石門水庫集水區崩塌地治理工程之植生技術 及植生演替調查分析

1. 石門水庫集水區崩塌地治理工程之植生技術 及植生演替調查分析 中華民國九十八年七月六日

2. 簡報 大綱 • 97年度「石門水庫集水區整治工程植生技術及生態檢核之調查及探討」計畫之植生相關成果概要 • 一、崩塌地植生工程應用問題分析 • 二、崩塌地二次植生苗木調查 • 三、應用木本植物種子噴植技術之個案探討 • 四、 石門水庫集水區植生演替調查分析 • 五、崩塌地植物生長與入侵演替機制調查分析

3. 97年度計畫植生成果概要 一、崩塌地植生工程應用問題分析 植生調查點位 • 針對石門水庫集水區工程設施及植生導入方法進行調查，所選取之點位包括施工3年以內之調查點位共計17個(工程編號E1-E17)，以及施工7年以上之調查點位共計11個(工程編號O1-O11) 等。 • 施工3年以內之調查點位為水保局施作地點；施工7年以上為水利署施作地點。 問題分析 • 石門水庫集水區主要應用植生工法 • 崩塌地整治主要以型框掛網噴植及噴漿溝排水處理，少部份導入苗木栽植或植生木樁。

4. 崩塌地處理工法(坡面植生工) 鋪網噴植 崩塌坡面噴植 坡面鋪網噴植(高狐草) 型框內噴植(賽芻豆優勢生長) 上坡：型框植生； 下坡：排水暨鋪網噴植 混凝土型框暨框內植生 混凝土預力岩錨配合厚層噴植

5. 植生工程應用問題分析 • 整體而言，崩塌地整治與植生工程呈現坡面保護功能，但植生演替與森林化目標仍見不足。 • 噴植基材之設計不適於木本種子發芽生長或部分植物過度強勢，影響植生演替。 賽芻豆 羅滋草 • 噴植資材多為短纖且未完全腐熟之堆肥(或太空包)，膠結性不佳，在水份流失情況下易收縮且不易回復，致使網層之加勁作用消失而造成噴植資材流失。 • 草本混播技術不夠成熟與普遍，無法快速達到立體複層植被，及促進植生演替時程。 未導入草木混播技術→草相生長單調 施以草木混播技術→立體複層植被相

6. 部分二次栽植之樹苗被先驅之草本藤類壓制兒生長受限。 二次栽植木樁遭草類纏繞 二次栽植樹種部分死亡 • 造成邊坡不穩定之水的問題，需在植生施工前解決，坡面常因湧水、坡面逕流水或土壤飽和含水而造成土石坍滑情形。 • 打樁編柵以填方邊坡採用為宜，應用於開挖坡面礫石層處通常效果不佳。 崩塌坡面施打樁編柵工法常見崩壞 礫石邊坡打樁編柵，土石崩落破壞情形

7. 部分邊坡植生工程所用之被覆資材過度設計，加勁格網、立體網層，及鐵網之複合網雖有利於坡面初期保護與噴植基材之防沖效果，但易造成噴植界面。即噴植資材無法與表土密合，土壤水分之毛細作用亦被阻絕。 過度設計網層後水分遭不透水資材阻隔 鋪設多層網層後與原坡面形成間隙介面 • 本區使用之被覆資材種類繁多，部分屬創新規劃設計個案，其中鋪設地工用加勁格網於邊坡，易造成噴植資材無法附著而掉落。 稻草蓆鋪面脫落，植生基材流失 植生基材流失，加勁格網暴露 • 崩塌地治理早期導入景觀花種之效果有限，應以水土保持類植物種快速入侵復育植生，以達削減雨蝕動能及攔蓄表面漫地流水以達保護邊坡之效。

