國立宜蘭大學自然資源學系 碩士論文

106  Download (0)

全文

(1)

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

台灣東北部海岸保安林木麻黃林分健康監測之研究

Study about Casuarina Stands Health Monitoring in northeast Taiwan Coastal Protection Forest

指導教授:王兆桓 博士

Chao-Huan Wang Ph. D.

研究生:李威震

Wei-Chen Li

中華民國九十五年七月

(2)

摘 要

本研究係以臺灣東北部(福隆、宜蘭及花蓮)地區海岸保安林木麻黃為對 象,採系統取樣方法,每公里取一條樣帶,其中共有 30 條樣帶具木麻黃。各 樣帶上視林分寬幅大小,以靠海的主要木麻黃造林線為基準穿越林分,分內、

中和外層樣區,樣區間隔40m,每一樣區面積為 0.02 ha,總共設置 57 個樣區,

並測計林木健康相關的變數。應用因素分析與鑑別分析,建構健康指標協助評 等,以了解海岸林木麻黃的健康狀況。

結果顯示,因素分析歸類出二個林木健康因素:『樹冠損傷指標』與『葉 片活力衰退指標』。上述二個因素的共同性總和佔總變異的81%(5.67/7),具 相當高的解釋能力,並用於林木健康的分級。鑑別分析所得之鑑別函數的擊中 率非常準確,使用原始調查的觀測變數7 個所得到鑑別函數的擊中率為 95%,

使用其中3 個變數即可得到擊中率為 90%以上。

此種分析程序不僅可以建立木麻黃林分健康指標,同時可以透過量化指標 與可實測的變數,評估個別林木的健康狀態,使經營者能以客觀有效的方式進 行林分的保育與管理。

關鍵詞:林木健康指數、因素分析、鑑別分析、森林健康監測。

(3)

Abstract

The study is involved with the investigation towards the coastal protection

Casuarina forest in Northeast Taiwan(Fulung、Yi-lan and Hualien). The systematic

sampling method is used to locate sampling bends with 1km interval and results 30 sampling bends with Casuarina.spp. Depending on the size of the stand, each sampling bend, takes from the main Casuarina silvicultural boundary line near the sea, and then acrosses the stands. The plots on each bend are divided into the inner, middle and outside sampling plots. They are separated by 40m and each sampling plot is 0.02 ha. A total number of 57 plots has been established and all trees wihtin each plot have been measured with those variables related to their health. Factor analyses are applied to construct the health indicators to make the classification of tree health easier, and discriminant functions are also constructed to predict the conditions of tree health to understand the health conditions about Casuarina among areas.

After the application of factor analysis those health-related variables have been classified into two factors:『crown damage indicator』 and 『foliage vigor declining indicator』. The above two factors can explain 81%(5.67/7)of the communalities for total variance, and then their scores are used to classify tree health.The result of discriminant analysis shows that the hit rate of predicted functions is very precise.

The hit rate of using the seven original observed variables is 95%, and the hit rate of using three of those variables can be above 90%.

The above procedure can not only construct health indicators of Casuarina trees, but also evaluate the health conditions of stands at the same time, and then the manager can proceed the stands conservation and management with the objective and effective methods.

(4)

【Keyword】 Tree health indicator, Factor analysis, Discriminant analysis, Forest health monitoring.

(5)

謝 誌

論文有成,承蒙恩師王教授兆桓悉心教悔,從專業、處事至為人,讓吾等更加 明瞭格局、品格、謙遜和圓融,於修業期間,無不殷切指導乃至文成,復蒙逐 字匡正,師恩浩瀚,無以銘謝,謹綴數語,以申誠摯之謝忱於萬一。

特別感謝陳教授子英的不經意引荐,讓自己有機會拜於恩師(王)之下,也在 修業過程有諸多專業指導,在此必定一提。

求學過程中讓人成長不少,諸如,認識了很多朋友(拓展度),也考驗了同事 間的友情(忠誠度),更驗證了家人的親情(忍耐度)。整個論文能如此順遂,

除了謝謝就真的只有感謝。尤以局和處裡面的各級長官,而首要感念的是林處 長的恩澤讓自己有開拓更上層樓視野的機會;蘇副座、徐秘座和其它曾共事的 長官對自己在這段時間疏於業務上的包容,真的謝謝您們。

不過能如此順利畢業,真的感謝老婆(佳娟),有了妳的激勵與費心照顧兩小,

辛苦妳了!貞儀,爸爸答應帶妳去學畫終可成行了,沒讓妳失望哦;紀週,這 段期間少了與你互動的時間希望還來得及彌補。

常想,如果自己有一些小小的成就,都是你們,是你們讓自己有所想法、有所 體會和成長。真要感謝的人諸多,尤以林務局長官提供相當多的協助,其它如 后一併致謝:

體力部份:光仁、super(加油)、似俞和一些未曾照面的學弟妹…

腦力部份:光仁、玲華…

心力部份:媽、岳父(母)、大姊(夫)、二姊(夫)、三姊、小妹、思儀(謝啦)…

人力部份:局-祥鳴、漢釧、儷文(和老黃)…

處-苗課長、邱課長、周技正、世委、聖傑、吉吉、芬蘭、阿道…

站-王主任、吳主任、阿興、芋仔、阿洲、高仔、光智、布袋…

友-老 B、佐森、彩雲、小馬、志泰、play、龍哥、阿蕾…

最後,謹以此論文獻給我英年早世的父親(希冀沒給您失望)和我最摯愛的母親 與家人,並將此份欣喜與關心我的人分享。

李威震 謹識于 國立宜蘭大學自然資源研究所 王兆桓博士研究室 中華民國九十五年七月

(6)

目 錄

摘要………..………...………....…i

Abstract……...……….…………..……….…….………....…..…ii

謝誌………..…….iv

目錄..………...……v

圖目錄..………...…..…ix

表目錄..……….…………...…x

壹、前言... 1

一、研究背景與動機目的...1

二、研究流程...3

貳、文獻回顧... 4

一、台灣海岸保安林定義及種類...4

(一)防風保安林 ...4

(二)飛砂防止保安林...4

(三)漁業保安林 ...5

二、台灣海岸保安林歷史源由 ...5

三、海岸保安林之特性...8

(一)海岸保安林樹種...8

(二)海岸保安林之功能...8

(三)台灣現存海岸保安林面積概況...9

(7)

(四)影響海岸保安林林木健康之因子... 11

四、木麻黃植物介紹...16

(一)樹種介紹 ...16

(二)木麻黃常見病蟲害...16

(三)木麻黃不同齡級的生長影響...17

五、台灣海岸林營造技術...18

(一)海岸林整地法 ...18

(二)前砂丘築設 ...19

(三)定砂植物 ...19

(四)海岸林之撫育、疏伐...19

(五)林分更新 ...20

六、森林健康之研究...20

(一)森林健康之定義...20

(二)林木健康監測之重要性...21

(三)國內外森林健康監測之研究...21

參、研究材料與方法... 28

一、研究區概況...28

(一)福隆、宜蘭 ...29

(二)花蓮 ...31

二、資料蒐集與研究材料...32

(一)全球衛星定位儀(GPS)...32

(二)羅盤儀 ...32

(三)相關地圖 ...32

(8)

(四)Arc View 地理資訊系統軟體 ...33

(五)SAS 統計軟體 ...33

(六)航空照片 ...33

三、樣區設置方法...33

四、調查項目與方法...36

(一)林木調查 ...36

(二)植群調查 ...42

(三)環境因子調查 ...42

五、健康指數分析...43

(一)因素分析(factor analysis)方法論述 ...43

(二)鑑別分析(discriminant analysis) ...46

肆、結果與討論... 49

一、調查資料之敘述性統計分析...49

(一)樣區樹種分配 ...49

(二)以樹種為分類的統計量...52

(三)以距離海岸造林線遠近為分類的統計量 ...54

二、因素分析...56

(一)因素之抽取 ...57

(二)因素之命名 ...58

(三)林木健康分級 ...60

三、鑑別分析...68

(一)以原始調查的觀測變數作為解釋變數...68

(二)逐步鑑別分析 ...70

(9)

四、植被調查結果...72

五、環境因子調查結果...72

伍、結論與建議... 81

陸、參考文獻... 85

附錄... 89

(10)

