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工程浩大的樹口普查——福山樣區用一年普查14萬棵樹

在宜蘭與新北交界的福山,有個面積25公頃的「森林動態樣區」,樣區每五年普查一次樹木。福山樣區不易抵達,地形起伏大,氣候不佳,每次普查都得出動8~10人,耗時整整一年。研究團隊今年6月完成了第四次「每木調查」工作,為生態研究留下可貴的基礎資料。
 
 
福山森林動態樣區一隅。醒目紅漆表示該樹已調查完畢。(圖/劉珈均攝)
▲福山森林動態樣區一隅。醒目紅漆表示該樹已調查完畢。(圖/劉珈均攝)
 
初見「森林動態樣區」這詞,腦海可能會浮現《魔戒》裡樹人張牙舞爪的樣子,「要是樹木的反應有樹人那麼快就好了!」福山樣區每木調查計畫(註1)共同主持人、中山大學生物科學系助理教授張楊家豪說。
 
但樹木生根不動,生命史動輒數百年,森林各種生物的交互關係錯綜,使得生態調查總得耗費一段時日。「森林動態樣區」(Forest Dynamics Plot, FDP)是一種標準化的研究方法,目標是針對森林做長期而精準的監測。
 
標準化調查 獲取研究森林所需的珍貴基本資料
 
樹口普查流程與紀錄內容說明。(圖/沈佩泠 繪)
▲樹口普查流程與紀錄內容說明。(圖/沈佩泠 繪)
 
 生態學家選定保護制度完善、可長期研究的地方劃設樣區,並定期普查樹木,稱為「每木調查」。樣區內「每一棵」胸高直徑大於等於1公分的木本植物皆編碼追蹤——距離植物根部130公分處是直徑的量測點,也就是說,當你見到一株植物,它的主幹在你胸口高處有小拇指粗,就得調查它的身家。
 
每木調查會得到全區的樹種空間分布圖,成為研究森林各種交互關係的基礎。理想上,樣區每五年普查一次樹木,如此累積幾次紀錄,就能拉出幾十年時空縱橫的動態變化趨勢;標準化的調查方法,更可以讓研究者跨域比較。
 
福山樣區的每木調查紀錄表。左頁為樹木分布圖,編號對應著右頁的樹種與各項狀態紀錄。(圖/劉珈均攝)
▲福山樣區的每木調查紀錄表。左頁為樹木分布圖,編號對應著右頁的樹種與各項狀態紀錄。(圖/劉珈均攝)
 
全世界第一個森林動態樣區設立於1981年,位在巴拿馬運河中間的巴羅科羅拉多島(Barro Colorado Island ),面積50公頃,至今已歷經八次樹木普查,累積了將近40年的森林基礎資料,明年(2020)即將進行第九次的每木調查。
 
原本此方法用於熱帶森林,後來也擴展到亞熱帶、溫帶森林,目前已有27個國家、69個森林動態樣區加入全球研究網絡「地球森林觀測站」(The Forest Global Earth Observatory, Forest GEO)。
 
臺灣有南仁山、福山、蓮華池三個森林動態樣區加入「Forest GEO」網絡,南仁山樣區建立於1989年,福山樣區則在2004年設立,這兩處是臺灣唯二持續進行每木調查的樣區。
 
調查員與兩位志工於福山動態樣區執行每木調查。圖中左一為紀錄員,其餘兩人為量測員,向紀錄者回報樹木各項狀態。(圖/劉珈均攝)
▲調查員與兩位志工於福山動態樣區執行每木調查。圖中左一為紀錄員,其餘兩人為量測員,向紀錄者回報樹木各項狀態。(圖/劉珈均攝)
 
挑戰滿滿的野外調查現場
 
福山樣區為邊長500公尺的正方形,是臺灣首座面積達到25公頃的樣區,也是全球第一個設於亞熱帶的森林動態樣區。「要完成一次福山樣區的每木調查是非常艱辛的浩大工程,每次得聘請8~10位研究助理專職擔任調查員,歷時一年,經費需要近千萬元。」張楊家豪說。
 
福山25公頃動態樣區(左方藍色區塊)設於林務局新竹林區之烏來事業區林班內。該區鄰近哈盆保護區(下方綠色區塊)、福山植物園(中央粉紅區塊)及前勢溪水源保護區(上方黃色區塊),為臺灣低海拔重要原生林之一。(圖/張楊家豪提供)
▲福山25公頃動態樣區(左方藍色區塊)設於林務局新竹林區之烏來事業區林班內。該區鄰近哈盆保護區(下方綠色區塊)、福山植物園(中央粉紅區塊)及前勢溪水源保護區(上方黃色區塊),為臺灣低海拔重要原生林之一。(圖/張楊家豪提供)
 
