崩塌地植生复育演替机制之调查研究-国立中兴大学水土保持学系.ppt

1、崩塌地保育治理地區植生演替機制之調查研究-以南投縣埔里鎮卓社林道崩塌處理地區為例,指導老師：林信輝 教授學生：吳建宏,Investigation on Vegetation Succession Mechanism in Landslide Area - Case Study of Jhuoshe Forest Road, Puli, Nantou County,國立中興大學水土保持學系,1,內容大綱,一、研究動機二、文獻回顧三、研究材料與方法四、結果與討論五、結論與建議,2,一、研究動機,現今台灣崩塌地整治常以植生導入與工程並行，藉著植生覆蓋來減少降水時雨水直接打擊地表所造成土壤流失，而植物

2、本身有優良保水及固土功效，國內外有許多研究重於崩塌地機制與坡地工程治理方式及邊坡安定分析，雖然可於短時間內進行現地調查與實驗得知成果，而植生群落、植生復育情形及演替演替速率等綜合探討與趨勢分析研究卻是寥寥可數。 本研究希望藉由調查崩塌地整治後植生復育現況，可瞭解現有崩塌地復育植生群落生長演替情形，並探討坡地揚波植生優勢度變化及復育成效，並進行分析。,3,研究目的,文獻收集與前人研究分析,崩塌地植生復育相關研究,植生與外在環境干擾,崩塌地植生復育與優勢植物,植生調查,植生群落與演替特性,氣象,重要指數等量化,演替率與演替度,樣區族群生長情況,植群演替與組成變化,崩塌地演替與機制探討,選定樣區,外

3、在環境因子調查,研究架構圖,根系調查,4,1.崩塌地的崩塌面積小於1ha以下，可以在1-3年藉由自然演替恢復天然植被，但是大於1ha的崩塌地可能會處於不安定或表層受侵蝕等情況，植生演替時間需要更長的時間恢復期(林信輝、黃俊仁，2000) 。2.坡地立地條件較差的崩塌地，可利用草本植物初期生長的快速之優點，逐漸依照裸露地地被植物一年生草類多年生草類陽性樹種群落陰性樹種群落演替形成複層植被體系(林信輝、張俊彥，2005) 。,二、文獻回顧(1/6),5,3.利用噴植方法使植物順利在坡面上順利生長，並藉由根系結固表土抑制崩塌再次發生，降低逕流之沖蝕，而噴植草種應參酌考量多方面因子，目多前以百慕達草、

4、百喜草、高狐草等，儘量導入鄉土植物，外來馴化種植物為輔(林信輝，2007)。4.植物演替通常需要百年，要在短期間直接觀察或瞭解演替機制是有相對的困難性，常需要長期的調查與分析，而崩塌地的植生演替亦是如此， (anuel& Molles,1948),二、文獻回顧(2/6),6,5.崩塌地常用植生治理工法為人工撒播、團粒化噴植、種子噴植、鋪網噴植、打樁編柵等，鋪網噴植是經常被應用的植生工法之一(林信輝等，2004)。6.鋪網噴植施工為應用網材釘附於坡面上，再將種子材料、黏著劑、保水材、土壤改良劑與肥料及染色劑等資材經均勻攪拌，利用高壓噴植機具將混合植生完成的基材噴富於植生網材上，並透過適當的給予水

5、份使植生迅速回復及覆蓋。歷經數年的人為植生施工與調查發現，崩塌地植生最常使用鋪網噴植工法頗佳(黃俊仁，2008)。,二、文獻回顧(4/6),7,7. 以演替初期來說建立之優勢樹種稱為先驅樹種，具有偏好乾燥環境、較高需求的光飽和作用、樹齡壽命較短、因生長速度較快，枝條及幹材的物理性質不佳易受機械性傷害，靠鳥類傳播種子等特性，藉由先驅群落改善林下物理環境特性，以降低土壤流失、土壤水分蒸發，創造適宜後際植物種類生長環境，即是啟動植物群落演替機制之起始關鍵（賴明州，2007）。,二、文獻回顧(5/6),8,8.石門水庫崩塌地在12個崩塌型中，賽芻豆和羅茲草其重要值(IVI)高於其他物種許多，對其他優勢