圖目錄

圖1、健康監測研究流程... 3

圖2、FHM 樣區設計圖 ... 24

圖3、台灣東北部海岸保安林監測位置圖 ... 28

圖4、樣帶設置圖... 34

圖5、樣區設置圖(引用劉玲華,2005) ... 35

圖6、冠幅測量之 4 個方向... 37

圖7、樹冠密度圖... 38

圖8、樹冠觀測方式圖... 40

圖9、樹冠透視表... 40

圖10、樹冠梢枯百分比之測計... 41

圖11、因子分析概念示意圖(張益誠,2001)... 44

圖12、因子旋轉示意圖(張益誠,2001) ... 46

(11)

表目錄

表1、台灣海岸保安林歷史源由簡整表... 7

表2、台灣地區保安林(海岸)面積統計表 ... 10

表3、各國健康監測施行情形比較表... 27

表4、林務局各林管處轄區外保安林非法佔用情形統計表 ... 15

表5、宜蘭氣象站氣候資料統計表... 30

表6、因素分析轉軸法... 46

表7(A)、樣區樹種株數分佈 ... 50

表7(B)、樣區樹種斷面積分佈 ... 50

表8、樣區樣木統計量... 52

表9、木麻黃樣木結構統計量... 52

表10、林投樣木結構統計量... 53

表11、黃槿樣木結構統計量... 53

表12、小葉桑樣木統計量... 53

表13、其餘樹種樣木統計量... 53

表14、林投樣木的健康等級分配... 54

表15(A)、外層樣區樣木統計量 ... 55

表15(B)、中層樣區樣木統計量 ... 55

表15(C)、內層樣區樣木統計量 ... 55

表16、依距離海岸遠近樣區樣木之胸徑分配 ... 56

表17、依距離海岸遠近樣區樣木之樹高分配 ... 56

表18、因素個數抽取... 57

表19、轉軸後因素結構矩陣... 58

(12)

表20、健康指標之加權標準化因素分數 ... 61

表21、樣區 Z 值表 ... 62

表22、樣區健康分級表... 64

表23、不健康樣區的林內狀況摘要表... 66

表24、原始觀測變數作為解釋變數之正典鑑別函數假說檢定 ... 69

表25、原始觀測變數作為解釋變數之歸類矩陣 ... 69

表26、採逐步鑑別分析所篩選具鑑別力之變數 ... 70

表27、採逐步鑑別分析所篩選的變數之歸類矩陣 ... 71

表28、採逐步鑑別分析所篩選變數的個數與其擊中率 ... 71

表29、土壤酸性及鹼性強弱等級... 71

表30、土壤鹽度等級與作物生長之關係 ... 71

表31、樣區環境因子資料表... 76

表32、樣區座標(TWD97)表... 79

(13)

壹、前言

一、研究背景與動機目的

在台灣大面積的森林,傳統的林業經營方式傾向林木資源生產、收穫,

以及消費行為的擴大化,主要以林木資源相關項目進行森林資源的調查,

以森林其他狀態的描述和測計實不多見,就森林生態系經營實務而言,以 往的資源調查雖項目繁眾,惟獨缺健康方面的調查,有關生態系健康方面 的調查資訊可想而知的不足與貧乏。因此也無法完整呈展出森林健康在生 態系監測之重要層面。台灣的森林所佔比例甚高,如欲施行全島健康監測,

需花費大量人力、經費與時間,可謂一項大工程,所以目前相關此類研究 僅針對特殊林分或林型進行監測。

近數十年來森林的健康受到重視,許多歐洲國家在1980 年代陸續進行 大面積的森林健康狀況調查,美國亦從1990 年著手進行,以瞭解其受各方 因素影響的情形。國內在森林健康監測尚處啟蒙階段,近程研究應以檢核 監測所需的技術為主,尤其有關樹冠變數的量測與評估,以建立林木健康 指標現況的基準線。為了增加對保安林內林木健康動態的瞭解,故進行相 關之健康監測,以供管理機構經營管理之參考。

健康對森林而言是個抽象的概念,較難去直接測量,美國林務署將森 林健康定義為「森林在提供人類所需之餘,仍維持一定複雜性、多樣性和 生產力的狀況」。為了調查及量測森林健康現況和變化,森林健康監測(Forest Health Monitoring, FHM)計畫的目的在於透過長期監測指標,來評估森林健 康的狀況、變化和趨勢(馮豐隆,1996;邱祈榮、聶齊平,2000;Conkling et al., 2002;Smith, 2002)。

而台灣屬海島型氣候,每年夏季遭颱風侵害,冬季又有東北季風襲擊,

常造成樹木連根拔起,屋毀人亡之慘況。每當強風吹起,沿海地區飛砂滿

(14)

天,危害健康;海風攜帶鹽分,惡化土壤,導致農作減產。此種氣象上的 災害,使原本美麗的寶島,遂因風而居之不易;在此種不利環境下,唯賴 設置防風林保護(甘偉航、陳財輝,1987)。

民國48 年,台灣海岸防風林之面積已有 84%為木麻黃林分。惟木麻黃 之建造成純林不但病蟲害嚴重,且因生長衰退過早,而不能長期保持其防 風功效,若賴其充作永久性之屏障,頗難勝任;台灣防風林之問題,在於 林分建立後,如何保持長久良好狀態為一重要課題(江永哲,1987)。而海岸 保安林不僅具定砂防風林衣、國土保安及提供生物棲地等多項功能,更捍 衛著人民百姓的生命財產安危,因此海岸防風林的功能越顯重要。所以在 深入瞭解海岸木麻黃林健康狀況並建立一套監測系統,以永續維持台灣海 岸防風林之基本功能,此乃最能提供經營管理者決策的直接資料依據。

本研究即針對台灣東北部(福隆、宜蘭及花蓮)地區之海岸,特別以保 安林內之木麻黃為主要調查對象,探討其健康相關的概念,並藉由國內外 研究方法及技術,期能深入了解木麻黃(Casuarina spp.)的健康監測指數,並 於日後的研究建構預測因子或鑑別函數,以協助評析森林之健康狀況,更 希冀木麻黃保安林在健康監測體系的完整架構下,未來能適時提供經營單 位施政與管理之參考。

(15)

二、研究流程

本研究首先確定研究動機與目的、範圍、研究方向等,再依據研究內 容擬定研究流程,如下圖所示:

圖 1、健康監測研究流程 研究動機、目的與範圍

蒐集文獻與回顧 調查地點設定與路線規劃

現場調查項目

資料庫建立、統計與分析

探究林木健康變數

環境因子調查

鑑別分析 選定取樣方式

林木調查 植群調查

結論與建議

敘述性統計分析 因素分析 建立健康指標

(16)

貳、文獻回顧

海岸林之生態環境特殊,生育地常屬貧瘠,致限制一般植物生長,其 環境具有飛砂、強風、強日照、高鹽分等多項逆壓條件。本研究內容即針 對台灣東北部海岸保安林的木麻黃做監測,現就針對保安林相關屬性(定 義、種類、歷史源由、特性)、現存海岸林主要栽植樹種(木麻黃)、海岸林 之營造技術與森林健康之相關研究等四個大面向來探討。

一、台灣海岸保安林定義及種類

於沿海地區一帶所建造之森林,稱之為海岸保安林,即廣義之海岸地 區保安林。海岸地區風害、潮害、飛砂危害影響民生者,由政府編為保安 林地,以辦理固定砂丘,建立防風林,其建造目的係為保護海岸地區,免 遭受海浪侵蝕、阻止海霧所挾帶之鹽分吹向內陸、阻擋飛砂之內移及減低 風力,以確保內陸之農作及其他一切設施安全為目的。

海岸保安林種類包含防風保安林、飛砂防止保安林、潮害防備保安林、

漁業保安林及衛生保安林(郭寶章,1993;葉慶龍,2004;劉玲華,2005)。

由於本研究的調查範圍包含防風保安林、飛砂防止保安林及漁業保安林,

故將此三類保安林的特性分述如下:

(一)防風保安林

防風保安林可降低風速、阻滯風力、阻止鹽分飛沫及過濾潮風的吹 拂,以保護沿海地區之作物及農田,使農作物產量與農田面積增加,

並維持居民與交通安全。

(二)飛砂防止保安林

飛砂防止保安林係為安定飛砂,保護耕地免受到飛砂之掩埋而致荒 廢,並制止砂丘移動,以保護海岸鄰近地區居民及交通之安全。

(17)

