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國家植群多樣性調查及製圖計畫之執行成果

林務局 劉泰成

. 前言

  植群 ( vegetation ;日本稱做「植生」 ) 即是由不同植物種類所組成的植物社會外觀;一個地區的植群類型每受 氣候因子、海拔高度、地形位置、坡度、坡向、土壤、天然與人為干擾、生物等因素所影響,以致其外貌、形相與物種組成等均有所不同。 植群圖即以地圖的方式呈現出植群在空間裡的分布狀況,亦即綜合反映出生育地等各種環境因子的性質和特點。

  台灣陸域生態系中,雖近百年來人類活動頻繁,迅速造成生態環境上極大的衝擊,但森林覆蓋面積仍維持有將近 60% 左右,尚保留有許多天然原始之處。隨著保育思潮的演進,對於自然資源保育的觀念也由狹隘的物種保育演變至視野更為寬廣的生物多樣性議題上。生物多樣性其範圍涵蓋基因、物種與生態多樣性三個層次,在台灣由於生物資源調查的長期調查歷史及分子生物科技的快速發展,因此在基因、物種多樣性的部分,已有可觀的成果。然而在生態系多樣性方面,由於缺乏專責機構的推動與整合,致使一直缺乏有系統的調查。過去有幾次大規模的森林資源及工作利用調查,但其僅侷限於林木生產的觀點,未能從植群生態系的觀點加以考量,致使其生態意義未能彰顯。另外也由於欠缺具有生態意義的植群生態系的資料,致使許多的保護區、保留區,缺乏堅實的基礎資訊來評估其設置之代表性,及是否對於稀少或瀕危的植群生態系加以保護。隨著監測觀念的提倡,對於自然環境監測之進行已是先進國家於永續經營體系中不可缺少的一環。

  植物的反應可以做為整體環境變化的重要生態指標,更是具有環境惡化預警之功用。所以我們若能掌握植群多樣性的資訊,我們便能瞭解其變化的趨向及速度,可做為我們評量生態環境變化之依據。有鑑於此, 政府在推動國家永續發展時,特別將植群圖製作計畫納入國家永續行動計畫中。本會林務局於 2003 年起執行「國家植群多樣性調查及製圖計畫」,集合不同的學校及團體,全面開展全國植群多樣性的調查與製圖工作,最後於 2008 年順利完成,並於 2009 年將調查成果出版《台灣現生天然植群圖集》,以供林務局及相關單位作為施政參考資料,並供專家、學者、團體、民眾作為瞭解台灣植群多樣性的實用書籍。

. 執行概況

  植群圖之製作需仰賴各地區詳盡的植群調查資料。植群調查是透過樣區的選定、設置及現場 調查,以瞭解各地區不同植群的物種組成,建構台灣植群多樣性資訊,協助植群圖的繪製。因此樣區的數目愈多愈好,且應設置在各種不同的環境及生育地,以儘量涵蓋最多的植群類型。但基於時間、金錢和人力的考量,因此如何選取及設置樣區,是計畫成敗的關鍵步驟。此外 歷史文獻樣區的收集、後設資料的規化、資料的數位化、資料庫的建置均需配合同時進行。

  本計畫是全國第一個整合性、全面性的植群調查計畫,計畫執行前需先確立團隊的組成結構。團隊成員包括國立台灣大學 、國立台灣師範大學、國立中興大學、國立中山大學、國立屏東科技大學、國立宜蘭大學、國立東華大學及台灣生物多樣性保育學會。由於「國家植群 多樣性調查及製圖計畫」的野外調查工作既艱辛且繁重,研究團隊因此匯集對植物分類、植群調查、資料庫系統、地理資訊系統等不同領域的國內外專精學者、專家及助理群,共同執行此一艱鉅任務。

  植群圖之繪製包括前置作業、資料收集、 圖檔判釋、 野外調繪、樣區資料分析等步驟如下圖。

圖1 植群圖之繪製步驟

圖1 植群圖之繪製步驟

一 . 資料蒐集及判釋

  首先須蒐集擬調查區域之最新彩色航空照片、彩色正射糾正影像圖檔、五千分之一相片基本圖、林班基本圖、國有林事業區檢訂調查、第三次森林資源及土地利用現況調查圖檔及相關圖檔等做為基礎工具。依照此基本圖及影像,進行植群型辨識,初步區劃出其界線。

二 . 野外調繪

  如影像圖檔及航空照片無法 判釋植群型時,需進行實際之野外核對及調繪工作。先依據航空照片及地形圖規劃出調繪之最佳路線及觀測點,預備相關之定位及觀測器材。進入調查區域 時順便沿途核對及修正原先已區分出之植群型。對照片無法判釋之疑問區域,則進入該區檢視優勢植物種類,或在選定之制高點遠距離觀察,利用地形特徵以及其相對之地理關係辨認位置,詳細調繪,以確定植群類型及其邊界。對於距離過於遙遠難以現場調繪之地區,則安排實施空中飛航測繪。