6、型來說其平均值約在50左右，而木本植物重要值最高為揚波，由木本植物及優勢的佔有的比例並不是很高，有些部份甚至難以入侵及生存，經研究探討下得知，石門水庫崩塌地多為硬岩基地或噴漿坡面缺乏植生基材之地區，其他植物不易入侵或演替緩慢之地點(林信輝，2006)。,二、文獻回顧(5/6),9,9. 演替過程中環境會隨著時間轉變，主要由外力及自力兩因素影響，外力為物理環境和地文作用之變遷，植物還沒入侵之前即存在，然而作用緩慢且需長期累積至足夠改變植物之組成及構造，自力即是生物本身改變環境所產生，植物社會建立後，自力作用影響迅速遠超過外力(劉棠瑞等，1983)。,二、文獻回顧(6/6),10,研究材料(一)、

7、研究區域環境特性研究方法(一)、崩塌地植生調查(二)、雨量站資料收集(三)、揚波根系調查(四)、植生資料分析,三、研究材料與方法,11,崩塌地位置,卓社林道卡玫基災害復建工程,卓社林道第二期災害復建工程,(一)、研究區域環境特性(1/2),研究材料,12,崩塌地資料,(一)、研究區域環境特性(2/2),研究材料,13,14,週邊森林,掛網植生,環境照片2010/6/18,樣區環境2011/10/26,卓社林道卡玫基災害復建工程,15,卓社林道卡玫基災害復建工程,下邊坡(99.3.31),上邊坡(99.3.31),下邊坡(99.3.31),上邊坡(99.3.31),16,卓社林道第二期災害復建工

8、程,施工前坡面情形,複合型立體網,崩塌地調查現況照片(100.5.11),17,週邊森林,掛網植生,環境照片2010/6/18,樣區環境2011/6/18,卓社林道第二期災害復建工程,(一) 、崩塌地植生調查樣區內隨機取樣3區10m*10m進行植生調查分析，項目如下：1.樹種2.高度：指植株頂梢至地際的高度。 3.冠幅面積：指植株枝葉冠水準方向，以冠幅之最寬及最長之直徑尺寸之平均值。4.基徑：指樹幹地際處直徑值。 5.胸徑 ：凡樹高超過1.3m時，量測位於1.3m之直徑。 6.枝下高：由根際之主幹至第一分枝之高度。,研究方法(1/6),18,19,枝下高度量測,樹高量測與樹種紀錄,基徑量測,胸

9、徑量測,崩塌地植生調查現況,(二) 、雨量站資料收集與土壤水分含量測定,雨量利用鄰近雨量站之資料作為現地累積雨量之資料，目前採用中央氣象局武界雨量站資料土壤水分含量測定土壤水分含量主要以Watermark儀器量測，以垂直挖掘20cm深埋設，以每處崩塌地樣區各埋設三顆，固定每月調查一遍。,研究方法(2/6),20,21,卓社林道第二期災害復建工程(100.7.27),卓社林道第二期災害復建工程(100.5.9),卓社林道第二期災害復建工程(100.4.15),Watermark,卓社林道第二期災害復建工程(100.1.6),卓社林道第二期災害復建工程(100.1.6),崩塌地土壤水分測定儀器之埋

10、設,(三) 、根系資料調查,因揚波於樣區內數量較其他處崩塌地生長好，而現今針對揚波的根系或根型並未有較深入之研究，故於本次調查一併調查其根系，並利用簡易手工器具挖掘坡面揚波調查並記錄基本數據及根系生長之情形。樣區內隨機選取揚波植株進行植株根系開挖並紀錄如下：根形主根長度TR值：乾燥後記錄其根與幹的重量比值,研究方法(3/6),22,(四)、現地植生資料分析,1.重要值指數(importance value index，IVI指數)，即為結合植物三個基本密度、頻度及優勢度。IVI=相對頻度+相對覆蓋度頻度=某植物出現樣區數。覆蓋度=某植物平均覆蓋面積。相對頻度=(植物出現的頻度/所有試區的頻度)