(三)漁業保安林

漁業保安林的功能為繁殖魚類之食餌、遮蔽陽光及調節水源以利魚 類棲息,提供產卵場所,誘集魚類以利漁業生產。

沿海地區之保安林係以林木構築成屏障,阻擋來自海洋之強風、鹽 分之侵襲,達到防風防潮之效果。故在保安林整體經營管理計劃中,

需有詳實現況的資料作為依據。因此,保安林是否維持良好林況以發 揮其保安功能,就須清查、檢訂與設置永久樣區以進行健康監測,並 擬定妥善保安林經營施業方針,方得以發揮保安林之功能。

二、台灣海岸保安林歷史源由

台灣海岸保安林制度始於日據時代,至今已有百年歷史,民國前11 年 (1901)台灣總督府制定「台灣保安林規定」,民國前 7 年(1905)公佈「台灣保 安林規則施行細則」,依其規定編列調查經費。民國8 年 11 月廢止原有「台 灣保安林規則」同時訂頒「台灣森林令」,一直延用至台灣光復止;同時公 佈「台灣森林令施行細則」及「台灣森林令施行手續」,對保安林之編入、

解除、施業要件、限制、罰則及有關一切手續等,均有詳細規定,保安林 之經營管理趨於制度化。至民國20 年止,海岸林面積已達 4,095ha。

民國 20 年,擬定海岸造林 6 年計劃,造林面積計 1,600ha,此即第一 期海岸造林,續於民國 27 年,又訂立 10 年造林計劃,而防風林帶因經費 增加其寬度延長為50~100m,包括澎湖在內,合計面積 1,067ha,此即第二 期海岸造林。迨至二次大戰末期,日人急需軍事用材,濫砍森林,防風林 大受破壞,據林務局之估計,光復時殘存之海岸林面積,約為1,403ha。

民國34 年台灣光復,其一切法令改依台灣現行之森林法為依據,並於 民國37 年 2 月 28 日由農林部修正公佈「森林法施行細則」,惟現行森林法 及森林法施行細則未有詳細規定者,仍沿用日據時代之規定或習慣辦理。

為挽救民生免於飛砂之苦,政府於民國 35 年著手復舊,民國 40 年以後,

(18)

大力展開復舊,至民國 48 年底,計完成海岸林 7,024ha,據當時估計,沿 海防風林,尚有6,761ha,需於民國 50 年後分期完成者。到民國 66 年後台 灣保安林檢訂,擴大面積為 55,000ha,預計海岸保安林之面積增加將 2 倍 以上,逐步實施中。

民國74 年後,因社會結構變遷甚鉅,國民生活仰賴森林日益殷切,因 此森林法之修正重點在於以林政管理通盤檢討,提高罰金及罰鍰數額;另 外保安林之施業、經營準則編入及解除審核基準,均陸續於民國78 年以後 頒訂而加以規範。

在海風強勁之沿海區域有防風、飛砂防止、潮害防備保安林,用以保 護後方村落房舍及田地;重要之公路鐵道經過地區劃編有土砂捍止保安林 防止落石坍方影響交通;而在民眾聚集之地區亦保留相當之衛生保健保安 林、風景林,用以淨化空氣品質,並提供民眾休閒活動的綠地公園(甘偉航、

陳財輝,1987;中華林學會,1993;劉玲華,2005)。

(19)

表1、台灣海岸保安林歷史源由簡整表

年 代 機關(經營者) 相關措施 民國前11 年(1901) 台灣總督府制定 台灣保安林規定

民國前7 年(1905) 台灣總督府制定 台灣保安林規則施行細則

民國前4 年(1908) 台灣總督府制定 首先編入鵝鸞鼻一處面積約29.30ha 民國前3 年(1909) 台灣總督府制定 於舊屬台南縣之麥寮以萱草定砂種植

防風林

民國前2 年(1910) 地方機關自行辦理 正式編列預算,全島海岸保安林編入 之調查及造林

民國8 年(1920) 台灣總督府制定

廢止-台灣保安林規定 頒定-台灣森林令

公佈-台灣森林令施行細則及台灣森 林令施行手續

民國20 年 台灣總督府 海岸林面積已達4,095ha 民國26 年 台灣總督府 成立海岸保安林造成委員會 民國27 年 台灣總督府制定 訂立10 年造林計劃

二次大戰末期 台灣總督府 殘存海岸林面積,約為1,403ha 民國37 年 農林部 修正公佈-森林法施行細則 民國40-48 年 農林部 完成復舊面積達7,024ha

民國56-58 年 農林部 西北沿海防風林發生大面積枯死,僅 340 ha

民國61 年 林務局 引發對海岸防風林問題之重視 民國63 年 林務局統計 實際留存之海岸林面積為7,390 ha 民國68 年 林務局統計 海岸林總面積達9,890 ha

民國74 年 農林部制定 林政管理通盤檢討,提高罰金及罰鍰 數額

民國78 年 林務局 保安林施業、經營準則及解除審核基 準之頒訂

民國93 年 林務局統計 各縣市政府海岸保安林編定面積達約 14,322 ha

(20)

三、海岸保安林之特性 (一)海岸保安林樹種

海岸砂丘土壤貧瘠,其環境為鹽分量高,土壤水分量低,潮風強烈,

日照特盛等各種不利逆壓條件之處。海岸防風林樹種之建造,大都生 長在氣象環境惡劣之處,理想的防風植物需具備耐旱、耐鹽、耐瘠、

抗風及抗病蟲害;常綠喬木、樹冠荗密及深根性者;繁殖容易(成活率 高)、生長迅速、衰退較慢。

海岸適宜樹種,目前仍以木賊葉木麻黃(Casuarina equisetifolia)分 佈最廣,同時在海岸第一線或林間孔隙處與木麻黃混植者,主要為黃 槿(Hibiscus tiliaceus)、林投(Pandanus odoratissimus)、草海桐(Scaevola

taccada)

、白水木(Messerschmidia argentea)等林木。而第二線內緣海岸 林帶的植物,主要以台灣沙朴(Celtis formosana)、白千層(Melaleuca

leucadendra) 、 海 檬 果 (Cerbera manghas) 、 瓊 崖 海 棠 (Calophyllum inophyllum)、福木(Garcinia multiflora)、欖仁(Terminalia catappa)、水黃

(Pongamia pinnata) 、 台 灣 海 桐 (Pittosporum pentandrum) 、 繖 楊 (Thespesia populnea)、蘭嶼羅漢松(Podocarpus costalis)、毛柿(Diospyros

philippensis)、榕樹(Ficus microcarpa)、金龜樹(Pithecellobium dulce)、

大葉合歡(Albizia lebbeck)、相思樹(Acacia confuse)、印度黃檀(Dalbergia

sissoo)、構樹(Broussonetia papyrifera)、無葉檉柳(Tamarix aphylla)、毛

苦 參(Sophora tomentosa) 、 臭 娘 子 (Premna obtusifolia) 、 大 葉 山 欖 (Palaquium formosanum)、厚葉石斑木(Rhaphiolepis indica)、銀葉樹 (Heritiera littoralis)及象牙樹(Diospyros ferrea)等(陳財輝、黃隆明,

2006)。

(二)海岸保安林之功能

海岸保安林之功能屬多方面,不但具有消極性防災作用,亦具備積

(21)

極之建設功能,江永哲在1987 年之研究,將海岸保安林功能有如下闡 述:

1.減低作物之風害以增產量。

2.避免土地被風蝕而成砂丘。

3.保護道路交通,避免受飛砂掩蓋。

4.保護溝渠、池塘等免為飛砂所填塞。

5.保護工廠、社區、苗圃等,以免受飄鹽、飛砂、強風之危害。

6.防止潮水、海嘯、鹽雨等災害。

7.防止沿海飛砂進入港灣,使其壽命得以延長。

8.淨化沿海地區之環境,提昇當地居民之生活品質。

9.可加強沿海避風港灣之安全。

10.增加土壤之有機質,以改良土壤。

11.對微氣候發揮調節功能。

12.就生態觀點,可綠化國土、美化環境並合乎大自然之原則。

(三)台灣現存海岸保安林面積概況

經行政院農業委員會林務局2004 年統計得知(如表 2)各縣市政府海 岸保安林編定面積統計數量,其中以飛砂防止保安林面積達5,510.20ha 佔38.47%最大,其次為漁業保安林面積也有 4,696.27ha 佔了 32.79%,

