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

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

大綱簡報

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

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。

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

崩塌坡面噴植 鋪網噴植

坡面鋪網噴植 ( 高狐草 ) 型框內噴植 ( 賽芻豆優勢生長 )

混凝土預力岩錨配合厚層噴植 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

崩塌地處理工法 ( 坡面植生工 )

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。

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。

賽芻豆 羅滋草

5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

植生工程應用問題分析

部分二次栽植之樹苗被先驅之草本藤類壓制兒生長受限。

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。

二次栽植木樁遭草類纏繞 二次栽植樹種部分死亡

6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

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。

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。

鋪設多層網層後與原坡面形成間隙介面 過度設計網層後水分遭不透水資材阻隔

7

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。

樣區編號 工程名稱 苗木栽植種類 存活率 (%) 生長狀況

E4石磊地區 9-000號二期土石災害復育工程

烏心石 90良好、差 (賽芻豆纏

繞 )

青剛櫟 90良好、差 (賽芻豆纏

繞 )

E7石磊 6-100號崩塌地

處理工程九芎

(打樁 )85 良好

E8蘇樂溪土石災害復建

工程 山櫻花 100 良好

E12砂崙仔崩塌地復育工

程烏心石 80 中等羅氏鹽膚木 95 良好

E15下文光土石災害復育

工程台灣櫸 98 中等青楓 100 良好

E4 賽芻豆纏繞苗木 E7 九芎植生木樁 E12 烏心石苗木栽植 E15 複層緩衝綠帶設置

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

苗木使用樹種 櫸木 烏心石 青剛櫟 青楓 香楠

存活率 佳 佳 可 佳 劣

生長情形 佳 佳 佳 可 佳

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

櫸 青楓 青剛櫟 9

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。

崩塌地二次植生苗木栽植之問題分析

10

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。

型框內施以二次苗木栽植情形

砂崙仔二次植生苗木人工維護管理情形

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。

工程背景

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。

草本百喜草 (200kg)

高狐草 (150kg)

百慕達草 (300kg)

類地毯草 (200kg)

紫花藿香薊 (10kg)

青葙 (10kg)

共 870kg

木本山芙蓉 (10kg)

山水柳 (15kg)

山鹽菁 (35kg)

植生介質

金針菇肥 (40kg/m2)

化學肥 (0.01kg/m2)

黏著劑 (0.0005kg/m2)

水泥 (1kg/m2)

九芎 (5kg)

相思樹 (5kg)

台灣欒樹 (50kg)

番石榴 (10kg)

共 130kg

組合工法

噴植基材配比

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

( 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13

14

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。

分類群石門水庫 臺灣地區

種數 百分比 (%) 種數 百分比 (%)

蕨類植物 19 8.5585 570 14.18

種子植物

裸子植物門 0.45045 0.0045 28 0.70

被子植物門雙子葉植物綱 169 76.1261 2,334 58.09

單子葉植物綱 33 14.8649 1,086 27.03

合計 222 100.00 4,018 100.00

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。

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

3. 重要值

7年以上施工點位 桂竹林地

植物名稱 IVI 植物名稱 IVI

構樹羅氏鹽膚木野桐小葉桑杜虹花木芙蓉山黃麻水雞油青苧麻臺灣芭蕉

300.00249.70132.86131.56128.33125.84113.1978.2568.8861.55

桂竹羅氏鹽膚木山香圓破布烏山埔姜香楠糙葉樹小葉桑水冬瓜青剛櫟

245.0086.2144.8822.0019.0018.9014.6213.7912.0711.86

3年以內施工點位 7年以上施工點位

植物名稱 IVI 植物名稱 IVI

賽芻豆羅氏草

羅氏鹽膚木五節芒

大花咸豐草咸豐草黑麥草青牛膽

臺灣何首烏加拿大蓬

126.64120.9083.9071.5563.5449.5247.7946.9738.3434.50

大花咸豐草賽芻豆羅氏草臺灣蘆竹五節芒槭葉牽牛青苧麻臺灣何首烏紫花霍香薊水雞油

85.1784.6476.0768.3463.0651.6233.3633.0232.6731.67

桂竹林地

植物名稱 IVI

腎蕨五節芒月桃

大花咸豐草疏花魚藤豨薟拎樹藤馬唐小毛蕨酸藤

70.3756.4249.8829.0428.8822.4421.2721.2319.7519.75

3年以內施工點位

植物名稱 IVI

無胸徑 1cm 以上之上層喬木

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。

上層植物

15

樣區編號

Simpson歧異度

Shannon歧異度 (log)

