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森林動態(forest dynamics)是當前森林生態學的重要研究主題,內容圍繞在探討森林中各種層面的生態現象及過程(例如不同生物類群、環境因子、生物與環境的關係等),在不同時間及空間尺度下的動態變化。唯有透過科學研究,探索森林的當前狀態、成因機制、未來趨勢,才可以幫助人類獲得在環境變遷危機下維持健全森林的重要知識,增進人類社會的永續發展。然而,生態學者要如何進行森林動態研究工作呢?

 在傳統的森林生態研究中,大多著重在了解森林內植物組成、森林結構這一類靜態的生態特徵。生態學者會在不同森林內設置小型的研究樣區(生態學的調查樣本單元,通常是一定面積大小的林地),調查其中的植物種類、數量,然後分析這些資料以了解森林中繁多物種組合所呈現的生態特性,以及不同森林之間的差異,並藉以間接推測森林的生態發展過程。然而,近代生態學家更加熱中的是,如何直接探究森林在時間及空間上的變化以及造成變化的原因?為了這個目的,生態學者需要取得森林中樹木生長、死亡與更新等動態變化的調查資料。唯有如此,才能夠幫助學者分析森林動態背後的生態機制、解釋物種分布及物種共存的現象(亦即生物多樣性的成因),並預測森林的長期發展趨勢。

為了從事這樣的森林動態研究,必須規劃出一套有別於傳統的分散式、小面積、一次性取樣的生態調查方式。並且要能夠長期地進行重複調查或持續監測工作,才能夠獲得詳盡的森林動態資料。因此,國外許多生態研究機構早在四、五十年前就著手實現這樣的生態研究。其中尤以美國史密斯森熱帶研究所(The Smithsonian Tropical Research Institute)全球森林觀測網(ForestGEO,原名為CTFS,https://forestgeo.si.edu)所整合的森林動態樣區網絡(forest dynamics plots network),其研究規模與成果最為學界所注目。在這個樣區網絡中,目前已有76個大型研究樣區(面積大多介於10-50公頃),建立於29個國家內,正同時在監測全球超過700萬株樹木、1萬2千個樹種的動態變化。而他們所採用的都是長期、標準化、統一的調查研究方式,因此有利於進行跨地區、跨領域、整合性的比較研究。

 林業試驗所近二十多年來亦投入這項領域的研究,已與相關合作單位在臺灣北、中、南的福山、蓮華池、墾丁地區天然森林,分別設置25公頃及10公頃的森林動態樣區。此外也在本所六龜、恆春、太麻里、福山等試驗林範圍內,設置多處0.6-2公頃的樣區。透過在這些大型研究樣區內進行定期的樹木普查(tree census),可以比較不同森林生態系的結構、組成,以及在環境變遷與擾動影響下的森林動態變化。此一長期研究工作經由系統化的資料收集與分析,可提供政府未來因應氣候變遷、國土復育、生物多樣性保育等環境議題,於規劃相關政策時的重要參考資訊。並且可與國際性生態學研究接軌,瞭解在全球環境變遷影響下臺灣天然森林的動態變化趨勢與特性。

簡介

福山森林動態樣區設立於臺灣東北部的福山地區,是一處位於天然闊葉老熟林的大型永久樣區(24°45'34"N, 121°33'58"E)。它不僅是臺灣首座面積達到25公頃的樣區,也是全球第一處設置於亞熱帶森林的森林動態樣區。福山樣區自2002年開始設立,之後的地形測量(2002-2003年)、每間隔五年進行一次每木調查(分別在2003-2004、2008-2009年、2013-2014年、2018-2019年、2023-2024年,由不同單位合作完成五次調查),均是依照ForestGEO森林動態學研究網(https://forestgeo.si.edu;舊名CTFS)的樣區方法學所完成。因此,福山樣區是一個符合國際研究標準的長期試驗地,極為適合進行跨地區比較、跨領域、整合性的生態學研究。從樣區中所收集到的生態調查資料,除了可與國際性生態學研究接軌,也可提供政府做為擬訂國土復育、氣候變遷、生物多樣性保育等環境政策時的重要參考資訊。