防風保安林面積3,478.02ha 佔了 24.28%,而潮害防備保安林 326.5909ha 與衛生保健保安林311.07 各佔 2.2%。

若再以飛砂防止保安林面積最多來看,苗栗縣及桃園縣共佔 42.25

%為各縣市佔最高;漁業保安林則以宜蘭縣及屏東縣最多,而宜蘭縣幾 為屏東縣的3.5 倍;防風保安林最多之縣市又以屏東縣達最大;而潮害 防備保安林和衛生保健保安林僅分別分佈於屏東縣、臺東縣和雲林縣 及高雄縣。

(22)

針對本研究範圍北起台北縣福隆而南至花蓮一帶,其中台北縣編定 之保安林面積為689.81ha,包含飛砂防止保安林 507.47ha、防風保安林 23.28ha 及漁業保安林 159.06ha;宜蘭縣沿海保安林編定之面積合計為 3,905.93ha,其中包含飛砂防止保安林 550.41ha、防風保安林 19.02ha 及漁業保安林3,336.50ha;而花蓮則以防風保安林為主,佔 190.18ha,

飛砂防止保安林58.00ha 與漁業保安林 43.53ha,共計 291.71ha。

表2、台灣地區海岸保安林面積統計表

面積(單位:ha) 種類

縣市政府別

飛砂防止 保安林

防風 保安林

潮害防備 保安林

漁業 保安林

衛生保健

保安林 合計 臺北縣 507.4717 23.2782 159.0600 689.8099 宜蘭縣 550.4094 19.0157 3,336.4978 3,905.9299

基隆市 0.0000

桃園縣 1,095.4717 1,095.4717

新竹縣 141.1511 19.6315 160.7826

新竹市 90.0643 90.0643

苗栗縣 1,232.9142 26.6007 1,259.5149

臺中縣 265.3640 265.3640

臺中市 0.0000

彰化縣 85.4110 202.4469 287.8579

南投縣 0.0000

雲林縣 664.9835 68.1562 19.7583 303.9749 1,056.8729

嘉義縣 120.4855 38.1232 158.6087

嘉義市 0.0000

臺南縣 223.7694 9.4275 114.3460 347.5429

臺南市 316.4138 4.2508 320.6646

高雄縣 7.0991 7.0991

屏東縣 1,840.4979 290.8231 922.7885 3,054.1095 臺東縣 402.8508 429.2964 35.7678 57.8631 925.7781

花蓮縣 58.0032 190.1752 43.5348 291.7132

澎湖縣 20.7973 341.7515 42.4170 404.9658

合計 5,510.1969 3,478.0157 326.5909 4,696.2655 311.0740 14,322.1430 資料來源:摘自林務局,2004

(23)

(四)影響海岸保安林林木健康之因子 1.天然危害

(1)非生物因子 a.風害

危害臺灣的風,仍以颱風及東北季風最為嚴重。前者為 害係一時性者,當其來襲時風勢雷霆萬鈞,一夕間大地破壞 枕藉;後者則具持續性,時間甚長,由於損害之累加效應,

係沿海地區之樹木、農作,隨季風之持續損害加大。甘偉航、

陳財輝在 1987 研究將風之為害歸納為四種:

a.1.作物遭受機械的破壞或生理上之影響,致生長不良甚致死 亡。

b.1.吹走表土及肥分,減低土地生產力。

c.1.砂丘內移,覆蓋農田、房屋、道路以及溝渠等使無法利用,

且飛砂蔽空,影響居民健康。

d.1.減少空氣與土壤中水份,或風中攜帶盬分,造成作物及 土壤之盬害。

海岸林生育地大多為砂質地,一般伏流水面甚低,土壤 中可溶化鹽分頗高且所含微小有機質低,又因突出海岸,受 季風侵襲面既大且強,立地環境不佳及氣候因素影響是海岸 保安林營造困難的主因。

夏秋兩季所形成之颱風除夾帶豪雨外,往往在強風與水 之雙重交疊下釀成災害。強風會使海岸栽植的林木發生搖動 現象,於地際產生搖穴,而搖穴大小可作為風速的指標,中 島 勇 喜(1982) 調 查 日 本 庄 內 海 岸 靜 籬 內 日 本 黑 松 (Pinus thunbergii)人工幼齡木被害情形,指出搖穴愈大,林木愈易發

(24)

生枯損及生長障礙。

陳財輝(1987)調查苗栗現存木麻黃林分受到持續強風的 侵襲,大都呈偏冠生長,且光合作用枝葉量在地上部生物量 比例偏低,嚴重影響林木之健全生長。東北季風自每年 10 月,至翌年 3 月之半年期間內,風速達 7.8~10 m/s 間,甚多 地區有高達 20 m/s 以上者。東北季風由於風力強勁,常因飛 砂、鹽分危害沿海區域之林木及農作物。

甘偉航、陳財輝(1987)指出於林厝寮海岸,東北風之瞬 間風速達 38 m/s,最大風速平均約達 20 m/s,使 5 年生木麻 黃防風林,樹梢枯損平均達 1.3 m,直徑平均達 1.8 cm。又 15 m/s 以上之季風,持續 2~3 日後,林分前端之鹽分平均為 4.8%,後端 100 m 處約為 2.9 %。海岸保安林因受東北季風 影響,其枝葉鮮重減少 45~60%。

b.鹽害

海岸環境之重要逆壓包括強風及風中之鹽,因強風吹襲 水面,攜鹽沫鹽霧至陸地或海浪,造成枝葉受傷而形成危 害。此外,當海水滲入地層,下陷地區積水,鹽沫或鹽霧使 林木蒸發速度增強而引發生長不良;而風帶來鹽量的多寡取 決於風力大小,由海面吹向內陸之強盛常風,造成植物表面 之角質摩擦及飛砂擦傷葉面增加植物受鹽害程度,一般砂地 鹽分留存甚少超過三個月,故築高堤,藉雨水淋濾,可減輕 危害,但排水不良之土壤,則呈經年滯留累積之現象,而對 植物生長不利(甘偉航、陳財輝,1987;郭寶章,1993)。

在自然狀況下,鹽分造成的直接傷害不易發生,鹽害之 危害歸納為四項(郭寶章,1993):(1)初次直接危害:鹽分破

(25)

壞細胞膜,改變膜內脂肪、變性及聚集蛋白質,使細胞膜失 去半透作用;(2)初次間接傷害:鹽分干擾代謝作用、鹽分反 應、改變活性,間接影響代謝作用,阻礙生長;(3)滲透危害:

指鹽分使細胞間的滲透壓高於外部土壤滲透壓,因細胞無法 吸入水分,形成缺水現象,稱為生理乾旱;(4)阻止林木養分 之吸收:林木大量吸入鹽份,致其他元素缺乏,如鈉鹽阻止 鉀吸收、氯化物和硫酸鹽容易阻止林木養分之吸收等。

c.飛砂害

因受強風影響,砂土不易穩定,形成漂砂走砂,直接造 成植物機械危害,加重鹽沫鹽霧的危害或掩埋林木致死。而 在造林生育地特性中影響林木最大的莫過於強風、土壤鹽 分、鹽霧及飛砂等因子,惟在充分暸解生育地特性後,始可 針對各種生育地特性,決定營造方法及樹種選定,才能達到 事半功倍的預期效果。

砂岸、砂灘及砂洲,於乾旱季節低潮時,受到強烈東北 季風之吹襲,飛砂隨風向內陸移動,形成臺灣海岸砂丘,造 成海岸保安林之林木被飛砂埋沒面積增加,枝葉損傷加劇(甘 偉航,1988)。在海岸堆積嚴重處海岸保安林之林木幼齡林,

除被飛砂侵襲而造成林木機械性傷害,嚴重影響其生長外,

其它林木亦有被埋沒致死的情形發生。

(2)生物因子 a.纏繞植物

森林於建造之後,每遭地被植物及纏繞植物侵入,其所 發生的影響與危害是相當嚴重的。就攀繞植物之直接為害而 言,一旦與樹體相接觸,旋纏繞樹木之枝幹,使其扭曲及生

(26)

