前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的泥巖地區生態經營戰略研究，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
1前言
目前臺灣泥巖主要出露于西南部麓山帶、東部海岸山脈南端之利害以及恒春半島等,而西南部是泥巖分布面積最廣之處,其范圍北起嘉義,南至高雄,西起臺南縣六甲、官田、新化、關廟以至高雄岡山,東緣則自臺南縣之關子嶺、北寮、玉井、南化以至高雄旗山、涵蓋面積超過1000km2。航照調查資料顯示1967年裸露面積2532.58hm2,至1987年增加成為3836.28hm2,而到1997年以LandsatTM衛星影像分類判釋,泥巖裸露面積擴大為11179.5hm2(周,1997),十幾年間迅速增加3倍之多,顯示泥巖裸露面積擴大有加速惡化之情形,而1999年“9•21”大地震后,更有大量之泥巖出露于地表。再者,由于泥巖地質年代輕,土壤巖石膠結不良,遇水迅速崩解,又因受過度壓密作用,當壓力消除或受雨水洗淋時,由自身減壓所造成之裂隙,常導致雨水向泥巖內部迅速滲入,使巖質軟化,更易造成土壤侵蝕及崩塌。裸露坡面之年沖蝕深度約7.5cm且以東南向之9.5cm最高,為本省最易沖蝕之土壤(張等,1999),亦造成其地區河川之泥砂含量增高,其侵蝕模數遠高于世界主要河川,如表1所示,因而使西南部水庫(白河、尖山埤、鹿寮溪、曾文、烏山頭、鹽水埤、虎頭埤與阿公店)之淤積率更嚴重如表2所示,是以,其所造成之災害損失亦逐年增大,所以泥巖地區之相關整治措施就顯著相當急切與重要。
在土地利用方面,西南部泥巖區的土地使用型態除建筑用地外,大致可分為保安林地、承租地、私人農地及裸露地。其中以保安林地所占的面積最大,全區早期(1940年)均以造林為主,其中以刺竹最多,約占造林地總面積的80%,現今由于其水土保持之負面效應已不再造刺竹林。其它主要樹種為相思樹、柚木、鐵刀木、銀合歡、大葉桃花心木及光臘樹等。對裸露地而言,除一些入侵植物,如銀合歡、艾納香、冬青菊、苦藍盤及牧地狼尾草等優勢植物外,木本植物甚少,植被覆蓋度小,因此土地使用度甚低。
2泥巖地區環境變遷與植生困難之探討
臺灣西南部泥巖,因其劣化之特殊土質與地區性微氣候(旱雨季分明,暴雨集中)互為因果循環作用下,使得環境水土保持問題叢生。茲分述如下:
2.1泥巖地區之生態變遷
泥巖地區因常年遭受嚴重地表沖蝕,植生覆蓋度低等情形,已逐漸導致區域性微氣候異常,使得地表干燥、缺水、火災頻傳,亦造成生物歧異度逐漸稀少、植生演替遲緩、生態回循環滯等現象。
2.2泥巖地區之微氣候
本區位于北回歸線之南,年均溫為26℃,最熱年均溫高達30℃,為全省之冠,全年氣溫超過30℃以上的月份或日數亦為全省之冠。雨量集中且旱季長。降雨集中在5~10月,尤其夏季6、7、8三個月,即占總雨量80%,而11月至翌年4月長達半年幾為干旱季,雨量不到20%。植物經過長期反復的干旱現象,初生植物根系受到嚴重傷害,如圖1所示。降雨強度大,夏季氣溫高,蒸發散量大(夏季日蒸發量高達10mm),且降雨強度相當大,強烈的雨滴打擊坡面,更造成表土嚴重侵蝕,植物生長基盤不穩定,如圖2所示。
2.3泥巖土質之基本特性
2.3.1回脹崩解與坡面崩壞現象泥巖坡面在回脹、崩解之交互作用下,風化層產生相當多的龜裂,待風化層發展至一定深度時滲水性增加,而水往往沿著裂隙及植物根系滲過風化層而停留于風化層與新鮮泥巖接口上,造成風化層沿著接口滑動形成平面破壞,導致植生基盤整個崩壞之現象。
2.3.2泥巖pH值高,Na鹽含量高泥巖之pH值較高,Ca2+、Mg2+、Fe2+等易以氫氧化物或碳酸鹽類存在,致有效性養分含量低,植生不易。再者,由于Ca2+、Mg2+、Fe2+等易形成沉淀,致Na+以更優越的活動性聚集黏土片附近,增加了泥巖遇水擴散之能力,而其典型之理化性質如表3所示。
