(四)大於 2mm 的部分所佔的百分比

(36)

將所採集的土壤樣品風乾後,稱其風乾後的總重;全部再磨碎 與過篩(<2mm),收集並稱量大於 2mm 的部分的總重,將其除以風乾 土總重,即為每個土壤樣品大於2mm 部分所佔的百分比。

七、土壤化學性質分析

(一)土壤反應(pH值):玻璃電極法(McLean, 1982)。

1.土壤與去離子水依 1:1的比 例充分攪拌後,靜置一小時 後 以 玻 璃 電 極 測 定 。

2.土壤與1N KCl以 1:1的比 例充分攪拌後,靜置一小時後 以 玻 璃 電 極 測 定 。

(二 )土 壤有機 碳 (Organic carbon): Walkley-Black濕氧化法

(Nelson and Sommers, 1982)。

秤取0.5克風乾土,放在500mL錐形瓶中。用吸管吸取10mL 1N K2Cr2O7 加入其中,搖勻。迅速加入20mL濃硫酸,搖勻後靜置30分 鐘(若溶液呈綠色則重覆以上步驟,但土壤用量減半)。另作空白試驗 (即不加土,重覆以上步驟)。加入大約200mL蒸餾水和10mL 85%之 磷酸,放冷。滴加 30滴二苯銨指示劑後,放入"攪拌子",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)。

有機物含量(g/kg) = 10(1-(Vs/Vb))×13.4(g/kg) (1) Vs:土壤滴定0.5N Fe2+之體積(mL)

Vb:空白試驗0.5N Fe2+之體積(mL)

換算:OC(g/kg) = OM(g/kg)/1.724 (2)

(37)

7.0)(Thomas, 1982)。

秤取10克土壤,置入玻璃淋洗柱中,加入100mL 1M 醋酸銨(pH 7.0)淋洗,所交換出來的陽離子用原子吸光儀(A.A.)測定可交換性 鉀、鈉,鈣、鎂等含量,並以cmol(+)/kg soil 表示之。

(四 )陽離子交換容量(Cation exchange capacity, CEC

7

): 1N醋

酸 銨 法(pH 7.0) (Rhoades, 1982)。

10克土壤經1M 醋酸銨淋洗後,接著以100mL 95%之酒精洗去土 壤中多餘之醋酸銨溶液,然後再加入100mL 10%之NaCl溶液,淋洗交 換出土壤膠體表面之NH4+,以Kjedahl蒸餾法測得氮含量,進而算出 CEC,以cmol(+)/kg soil 表示之。

(五 )鹽 基飽 和 度 (Percentage of base saturation, BSP)

將1M 醋酸銨(pH 7.0)交換出的鹽基總量除以陽離子交換(CEC) 再乘以100,即為鹽基飽和度。即

BSP = [(可交換性 K+Na+Ca+Mg)/CEC7]×100% (3)

(六)游離態的鐵、鋁、錳、矽(Fe

d、Ald、Mnd、Sid

)分析:Sodium

Citrate-Bicarbonate-Dithionite (CBD)抽出法(Mehra and Jackson, 1960)。

取1克土壤加入80mL 0.3M 檸檬酸鈉溶液及10mL 1M碳酸氫鈉 溶液後放入80℃水浴中加熱15分鐘,在加入2g 低硫酸鈉持續攪拌一 分 鐘 後 靜 置 15 分 鐘 , 加 入 10mL 飽 和 氯 化 鈉 溶 液 , 離 心 (3500rpm)5-10min(紅壤土20-30min),組合懸浮溶液,使成100ml溶 液,以A.A.測定游離態的鐵、鋁、錳、矽。

(38)

(七)有機態的鐵、鋁、錳、矽(Fe

p

Al

p、Mnp

Si

p

)分析:0.1M Sodium

pyrophosphate(pH 10.0)抽出法(Loveland and Digby, 1984)。

取0.5克土壤加入50mL 0.1M pH 10.0焦磷酸鈉溶液後振盪16小 時,加入3-5滴superfloc(0.4%),劇烈振盪數十秒後離心(3500rpm 30min),過濾取上清液,以A.A.測定有機態的鐵、鋁、錳、矽。