長受阻,致淪畸形。間接因其覆蓋樹冠,遮蔽陽光,減少樹 木之光合作用,促使生長不佳,降低生長量,終難獲致正常 之發育。

b.病原菌及昆蟲害

在台灣海岸地區,木麻黃是最普遍的防風林造林樹種,

除防風林外,亦為常見的行道樹。木麻黃常發生病原菌及昆 蟲的為害,現有的記錄約有近 10 種的病原菌可以引起木麻 黃發生病害,而曾經紀錄為害木麻黃之害蟲則達 5 目 12 科 15 種,且新的病蟲害種類仍持續增加之中;其中對木麻黃病 害最常見的例子為褐根腐病,而常見的蟲害例子為星天牛和 黑角舞蛾(張玉珍、翁永昌,1985;張東柱、趙榮臺,1998;

劉玲華,2005)。

c.動物危害

常見在海岸的的動物危害以鳥類為主,尤以鷺科之鳥 類,其中包括小白鷺(Egretta garzetta)、黃頭鷺(Bubulcus ibis) 與夜鷺(Nycticorax nycticorax)等,是混合群居的大型鳥類,

而鷺鳥群聚營巢的樹林可稱為鷺鳥林或鷺鷥林。近年有發現 鷺鳥在台灣海岸林營巢,而營巢對象仍偏愛木麻黃防風林,

因營巢林地多為砂土或砂壤土,且原先土壤 pH 值較低,易 因鳥糞累積致使有效性磷與有機質含量偏高產生毒害或影 響生理代謝過程(許曉華,1993)。

2.人為破壞

據林務局2006 年從各林管處轄管區外保安林非法佔用情形 及面積最新統計,如表4 所示。上述所有佔用件數為 9,064 件,

面積總計為4,183.1ha,而林務局所轄八大林管處中以南投處

(27)

1,368.8ha 最大,佔了 32.7%,嘉義處以 777.1ha 位居第二,佔非 法佔用總面積之18.6%,而以羅東處被佔用的面積最少,僅 186.9ha 佔4.5%。

台灣的海岸保安林與人民生活息息相關,乃因位交通便利之 處,因而海岸地區之林木及生態環境常遭人為破壞,其中包括濫 墾、濫建、濫採砂石、濫倒垃圾、濫葬等問題,尤以濫墾最為顯 著,計有3,698 件,面積 3,340.97ha。在如此情形之下,使得區外 海岸保安林面積逐漸減少,其它如鋸斷林木、攀折枝條及火燒等,

均直接或間接影響林木的健康生長。

表4、林務局各林管處轄管區外保安林非法佔用情形統計表

各類別占用面積(ha)

濫墾 濫建 濫採沙石 濫倒垃圾 濫葬 漁塭 其它 合計

轄管林 區管理

件數 面積 件數 面積 件數 面積 件數 面積 件數 面積 件數 面積 件數 面積 件數 面積

新竹處 568 131.12 640 28.49 0 0.00 1 0.00 177 16.49 59 13.41 151 69.11 1596 267.05 東勢處 182 385.74 93 4.00 0 0.00 0 0.00 7 0.06 0 0.00 0 0.00 282 389.79 南投處 890 1,270.67 227 43.02 0 0.00 0 0.00 5 0.33 70 49.55 11 5.22 1203 1,368.80 嘉義處 536 457.19 253 24.23 0 0.00 0 0.00 892 11.09 430 198.31 106 86.29 2217 777.12 屏東處 288 324.36 220 15.09 0 0.00 7 0.00 38 5.74 30 16.91 91 14.53 675 378.25 台東處 545 121.68 123 32.94 0 0.00 0 0.00 8 11.93 3 1.42 19 7.80 754 200.63 花蓮處 464 592.13 128 6.16 1 0.56 3 2.19 5 2.98 0 0.00 56 10.62 656 614.55 羅東處 225 58.08 1235 69.28 0 0.00 0 0.00 5 0.00 0 0.00 216 59.55 1681 186.92 總 計 3698 3,340.97 2919 223.22 1 0.56 11 2.19 1,137 48.62 592 279.60 650 253.12 9064 4,183.11

資料來源:林務局提供,2006

(28)

四、木麻黃植物介紹 (一)樹種介紹

木麻黃原產澳洲與東印度,新幾內亞及馬來西亞亦有零星分佈,約 25 種(張東註、趙榮臺,1998)。而台灣防風林主要木麻黃種類,以木賊 葉木麻黃及銀木麻黃(Casuarina glauca)兩種最為普遍,其兩者均屬木麻 黃科(Casuarinaceae)木麻黃屬植物。

木賊葉木麻黃為木麻黃科之木麻黃屬(Casuarina )的常綠喬木,枝 條略輪生,樹冠大而疏開,樹幹凹凸不成正圓形,樹皮粗糙,側枝擴 張。其著生葉,是尚未分枝且具葉綠組織(Chlorenchyma)之枝條,稱之 為小枝(branchlet)。小枝淡綠色,斷面圓形,長 13~20 mm,具肋(rib) 與溝(furrow),節間長約 4~8 mm。葉輪生,退化而成鞘狀齒裂,圍繞 於小枝節上,鞘齒 6~8 個,毬果呈長橢圓形,長 1.4~2.0 cm,徑長 11~15 mm,種子長約 5.5 mm,呈淡褐色。氣孔及表皮絨毛位於小枝之溝側,

氣孔成兩行排列,每個氣孔外面有一半圓形凸起物保護之。

另一種重要木麻黃種類為銀木麻黃,樹冠茂密而成圓錐形,樹幹圓 而通直,樹皮堅厚有縱溝。小枝深綠色,粗而長,長度30~60 mm,節 間長約 10 mm,鞘齒數 12~17 個。毬果呈圓形,頂端平坦似頂蓋,長 11~15 mm,徑 10~13 mm,種子小而呈灰褐色(陳振榮,1980)。

(二)木麻黃常見病蟲害

在台灣海岸地區,木麻黃是最普遍的防風林造林樹種,除防風林 外,亦為常見的行道樹。木麻黃常發生病原菌及昆蟲的為害,現有的 記錄約有近10 種的病原菌可以引起木麻黃發生病害,而曾經紀錄為害 木麻黃之害蟲則達 5 目 12 科 15 種,且新的病蟲害種類仍持續增加之 中;其中對木麻黃影響最大的危害試舉 1 個病害及 2 個蟲害為例,分 述如后(張玉珍、翁永昌,1985;張東柱、趙榮台,1998):

(29)

1.褐根腐病(Phellinus noxius),本病原屬於擔子菌,在自然界很難 發現子實體,而可引起木麻黃地上部全株初期黃化萎凋至枯死,從 黃化到枯死約需 1~3 個月,屬於快速萎凋病。在大面積林地發生 時,通常自一病樹向四週蔓延為害,發生時間愈久病圈愈大,本病 害的防治方法到目前為止,仍沒有任何正式殺菌劑被推薦於病害防 治上。

2.星天牛(Anoplophora macularia),為鞘翅目(Coleoptera)天牛科 (Cerambycidae)。成蟲體長約 2.5~3.5 cm,全體黑色有光澤,前胸、

背板、翅鞘上皆有白色星狀斑點。在台灣,星天牛一年生一代, 3 月中老熟幼蟲先在木材內木質部之蛹室內化蛹,蛹期 10~15 天。

初羽化之成蟲需留在蛹室內數天至1 個月,然後咬孔外出。羽化約 一週後即可取食新嫩的枝葉、樹皮,星天牛在台灣木麻黃之產卵位 置多在樹幹70 cm 以下,每株樹可能有 4~5 隻幼蟲為害。初齡幼蟲 先在皮層繞食,約在 6-8 月(體長約為 2~3 cm 時)為幼蟲之為害盛 期。受害之植株,樹液不能上升,造成樹幹枯萎易折,嚴重時整株 枯死。

3.黑角舞蛾(Lymantria xylina),是目前對木麻黃造林地影響最大的 害蟲。黑角舞蛾是臺灣固有種,屬鱗翅目(Lepidoptera)毒蛾科 (Lymantridae),成蟲之觸角及複眼黑色,雌蛾觸角櫛齒狀,雄蛾羽 毛狀。兩性成蛾之胸部及翅背皆灰白色,頭頂被紅色及白色鱗毛,