2.3.3坡度陡、硬度高泥巖裸露坡面其表面持續之沖刷,常呈刃嶺狀,大多已超越過自然植生復原之界限坡度(35°),如圖3所示。而其硬度之高(平均28mm),更造成根系發展受阻,植物生長困難。
2.4泥巖加速裸露之誘因
臺灣西南部泥巖至1997年以LandsatTM衛星影像分類判釋,擴大為11179.5hm2其中以田寮鄉裸露面積最大占27.1%,其次為左鎮鄉13.4%,10年間激增3倍之多,近年來中北部亦有泥巖逐漸出露,顯示泥巖裸露面積更擴大有加速惡化之情形。其原因不外為:
2.4.1道路開發造成擾動破壞山區產業道路之開辟,挖填大量之土方,擾動原有之邊坡穩定。由于泥巖地質條件惡劣,部分地區水土保持措施缺乏或執行不易,致上部覆蓋層坍落,堵塞邊溝導致路基受徑流侵蝕而破壞,引發大面積坍方滑動,更加速泥巖出露,逢雨成災,不但影響道路正常功能,所引發之沖蝕,崩坍極為嚴重。
2.4.2造林不當與植被純林化泥巖地區早期主要造林樹種為刺竹,約占造林面積之80%,但刺竹林其高郁閉度及分布于地表的致密根系,掠奪了其外圍所有植物生存之水土資源,使其林下幾乎寸草不生。旱季時因其生理機制的調節作用而大量落葉,常導致火災的發生。由于刺竹林下缺乏地被植物及枯枝落葉層的遮蔽保護,水分容易散失,其在涵蓄水源,調節水量,洪峰延遲等作用上較差。如此單純林相所產生之問題除水土沖蝕外,亦造成環境生態平衡的嚴重破壞,而其中又以毒他性銀合歡最為嚴重,其以驚人的結子量及優異自播性和惡地環境忍受力,在本區之荒廢地、淤積地等均形成強勢植群,使其它植物尤其系原生植物遭到毀滅性淘汰。由現地調查中發現本區域近1040km2土地上,僅剩南化鄉部分山區及內門馬頭山尚有部份原生林及次生林外,其它區域大部分為純林化之入侵植物或造林植物所占據,此亦凸顯了泥巖分布帶上生態系的脆弱性,以及其潛伏之環境生態系危機。
2.4.3果園經營管理之問題果園大多位于表土覆蓋層較厚之丘陵地,地勢陡。經野外調查發現果園管理問題頗多,且受農村勞力不足與高齡化影響,農民對果園管理有過份依賴化學藥劑現象,其中尤以除草劑不當使用問題最為嚴重。
2.4.4生態環境之污染泥巖范圍內之高雄縣內門、旗山、田寮、燕巢等鄉鎮之緩坡丘陵帶,部分曾受墾殖而造成表土流失。而泥巖出露較嚴重之區域,因地面已不適宜種植經濟作物,農民改從事飼養雞、鴨、豬、羊者,原耕地任其荒廢并作為放牧雞、鴨、羊之處所,此種農地利用型態的全面性改變,對這些區域的環境生態帶來了極大沖擊。
3泥巖地區之適宜水土保持方法
泥巖地區腳穩定措施多以混凝土擋土墻(硬式)與石籠(軟式)為主,其中又以混凝土擋土墻占多數,但每逢雨季混凝土擋土墻損毀率相當高,多數系肇事因于基礎受水流掏空或軟化沉陷及土體水壓宣泄不良所致。由于泥巖坡腳穩定措施系坡面安定與道路暢通之所系,因此對泥巖地區擋土墻之設置須依其立地特性,如地質結構、坡面水文條件等而采不同于一般地區之設計對策,才能發揮其功效。泥巖邊坡之整地與應注意事項為(1)坡度應緩于1∶1.5;(2)每5~7m高差應設置階段平截水溝;(3)坡面階段平臺之寬幅不宜小于3m;(4)階段平臺須采內斜且斜度應在5%左右;(5)坡面等高方向約30m間距,應設置一縱向防滲蝕混凝土排水溝。#p#分頁標題#e#
3.1泥巖地區主要應用之坡面保育工法依現場調查及相關資料匯集所得,主要應用坡面保育工法如下:
3.2泥巖地區植生綠化工程施用于泥巖人工整坡之植生工法應具下列之特性:(1)施工過程中應盡量減少挖穴,開條溝等造成坡面攪動之措施。(2)施工后應能立即產生防止表面雨水侵蝕之效能。(3)施工后能改善該坡面立地條件,營造穩固之植物生長基盤,防止施工目的種子(或發芽后)受沖蝕流失滑落之現象。常用之工法為植生帶(毯)鋪植、肥束網帶鋪設配合噴輕質植生材料、打鐵樁編防蝕網柵植生工法、格梁地錨護坡植生等。