(八)無定型鐵、鋁、錳、矽(Fe

o

Al

o

Mn

o

Si

o

)分析:0.2M oxalate reagent

(pH 3.0) 抽出法(McKeague and Day, 1966)。

取0.5克土壤加入50mL 0.2M pH3.0草酸銨溶液,在黑暗中振盪4 小時,加入3-5滴superfloc (0.4%),劇烈振盪數十秒後離心(2000rpm 5min)過濾取上清液,以A.A.測定無定型的鐵、鋁、錳、矽。

(九)土壤溶液的抽出(Hantschel et al., 1988)

攜回的新鮮土樣稱取 50g 並加 40mL 的去離子水,使土水比為 1:0.8,靜置 24 小時平衡後,以 1000 rpm (pF 3.0)的轉速離心 10 分鐘 後,過濾收集澄清液。所得土壤溶液之分析項目與方法如下:

1.pH 值:以 pH-meter 測定。

2.NO3-、PO43-、SO42-、Cl-等陰離子:以離子層析儀(IC)(Dionex 120, America)測定之。IC 分析條件為分析管柱型號:AS12A、沖滌 液:2.7 Mm Na2CO3 / 0.3 Mm NaHCO3、流速:1.5 mL/ min,

滯留時間:13 min。

3.K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Si4+等陽離子含量 以原子吸收光譜儀(Hitachi Z-8100)測定。

4.NH4+-N 以凱氏法(Kjeldahl’s method)測定。

(39)

(十)土壤碳貯存量的計算

利用下列方程式計算土壤中碳貯存量:

k

Td= Σ ρi Pi Di (1-Si) (4)

i=1

Td:單位面積定土壤深度(d)下土壤有機碳的總量(Mg/m2) ρi:土壤層次i的總體密度(Mg/m3)

Pi:土壤層次i的有機碳含量(g C/g soils) Di:土壤層次i的厚度(m)

Si:土壤層次i中直徑> 2mm的比例(%)

八、統計分析

以鄧肯氏新多變域分析方法(Ducan’s new multiple analysis method)分 析包括同一疏伐處理下,同一深度土層中土壤性質與土壤溶液化學組成分 在不同採樣時間下的顯著差異(p<0.05),以及同一採樣時間下,同一深度 土層中土壤性質與土壤溶液化學組成分在不同疏伐處間的顯著差異

(p<0.05)。

另外,以皮爾森相關係數(Person’s correlation coefficients)分別分析三 種疏伐度處理之下三個土層中,包括氣候因子、土壤性質與土壤溶液性質 相互間之相關性。上述兩種統計分析皆為利用SAS統計軟體計算之。

(40)

肆、結果與討論

一、代表性土壤樣體之研究

(一)代表性土壤樣體之生成環境特徵

於研究區內共採集5 個具代表性的土壤剖面(圖 1),表十為土壤 生成環境的特徵。剖面1(TP1)位於監測樣區 10 的下方,海拔 1790 公 尺,地形坡度較為平緩(8°≒15%);剖面 2(TP2)位於監測樣區 12 的下 方,海拔亦為1790 公尺,地形坡度較陡(34°≒68%);剖面 3(TP3)位於 監測樣區2 的上方,海拔 1860 公尺,地形坡度為(33°≒67%);剖面 4(TP4) 位於監測樣區1 及 2 的中間,海拔 1870 公尺,地形坡度為(32°≒63%);

