2021-4-9 | 生态经营论文
1前言
目前台湾泥岩主要出露于西南部麓山带、东部海岸山脉南端之利害以及恒春半岛等,而西南部是泥岩分布面积最广之处,其范围北起嘉义,南至高雄,西起台南县六甲、官田、新化、关庙以至高雄冈山,东缘则自台南县之关子岭、北寮、玉井、南化以至高雄旗山、涵盖面积超过1000km2。航照调查资料显示1967年裸露面积2532.58hm2,至1987年增加成为3836.28hm2,而到1997年以LandsatTM卫星影像分类判释,泥岩裸露面积扩大为11179.5hm2(周,1997),十几年间迅速增加3倍之多,显示泥岩裸露面积扩大有加速恶化之情形,而1999年“9•21”大地震后,更有大量之泥岩出露于地表。再者,由于泥岩地质年代轻,土壤岩石胶结不良,遇水迅速崩解,又因受过度压密作用,当压力消除或受雨水洗淋时,由自身减压所造成之裂隙,常导致雨水向泥岩内部迅速渗入,使岩质软化,更易造成土壤侵蚀及崩塌。裸露坡面之年冲蚀深度约7.5cm且以东南向之9.5cm最高,为本省最易冲蚀之土壤(张等,1999),亦造成其地区河川之泥砂含量增高,其侵蚀模数远高于世界主要河川,如表1所示,因而使西南部水库(白河、尖山埤、鹿寮溪、曾文、乌山头、盐水埤、虎头埤与阿公店)之淤积率更严重如表2所示,是以,其所造成之灾害损失亦逐年增大,所以泥岩地区之相关整治措施就显著相当急切与重要。
在土地利用方面,西南部泥岩区的土地使用型态除建筑用地外,大致可分为保安林地、承租地、私人农地及裸露地。其中以保安林地所占的面积最大,全区早期(1940年)均以造林为主,其中以刺竹最多,约占造林地总面积的80%,现今由于其水土保持之负面效应已不再造刺竹林。其它主要树种为相思树、柚木、铁刀木、银合欢、大叶桃花心木及光腊树等。对裸露地而言,除一些入侵植物,如银合欢、艾纳香、冬青菊、苦蓝盘及牧地狼尾草等优势植物外,木本植物甚少,植被覆盖度小,因此土地使用度甚低。
2泥岩地区环境变迁与植生困难之探讨
台湾西南部泥岩,因其劣化之特殊土质与地区性微气候(旱雨季分明,暴雨集中)互为因果循环作用下,使得环境水土保持问题丛生。兹分述如下:
2.1泥岩地区之生态变迁
泥岩地区因常年遭受严重地表冲蚀,植生覆盖度低等情形,已逐渐导致区域性微气候异常,使得地表干燥、缺水、火灾频传,亦造成生物歧异度逐渐稀少、植生演替迟缓、生态回循环滞等现象。
2.2泥岩地区之微气候
本区位于北回归线之南,年均温为26℃,最热年均温高达30℃,为全省之冠,全年气温超过30℃以上的月份或日数亦为全省之冠。雨量集中且旱季长。降雨集中在5~10月,尤其夏季6、7、8三个月,即占总雨量80%,而11月至翌年4月长达半年几为干旱季,雨量不到20%。植物经过长期反复的干旱现象,初生植物根系受到严重伤害,如图1所示。降雨强度大,夏季气温高,蒸发散量大(夏季日蒸发量高达10mm),且降雨强度相当大,强烈的雨滴打击坡面,更造成表土严重侵蚀,植物生长基盘不稳定,如图2所示。
2.3泥岩土质之基本特性
2.3.1回胀崩解与坡面崩坏现象泥岩坡面在回胀、崩解之交互作用下,风化层产生相当多的龟裂,待风化层发展至一定深度时渗水性增加,而水往往沿着裂隙及植物根系渗过风化层而停留于风化层与新鲜泥岩接口上,造成风化层沿着接口滑动形成平面破坏,导致植生基盘整个崩坏之现象。