4泥巖集水區之整體生態復育對策
4.1沖淤平衡與溪流整治
流經西南部泥巖區之溪流,如正發生河道加速沖蝕時,必須以源頭小集水區為整治單元,配合各種植生工法及坡腳穩定工程,修正其坡度,只要減緩坡度,讓泥巖表面剝落之土壤停留于坡面,則可恢復植生,再依序而行,自然可將砂源減至最低。在泥巖溪床構筑潛壩或防砂壩如上游泥沙供應量不足,而下游坡度較陡,泥沙供輸不平衡的情況,會形成壩基下游加速沖蝕現象。如為保護壩基淘空再于下方構筑潛壩保護,反而會造成愈刷愈深現象并引起兩岸崩坍,對沿岸土地非常不利,故構筑連續性潛壩或防砂壩,應先做整體性規劃,選擇河床坡度平緩之處由下而上逐年做系統性的整治。
4.2裸露地之分期漸進處理
泥巖地區屬特殊敏感之環境區域,經數十年不合理之土地利用,地表所受侵蝕情況極為嚴重,地形崎嶇起伏,治理工作之施行不但困難度高,亦很難有立竿見影之效果。針對此一環境特性,首先進行整體規劃,訂定整治之策略目標,再按部就班,分階段施行治理及配合生態綠化植生措施。整治方式可分為泥巖自然裸露坡面整治如圖4所示,泥巖區整體生態系營造配置如圖5所示。
4.3現地自然資材與混合工法之應用
混凝土壩與土壩、土堤之綜合運用為最適宜工法,也最具特色;本工法為待防砂壩淤積浮覆寬廣之新生地,在其新生地縱向計算排水道實際所需要斷面在其兩側,以土堤穩定流路,于適當距離,在設施跌水與土堤,待淤滿后再層層構筑而上,以控制徑流,避免沖擊兩岸,縮短距離,增加可利用面積,達到縱向控制之目的;至于橫向控制,則在排水道兩側,于適當距離,填筑1m左右之土壩,待淤滿后再層層構筑而上,則可區分利用新生地,栽植棗子、甘蔗、椰子等經濟作物,收獲特別多。于接近坡面處則設置林帶,以穩定坡腳,排水道土堤及壩身應植草。此種工法最大之優點即是各層土堤間的構筑,系利用淤滿后再分年分期完成,可節省土方經費,同時縱向與橫向均有效控制,達到以最少經費而達到最佳之成果。而為營造泥巖生態復育工程,應用之植物材料不僅要考慮耐旱耐淹等適生性,亦應導入誘鳥誘蝶植物以吸引各類生物:(1)泥巖坡腳淤泥緩沖帶植物:苦藍盤、月桃、提塘菊、田菁、夾竹桃、黃荊。(2)泥巖填方坡腳植物:水黃皮、鐵刀木、九芎、雀榕、提塘菊、苦藍盤、馬纓丹、相思樹、白水木、構樹、草海桐。(3)坡腳石籠綠化應用植物:垂榕、雀榕、黃槿、刺桐、石栗、木棉。(4)坡腳綠帶植物:赤桉、垂榕、木棉、雀榕、鐵刀木。(5)生態永續林植物:喬灌木:棱果榕、雀榕、構樹等?？浦参铩⑾嗨紭?、鐵刀木、水黃皮等豆科植物、臭娘子、樸樹、烏臼、苦楝、馬纓丹、九芎、山芙蓉、龍眼、土芒果、番石榴。地被植物:百慕達、百喜草、羅滋草、賽芻豆、蟛蜞菊。(6)土堤植物:百喜草、蟛蜞菊、百慕達草、白茅、長穗木、山芙蓉、月桃、馬纓丹、日本女貞、懸鉤子、春不老、七里香。(7)農塘周邊植物:水岸交界處為莎草、蘆葦、水柳、水同木、黃槿、茄。土堤周邊:春不老、桑椹、棱果榕、構樹、鐵刀木、馬兜鈴、雀榕。
4.4土地利用型態之管制與限制
臺灣西南部的泥巖地區土地利用方式,依據地形的位置,主要可分為兩種:一種是陡坡上的土地利用方式,主要是以竹林與雜木林為主;另一種主要是以沖積平原上為主,主要是以果園、蔗田為主?；旧暇屯恋乩媒嵌榷?如此的土地利用并不影響邊坡的水土保持功能,主要是由于邊坡一經裸露,就極難回復原有植生覆蓋良好的狀況,造成表土沖蝕嚴重,且不斷造成裸露面積的擴大。另外,部分曾受墾殖而造成表土流失與泥巖出露嚴重之區域,因地面已不適宜種植作物,農民改從事飼養雞、鴨、豬、羊,其中羊只放牧地區,植物莖葉經羊啃食后,多數即無法存活,造成本區廣大荒廢地,植物相稀疏單調,且雞、鴨、豬及魚的圈養處,除將原豐富的生態系破壞外,雞、鴨、豬的排泄物更嚴重污染河溪,對環境生態帶來了極大沖擊。
4.5生態環境規劃與監測