剖面5(TP5)位於監測樣區 3 的上方,海拔 1890 公尺,地形坡度為(22°

≒41%)。TP1-TP5 五個剖面皆面向南方,土壤母質主要為黏板岩 (Slate),在研究區內有砂頁岩的出現。

研究區的年平均降雨量相當大(>3500 mm),包括樹幹與岩石表面 都有苔蘚類的生長,因此判斷五個樣體之土壤水分境況(soil moisture regime, SMR)為濕潤的(udic)至過濕潤的(perudic);另外,年平均氣溫 約為12.4 (℃ 表6),一般而言土溫(土壤表面以下 50 公分處)約高於氣溫 2℃,因此推測研究區之年平均土溫約為 14.5℃,土壤溫度境況(soil temperature regime, STR)判斷為溫和的(mesic)(年平均土溫 8≧ ℃,

<15℃,平均冬季與夏季土溫差>5℃)。

表10 太平山五個代表性土壤剖面之生成環境特徵

Pedon Elevation Slope Aspect SMR1 STR2 Vegetation Parent

(m) (°) (°) Type Material

TP1 1790 8 180 udic-perudic mesic Cryptomeria Slate TP2 1790 34 180 udic-perudic mesic Cryptomeria Slate TP3 1860 33 180 udic-perudic mesic Cryptomeria Slate TP4 1870 32 220 udic-perudic mesic Cryptomeria Slate TP5 1890 22 233 udic-perudic mesic Cryptomeria Slate 1: SMR = soil moisture regime

數據

表 47  對照組不同土壤深度中氣候因子、土壤性質與養分  元素的相關性分析  …………..………..…………………...  132  表 48 25%疏伐處理下不同土壤深度中氣候因子、土壤性  質與養分元素的相關性分析  ………………....…………..

表 47

對照組不同土壤深度中氣候因子、土壤性質與養分 元素的相關性分析 …………..………..…………………... 132 表 48 25%疏伐處理下不同土壤深度中氣候因子、土壤性 質與養分元素的相關性分析 ………………....………….. p.11
表 2  疏伐試驗區樹種疏伐木株數統計表(plants/ha)  疏伐度        柳杉          紅檜            檫樹          闊葉樹 1     留存株數  疏伐株數  疏伐度 %  留存  砍伐  留存  砍伐  留存  砍伐  留存  砍伐  0%  Mean  504 0 316 0  62  0 396 0  1278  0  0  SD  224 0 173 0  52  0 146 0  210  0  0  CV%  44 0 55 0 84 0 37 0

表 2

疏伐試驗區樹種疏伐木株數統計表(plants/ha) 疏伐度 柳杉 紅檜 檫樹 闊葉樹 1 留存株數 疏伐株數 疏伐度 % 留存 砍伐 留存 砍伐 留存 砍伐 留存 砍伐 0% Mean 504 0 316 0 62 0 396 0 1278 0 0 SD 224 0 173 0 52 0 146 0 210 0 0 CV% 44 0 55 0 84 0 37 0 p.25
表 3  疏伐試驗區疏伐前後平均鬱閉度統計表(%)*  0% 25% 40%  疏伐前  2004/08/03  82.3±4.1(5) 83.2±3.4(4) 84.5±2.0(2)  疏伐後  2004/11/10  80.9±1.7(2) 67.7±4.7(7) 65.5±3.3(5)  2005/03/19  79.1±3.2(4) 70.7±1.8(3) 68.7±4.2(6)  2005/06/29  80.5±2.1(3) 76.1±1.1(1) 73.6±2.0(3)  2005/09/29

表 3

疏伐試驗區疏伐前後平均鬱閉度統計表(%)* 0% 25% 40% 疏伐前 2004/08/03 82.3±4.1(5) 83.2±3.4(4) 84.5±2.0(2) 疏伐後 2004/11/10 80.9±1.7(2) 67.7±4.7(7) 65.5±3.3(5) 2005/03/19 79.1±3.2(4) 70.7±1.8(3) 68.7±4.2(6) 2005/06/29 80.5±2.1(3) 76.1±1.1(1) 73.6±2.0(3) 2005/09/29 p.26
表 5  疏伐試驗區疏伐前後林分各組成生物量表(tons/ha)*  針葉樹  闊葉樹  灌木層  地被植物    疏伐前  0% 195.0±64.0(33)  48.2±24.5(51)  1.4±1.6(114)  0.7±0.5(71)  25% 185.6±41.2(22)  44.3±32.3(73)  2.8±3.9(139) 0.9±0.5(56)  40% 184.7±75.0(41)  61.1±55.8(91)  2.1±1.9(91) 0.8±0.3(38)  疏伐後  0% 195