腹部被灰褐色並雜有紅色鱗毛。卵為丘狀之橢圓形卵塊,上被黃褐 色到灰褐色之母蟲鱗毛。黑角舞蛾幼蟲取食木麻黃綠色枝葉,受害 木枝葉多被啃食殆盡,光禿一片,致失去防風定砂作用,並影響林 木生長及整體景觀(張東柱、趙榮台,1998)。

(三)木麻黃不同齡級的生長影響

(30)

由於海岸林處於特殊之環境逆壓條件,其林分之營造技術較為複雜 (陳財輝,1987)為確立海岸木麻黃林分之育林方案首先必須了解各齡級 木麻黃海岸林分的現況,藉著現存林分之調查,以了解木麻黃人工林 於海岸逆壓環境之生長特性並解析各齡級木麻黃之林分構造,供混植 其他林,或改良木麻黃海岸林分之生長結構促進海岸林之保安功能永 續維持。

過去本省海岸造林,皆以木麻黃純林主,雖然木麻黃生長速度極 快,但在海岸地區林分極早即呈現生長衰退現象,故盛志澄、康瀚(1961) 即概略以 20 年生以上林分為老齡林, 6~20 年生為壯齡林, 6 年生 以下為幼齡林來區分,由於木麻黃之自然輪伐期極短,因此木麻黃海 岸林之經營與一般林分不同,柳榗(1975)稱木麻黃為海岸林之造林先驅 樹種,在海岸林之生態演替(ecological succession)上實有其意義。

木麻黃幼齡林分較為鬱閉,因此地被植物極少,隨木麻黃林齡之增 長,林內之草本植物在壯齡林分之空隙處則逐漸增多,尤其纏繞植物 的增加,影響林木之健全生長。

五、台灣海岸林營造技術

由於海岸環境條件極端惡劣,植物生長甚為困難,利用植物演替(plants succession)的原理,逐步建立海岸地帶之植物群落,建立及維持海岸林之步 驟為整地、定砂、造林、撫育、疏伐及更新,依1987 陳財輝研究分述如下:

(一)海岸林整地法

海岸林之生育地,主要可分為飛砂地、低濕地、石礫地、草生地 4 種,面對飛砂地的對策為堆砂法整地,以築成砂丘;低濕地則以築堤或 培墩法造林;石礫地雖過去以開穴及開溝法造林,可提高酨植成活率但 是林木仍受到惡劣環境影響而生長不良;草生地之造林與一般造林無多 大差異僅將植穴局部整地清除雜草即可。

(31)

(二)前砂丘築設

定砂工作首先係以堆砂籬堆砂,等到砂籬堆平後,再行插草或樹枝 及種植定砂植物,由於年年須加高,以致在林緣形成前砂丘,此種前砂 丘之功能如下:

1.防止飛砂,使其堆積於風上側。

2.緩和風速,使飛砂無法在丘頂到風下側處堆積。

3.使風下側之海岸砂地能夠造林,且保護內緣之林分。

4.減輕海水的侵蝕。

此等功能你綜合發生的,其主要功能是在冬季季節風時期,防止持 續不斷的強風所帶來的各種危害,以保護後方海岸林分及農耕地、住宅 及公共設施等。

(三)定砂植物

穩定飛砂,植物為最經濟有效且永久之方法,以地被植物被覆砂地 表面,不僅可保持土壤水分及降低地表風速,防止砂粒的移動而且可使 飛砂降落堆積。在築設前砂丘的過程中,最好於冬季季風開始前構築堆 砂籬並在冬季飛砂堆積之後即應於適當時期栽植萱草(Miscantus spp.) 等地被定砂植物期能於下次冬季季風開始前生長茂盛以達到保護新植 樹苗的效果。定砂植物一般 皆能極耐旱且呈伏地蔓生諸如馬鞍藤

(Ipomoea pescaprae)、貓鼠刺(Spinifix littoreus)、蔓荊(Vitex rotundifoliavar.

simplicifolia)等。

(四)海岸林之撫育、疏伐

海岸林環境立地條件極為惡劣,海岸林之所以能生存,係林分與環 境保持一種平衡的狀態,若加以疏伐,是否會將此種平衡的狀態加以 破壞,亦即是否會導致風害的問題。因為海岸係屬強風地帶而且林木 根系在砂地土壤緊縛力較弱,是否會因疏伐而誘導風害的發生;再則

(32)

林分因疏伐而破壞其鬱閉狀態,可能導致立地環境的劣化,諸如地溫,

林內濕度降低、土壤日益乾燥等不利林木生長的條件。

即使海岸最前線僅數列林分,若從樹冠到地際構成一道嚴密的保護 網,亦會發揮極大之防風定砂作,因此海岸林分最前緣(數十公尺寬林 帶)必須絕對禁止疏伐或除伐,甚至修枝、刈草等亦會破壞其林分防災 的效果。在林分前線處若疏伐不當,空隙處很容易造成風洞現象,企 使林帶被破壞的可能性增高。

(五)林分更新

木麻黃海岸林的天然更新,似乎是不可行的,其於林下栽植更新,

由於林分生長期相對光度大部分在 50%以上,林內光度對栽植木大致 上不構成影響。主要由於立地條件太差,而致成造林木生長不良,必 要時需播種肥料植物,增加林地養分,以使造林木得以充分發育。對 於立地環境條件惡劣之處,宜以林內更新育成複合林,並以多樹種為 宜。

六、森林健康之研究 (一)森林健康之定義

根據美國林務署對森林健康下的定義:「森林在提供人類所需之 餘,仍維持一定複雜性、多樣性和生產力的狀況(USDA forest service, 2002)」。當然森林健康的定義也包含恢復的能力概念,即一個健康的森 林是個可容忍改變的森林,也代表森林生態系的生產力及處在逆境後 有恢復的能力;或「森林健康可定義為森林能恢復自然和人為所引起 的逆境之能力」(Kolb et al.,1994)。

森林生態系經營所強調的永續性維持生態系的健康(ecosystem health)或完整性(integrity),其定義是很模糊的,且為正值萌發階段的觀 念。而這些在不同尺度下所定義的健康,詳細敘明了健康的概念,實

(33)

際上卻讓人難以釐清且難以量測,若由數量方法定義森林健康,則將 需要許多更長久的研究和監測計劃(陳家玉,2003)。

(二)林木健康監測之重要性

Ferretti(1997)認為,森林健康的評估與監測是環境政策和環境資源 經營的重點。在面對社會經濟等變遷、地球溫室效應的影響,如何掌 握森林變化的過程、概況與未來之趨勢並維持生物多樣性,建立長期 森林生態系健康的監測系統有其必要性。森林永續之經營準則與未來 發展過程、經營觀念的改變等,均講求資源在空間和時間上的規劃,

以達成森林永續的生態經營。

1988 年森林生態系與大氣研究法令(Atmospheric Research Act, PL 100-521)指示美國農業部林務署相關研究單位,在有關大氣污染問題 下,增加森林調查的次數以監測國家森林生態系生產力與健康的長期 趨勢(Burkman and Hertel,1992)。在空氣污染與全球變遷的例子中,森 林生態系變化的早期監測具有相當大的重要性,且一個連續、適當的 監測計畫,可提供有用的資訊與基線資料(baseline data),以查覺未來的 變化(Ferretti,1997)。

近年來,許多國際組織及國家在森林健康方面投入許多的評估和監 測計劃,如歐洲執委會(European Commission)、聯合國歐洲經濟委員會 (UN/ECE),以及歐美等國家的調查。森林健康監測若能藉精密儀器和 專家的診斷,為林木健康把關,預防疾病發生,甚或發現初期病兆,

適時進行防治或控制,可大大減低併發症或病情的惡化,以達成森林 的永續發展。

(三)國內外森林健康監測之研究

1.歐洲森林健康監測體系概述(劉玲華,2005)

許多歐洲國家於1980 年代,在「聯合國歐洲經濟委員會」(The

(34)

United Nations Economic Commission for Europe)的建議與「長距離 越界空氣污染會議」 (The Convention of Long Range Transboundary Air Pollution)的贊助下,陸續進行大面積的森林健康狀況調查,以 瞭解其受空氣污染的影響情形(Köhl et al., 1994;陳家玉,2003)。