利用衛星影像,以紅光及紅外光波段來計算植生復育前后之植生指數變化,而了解復育之植物成長及健康狀況,另一方面,則以監督性分類方法判釋出地面之土地覆蓋利用類別,了解并比較復育前后之崩塌地及植被之空間分布狀況,且計算地景生態指針,來解釋生態變異。此外,比較復育前后與各類地景之間的關系,以分析研究泥巖地區內地景結構的變化及了解地景生態意義。再者,進一步地結合植生指針及現地調查之各項環境因子作綜合性之探討,以評估植生復育前后之生態效益。其流程如圖6所示。
5結語
泥巖地之自然環境與其植生或工程處理方法,對植生分布、演替與其生態系有密切的關系,此可直接反應于地理時空位置上及整體生態指數上。因此,泥巖集水區整體生態整治結合地景生態之規劃評估,可應用于泥巖地之不同處理方式對該區生態或植物群落位置所造成之影響。本研究針對臺灣西南部泥巖地區,提出整體生態整治與水土保持植生工程等配套方法,期能提供未來從事生態規劃等之土地利用管理及空間決策時,所需之參考依據。
(1)巖地因保水能力差,旱季過長,造成植物缺水,不易存活。因此,對于裸露坡面沖蝕的控制,則是利用連續式土堤、控式農塘等設計,營造植物有利之水土生育環境為目的,俾能增加植栽之存活率。
(2)早期對泥巖坡面處理方法之理念上,大多偏重于直接對裸露的坡面進行工程或植生之處理,以進行植被重建。近年來,逐漸采用迂回的方式,即針對沖蝕而下的淤泥進行處理,經過連續式土堤的攔阻、過濾,營造出適合植物之生活環境,再由植物的入侵生長,向裸露坡面推進,達到植被重建,泥砂控制之目的。
(3)鄰近西南部泥巖分布帶之都會區年年逢雨成災,每年需花費龐大經費進行災害搶救及河道疏浚,此種抑止性處理方式無法達到全面保育之功效,故欲解決此一存在已久且日益惡化之問題,應提列大型整體性集水區全面整治計劃,才能一并解決持續裸露、生態減少、氣候失調等問題。#p#分頁標題#e#
(4)由實地調查及資料收集整理過程中發現,泥巖裸露區之問題牽涉廣泛而且復雜,另外泥巖分布區之地目與土地權屬之管理機關眾多,致使過去泥巖治理工作推展成效受限,未來整治工作有賴于各機構能充分溝通,協調合作方能使此一關乎數百萬民眾生命財產安全之惡地治理工作順利施行。
(5)近20余年來泥巖治理大體以土木工程設施為主,部地區常有土木施行之處(如道路設施),反而擴大惡化之情,因此有效而永續生態之泥巖整治措施應以植生復育配合土木工事之集水區整治為主。
(6)泥巖系一為各方認定之特殊地質,近年來隨著災情的持續擴大更有"地癌"之封號,其地質與環境條件特性迥異于一般地質狀況由此可見,然而20年來施用于泥巖之治理工法、材料、規范等均一直引用一般地質工程之范疇,忽略兩者間之顯著差異性,應系治理工作無法顯現成果之主因。
(7)泥巖裸露區中有多種已馴化之外來入侵植物,如銀合歡、藤菊、牧地狼尾草、天竺草等,具強勢入侵及排他性機制,嚴重侵害本土植物生存空間,其中牧地狼尾草及天竺草群落每于旱季即全株枯干,成為本區域火災頻仍之原因之一,因此未來能否有效控制這些植物入侵與擴散,系生態復育工作成敗之主要因素。
(8)泥巖分布區之早期主要造林樹種,刺竹、相思樹、柚木等林木、均有林冠郁閉度不足或根系無法有效握裹土壤等問題,致使對洪峰延時,水源蓄積,改善區域微氣候及減低土壤沖蝕等功能較低,有必要導入復層植被生態林相之方法,及具有C3與CAM型轉換機制以適應泥巖惡劣天候與土壤環境之冬青菊、苦藍盤適生植物,逐步實施林相更新,方能根本解決泥巖地區衍生之水土保持環境之問題。
(9)衛星影像之分辨率有日益提升之進步,是以未來可利用高分辨率的衛星影像或多光譜航空攝影來分析大面泥巖地之土地變遷,植群分布及其空間之結構,并以生態指針加以評估其生態效益,亦可建立多次不同時期之泥巖地或其不同植群變遷之數化資料,并加入不同處理工法之生態變遷以及植群之生長量、生物量、土地利用及土壤沖蝕等之相關性,將可更完整了解區域泥巖地或大面積之生態系統。