表 5

疏伐試驗區疏伐前後林分各組成生物量表(tons/ha)* 針葉樹 闊葉樹 灌木層 地被植物 疏伐前 0% 195.0±64.0(33) 48.2±24.5(51) 1.4±1.6(114) 0.7±0.5(71) 25% 185.6±41.2(22) 44.3±32.3(73) 2.8±3.9(139) 0.9±0.5(56) 40% 184.7±75.0(41) 61.1±55.8(91) 2.1±1.9(91) 0.8±0.3(38) 疏伐後 0% 195 p.28
表 7  疏伐試驗區疏伐前後林分各組成碳含量表(tons/ha)*  針葉樹  闊葉樹  灌木層  地被植物  枯落物層  疏伐前  0% 91.0±29.8(33)  22.7±11.5(51)  0.7±0.8(117) 0.4±0.3(71) 3.4±0.9(26)  25% 86.5±19.2(22)  20.9±15.2(73)  1.3±1.9(142)  0.4±0.2(60)  3.1±1.2(40)  40% 86.1±35.0(41)  28.8±26.3(91)  1.0±0.9(92

表 7

疏伐試驗區疏伐前後林分各組成碳含量表(tons/ha)* 針葉樹 闊葉樹 灌木層 地被植物 枯落物層 疏伐前 0% 91.0±29.8(33) 22.7±11.5(51) 0.7±0.8(117) 0.4±0.3(71) 3.4±0.9(26) 25% 86.5±19.2(22) 20.9±15.2(73) 1.3±1.9(142) 0.4±0.2(60) 3.1±1.2(40) 40% 86.1±35.0(41) 28.8±26.3(91) 1.0±0.9(92 p.29
表 10 太平山五個代表性土壤剖面之生成環境特徵

表 10

太平山五個代表性土壤剖面之生成環境特徵 p.40
表 11 研究區代表性土壤樣體之土壤剖面形態特徵

表 11

研究區代表性土壤樣體之土壤剖面形態特徵 p.43
表 13  五個代表性土壤樣體之化學性質*

表 13

五個代表性土壤樣體之化學性質* p.55
表 14  五個代表性土壤樣體之選擇性化學抽出(鐵、鋁、錳)性質            CBD               Oxalate       Pyrophosphate

表 14

五個代表性土壤樣體之選擇性化學抽出(鐵、鋁、錳)性質 CBD Oxalate Pyrophosphate p.58
表 19  不同疏伐度處理後土壤中有機碳的含量(g/kg)隨時間之變化*    2005/04  2005/06 2006/02 2006/04  Mean # 0-10 cm   0% 298±141(47)  aAB 421±66(16)  aA 227±60(22) aAB  256±73(28) aB  313 a   25%  226±124(55)  aB 436±59(13)  aA 188±79(42) abB  238±81(34) aB  272 a   40% 223±106(47)

表 19

不同疏伐度處理後土壤中有機碳的含量(g/kg)隨時間之變化* 2005/04 2005/06 2006/02 2006/04 Mean # 0-10 cm 0% 298±141(47) aAB 421±66(16) aA 227±60(22) aAB 256±73(28) aB 313 a 25% 226±124(55) aB 436±59(13) aA 188±79(42) abB 238±81(34) aB 272 a 40% 223±106(47) p.74
圖 14  相同疏伐度處理下不同土壤深度之全氮(total N, g/kg)的含量的 變化