Shannon歧異度 (ln)

E1 0.8529 0.8986 2.0690

E2 0.9374 1.2798 2.9468

E3 0.7308 0.6511 1.4993

E4 0.7929 0.7886 1.8159

E5 0.9064 1.1560 2.6618

E6 0.7653 0.7379 1.6990

E7 0.7820 0.7222 1.6630

E8 0.8264 0.8242 1.8977

E9 0.8096 0.8277 1.9060

E10 0.6805 0.6128 1.4111

E11 0.7130 0.6306 1.4520

E12 0.6983 0.6209 1.4297

E13 0.6424 0.5218 1.2015

E14 0.6094 0.4417 1.0172

E15 0.6950 0.6392 1.4717

E16 0.7520 0.7413 1.7070

平均 0.7629 0.7559 1.7405

樣區編號

Simpson歧異度

Shannon歧異度

(log)

Shannon歧異度 (ln)

O1 0.6953 0.5829 1.3421

O2 0.8015 0.7501 1.7272

O3 0.7900 0.7423 1.7093

O4 0.8985 1.0749 2.4751

O5 0.9194 1.2132 2.7934

O6 0.6920 0.5395 1.2423

O7 0.9081 1.1174 2.5729

O8 0.9572 1.4387 3.3126

O9 0.9986 0.2183 0.5026

O10 0.9416 1.3094 3.0150

O11 0.9534 1.4075 3.2410

平均 0.8687 0.9449 2.1758

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

16

水分梯度

G. 台灣楤木(960m)I. 山黃麻(760m)H. 野桐(880m)J. 五節芒(900~1400m)L. 加拿大蓬(1250m)

A. 火炭母草 - 大扁雀麥(1500m)F.博落迴 -百喜草(850m)K.揚波(800m)E. 羅滋草(850m)D. 賽芻豆(700m)

B. 水麻優勢(1600m)C. 木苧麻優勢(500m)

台灣赤楊、台灣櫸、青楓

台灣赤楊、白雞油、黃連木、大頭茶、山櫻花、台灣楊桐

台灣赤楊、構樹、鴨腳木

卡氏櫧型(500~1500m)新木薑子林型(1000~1500m)

南投黃肉楠優勢型(500~1500m)

木荷 - 日本禎楠型 (500~1500m)森氏櫟型(1000~1500m)

台灣山香圓優勢型(1000~1500m)

肖楠 - 台灣山香圓林型(1000~1500m)

大葉楠型 (500~1000m)