11、/100%相對覆蓋度=(植物出現的覆蓋度/所有試區的覆蓋度)/100%,研究方法(4/6),23,2.演替度 di=試區內優勢植物之優勢度 yi=生活年限 n=區域面積內植物總數 V=植物覆蓋地面比率 i=優勢植物數量3.植物生長優勢度（summed dominance ratio,SDR） SDR=(相對頻度相對覆蓋度）/2=IVI/2,研究方法(5/6),24,四、結果與討論,(一)現地植生調查分析(二)根系調查結果(三)雨量資料與土壤水分之變化,25,卓社林道卡玫基災害復建工程優勢物種重要值計算,26,*10*10*10*10*10,n=5,( )/5( )/5( )/5( )/5( )

12、/5,n=8,( )/8( )/8( )/8( )/8( )/8( )/8( )/8( )/8,*10*10*10*10*10*10*10*10,生活年限之加權,(一)現地植生調查分析(1/13),27,各期優勢植群型依序為棕葉狗尾草-多花黑麥草-百慕達草植群型昭和草-棕葉狗尾草-百慕達草植群型棕葉狗尾草-五節芒-瓦氏鳳尾蕨五節芒-小花蔓澤蘭-剛莠竹五節芒-小花蔓澤蘭-剛莠竹,(一)現地植生調查分析(2/13),卓社林道卡玫基災害復建工程優勢物種重要值分析,28,29,(一)現地植生調查分析(4/13),卓社林道卡玫基災害復建工程,崩塌地之草本植物間彼此競爭消長，噴植草種黑麥草於第一季調查時處

13、於枯萎狀態。第一季調查時崩塌地尚無明顯優勢的物種進駐。第二季調查綠覆蓋明顯上升，物種已轉變為昭和草、棕葉狗尾草、百慕達草、五節芒以及大花咸豐草優勢的植物社會，然而尚無優勢的木本植物自然拓殖。第三季仍為棕葉狗尾草優勢之草生地，大型草本五節芒已成為次優勢物種，且有優勢的蕨類植物瓦氏鳳尾蕨生長，但除了部分揚波灌木生長外，缺少灌木及喬木類植物自然拓殖。第四季及第五季調查為五節芒最優勢，次優勢物種多為入侵植物，有可能影響木本植物拓殖與演替發育。,30,卓社林道卡玫基災害復建工程-周圍森林,周邊森林為以先驅樹種優勢的次生林，胸徑大於1 cm的樹木種類於樣區內調查到7種，以山黃麻、杜虹花、山龍眼為最優勢物種

14、，森林地被組成較為複雜，以五節芒與冷清草最為優勢。,31,99.11.09(下邊坡),100.02.17(上邊坡),100.02.17(下邊坡),99.10.07(上邊坡),99.10.07(下邊坡),99.11.09(上邊坡),卡玫基災害復建工程,(一)現地植生調查分析(6/13),卓社林道第二期災害復建工程優勢物種重要值分析,32,33,(一)現地植生調查分析(8/13),卓社林道第二期災害復建工程,第一季調查結果，噴植草種以百慕達草與黑麥草為主，噴植草種生長良好，且具有許多自然拓殖的植物進駐。第二季調查，黑麥草覆蓋度下降，成為相對弱勢的草種，而百慕達草則唯持原本的優勢狀態。第三季調查百慕

15、達草仍為優勢草種，然卻已非為崩塌地上最優勢物種，主要之優勢草種為五節芒。第四季調查五節芒為主要之優勢草種。第五季調查百慕達草為主要優勢之草種，而木本植物揚波其優勢度也隨著時間增長。,34,各期優勢植群型依序為百慕達草-黑麥草-台灣澤蘭百慕達草-台灣澤蘭-五節芒五節芒-百慕達草-剛莠竹五節芒-剛莠竹-台灣澤蘭百慕達草-剛莠竹-密花苧麻,(一)現地植生調查分析(9/13),35,卓社林道第二期災害復建工程-周圍森林,周邊森林為以先驅樹種優勢的次生林，胸徑大於1 cm的樹木種類於樣區內僅調查到10種，以小葉桑、密花苧麻、細葉饅頭果、白匏子為最優勢物種，森林地被組成較為複雜，但仍以開闊裸露地普通的植物