圖 14

相同疏伐度處理下不同土壤深度之全氮(total N, g/kg)的含量的 變化 p.82
表 26  不同疏伐度處理後鉀元素含量(µmol(+)/L)隨時間之變化*    2005/04  2005/06 2006/02 2006/04  Mean # 0-10 cm    0%  118±33(28) aB  252±56(22) aA  158±86(55) aB  114±34(30) aB  161 a    25%  120±46(38) aB  219±71(32) aA  158±59(37) aAB  85.7±14(16) aB  146 a    40%  143±50(35

表 26

不同疏伐度處理後鉀元素含量(µmol(+)/L)隨時間之變化* 2005/04 2005/06 2006/02 2006/04 Mean # 0-10 cm 0% 118±33(28) aB 252±56(22) aA 158±86(55) aB 114±34(30) aB 161 a 25% 120±46(38) aB 219±71(32) aA 158±59(37) aAB 85.7±14(16) aB 146 a 40% 143±50(35 p.90
表 32  不同疏伐度處理後錳離子含量(µmol(+)/L)隨時間之變化*    2005/04  2005/06 2006/02 2006/04  Mean # 0-10 cm    0%  5.83±4(65) aA  12.1±6(52) aA  6.44±3(45) aA  5.92±4(62) aA  7.85 a    25%  9.09±7(76) aA  18.2±6(31) aA  14.2±13(95) aA  5.98±5(86) aA  11.9 a    40%  4.87±3(5

表 32

不同疏伐度處理後錳離子含量(µmol(+)/L)隨時間之變化* 2005/04 2005/06 2006/02 2006/04 Mean # 0-10 cm 0% 5.83±4(65) aA 12.1±6(52) aA 6.44±3(45) aA 5.92±4(62) aA 7.85 a 25% 9.09±7(76) aA 18.2±6(31) aA 14.2±13(95) aA 5.98±5(86) aA 11.9 a 40% 4.87±3(5 p.104
表 33  不同疏伐度處理後矽離子含量(µmol(+)/L)隨時間之變化*    2005/04  2005/06 2006/02 2006/04  Mean # 0-10 cm    0%  43.2±33(76) aA  42.1±20(48) aA  31.1±21(66) aA  118±172(145) aA  58.7 a    25%  33.7±19(56) aA  36.1±20(54) aA  67.1±67(100) aA  64.4±53(82) aA  50.3 a    40%

表 33

不同疏伐度處理後矽離子含量(µmol(+)/L)隨時間之變化* 2005/04 2005/06 2006/02 2006/04 Mean # 0-10 cm 0% 43.2±33(76) aA 42.1±20(48) aA 31.1±21(66) aA 118±172(145) aA 58.7 a 25% 33.7±19(56) aA 36.1±20(54) aA 67.1±67(100) aA 64.4±53(82) aA 50.3 a 40% p.106
表 34  不同疏伐度處理後銨離子含量(µmol(+)/L)隨時間之變化*    2005/04  2005/06 2006/02 2006/04  Mean # 0-10 cm    0%  157±51(32) aB  162±30(19) aB  139±76(55) aB  455±95(21) aA  228 a   25%  115±25(21)  aB  75.4±46(61)  aB 201±169(84) aB  392±139(35) aA  196 a    40%  137±38(2

表 34

不同疏伐度處理後銨離子含量(µmol(+)/L)隨時間之變化* 2005/04 2005/06 2006/02 2006/04 Mean # 0-10 cm 0% 157±51(32) aB 162±30(19) aB 139±76(55) aB 455±95(21) aA 228 a 25% 115±25(21) aB 75.4±46(61) aB 201±169(84) aB 392±139(35) aA 196 a 40% 137±38(2 p.109
圖 26  相同疏伐度處理下不同土壤深度之氯離子含量(µmol(+)/L)的變化