大干擾小干擾

中干擾

小干擾

大干擾

中干擾

小干擾

大干擾

中干擾乾性

中性

濕性

石門水庫崩塌裸露地植生演替推論

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

18

1

2 3 4 5 6 7

8

木本植物分布位置 岩盤分布位置

2008年9月

2005年3月

朴樹

構樹

雀榕

2009年5月

19

2008 年

9 月

賽芻豆覆蓋木本植物之情形

青苧麻

復興鄉高義橋崩塌地處理區

種實雨之調查分析

種實收集網架設位置

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。

種實雨之收集、鑑定與分類

20

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。

21

土壤種子庫之試驗 土樣採集

20 cm

20 cm 5 cm

5 cm

0

-10

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。

發芽試驗 -以尼龍網罩住， 防止其他外來種子進入

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。

種子庫的預估

22

編 號 1 2 3 4合計

深度 (cm) 0~5 5~10 0~5 5~10 0~5 5~10 0~5 5~10

種類

羅滋草 26 22 1 7 9 1 4 4 74

昭和草 2 0 14 6 10 3 12 0 47

苦蘵 1 3 0 0 0 0 0 0 4

鵝仔草 0 0 0 0 0 0 1 2 3

龍葵 2 0 10 6 0 0 4 0 22

大葉鴨跖草 0 0 0 0 0 1 0 0 1

加拿大蓬 1 0 5 1 3 1 3 1 15

冷清草 3 2 11 9 13 19 0 0 57

合 計35 27 41 29 35 25 24 7

22362 70 60 31

土壤種子庫發芽試驗之發芽種子種類與數量

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。

23

植株萌蘗與拓展之調查

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。

殘株萌蘗挖掘調查

小葉桑

構樹

山黃麻

廣東油桐 烏柑仔

羅氏鹽膚木

實生

苗

殘株萌

蘗

殘株萌蘗挖掘調查結 果

樹種 數量挖掘數量

結果 樹種 數量挖掘數量

結果實生 萌蘗 實生 萌蘗

小葉桑 1 1 0 △ 青苧麻 22 1 1 ○/△

小構樹 1 0 1 ○ 紅面將軍 15 1 1 ○/△

山黃麻 5 1 0 △ 烏柑仔 1 0 1 ○

水麻 3 0 1 ○ 臭辣樹 4 1 0 △水雞油 33 1 1 ○/△ 野桐 8 2 0 △台灣欒樹 1 1 0 △ 構樹 21 0 2 ○

杜虹花 6 1 0 △ 廣東油桐 1 0 1 ○

長梗紫麻 8 1 0 △ 羅氏鹽膚木 2 2 0 △備註：○ 表「萌蘗為更新方式之一」 △ 表「實生苗為更新方式之一」

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。

25

蘇樂橋噴植地區木本植物拓展機制綜合探討

樹 種 演 替 機 制

備 註種實網 土壤種子庫 植株萌蘗

小葉桑 ○ ╳ ╳

小構樹 ╳ ╳ ○

山黃麻 ○ ╳ ╳

水麻 ╳ ╳ ○

水雞油 ╳ ╳ ○

台灣欒樹 ╳ ╳ ╳ 噴植樹種紅面將軍 ○ ╳ ○

朴樹 ○ - - 原保留樹杜虹花 ╳ ╳ ╳

長梗紫麻 ╳ ╳ ╳

青苧麻 ╳ ╳ ○

桂竹 ╳ ╳ ○

烏柑仔 ╳ ╳ ○

臭辣樹 ╳ ╳ ╳

野桐 ╳ ╳ ╳

鳥榕 ○ - - 原保留樹構樹 ○ ╳ ○

台灣狄氏厚殼 ╳ ╳ (略 )

廣東油桐 ╳ ╳ ○

羅氏鹽膚木 ╳ ╳ ╳ 噴植樹種

草 種 演 替 機 制

備 註種實網 土壤種子庫 植株萌蘗

羅滋草 ○ ○ - 噴植草種

昭和草 ○ ○ -

賽芻豆 ○ ╳ -

苦蘵 ╳ ○ -

鵝仔草 ╳ ○ -

龍葵 ╳ ○ -

大葉鴨跖草 ╳ ○ -

加拿大蓬 ╳ ○ -

冷清草 ╳ ○ -

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。

試區內羅滋草生長狀況

27

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。

昭和草 大花咸豐草 百慕達草 28

測 值割刈後日數

覆蓋率 (%) 相對照度 (%)

試區編號 A1 A2 B1 B2 A1 A2 B1 B2

測量日期

03/12 51 4.81 7.47 2.15 0.88 100.0 100.0 100.0 100.0

04/09 79 20.01 48.55 13.96 26.05 90.92 90.22 92.60 92.05

04/15 85 39.56 66.47 27.61 46.97 85.85 85.72 72.00 91.80

04/27 97 71.10 92.13 50.12 80.20 52.56 71.98 34.08 36.46

05/07 107 61.03 72.12 38.68 59.81 87.10 67.59 92.94 70.77

05/14 114 55.37 66.37 36.28 47.95 59.13 80.82 51.72 73.55

05/26 126 72.26 87.04 56.34 70.40 37.64 60.07 33.27 45.80

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

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。

30

試區 B2 (2009.04.27) 試區 B2 (2009.05.07) 試區 B2 (2009.05.26)

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。

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。

31

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 )

32

噴植基材之固結收縮情形

型框內施以二次苗木栽植情形 氣壓式噴植作業情形 水力式噴植作業情形

33

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 )

未來研究課題 -2

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。

植物被鐵絲網束縛 鐵絲網貫穿植物根系將鐵絲網包覆

35