樣區基本資訊

福山樣區(24°45'34"N, 121°33'58"E)在試驗設計上是劃設為一處正方形區塊,東西向與南北向的邊長均為500公尺水平距離。樣區內的地形起伏變化在海拔高度600到733公尺之間。依據1993-2003年的福山氣象站資料,本地的年均溫為18.2°C,最冷月均溫(一月)為11.9°C,最暖月(七月)則是24.1°C。年降雨量達到4,237釐米,全年無乾季,而且平均有227天有降雨,平均大氣相對溼度高達95%。這些氣象因子均反映出本地屬於溫暖且極為潮溼的氣候環境。 


調查概述

在福山樣區內,我們針對所有胸高直徑(DBH)達到1公分的樹木植株進行詳細調查,包括編號繫牌、測量DBH、以油漆標示測量位置、鑑定樹種、繪製植株的相對位置等。在第一次每木調查中,總共調查到114,354株樹木(其中有 2,656株屬於樹蕨類植物) ,其中包含39科、68屬、110個樹種。種數最多的植物科別為:樟科(12種)、冬青科(9種)、紫金牛科(8種)、茜草科(8種)、殼斗科(7種)。依據蘇鴻傑教授的臺灣植群分類架構,此地屬於楠櫧林帶(Machilus-Castanopsis zonation)的闊葉森林,以殼斗科與樟科樹種最具優勢。有關福山樣區的詳細資訊,請參閱本所出版之《福山森林動態樣區手冊》(http://tinyurl.com/FushanStandbook),以及研究資料目錄(https://metacat.tfri.gov.tw/tfri/view/sush.11.15)。

蓮華池森林動態樣區

簡介

蓮華池森林動態樣區(以下簡稱蓮華池樣區)設立於臺灣中部低海拔山區,是一處位於天然闊葉林的大型永久樣區。它是臺灣第二座面積達到25公頃的樣區。蓮華池樣區自2007年開始設立,包含地形測量(2007年)、第一次每木調查工作在2008年,第二次每木調查在2012–2013年間(完成13公頃),均是依照史密斯熱帶森林研究中心(CTFS)森林動態學樣區的標準作業模式來完成。


樣區基本資訊

蓮華池樣區(23°54'49"N, 120°52'43"E)在試驗設計上是劃設為一處正方形區塊,東西向與南北向的邊長均為500公尺水平距離。樣區內的地形起伏變化在海拔高度667到845公尺之間,平均坡度為35.3度。依據2013 – 2023年蓮華池氣象站資料,本地的年均溫為21.2°C,最冷月均溫(一月)為14.6°C,最暖月(七月)則是24.3°C;年降雨量2,178 mm,乾季在於每年十至十一月秋季與隔年二月,每年平均有167天的降雨天,降雨日數最多月份為五月(21.8天),最少為十月(7.1天),平均大氣相對溼度達90.1%,這些反映出本地的氣候環境為夏季降雨類型。

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調查概述

在蓮華池樣區內,我們針對所有胸高直徑(DBH)達到1 cm的樹木植株進行詳細調查,包括編號繫牌、以油漆標示測量位置、鑑定樹種、量取DBH、繪製植株的相對位置等。在第一次每木調查中,總共調查到153,268株樹木,有144種木本植物,其中包含46科、88屬。林分總胸高斷面積為869.31 m2(平均每公頃34.77 m2)。其中僅有桃實百日青及台灣五葉松屬於裸子植物,檳榔屬於單子葉植物,其它141種皆為雙子葉植物。臺灣特有種共計29種,如:蓮花池山龍眼、桃實百日青等。依據蘇鴻傑教授的臺灣植群分類架構,此地屬於楠櫧林帶(Machilus-Castanopsis zonation)的闊葉森林,以殼斗科與樟科樹種最具優勢。在2008年卡玫基及辛樂克颱風的侵襲臺灣,於此同時,在蓮華池樣區引發了11處的崩塌。經過現場量測,崩塌總面積計9,159.47 m2。當中最大者達2,561.62 m2 (崩塌地A),最小僅有83.85 m2 (崩塌地B)