圖 26

相同疏伐度處理下不同土壤深度之氯離子含量(µmol(+)/L)的變化 p.112
表 36  不同疏伐度處理後硝酸根離子含量(µmol(+)/L)隨時間之變化*   2005/04  2005/06 2006/02 2006/04  Mean # 0-10 cm    0%  168±112(66) aA  29.1±15(53) aB  37.8±5(12) aB  11.1±9(81) aB  61.6 a    25%  176±198(113) aA  61.0±75(123) aA  42.7±10(14) aA  17.8±13(71) aA  74.3 a    40%

表 36

不同疏伐度處理後硝酸根離子含量(µmol(+)/L)隨時間之變化* 2005/04 2005/06 2006/02 2006/04 Mean # 0-10 cm 0% 168±112(66) aA 29.1±15(53) aB 37.8±5(12) aB 11.1±9(81) aB 61.6 a 25% 176±198(113) aA 61.0±75(123) aA 42.7±10(14) aA 17.8±13(71) aA 74.3 a 40% p.114
圖 27  相同疏伐度處理下不同土壤深度之硝酸根離子含量(µmol(+)/L)變化

圖 27

相同疏伐度處理下不同土壤深度之硝酸根離子含量(µmol(+)/L)變化 p.115
圖 28  相同疏伐度處理下不同土壤深度之硫酸根元素含量(µmol(+)/L)變化

圖 28

相同疏伐度處理下不同土壤深度之硫酸根元素含量(µmol(+)/L)變化 p.117
圖 30  相同疏伐度處理下不同土壤深度之陽離子總量(µmol(+)/L)的變化

圖 30

相同疏伐度處理下不同土壤深度之陽離子總量(µmol(+)/L)的變化 p.122
圖 31  相同疏伐度處理下不同土壤深度之陰離子總量(µmol(+)/L)的變化

圖 31

相同疏伐度處理下不同土壤深度之陰離子總量(µmol(+)/L)的變化 p.125
圖 32  相同疏伐度處理下不同土壤深度之鹽基陽離子總量(µmol(+)/L)變化

圖 32

相同疏伐度處理下不同土壤深度之鹽基陽離子總量(µmol(+)/L)變化 p.128
圖 33  相同疏伐度處理下不同土壤深度之酸中和能力(µmol(+)/L)的變化

圖 33

相同疏伐度處理下不同土壤深度之酸中和能力(µmol(+)/L)的變化 p.131
圖 34  相同疏伐度處理下不同土壤深度之價數平衡(µmol(+)/L)的變化

圖 34

相同疏伐度處理下不同土壤深度之價數平衡(µmol(+)/L)的變化 p.135
表 44  對照組不同土壤深度中氣候因子與土壤性質的相關性分析 #

表 44

對照組不同土壤深度中氣候因子與土壤性質的相關性分析 # p.139
表 46 40%疏伐處理區不同土壤深度中氣候因子與土壤性質的相關性分析 #

表 46

40%疏伐處理區不同土壤深度中氣候因子與土壤性質的相關性分析 # p.142
表 47  對照組不同土壤深度中氣候因子、土壤性質與養分元素的相關性分析 #

表 47

對照組不同土壤深度中氣候因子、土壤性質與養分元素的相關性分析 # p.145
表 48 25%疏伐處理下不同土壤深度中氣候因子、土壤性質與養分元素的相關性分析#

表 48

25%疏伐處理下不同土壤深度中氣候因子、土壤性質與養分元素的相關性分析# p.148
表 49 40%疏伐處理下不同土壤深度中氣候因子、土壤性質與養分元素的相關性分析#

表 49

40%疏伐處理下不同土壤深度中氣候因子、土壤性質與養分元素的相關性分析# p.150
表 50  不同疏伐度下不同土壤深度中氣候因子、土壤性質與養分元素總量的相關性分析 #

表 50

不同疏伐度下不同土壤深度中氣候因子、土壤性質與養分元素總量的相關性分析 # p.154

參考文獻

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