2.3.2泥岩pH值高,Na盐含量高泥岩之pH值较高,Ca2+、Mg2+、Fe2+等易以氢氧化物或碳酸盐类存在,致有效性养分含量低,植生不易。再者,由于Ca2+、Mg2+、Fe2+等易形成沉淀,致Na+以更优越的活动性聚集黏土片附近,增加了泥岩遇水扩散之能力,而其典型之理化性质如表3所示。
2.3.3坡度陡、硬度高泥岩裸露坡面其表面持续之冲刷,常呈刃岭状,大多已超越过自然植生复原之界限坡度(35°),如图3所示。而其硬度之高(平均28mm),更造成根系发展受阻,植物生长困难。
2.4泥岩加速裸露之诱因
台湾西南部泥岩至1997年以LandsatTM卫星影像分类判释,扩大为11179.5hm2其中以田寮乡裸露面积最大占27.1%,其次为左镇乡13.4%,10年间激增3倍之多,近年来中北部亦有泥岩逐渐出露,显示泥岩裸露面积更扩大有加速恶化之情形。其原因不外为:
2.4.1道路开发造成扰动破坏山区产业道路之开辟,挖填大量之土方,扰动原有之边坡稳定。由于泥岩地质条件恶劣,部分地区水土保持措施缺乏或执行不易,致上部覆盖层坍落,堵塞边沟导致路基受径流侵蚀而破坏,引发大面积坍方滑动,更加速泥岩出露,逢雨成灾,不但影响道路正常功能,所引发之冲蚀,崩坍极为严重。
2.4.2造林不当与植被纯林化泥岩地区早期主要造林树种为刺竹,约占造林面积之80%,但刺竹林其高郁闭度及分布于地表的致密根系,掠夺了其外围所有植物生存之水土资源,使其林下几乎寸草不生。旱季时因其生理机制的调节作用而大量落叶,常导致火灾的发生。由于刺竹林下缺乏地被植物及枯枝落叶层的遮蔽保护,水分容易散失,其在涵蓄水源,调节水量,洪峰延迟等作用上较差。如此单纯林相所产生之问题除水土冲蚀外,亦造成环境生态平衡的严重破坏,而其中又以毒他性银合欢最为严重,其以惊人的结子量及优异自播性和恶地环境忍受力,在本区之荒废地、淤积地等均形成强势植群,使其它植物尤其系原生植物遭到毁灭性淘汰。由现地调查中发现本区域近1040km2土地上,仅剩南化乡部分山区及内门马头山尚有部份原生林及次生林外,其它区域大部分为纯林化之入侵植物或造林植物所占据,此亦凸显了泥岩分布带上生态系的脆弱性,以及其潜伏之环境生态系危机。
2.4.3果园经营管理之问题果园大多位于表土覆盖层较厚之丘陵地,地势陡。经野外调查发现果园管理问题颇多,且受农村劳力不足与高龄化影响,农民对果园管理有过份依赖化学药剂现象,其中尤以除草剂不当使用问题最为严重。
2.4.4生态环境之污染泥岩范围内之高雄县内门、旗山、田寮、燕巢等乡镇之缓坡丘陵带,部分曾受垦殖而造成表土流失。而泥岩出露较严重之区域,因地面已不适宜种植经济作物,农民改从事饲养鸡、鸭、猪、羊者,原耕地任其荒废并作为放牧鸡、鸭、羊之处所,此种农地利用型态的全面性改变,对这些区域的环境生态带来了极大冲击。
3泥岩地区之适宜水土保持方法
泥岩地区脚稳定措施多以混凝土挡土墙(硬式)与石笼(软式)为主,其中又以混凝土挡土墙占多数,但每逢雨季混凝土挡土墙损毁率相当高,多数系肇事因于基础受水流掏空或软化沉陷及土体水压宣泄不良所致。由于泥岩坡脚稳定措施系坡面安定与道路畅通之所系,因此对泥岩地区挡土墙之设置须依其立地特性,如地质结构、坡面水文条件等而采不同于一般地区之设计对策,才能发挥其功效。泥岩边坡之整地与应注意事项为(1)坡度应缓于1∶1.5;(2)每5~7m高差应设置阶段平截水沟;(3)坡面阶段平台之宽幅不宜小于3m;(4)阶段平台须采内斜且斜度应在5%左右;(5)坡面等高方向约30m间距,应设置一纵向防渗蚀混凝土排水沟。