簡介

太麻里天然林分動態樣區設立於台灣東南部的金峰鄉中海拔山區,由兩個1公頃樣區組成(以樣區內的稀有樹種分別命名為牛樟樣區及烏心石舅樣區),本區域為亞熱帶(具有海岸山派植被特性)與熱帶氣候(具有恆春半島植被特性)的過度地帶,物種組成兼具有少數熱帶氣候區分布的物種,且亦有台灣特有且珍稀樹木生長,極具研究價值。本樣區設置於2004年,每5年進行一次每木調查,於2009、2019年完成第二次及第三次樣區每木調查工作,目前(2024)正進行第四次每木調查。


樣區基本資訊

太麻里天然林分動態烏心石舅樣區(22°37'34"N, 120°56'28"E)及牛樟樣區(22°37'33"N, 120°56'11"E)均包含100個10*10平方公尺小區,其中烏心石舅樣區為東西向與南北向邊常均為100公尺水平距離,牛樟樣區因受地形限制並非正方形,小區分布於東西長110公尺,南北向100公尺範圍內。樣區海拔高分別為牛樟樣區1180公尺及烏心石舅樣區1300公尺。依據1993-2020年之氣象紀錄顯示,平均月均溫為14.4℃(一月)-23.9℃(七月),年均溫為19.4℃,平均年降雨量為3,191.2 mm,四到十一月為雨季,約佔全年降雨量的83.3%,十二月到翌年三月屬於乾季。


調查概述

在太麻里天然林分2個動態樣區內,我們針對所有胸高直徑(DBH)達到1 cm的樹木植株進行詳細調查,包括編號繫牌、以油漆標示測量位置、鑑定樹種、量取DBH、繪製植株的相對位置等。在最近一次每木調查中(2019),總共調查到12,907株樹木,其中包含33種、53屬、85個樹種。樹種最多的植物科分別為:樟科(10種)、灰木科(8種)、茶科(7種)、殼斗科(5種)、冬青科(4種)、衛矛科(4種及紫金牛科(4種)。林分優勢度(胸高斷面積百分比)最高樹種分別為:長尾尖葉櫧(15.59%)、椎果櫟(15.26%)、黃杞(14.97%)、木荷(9.11%)、烏心石舅(7.60%)、紅楠(5.74%)及厚殼桂(5.34%)。次冠層及灌木層樹種組成之株數百分比最高樹種分別是:玉山紫金牛(17.4%)、銳脈木薑子(12.57%)、山龍眼(8.32%)、九節木(5.04%)及狗骨仔(3.93)。

簡介

多納印度苦櫧永久樣區(以下簡稱印度苦櫧樣區)設立於臺灣西南部的中海拔地區,為印度苦櫧母樹林,行政區劃分為高雄市茂林區多納里,是一處位於河階地上緩坡的天然闊葉老熟林的永久樣區。樣區設置目的為研究印度苦櫧的更新、種子傳播、森林演替。於樣區中央搭設22公尺的鐵塔,用來觀察印度苦櫧的開花、傳粉、結實狀況等等樹冠層的自然現象。於印度苦櫧母樹下方四個方位設置種子網,用來研究其傳播機制。印度苦櫧樣區自2008年開始設立,迄今已16年。每五年複查一次,分別為:2013年、2018年及2028年,至今共調查4次。