8. 97年度計畫植生成果概要 二、崩塌地二次植生苗木調查 調查結果 E12烏心石苗木栽植 E15複層緩衝綠帶設置 E7九芎植生木樁 E4賽芻豆纏繞苗木

9. 砂崙仔型框植生區(緩衝綠帶)二次植生苗木存活及生長情形砂崙仔型框植生區(緩衝綠帶)二次植生苗木存活及生長情形 青剛櫟 櫸 青楓

10. 崩塌地二次植生苗木栽植之問題分析 • 二次植生栽植地點大部分均為既往工程點(鋪網噴植、型框等工法)，無法等距或等高栽植，遇此施工地點需考慮拉大植栽間之行距。 且其苗木後續生長(根系發育)仍需評估 • 砂崙仔植生苗木施工均有栽植香楠，但第3期施工時為冬季，時值陰雨綿綿之適宜栽植季節，成活率高達9成，第4期施工為造林季節已結束之5月，其成活率僅有1成。栽植季節不同，對苗木成活與管理養護影響甚大。 • 苗木支架栽植初期可輔助苗木生長，使其不至受風害而傾斜，但由於需以尼龍繩或布條將苗木固定於支架上，此固定方式後需考慮對苗木之限制與生長之影響。

11. 部分以型框噴植之崩塌地整治區域，由於初期木本植物入侵生長不如預期，故於型框內施以二次苗木栽植，並以人工定時澆灌灑水，如砂崙仔、下文光等區域，然其後續植生生長情形，仍需持續調查驗證。部分以型框噴植之崩塌地整治區域，由於初期木本植物入侵生長不如預期，故於型框內施以二次苗木栽植，並以人工定時澆灌灑水，如砂崙仔、下文光等區域，然其後續植生生長情形，仍需持續調查驗證。 砂崙仔二次植生苗木人工維護管理情形 型框內施以二次苗木栽植情形

12. 97年度計畫植生成果概要 三、應用木本植物種子噴植技術之個案探討-以溪口台為例 工程背景 位於桃118線50k+000 ～200處，屬崩積土層，因桃芝颱風造成路基掏空崩塌。 組合工法 1.邊坡以掛網厚層噴植方式施工。 2.使用掛網噴植植生方式施工且添加水泥之粘著劑予以強化資材之耐沖蝕性。 3.排水溝使用具有較密、較厚(約1cm)及耐久性較佳之聚丙烯纖維網。 噴植基材配比 草本 木本 植生介質 百喜草(200kg) 山芙蓉(10kg) 金針菇肥(40kg/m2) 高狐草(150kg) 山水柳(15kg) 山鹽菁(35kg) 化學肥(0.01kg/m2) 百慕達草(300kg) 九芎(5kg) 類地毯草(200kg) 相思樹(5kg) 黏著劑(0.0005kg/m2) 紫花藿香薊(10kg) 台灣欒樹(50kg) 青葙(10kg) 番石榴(10kg) 水泥(1kg/m2) 共870kg 共130kg

13. (一)施工前照片 (二)舖網錨錠施工完成 (三)噴植完成 (四)噴植完成 (五)橫向排水溝舖設網毯 (六)完工後一個月 (七)完工後六個月 (八)完工後一年 (九)完工後六年

14. 97年度計畫植生成果概要 四、石門水庫集水區植生演替調查分析 植群分析 1.植物種類調查-本研究於民國97年5月至11月間進行，記錄的植物計有蕨類14科19種；裸子植物1科1種；雙子葉植物54科169種；單子葉植物10科33種。合計79科222種。統計調查區維管束植物與全臺灣各類維管束植物種數比較有很大差異，探討其原因，本調查區多屬裸坡面或正在演替之擾動社會，其微氣候較為乾燥，故蕨類植物與單子葉植物較臺灣地區植物種類比例較為低。 2.生活型(Life form)分類-調查統計所得，地上植物(喬木及灌木)所佔比率44.6％最高。

15. 3.重要值 上層植物 下層植物 桂竹林地內因照光量較低，故有較多中性、陰性草種；另7年以上施工點位已有野生或噴植之木本植物已可將施工地點覆蓋，顯示施工地點之植物演替正在進行中。