16、種類居多。,36,樣區環境2011/5/25,樣區環境2010/10/26,環境照片2010/6/18,樣區環境2010/10/7,(一)現地植生調查分析(11/13),二期災害復建工程,卓社林道卡玫基災害復建工程草本植物與木本植物變化表,37,重要值IVI,(一)現地植生調查分析(12/13),卓社林道二期復建工程草本植物與木本植物變化表,重要值IVI,38,(一)現地植生調查分析(13/13),39,編號1,編號2,編號3,編號4,編號5,編號6,編號7,編號8,(二)根系調查結果,揚波根系資料調查表,40,(二)根系調查結果,經由回歸圖得知主根長度與上半部的長度有正相關性，其R2達到0.

17、921，利用回歸的線性方程式y=0.844x+3.332 (樹高限制18X192),揚波主根長度與樹高關係圖,41,(二)根系調查結果,基徑與上半部高度回歸可得知其相關性R2達到0.92，並得其關係式為y=0.102x+0.688。 (樹高限制18X192),揚波上半部高度與根基徑寬度回歸圖,42,(二)根系調查結果,43,揚波上半部與根部乾重關係圖,上半部乾燥重量增加與根部重量，其相關性R2達到0.974，並得關係式為y=0.247x-1.378即可簡易推算上部與根部的重量，作為簡易的估算值。(上部乾重限制5.8gX180.5g),(二)根系調查結果,土壤水分與日雨量變化圖,各崩塌地調查點位

18、之水分含量數值皆偏高，判斷為埋設土壤水分測計時為垂直下挖，若有降雨情形產生便會使水分集中蓄積，進而使數據偏高；但配合日降雨量資料仍能看出崩塌地淺層土壤之水分含量隨降雨情形而隨之變化。,44,(三)雨量資料與土壤水分之變化,(一)地被植物與冠層植物重要值的變化 多花黑麥草、百喜草、類地毯草、百慕達草草種進行坡面噴植，經坡面觀察資料可知地被層植物重要值所佔比例會隨時間成遞減趨勢。,(二)植群演替的速率變化 由卓社林道卡玫基及二期災害復建工程目前演替應屬進化之狀態，因組成的植生優勢群體較為多樣性，較易抵抗外來侵略種之入侵，而草本植物演變速率會隨著季節變化增減。,五、結論與建議(1/5),45,(三)

19、多花黑麥草及高狐草演替速率 由試驗區域內觀察多花黑麥草及高狐草之生長於噴植後之生長演替，可得知草本植物生長演替度會隨著時間有降低的趨勢。(四)揚波基徑與樹高之變化關係 揚波基徑變化與樹高經回歸分析可得其關係式： y = 0.102x + 0.688，其R =0.920*。(五)主根長度與上半部長度變化關係 主根長度與上半部的長度有正相關性，其R2達到 0.921*，線性方程式y=0.844x+3.332。,五、結論與建議(2/5),46,(六)RT值變化關係上半部乾燥重量增加與根部重量，其相關性R2達到0.974，並得關係式為y=0.247x-1.378即可簡易推算上部與根部的重量，作為簡易的

20、估算值。,五、結論與建議(3/5),47,建議(一)經現場調查時間與植物生長達穩定整個植群變化，就植群演替需要更長時間的觀察與研究，才能更正確的研判施工方法及植生導入成功與否，而坡地植生還是隨著時間時時刻刻在改變，欲瞭解植群後續的變化，尚需更多時間的再次觀察與探討。(二)揚波主根為直根型，根深但可達深層的土壤，對土壤的握裹力應該是有限，對於其根系的抗拉拔是需要再加強研究才可得知結果。,五、結論與建議(3/5),48,建議(三)土壤水分變化會因時間量測時間點的不同而有誤差，能將土壤水分測定器利用自記器進行觀測更能掌握水分的變化。(四)草本植物演變速率會隨著季節變化增減，也可能隨著噴植時間越長期演替度有下降之趨勢，雖然於本次實驗中觀察到有此現象，尚需更密切之觀察與研究加以驗證。,五、結論與建議(5/5),49,謝 謝 聆 聽,50,