樣區基本資訊

印度苦櫧樣區(22°53'38"N, 120°44'46"E)在試驗設計上是劃設為一處正方形區塊,樣區東西向與南北向的邊長均為100公尺水平距離。坡向40度,坡度約5度。樣區內的地形起伏變化在海拔高度700到750公尺之間。由於樣區所在位置無氣象站,參考多納苗圃(海拔1050公尺)資料,依據1986-2022年的氣象站資料,年均溫約為20.3°C(實際應低於此值),最冷月均溫(二月)為13.4°C,最暖月(8月)則是28.7°C;年降雨量達到3,366 mm,11月至隔年3月為乾季,年平均降雨日為112天,亞熱帶潮濕氣候。


調查概述

印度苦櫧樣區內,我們將樣區劃分為100個10公尺*10公尺的正方形小區,針對所有胸高直徑(DBH)達到1 cm的樹木植株進行詳細調查,包括以鋁牌編號繫牌、以油漆標示測量位置、鑑定樹種、量取DBH、繪製植株的相對位置等。在第一次每木調查中,總共調查到1,400株樹木(其中包含27科、45屬、64個樹種。種數最多的植物科別為:樟科(15種)、唇形科(4種)、報春花科(4種)、茜草科(4種)、芸香科(4種)。依據蘇鴻傑教授的臺灣植群分類架構,此地屬於楠櫧林帶(Machilus-Castanopsis zonation)的闊葉森林,以殼斗科與樟科樹種最具優勢。

簡介

京大山森林動態長期樣區(以下簡稱京大山樣區)設立於臺灣西南部的中海拔地區,行政區劃分為高雄市茂林區多納里,是一處位於寬稜上的天然闊葉老熟林的永久樣區。京大山樣區自2009年開始設立,迄今已15年。每五年複查一次,分別為:2014年、2019年及2024年,至今共調查4次。


樣區基本資訊

京大山樣區(22°53'17"N, 120°44'08"E)在試驗設計上是劃設為一處正方形區塊,樣區東西向與南北向的邊長均為100公尺水平距離。樣區內的地形起伏變化在海拔高度1138到1190公尺之間。由於樣區所在位置無氣象站,參考多納苗圃(海拔1050公尺)資料,依據1986-2022年的氣象站資料,年均溫約為20.3°C,最冷月均溫(二月)為13.4°C,最暖月(8月)則是28.7°C;年降雨量達到3,366 mm,11月至隔年3月為乾季,年平均降雨日為112天,屬亞熱帶潮濕氣候氣候。


調查概述

在京大山樣區內,我們將樣區切分為100個10公尺*10公尺的正方形小區,針對樣區內所有胸高直徑(DBH)達到1 cm的樹木植株進行詳細調查,包括以鋁牌編號繫牌、以油漆標示測量位置、鑑定樹種、量取DBH、繪製植株的相對位置等。在第一次每木調查中,總共調查到4,626株樹木(其中包含26科、39屬、52個樹種。種數最多的植物科別為:樟科(10種)、殼斗科(6種)、五列木科(5種)、報春花科(3種)。依據蘇鴻傑教授的臺灣植群分類架構,此地屬於楠櫧林帶(Machilus-Castanopsis zonation)的闊葉森林,以殼斗科與樟科樹種最具優勢。

簡介

六龜南鳳山臺灣山茶植物社會永久樣區(以下簡稱南鳳山樣區)設立於臺灣西南部的中海拔地區,位於林業試驗所六龜試驗林鳳崗山區第10林班內,行政區劃分為高雄市茂林區多納里。樣區為天然闊葉林,是臺灣山茶分布的熱點,設置該永久樣區,主要為調查臺灣山茶植物社會的樹木組成與結構,了解臺灣山茶的族群結構,監測臺灣山茶幼苗的天然更新狀況。南鳳山樣區自2018年開始設立,每5年複查一次,分別為:2018年及2023年,至今共調查2次。


