農業部林業試驗所農業部林業試驗所

114年度 自辦科技計畫

乾旱；亞熱帶濕潤森林；菌根菌；山地霧林；附生蕨類；景天酸代謝

一、氣候變遷下影響下模擬乾旱試驗對於亞熱帶森林物種群聚及多樣之影響氣候變遷導致未來降雨模式更加難以預測，高強度的乾旱將更為頻繁，長期濕潤的森林生態系因植物長期適應潮濕環境，倘因氣候變遷乾旱加劇，對其生長、生物量蓄積及物種多樣性可能造成極大之影響。本研究擬於福山試驗林（無旱季）、蓮華池試驗林（11-4旱季）進行野外模擬乾旱試驗，以瞭解乾旱試驗對於兩處天然闊葉林樣區內，各類植物之種類、豐度及物種多樣性的影響。研究成果亦助益於後續因應氣候變遷下森林經營調適策略之研擬。 二、亞熱帶濕潤森林的叢枝菌根菌多樣性的調查及模擬乾旱對於叢枝菌根菌群聚的影響。叢枝菌根菌 (arbuscular mycorrhizal fungi, AMF) 為陸域生態系關鍵的共生微生物之一，與超過70%的陸域生態系的植物形成共生構造，多面向地幫助植物宿主適應環境，並影響植物群聚組成與生態系功能。然而，迄今相關研究侷限在草原生態系，很少研究探討乾旱對於森林生態系叢枝菌根菌群聚的影響。本研究係在野外及利用盆播苗木模擬氣候變遷造成的乾旱事件，對於亞熱帶濕潤森林中叢枝菌根菌的影響，以填補臺灣亞熱帶濕潤森林的叢枝菌根菌（AMF）多樣性資料的空缺，更可篩選出較耐乾旱的叢枝菌根菌（AMF）類群以利後續應用。 三、氣候變遷對山地霧林及其生理生態衝擊之研究在面臨氣候變遷下，森林環境的健康狀況，常常第一時間反映在最敏感的樹冠層區域，尤其是位於霧林帶地區，樹冠層對維持整體森林的微氣候，包含對霧水的攔截，可說是具有決定性的地位，也因此了解霧水輸入如何影響霧林帶的植物生存適應，對了解未來氣候變遷對敏感山地霧林可能造成的衝擊至為重要。藉由收集森林樹冠層的微氣候等基礎資料，以及了解樹冠層植物的生理型態適應，本研究預計建立樹冠層的微氣候監測標準方法，並提出未來監測建議。 四、蕨類植物光合途徑與水分利用效率之關係在植物界中CAM具有較高的水分利用效率和可能的營養利用效率，是一種典型面臨乾旱環境下的生理適應，最新的證據表明，在維管植物中兼性CAM植物可能比以前認為的更為廣泛。附生蕨類面臨劇變水分供應，推測兼性CAM光合系統為其中一個重要生態生理適應機制，藉由探索其光合途徑與水分利用效率，提供增加植物耐旱能力之解決途徑。

氣候變遷導致的降雨異常已是不可避免的重要威脅，模型預測顯示縱使雨量充足的臺灣亦可能出現異常的乾旱事件。本研究於本所福山試驗林建置遮雨隔絕試驗，以評估颱風頻率變低(及夏季對流雨減弱)、東北季風減弱後，降雨減少的情境對於亞熱帶森林木本植物、腐生真菌、共生真菌及土壤生物地球化學的影響。本年度專注於建置樣區，已於7月份完成12個模擬乾旱樣區的建置，完成基線土壤採樣及4個颱風季遮雨樣區的遮雨處理，並設置土壤濕度計以監測土壤體積含水率的動態。研究結果顯示經遮雨處理後，多數土壤含水率下降至20%-35%左右，未遮雨樣區的土壤含水率在降雨時其土壤含水率可餘50%。基線土壤的可溶性有機碳及無機氮測值顯示處理前的不同樹種毗鄰土壤並無差異。在山地霧林研究的部分，本年度原訂計畫的巨木樹冠層微氣候氣象站架設目標，雖然在2024年10月底的康芮颱風前架設完成，但由於棲蘭地區的100線林道嚴重損壞，直到本年度9月才修復至100線林道23K，研究人員於10月3-4日背負攀登裝備及儀器步行10公里進入160林道，發現160林道4K處嚴重崩塌，且位於160林道6K的巨木樣樹，樹冠層的繩索受到臨近檜木大樹倒下波及，繩索斷裂而無法攀登至樹頂取回氣象儀器。因此，本團隊年初即進行備案研究計畫，於苗栗大湳林道及台中裡冷林道的台灣杉造林地量測苗木葉片的水勢，發現台灣杉雖然屬於陽性樹種，十分耐旱，但葉片水勢的高低的確能反應環境的乾旱程度。其後於福山植物園的台灣杉苗木進行限水及噴霧實驗，發現葉片在限水後水勢顯著降低，但進行噴霧處理後，水勢顯著上升，顯示台灣杉的確能進行葉部攝水，可能是台灣超過65公尺的台灣杉巨木主要分布在中海拔霧林帶的原因之一。另外，本研究為探討蕨類面對水分逆境的策略，選擇3種生活型、10種臺灣原生蕨類，檢測附生蕨類是否在光合作用系統及水分效率方面，有別於生長在水分供應相對較穩定的地生性及水生性蕨類，以攜帶型光合作用測量系統測定葉片光合作用潛力(Amax)及氣孔導度，並計算其水分利用效率(iWUE)。結果顯示水分供給最為不穩定且常面臨乾旱的附生蕨類，iWUE最高，反之水分供給充沛的水生蕨類，iWUE最低。Amax與蕨類生活型之間略有有關，水生蕨類微棲地光照最充足，Amax相對最高。林下附生蕨類與陸生蕨類之間則無顯著差異，表明了附生植物在保守的水分利用策略下，雖然有效提升水分利用效率，卻也同時限制了光合作用潛力。