三 . 植群型預測

  台灣因崎嶇多山,欲全面的設置樣區調查相當困難, 此時如航空像片判釋、野外調繪等方法也無法確定植群類型時, 以模式來預測物種的分布似乎也是另一種解決的方法。這需 利用調查 樣區的資料、 文獻樣區的資料,以及各樣區的環境因子(如海拔、地形、氣候、經緯度等)進行物種組成與環境的 關連性 分析,其結果可用於各地區植群類型及分布的推估, 提供植群圖繪製時的參考。

. 執行績效

  「國家植群多樣性調查及製圖計畫」是針對台灣天然現生植群進行調查,整體計畫之主要成果如下:

一 . 訂定國家植群分類標準

  台灣植群分類標準設置之目的在提供一致性及明確的分類層階,使調查植群資源時,能獲致精確的結果且可相互比較及整合。長期以來國內雖有許多植群學者從事植群調查與分析的工作,但由於欠缺一致性的植群分類標準,致使不同的學者依據不同取樣大小及分類原則,各自為其所區分的植群命名,致使彼此間難以比較,更無從加以整合,因此訂定國家植群分類標準。此規範不僅可做為國內植群分類及未來擴充修訂的依據;對外亦可做為與國際接軌的基準,便於國內外植群的比較。

二 . 完成五千分之一現生天然植群圖

  國內近十年來的圖籍資料都以 比例尺為 五千分之一的相片基本圖為依據,因此計畫所繪製的植群圖亦以五千分之一的製圖標準來繪製。植群圖通常區分為潛在與現生植群兩大類,潛在植群主要依據各地區的氣候、地形、土壤、地質等環境條件來推估植群未遭自然及人為干擾時的自然分布類別。現生植群則以目前存在於地表的各種植群為製圖對象,以反應現有植群的分布及組成狀態,本計畫即是以現生植群圖為內容而繪製。

  「國家植群多樣性調查及製圖」計畫,自民國 92 年 4 月開始執行至 97 年 12 月完成, 全部製圖區域面積約為 162 萬餘公頃。此期間在 天然林中共設置 3,564 個調查樣區及 10,615 處調繪點,全部調查資料均以一致格式匯入國家植群資料庫。 另外建置之文獻資料達 793 篇, 已重建的歷史文獻樣區共計 9,678 個。全部樣區包括 2,837 種植物 ( 899 木本種類、 1,938 草本種類 ) ,涵蓋台灣 67% 的維管束植物。最後依據樣區、調繪點資料、文獻資料及文獻樣區資料於國有林班地內完成 3,247 幅五千分之一的現生植群圖,佔台灣全島面積之 59% ,以及森林(天然林及人工林)之 95% 。

圖2 台灣現生天然植群圖

圖2 台灣現生天然植群圖

圖3 3564個調查樣區的垂直分布及其所屬的植群類別

圖3 3564個調查樣區的垂直分布及其所屬的植群類別

圖4 所有 3564個調查樣區的垂直分布及其物種多樣性

圖4   所有 3564個調查樣區的垂直分布及其物種多樣性

三 . 建立台灣植群資訊系統

  國內長期以來的植群調查資料,多以論文或刊物等紙本方式呈現。即使有數位化資料,亦多屬於個人所擁有,資料儲存方式各異,彼此流通不易,難以達成資料的分享及互惠,更無法發揮資料的最大功效。有鑑於此,本計畫在執行的同時,也建置台灣植群資訊系統,來儲存及管理各類樣區的調查資料,以提高樣區資料的使用率,並將過去的書面樣區資料還原建置電子化的資料檔,讓資料能達到互享互惠的目標。

. 結語

  「台灣現生天然植群圖」是國內第一次依照「國家植群分類系統」建構之植群圖,此一植群圖及相關資料建置的完成,除有助於瞭解台灣的物種多樣性及提供 學術研究及環境教育使用 外,亦可應用於氣候變遷監測、農林業經營、自然資源管理、生態保育、集水區經營、環境保護、國土規劃諸多方面。

  近年來由於氣候變遷的影響,長期生態監測成為全球重要的環境課題之一。透過植群圖與調查樣區資料的分析,可瞭解台灣主要植群帶或林帶在各集水區的海拔界線。在過渡帶設置監測樣帶或連續樣區,定時複查,讓我們未來能夠更清楚地掌握到氣候變遷對台灣植群生態的衝擊。亦可依據目前建置之超過一萬個樣區中的物種組成及量化資料,建立物種分布模式,預測氣候變遷對台灣物種的影響,有助於及早規劃各種因應與調適的措施。

  在保護區的規劃上,可藉助植群圖及其調查樣區資料的分析,以瞭解區內的植群多樣性,掌握既有保護區的保護對象,評估每個植群型的保護比例,進一步 協助我們 瞭解 特定植群類型的棲地特性,有助於棲地保護策略的擬定。

  目前完成的植群圖的涵蓋範圍僅限於國有林班地及台大實驗林部分,面積僅約為全島面積的 44.26 %。其他如山地保留地、山坡地、平地、海岸及離島等地區尚待完成,近年來內政部積極推動的土地利用,加上林務局積極推動的公私有林調查,其成果均可做為未來完整的全國植群圖的擴增之用。

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