樣區基本資訊

南鳳山樣區(22°59'12"N, 120°42'32"E)在試驗設計上是劃設為一處正方形區塊,樣區東西向與南北向的邊長均為100公尺水平距離。樣區軸順坡向設置,坡向為135度。樣區內的地形起伏變化在海拔高度1584到1630公尺之間。由於樣區所在位置無氣象站,氣溫依據 多納苗圃氣象站(海拔1050公尺)1986-2022年資料統計,年均溫約為20.3°C,最冷月均溫(二月)為13.4°C,最暖月(8月)則是28.7°C;雨量參考御油山自動雨量站(120.7154°E, 23.0020°N, 海拔1637公尺)1992-2023年數據,年降雨量達到3,963 mm,11月至隔年3月為乾季,年平均降雨日為158天,為亞熱帶濕潤氣候。


調查概述

在南鳳山樣區內,共劃分為100個10公尺*10公尺的正方形小區,針對所有胸高直徑(DBH)達到1 cm的樹木植株進行詳細調查,包括以鋁牌編號繫牌、以油漆標示測量位置、鑑定樹種、量取DBH、繪製植株的相對位置等,若出現臺灣山茶小苗則僅標示位置,DBH>1者則量取樹高。在第一次每木調查中,總共調查到3,897株樹木(DBH>1cm者3504株,小苗393株),其中包含23科、33屬、50個樹種。種數最多的植物科別為:樟科(11種)、殼斗科(5種)、灰木科(5種)、五列木科(4種)、茜草科(3種)。依據蘇鴻傑教授的臺灣植群分類架構,此地屬於楠櫧林帶(Machilus-Castanopsis zonation)的闊葉森林,以殼斗科與樟科樹種最具優勢。

簡介

墾丁高位珊瑚礁森林動態樣區(以下簡稱墾丁樣區)設立於墾丁高位珊瑚礁自然保留區,位於臺灣南端恆春半島的墾丁國家公園境內。本區森林為常綠性闊葉林,因地質形成及地理條件影響,優勢物種以熱帶性物種為主,有別於臺灣多數以樟科、殼斗科樹種為優勢的山地森林。墾丁樣區自1996年開始設立,於2001年完成第一次調查,爾後自2008年起,每隔五年進行一次每木複查,2013、2018、2023年等共計完成4次複查。調查方法參照史密斯熱帶森林研究中心(CTFS)森林動態學樣區的標準作業模式。同時,墾丁樣區內亦於2006-2023年設立了72個種子網、2007-2023年設置了144個小苗監測樣區,進行長期監測研究。


樣區基本資訊

墾丁樣區位於東經120°49′,北緯21°57′,總面積10公頃,樣區長軸為東西向400公尺,短軸為南北向250公尺。本區海拔高度約在250到300公尺之間,地質為珊瑚礁岩塊,經風化後表面凹凸不平,甚有形成峽谷者,高度落差多達20至50公尺。依據氣象站資料顯示,本地年均溫為25.4°C,最冷月均溫(一月)為20.9°C,最暖月均溫(八月)則為28.4°C,年溫差不大。本區為氣候乾濕季節明顯之季風林,1991-2020年本地之年平均降雨量約為2,051mm,多集中在夏季6至11月,約佔全年雨量之87%,主要為梅雨季及颱風之降雨所致。墾丁樣區尤其受颱風頻繁干擾,對森林植被帶來機械傷害及大量降水。自2007年左右開始,野放的臺灣梅花鹿族群逐年增加,啃食木本植物小苗、影響地被草本植物生長,對樣區的植群更新造成了嚴重衝擊。 


調查概述

在墾丁樣區內,所有胸徑直徑(DBH)大於1公分以上的木本植物均被標定為樣木進行詳細調查,包含給予個別編號、鑑定種類、量測胸徑、並以10 x 10 m為單位繪製植株相對位置於紀錄紙上。在2008年第一次複查時,墾丁樣區內總共調查到39,093株樣木,分屬於34科74屬95種,以柿樹科(Ebenaceae)、大戟科(Euphorbiaceae)、桑科(Moraceae)等熱帶性科別種類較多;2018年第三次複查樣木僅有25832株,減少了33.9%的數量。優勢種明顯以黃心柿為主,次優勢種有鐵色、紅柴、蟲屎、山柚及咬人狗等種類。