調查員們住在福山植物園裡的工作站,清晨五點起床,六、七點出發爬山,入山不久就毫無基地台訊號。這段路約莫要走一小時,每每還未進樣區工作,就已被汗水和露水浸濕。
 
下午三、四點收工,帶著滿身泥土與油漆沿來時路下山,至晚上整理完當日數據才算告一段落。調查員每天重複同樣路徑與工作,努力推進進度。
 
福山的天氣非常潮濕,一年有超過200天下雨,野外淋雨是家常便飯。冬天的調查相當磨練心志,曾有調查員說:「寒流來時,冰箱還比外面溫暖!」夏天得小心毒蛇毒蜂,還有午後暴雨或颱風攪局,總得繃緊神經,否則出了意外,還得先翻山才能回文明世界。
 
由左至右,調查員正為樹木綁上標牌、測量樹圍、記錄樹木狀態。(圖/劉珈均攝)
▲由左至右,調查員正為樹木綁上標牌、測量樹圍、記錄樹木狀態。(圖/劉珈均攝)
 
人員除了複查五年前普查留下的舊紀錄,看到成長達到胸高直徑1公分的小樹也要新增紀錄。人員給這些植物專屬編碼,綁上不銹鋼牌,並記下樹種、胸高直徑、生長狀況、標定相對座標,最後在植物身上漆一抹紅漆標示普查完成。
 
規則簡單,但野外環境複雜許多。自上次調查至今,植物可能被倒木壓垮、倒伏生長、藏在膝下草葉中、隨地勢崩塌再被溪水沖走……有時人員還要依據環境「推理」,才能於一片狼藉中翻找到舊紀錄上的樹牌。還有好些長在陡峭邊坡或溪溝的植物、量測點因故挪移到兩、三公尺高處的大樹,調查員每天都有不同挑戰。
 
一般來說,樹的量測點在離根部1.3公尺處,但有時因故提高至2~3公尺高處,調查員就必須爬樹上去量。(圖/練釗攝)
▲一般來說,樹的量測點在離根部1.3公尺處,但有時因故提高至2~3公尺高處,調查員就必須爬樹上去量。(圖/練釗攝)
 
聽起來很驚人,經過普查重訪,就會知曉眼前茫茫樹海中有株樹木不見了、持續健在的樹木變瘦或長胖、長了多少枝條、哪棵樹曾瀕臨死亡而今萌了新芽等。若樹木全株死亡,這棵樹就會從紀錄上劃除,編碼牌收回,往後複查名單不再有它。而樹木種種生存紀錄,則蘊藏了環境變化的線索。
 
生態學是來自時間的應答,也唯有時間能與之應答
 
「這些年累積這些資料,更能體會到自己真的還很不了解這片森林——為什麼樹木會發生這些變化?是什麼機制在主導?為什麼不同樹種有不一樣的變化?」張楊家豪說。氣候變遷更是漫長過程,通常要累積30年以上的氣候與生態數據,才能了解它如何影響生態系。
 
全球能定期複查的樣區並不多,雖然福山樣區設立時間不算長,但努力地維持各項監測項目,詳實完整的基礎資料吸引許多學者在此研究。
 
與福山森林動態樣區相關的論文目前已有67篇,其中有超過40篇是跨樣區的比較研究。張楊家豪解釋,福山森林最大的特色就是有非常頻繁的颱風干擾,從全球角度看,福山可以幫助了解,經常性的擾動會如何形塑一個森林。
 
「很多時候遇到計畫銜接的空窗,經費不足,只能硬著頭皮繼續做。放棄比較容易,要說為什麼願意一直堅持下來,大概因為這是真愛吧~就祈禱自己能身體健康,長長久久繼續做下去囉!」
 
註1
福山森林動態樣區的複查計畫由林務局提供經費,東華大學自然與環境系教授孫義方、中山大學生物科學系助理教授張楊家豪共同主持。團隊共花了349天、271個野外工作天、1,845人次完成調查,為福山積累第15年的基礎資料。此次總計調查了143,293株樹,分屬39科65屬101種,其中存活的植株共117,439株、死亡及消失的舊樹25,854株。
 
團隊以樹木的高度與胸徑大小來定義冠層、次冠層與灌木。冠層樹木是可以成長到森林樹冠層、最大胸徑超過50 cm的大樹;灌木則是其成體最大胸徑不高過10 cm、樹高不超過5 m的樹種;次冠層則是介於兩者之間。冠層優勢樹種為殼斗科與樟科樹木,次冠層樹種則以「山龍眼」數量居冠,林下灌木則是全樣區數量最多的「柏拉木」的天下。
 
(左)福山樣區座標圖,一個方格代表20mx20m面積,研究員由南往北(沿著Y軸)進行植物調查。(右)工作站牆上的進度表。一個圓點代表完成一塊10mx10m樣方。除非地形艱難,一天做四個10mx10m是基本進度(=一個20mx20m)。右上為去年九月的進度表;右下為全數完成調查。(圖/張楊家豪提供;組圖/劉珈均)
▲(左)福山樣區座標圖,一個方格代表20mx20m面積,研究員由南往北(沿著Y軸)進行植物調查。(右)工作站牆上的進度表。一個圓點代表完成一塊10mx10m樣方。除非地形艱難,一天做四個10mx10m是基本進度(=一個20mx20m)。右上為去年九月的進度表;右下為全數完成調查。(圖/張楊家豪提供;組圖/劉珈均)
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