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台灣經濟人工林疏伐技術對森林碳匯增量效益之評估

  • 公告日期:115-03-24
  • 計畫主持人:王巧萍
  • 執行單位:育林組
類別
114年度 自辦科技計畫
關鍵詞
肖楠;疏伐;林分密度;土壤有機質;土壤碳庫;香杉;人工林
計畫摘要

森林生態系中最大的碳庫是貯存在森林土壤中,然而森林土壤碳庫並非一成不變,土壤不僅是碳匯,也是碳源。然而,過去學界認為森林土壤碳庫相對穩定,加以量測上相對農業土壤而言較為困難,而長期被假設其變化可容忽略。人工林經營長期以來是以地上部之林木生長與形質為主要對象,然而人工林生長過程中所固定下來的碳,有極大一部分是回歸成土壤碳庫。但各種森林經營手段在影響林木生物量同時,如何因地面擾動及後續植物生長的養分回歸等而影響土壤碳匯之變動,仍存在很大的不確定性。疏伐為調整林分密度與森林結構,減緩林木競爭,提高林木生長與木材品質,進而提高碳保存的重要森林經營作業。然而疏伐作業可能造成土壤受機械碾壓而密實化,也可能導致地表枝葉層遭刮除或混土,而衝擊土壤碳匯能力;另疏伐後地上部蓄積量降低將減少枯落物的回歸量,進而影響土壤碳輸入。此外,疏伐使林冠開闊而導致地面光照與溫度增高,有利分解作用而增加土壤碳輸出。為瞭解不同森林經營手段造成之土壤碳匯變動,提高土壤碳庫之吸存速率,本研究擬進行不同森林經營措施對森林土壤碳匯變動之調查及評估,除藉以精進森林碳匯數據精確性,並針對台灣主要造林樹種盤點其經營方式,調查其土壤碳庫,並與分解試驗之成果模型整合,提出增加林地土壤碳庫之最佳管理技術。

執行成果摘要

森林生態系中最大的碳庫是貯存在森林土壤中,然而森林土壤碳庫並非一成不變,土壤不僅是碳匯,也是碳源。然而,過去學界認為森林土壤碳庫相對穩定,加以量測上相對農業土壤而言較為困難,而長期被假設其變化可容忽略。人工林經營長期以來是以地上部之林木生長與形質為主要對象,然而人工林生長過程中所固定下來的碳,有極大一部分是回歸成土壤碳庫。但各種森林經營手段在影響林木生物量同時,如何因地面擾動及後續植物生長的養分回歸等而影響土壤碳匯之變動,仍存在很大的不確定性。疏伐為調整林分密度與森林結構,減緩林木競爭,提高林木生長與木材品質,進而提高碳保存的重要森林經營作業。然而疏伐作業可能造成土壤受機械碾壓而密實化,也可能導致地表枝葉層遭刮除或混土,而衝擊土壤碳匯能力;另疏伐後地上部蓄積量降低將減少枯落物的回歸量,進而影響土壤碳輸入。此外,疏伐使林冠開闊而導致地面光照與溫度增高,有利分解作用而增加土壤碳輸出。為瞭解不同森林經營手段造成之土壤碳匯變動,提高土壤碳庫之吸存速率,本研究擬進行不同森林經營措施對森林土壤碳匯變動之調查及評估,除藉以精進森林碳匯數據精確性,並針對台灣主要造林樹種盤點其經營方式,調查其土壤碳庫,並與分解試驗之成果模型整合,提出增加林地土壤碳庫之最佳管理技術。 本研究今年度調查全國各林保分署之肖楠人工林土壤碳庫,以量化此一重要產材人工林土壤之碳庫外,亦比較不同林分密度對土壤及地上部碳匯之衝擊。由於今年多次受颱風外圍環流影響導致調查行程被迫取消,加以由2015第四次全國森林資料調查資料顯示,全台肖楠人工林面積約1024公頃,全台270,342公頃之人工林(不含竹林)之 0.38%;而依據林保署年報統計2015-2024「肖楠新造林」面積(林保署+有關機構+縣市政府)共168.23公頃,可知可供調查的肖楠人工林相較於台灣杉及檜木而言十分有限。截今調查了宜蘭、南投及屏東三處共計19個肖楠人工林,分析結果顯示,宜蘭與屏東樣區中礦質土壤的平均碳濃度均隨林齡增長而上升。整體而言,種植於中低海拔肖楠人工林土壤碳濃度有隨林齡增長而上升之勢;O層至60cm平均土壤總碳存量之範圍自40至125 Mg-C/ha,以明顯低於檜木人工林 120-167 Mg-C/ha; 且相較於檜木人工林土表有機質O層約佔0-60cm土壤總碳庫6~15%,的肖楠因分解作用較盛,枝葉有機層生物量低,因此平均僅佔土壤總碳庫2~5%。顯示土壤細土容積密度與土壤碳濃度之間呈現明確且穩定的對數迴歸關係(而非線性),殘差低且可由單一變數推估。此結果的價值不在於再次確認負相關,而在於對數模型提供足夠精度,使未來可直接以碳濃度反算容積密度,進而推估土壤碳庫,而無須每次重新量測 BD,能大幅降低調查成本並提升長期碳監測效率。 本調查 10 個肖楠人工林樣區的地上部碳儲量介於 10–152 Mg C/ha,平均值約 91 Mg C/ha,中位數約 95 Mg C/ha(介於 83 與 106 之間),顯示多數林分落在約百噸碳/公頃的量級,但仍存在顯著的林分間差異。然而,比較各樣區後可觀察到,地上部碳儲量與現存林分密度或海拔之間並無一致或線性的變化趨勢;亦即,高碳儲量樣區與現存林分密度或海拔間無明顯關係。本年度樣區之碳儲量差異主要反映於林齡與胸徑大小所導致的體積累積差,而非密度或海拔等外在環境變數;若以現況粗估,肖楠人工林地上部碳之碳匯量約 0.7 (宜蘭北宜公路上新花園)~2.7Mg-C/ha,均明顯小於南投中寮肖楠巨木林的3.0 Mg-C/ha。不過仍需更大樣本量與跨年度追蹤以確認此趨勢是否具廣泛適用性。