早期的森林健康和森林環境監測評估工作,係以德國與歐洲對 樹冠落葉褪色觀測和評估為起點,其主要內容分為四方面:森林中 大氣污染沉降物取樣監測、樹冠落葉和褪色直接觀測評估、森林土 壤與土壤抽樣分析及葉片抽樣對樹木營養狀態的監測。這些內容及 實施方法又隨監測範圍(地方級、國家級及國際級)及監測等級(程度

Ⅰ、程度Ⅱ及程度Ⅲ)不同而有所區別。

而程度Ⅰ-乃對不同森林組分(林冠健康情況、土壤條件、葉 片和針葉的元素含量)的基本參數調查,其目的為獲得與森林健康 狀況時空變化有關的結果,並透過對覆蓋一個國家的森林(不同密 度的國家網格)和歐洲的森林(16km×16km 的網格)系統抽樣進行逐 個樣地的低強度監測;程度Ⅱ-以認識森林生態系統功能中的關鍵 原素和過程的強化監測,其目的為透過對一定數量且在其分佈區域 內具代表性的永久監測樣地監測來完成;程度 III-則對特別的森 林生態系統進行研究分析,其目的深入了解空氣污染影響的因果關 係,建立一些適合詳細研究生態系統內所有組分之間複雜的相互作 用的永久樣區,並進行有關研究(例如包括生態系統的平衡。)如此 而構成一個完整的森林健康狀態監測體系(Forest Health Condition Monitoring System) (陳元昌,2003;Aamlid et al., 2000)。

藉由對空觀測的樹冠透視度(Crown transparency)視覺比較與 標準照片的查看,歐洲每年執行森林健康調查之林木狀況的評估。

其中,兩個對照的標準分別為絕對參照樹(Absolute reference tree)

(35)

和當地參照樹(Local reference tree);前者係指一棵理想喬木最大可 能擁有的葉子總數,後者則指在當地生長環境下,一棵喬木所擁有 最大樹葉的總數,其結果以絕對或當地樹冠密度(Crown density)的 削減百分比來表示。

隨時間與地域上的改變,對每個樹種都是以一個絕對的(固定 的)標準做為評估基準,提供一個斷定樹冠狀態(Crown condition) 改變情況最好的方法。一個以絕對參照樹和當地參照樹為基準的樹 冠透視度評分估測關係,只能在有限制環境條件下從一個基準分數 去為另一個基準分數做記錄調整,為了能與國際間來做比較,使用 當地參照樹這個方法可能不太合適(Redfern and Boswell, 2004)。

2.美國森林健康監測體系概述

美國森林健康監測(Forest health monitoring, FHM)計畫主要是 由美國林務署(USFS)與環境保護署(EPA)所共同推動的一個跨機構 計畫。計畫目的旨在透過監測指標,來評量森林健康的狀態、變化 與未來趨勢。計畫中主要分為檢核監測(Detection monitoring)、評 估監測(Evaluation monitoring)、密集立地生態系監測(Intensive site ecosystem monitoring)與監測技術研究等四大部份。美國更於 1999 年將森林健康監測(Forest Health Monitoring, FHM)融入森林資源 調查與分析(Forest Inventory and Analysis, FIA)的計畫中,並依據 FHM 的取樣設計和調查時間間隔來修改,以強化 FIA 的調查方式 (USDA Forest Service, 2002a)。

在FHM 計畫中,為有效評估全美的森林健康狀況,在全國廣 設調查樣區,樣區設置採六角形方式。每158,000 (acres)便系統取 樣地設置一個圓形永久樣區。1993 年時,全國共有約 12,000 個永 久樣區,全部樣區面積大約佔美國面積的1/16,其中約有 3,800 個

(36)

森林樣區。另外,在設置永久樣區時,要有大於1/24 acres (0.017 ha) 的樣區面積有森林或林地所覆蓋,且在四個圓形樣區內一定要有一 個樣區是有包含森林或林地的,也就是四個樣區不能都沒有森林在 內。每個地面樣區的中心點都被記錄且放入森林調查及分析(Forest inventory and analysis, FIA)內存檔。

每一組FHM 地面樣區的面積為 1 acre(0.4047 ha),是由四個半 徑17.95m(0.1 ha)的圓形樣區所組成,其相關位置如圖 2 所示。其 以中心點向0°、120°及 240°等 3 個方向,各距離 36.6 m (120 ft) 處,再設置三個圓形樣區,每個圓形樣區之外徑為 17.95 m (58.9 ft),內徑為 7.32 m(24 ft) 的樣區(0.017 ha),在內圈中, 在中心點 以東 3.66 m (12 ft)處,再設置一個半徑為 2.1 m(6.8 ft)的小樣區 (0.0013 ha)。

圖 2、FHM 樣區設計圖(Conkling and Byers,1993)

(37)

由上述四個圓形樣區,合稱為一個永久樣區。其主要的林木調 查是在1/24 acre(0.017 ha)的次樣區中進行。在每個次樣區中(包含 小樣區),量測苗木、幼木及其他植群等項目,但是在調查時要盡 量避免對樣區進行踐踏或破壞。至於次樣區到圓形樣區的範圍,即 從7.32 m 到 17.95 m 的範圍,則收集枯枝落葉、根部性狀、土壤 樣本及其他樣本送至研究室進行研究分析。樣區之調查方式分三 種,第一種調查方式為新樣區之調查,即要做全面的樣區調查,包 括下面的調查記錄項目之基本資料、幼木及林木等調查。其次為每 年一次的調查,重複調查次樣區內的林木及幼木。第三種調查方式 原定為四年一次的重複調查,目前已改為5 年一次,為全面性的調 查,可與先前的資料做整合比較,預測森林及林木的健康狀態 (Conkling and Byers, 1993)。

而在美國林務署森林健康的定義下,森林健康計畫透過社會價 值(Societal values)、評量項目(Assessment endpoints)與調查指標 (indicators)等三種層次的評量體系,作為整個森林健康監測體系的 架構。美國的森林健康監測計畫是設計樣本分析程序,FHM 設計 程序是將敏感度集中在森林健康中潛在的重要改變因子,並且是針 對森林或林木在區域及空間的變化,並連續長時間的監測那些影響 林木或森林健康之因子。森林健康監測程序是在自然森林的健康 下,將其潛在的影響因子如大氣層的污染、地球氣候的改變、昆蟲 的變化、疾病和其他自然干擾等,這些反應都可促進森林或林木健 康的改變(邱祈榮、聶齊平,2000)。

美國健康監測中的第一步驟為檢核監測,FHM 參與者可由此 步驟評估森林生態系的健康,首先建立基準值(Base line)狀況,其 次由這些基準值來評估歷經不同時間的改變和長期趨勢;再決定森

(38)

林變遷是否為正常的、可期待的,或是其原因需要特別的關注或需 另外加以探討研究。

第二步驟為評估監測,當檢核監測發現森林健康有不尋常的改 變,則需進行評估監測。評估監測有兩個目的,其一為決定不尋常 改變的項目,嚴重程度和其原因;其二為提供森林健康改進的額外 資訊;評估監測爲後續的監測步驟,目前並未進行至此,將於連續 性森林調查計畫中實行。

另外,在林木或森林資料收集程序的標準化上,資料必須建立 林木基本資料收集,即測量林木之胸高直徑、樹冠幅、樹高、枝葉 枯死之狀態、生長位置之環境、樹木受傷之程度及死亡等記錄,並 將這些資料準則化,以了解林分健康的變化。至於林木健康程度狀 態的判別(Discriminate)則可利用在時間變化所量測的改變,使用統 計分析方法進行預測。

3.國內森林健康監測之研究

國內在林木健康或活力監測方面,在啟蒙階段時的研究報告並 未包括樹冠透視度、樹冠梢枯、或樹冠密度等重要的樹冠變數(陳 子英、王兆桓,2001;呂坤旺等,2002),近年來的研究雖尚未如 歐美大規模的調查,但已有針對特定地點或林型進行健康監測,並 已使用前述重要的樹冠變數(王兆桓、陳子英,2002;葉慶龍、邱 柏瑩,2003;葉慶龍,2004)。

在分析方法上,陳子英、王兆桓(2001)採用鑑別分析篩選解釋 變數進行林木健康分級;王兆桓、陳子英(2002)透過因素分析給予 林木較客觀的健康分級;陳家玉(2003)進一步使用逐步鑑別分析探 討各解釋變數的重要性;葉慶龍、邱柏瑩(2003)將前述的分析方法 應用到樣區的健康分級。