16. 4.歧異度-研究結果顯示，7年以上施工點位之Simpson歧異度指數及2種不同之Shannon歧異度指數之各指數平均較3年以內施工點位部分之平均高，此結果說明施工後短期內雖植物種類不多且重要值被少數種類佔據，但植物社會若在沒有持續干擾的情形下，仍有正向演替的情形。 3年以內施工點位 7年以上施工點位

17. 石門水庫崩塌裸露地植生演替推論 大干擾 中干擾 乾 性 小干擾 G.台灣楤木(960m) I.山黃麻(760m) 卡氏櫧型(500~1500m) 台灣赤楊、台灣櫸、青楓 H.野桐(880m) 新木薑子林型(1000~1500m) 水 分 梯 度 J.五節芒(900~1400m) L.加拿大蓬(1250m) 大干擾 中干擾 小干擾 南投黃肉楠優勢型(500~1500m) A.火炭母草-大扁雀麥(1500m) 中 性 F.博落迴-百喜草(850m) 木荷-日本禎楠型(500~1500m) 台灣赤楊、白雞油、黃連木、大頭茶、山櫻花、台灣楊桐 K.揚波(800m) E.羅滋草(850m) 森氏櫟型(1000~1500m) D.賽芻豆(700m) 小干擾 大干擾 台灣山香圓優勢型(1000~1500m) 中干擾 濕 性 B.水麻優勢(1600m) 台灣赤楊、構樹、鴨腳木 肖楠-台灣山香圓林型(1000~1500m) C.木苧麻優勢(500m) 大葉楠型(500~1000m)

18. 構樹 1 6 7 5 2 4 3 8 雀榕 朴樹 97年度計畫植生成果概要 五、崩塌地植物生長與入侵演替機制初步調查分析 復興鄉蘇樂橋崩塌地處理區 岩盤分布位置 木本植物分布位置 2008年 9月 2005年 3月 2009年 5月

19. 賽芻豆覆蓋木本植物之情形 2008年 青苧麻 9月 復興鄉高義橋崩塌地處理區

20. 種實雨之調查分析 • 種實雨之收集、鑑定與分類 步驟一：於試區內架設種實收集網。 步驟二：將所截獲之內容全部帶回進行室內工作。 步驟三：挑出種實，並鑑定其所屬之種類。 步驟四：分別將種實裝袋保存，並標記其種類與數量。 種實收集網架設位置

21. 試區種實雨收集之種實統計 • 種實雨之調查結果 • 本研究自2009年1月至5月底之種實雨調查結果，收集到19種植物，共5,870顆。 • 本試驗所得種實多屬於藉由重力、風力的物理性傳播。生物性傳播種子途徑，目前沒有明顯的相關性。 • 種實收集網位置、種實質量和母樹之數量與分布，會影響種實收集情形。

22. 20 cm 0 20 cm 5 cm 5 cm -10 土壤種子庫之試驗 • 土樣採集 • 植群調查試區邊緣，由下而上隨機選擇4 點，挖取適量土壤，0~5 cm與 5~10 cm分別各採取1袋土樣，共8袋，迅速置封口袋中，編號後攜回。 • 種子庫的預估 • 本研究採行Simpson等(1989)的發芽試驗法(seedling emergence technique)。 將0~5 cm與 5~10 cm 之土樣各放入一個發芽盆中。 發芽試驗-以尼龍網罩住，防止其他外來種子進入

23. 土壤種子庫發芽試驗結果 • 發芽種子多集於土壤深度0~5cm處，游漢明(2000) 等試驗結果相同。 • 發芽試驗結果與許多前人研究相符，土壤種子庫的組成以草本植物為主，羅滋草為此樣區之最主要地表覆蓋植物，且發芽數量為最多。 • 依試驗結果推測植群之形成與土壤中種子無明顯相關性。 土壤種子庫發芽試驗之發芽種子種類與數量

24. 植株萌蘗與拓展之調查 • 殘株萌蘗挖掘調查 • 先覆蓋於表層之鐵絲網剪開，並配合鋤頭、鏟子等工具進行徒手挖掘，將採取此法剝除周圍植株與土壤，直接挖掘樹根，以判定樹木是否為萌蘗苗或實生苗。 實生苗 山黃麻 小葉桑 羅氏鹽膚木 殘株萌蘗 構樹 廣東油桐 烏柑仔

25. 殘株萌蘗挖掘調查結果 植株入侵拓展之機制調查結果整理 • 20種樹木有9種出現萌蘗之情形，分別為小構樹、水麻、構樹、水雞油、青苧麻、紅面將軍、烏柑仔、廣東油桐和桂竹。 • 試區中數量最多的水雞油、青苧麻和構樹，三者均有利用殘株萌蘗之方式。

26. 蘇樂橋噴植地區木本植物拓展機制綜合探討

27. 試區內羅滋草生長狀況 • 試區裡的樹種於崩塌初期，以種實雨和殘株萌蘗為主要更新拓展方式。 • 於樹叢內的羅滋草顯然受到樹冠遮蔭的影響，除了數量較為稀少外，部分進入樹叢密集處的羅滋草也有枯萎的現象。 • 3棵原保留木朴樹、雀榕和構樹比較，朴樹和雀榕沒有新植株的產生，而構樹卻成為此區的優勢種。

28. 高義橋試區賽芻豆割刈試驗 • 覆蓋生長方式 僅清除賽芻豆地上部之試區：初期殘根萌蘗和周圍入侵，後期多了種實雨入侵生長。 清除賽芻豆地上部與地下部之試區： 初期周圍入侵，後期多了種實雨入侵。 • 試區內自然入侵植物： 賽芻豆、大花咸豐草、百慕達草和昭和草。 百慕達草 昭和草 大花咸豐草

29. 高義橋割刈賽芻豆藤蔓試驗之覆蓋率與相對照度變化 A1和A2：僅清除賽芻豆地上部之試區 B1和B2：清除賽芻豆地上部與地下部之試區

30. 氣候對於植生之生育與分佈，影響甚大，特別是氣溫與降雨量，更具影響力。經初步觀察後，因氣溫與試區植生覆蓋度變化沒有明顯相關性，故此處僅討論降雨量對植生覆蓋度變化之影響。

31. 觀察覆蓋率下降後之植生變化，發現昭和草(下圖紅線範圍)有驟減之情形。 試區B2 (2009.04.27) 試區B2 (2009.05.26) 試區B2 (2009.05.07) • 在賽芻豆割刈試驗中，降雨量會影響植生覆蓋度，故可於雨季來臨前進行割刈，較有助於植物入侵生長。 • 種子初期能成功入侵生長，但成長期無法克服不利的環境因素，仍然無法順利長期於賽芻豆草生地生長。

32. 未來研究課題-1 • 噴植與栽植對策研究 • 噴植基材配方 • 噴植植物種類與組合 • 苗木生長解析(根系與植株) 噴植基材之固結收縮情形 氣壓式噴植作業情形 水力式噴植作業情形 型框內施以二次苗木栽植情形

33. 未來研究課題-2 • 優勢植物之群落特性與管理 • 羅滋草初期生長、繁殖拓展與防除方法 • 賽芻豆之纏繞性、惡地適應性 • 優勢植物間之競爭與消長(含桂竹林)

34. 未來研究課題-3 • 菱形鐵絲網對木本植物生長之影響 • 常見木本植物在掛網植生復育中的影響模式有浮根、束縛、貫穿等三種。目前有關於菱形鐵絲網對木本植物生長之影響，仍較闕如。故未來需較長時間之觀察及相關試驗研究，以瞭解此等狀況之影響及因應辦法。 根系將鐵絲網包覆 鐵絲網貫穿植物 植物被鐵絲網束縛