(39)

4.綜合比較

綜觀各國,國內仍採美國監測方式為之,近程的研究仍以「檢 核監測」所需的技術為主,尤其是有關樹冠變數的測量與評估,以 便建立林木健康指標現況的基準線;中程研究目標則以「評估監測」

所需的技術為主,針對健康指標異常變化的林木,再進一步調查研 究其嚴重程度,及是否有快速衰退而需要特別關注的情形;長程研 究目標則以「集約監測」所需的技術為主,針對各區域異常變化嚴 重的林木,建立一個跨越區域的網絡,結合氣候、土壤、酸雨等環 境因子,研究與其變化要素相關的生態程序。就各國相關調查研究 彙整如下表3:

表3、各國健康監測施行情形比較表

初始 時間

施行 機構

調查

方式 研究內容 研究目的

1980 年代

歐洲 各國

對空觀測的樹冠 透視度視覺比較 與標準照片的查 看。

◆森林中大氣污染沉降物 取樣監測。

◆樹冠落葉和褪色直接觀 測評估。

◆森林土壤與土壤抽樣分 析。

◆葉片抽樣對樹木營養狀 態的監測。

進 行 大 面 積 的 森 林 健 康 狀況調查,以 瞭 解 其 受 空 氣 污 染 的 影 響情形。

1990

林務署

、環境保 護署

全 國 廣 設 FHM 調查樣區。

◆檢核監測。

◆評估監測。

◆密集立地生態系監測。

◆監測技術。

透 過 監 測 指 標,來評量森 林 健 康 的 狀 態、變化與未 來趨勢。

2001

林務局

現階段乃採用美 國「檢核監測」

技術為主。

針對台灣全省特定地區、

林型進行監測調查分析。

建 立 基 礎 資 料,提供未來 經營方針。

(40)

參、研究材料與方法

一、研究區概況

本研究係調查臺灣東北部地區之海岸保安林(如圖 3),研究區位處台北 縣福隆一帶、宜蘭縣及花蓮縣境內,其環境及氣候概述如后:

圖3、台灣東北部海岸保安林監測位置圖

(41)

(一)福隆、宜蘭

福隆係屬台北縣貢寮鄉,在地理區位上是屬於台北都會區的外圍地 帶,因此在自然環境方面較少受到都會區過度成長的波及,尚擁有豐 富的海洋資源。而台北縣貢寮鄉位於台灣之東北隅,西北距台北市及 基隆市分別為35 與 13km,南距宜蘭市約 20km。東面為太平洋,狹長 的海岸線以西是面積廣大的山坡地。地形幾乎全為山坡地,總面積為 9,997ha,其中有 94.6%為保育利用條例實施範圍之山坡地、5.4%為國 有林、保安林等林地。坡度 0~5%之平坦地僅佔 0.2%。全鄉山坡地之 坡向以東北向坡最多、東向坡次之。

宜蘭則位居台灣東北部,三面環山,東臨太平洋,由蘭陽平原、雪 山山脈北段、中央山脈北段等三個地形區所構成,形勢隔絕而自成一 地理區。自三千七百多公尺的南湖大山以降,東至太平洋,其間有高 山、緃谷、丘陵、平原、湖泊、沼澤、河口、海岸、島嶼等各種環境,

山地面積佔四分之三。宜蘭縣位居北緯 24 度與 26 度之間,屬於副熱 帶地區,故氣候為副熱帶氣候,氣溫特徵是終年高溫,冬季不明顯。

蘭陽平原向東太平洋海面成沖積扇的開敞,每年秋冬之際強烈的東 北季風挾帶豐沛的水氣,順著平原的地形,長驅直入,帶來大量的雨 水,宜蘭的年雨日高達二百多天,也是地理上一大特色。由於山區潮 濕多雨,林木蒼鬱,不同的海拔變化形成了針葉林、闊葉林、次生林 等植被環境,動植物種類繁多。海岸河口地帶沼澤遍佈,水鳥賴以維 生的食物非常豐富,因此能提供鳥類(如鷺科、雁鴨科、鷗科等)前來度 冬及過境時棲息環境。因位處台灣東北角,東臨海洋,秋冬季節面迎 東北季風,因而從海上帶來豐富水汽,加上春夏颱風經常侵襲,因此 沒有明顯乾季。每年5~6 月是梅雨期,7~8 月雖是旱季,平均降雨日 數最少,但颱風常帶來豪雨;9~11 月是東北季風加上颱風環流雙重影

(42)

響,暴雨頻仍,12~翌年 4 月則有東北季節帶來綿綿細雨。

由於宜蘭的三大河一宜蘭河、蘭陽溪、冬山河匯流出海,三條河流 從上游帶來的大量泥沙,經由沿岸海流的搬運沈積之後,在此地形成 了宜蘭縣最寬廣的沙灘一最寬處可達幾百 m,而後由於長年累月遭受 冬季凜冽的東北季風與夏季偏東的颱風的吹拂,乃在海岸線上形成了 一道道沙丘。

表5、宜蘭氣象站氣候資料統計表

月份

降雨量

(mm)

降雨日數

(天)

平均氣溫

(℃)

相對濕度

(%)

最高氣溫

(℃)

最低氣溫

(℃)

155.3 19 16.0 84 19.4 13.4

175.2 19 16.4 85 19.6 13.8 132.2 19 18.7 85 22.2 15.7

134.2 16 21.6 85 25.4 18.6 222.7 20 24.2 86 27.9 21.3

186.7 15 26.7 85 30.7 23.7 145.5 10 28.4 81 32.6 25.0

243.8 13 28.0 82 32.0 24.9 441.2 16 26.2 84 30.2 23.3

442.3 20 23.4 86 26.8 20.9 十一 360.2 21 20.2 86 23.4 17.8

十二 188.4 19 17.3 84 20.5 14.8 合 計

2827.7 207 22.3 84 25.9 19.4

(資料來源:http://www.cwb.gov.tw/V4/index.htm)

(43)

(二)花蓮

花蓮地處臺灣東部,東臨浩瀚寬廣的太平洋,西倚中央山脈,全縣 面積約 4,628.6714km2,在全省二十一個縣市中排名第一。高山與海洋 不僅將花蓮與外界隔絕,對花蓮地區氣候的影響,更扮演舉足輕重的 角色。

花蓮縣屬多雨氣候,年平均雨量約達 2,000 公釐左右,多雨濕熱的 氣候讓花蓮產生了特殊的生態景觀環境,而花蓮除受地形影響外,洋 流也扮演了重要角色,溫暖的黑潮沿著東部海岸北上,其表面水溫可 達攝氏二十七度,可提供東部海洋豐富的熱能來源;另外花蓮還受緯 度的影響,北迴歸線由瑞穗經過,年平均溫度均高於宜蘭及台北。

由於花蓮東臨太平洋,西倚中央山脈,北回歸線又經過瑞穗,使得 氣候四季如春,冬暖夏涼。因為太平洋的黑潮暖流經過,溫暖的洋流 會釋放出熱量,使花蓮冬天的溫度較其他地方為高;另外,高聳的中 央山脈也為她擋住冬天寒冷的季風,多少也有一點影響。夏天,則又 受到來自海洋的季風調節,使其溫度比其他地方涼快一點。但,每年 的颱風季節,卻又使花蓮深受其害,因臺灣正位於颱風行進的路徑上,

每當颱風來襲,位在東部的花蓮則首當其衝,暴風、豪雨、暴漲的河 流等,常常造成重大的損失。可是,如果颱風過門不入,又會造成乾 旱,鬧水災。除了颱風的災害之外,地震也是花蓮另一個防不勝防的 自然災害。臺灣位於環太平洋地震帶上,而花東縱谷又是歐亞大陸板 塊和菲律賓海板塊的交界處,這兩個板塊在這個地方互相擠壓和衝 撞,地殼經常不穩,所以地震特別多。

花蓮的地形是由山地、河川和平原所組成。山地是由西部中央山脈 和東邊的海岸山脈所構成,中央山脈是臺灣島的骨幹,南北縱走,但 稍偏東部,而山脈的高山群落又多聚集在花蓮縣境內或縣界上,所以

數據

Updating...

參考文獻

Updating...

相關主題 :