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:::保育專欄

研讀外來樹種銀合歡之相關研究 可供河川局辦理入侵堤防治理-2015/07/28

 壹、外來種植物入侵原因及影響

  外來種是指由其他地區引進至正常分布區的物種,引進可能是刻意安排的,也可能是自然情況下進行。惟並非每個外來植物種皆會成功拓殖與完成生活史,成功入侵的植物具有高生殖率與高散布能力,可在有利的新生育地迅速建立族群。對於有人為干擾地區或在植群演替初期的地區最容易被外來植物入侵霸占,外來種往往會占據原本物種生態棲位的空檔,但有時也會與本地種間產生競爭關係,影響既有生態系統至鉅。

  就全球生物多樣性而言,其最大的威脅來自於人類對自然棲地的破壞及特定物種的掠奪;另外一項經常被人們忽略的威脅,是引進的外來生物對自然或半自然棲地的入侵。隨著地球村交通日益發達和引種風氣日益興盛,此一威脅正逐漸增強中。海島生態系較容易受到生物入侵的危害,導致原生植物的物種及基因歧異度降低。

  豆科植物是全球最主要的入侵植物科別,主要的分類群包括相思樹屬、含羞草屬及銀合歡屬等。多數豆科植物具有下列入侵植物的特性:(1)具有固能力,能生長在養分貧瘠的生育地;(2)生長迅速、幼年期短、種子生產量大;(3)種子壽命及休眠期長。

  早在16世紀野生型銀合歡就隨著荷蘭及西班牙帝國的船隊,散布到全世界所屬的殖民地,包括亞洲的菲律賓及台灣,主要用途為提供牛、羊等家畜的飼料及薪材,如今銀合歡在部分地區甚至以純林狀出現,對生態系生物多樣性造成相當大的衝擊。

 貳、研究目的

一、尋求銀合歡以化學藥劑防治之有效做法,如選用藥劑種類及其組合、劑量、施用法等。
二、整合出適當之方法,將現有遭銀合歡入侵之林地恢復為原樣態之林地或樣貌。 

 參、研究流程

一、找一塊原為農耕地,棄耕後有銀合歡入侵之土地,並多數已接近純林狀,作為研究試驗之樣本。
二、使用藥劑注射或塗抹於入侵之銀合歡樹木並觀測其萎凋狀況(萎凋、死亡或植株再萌芽之情形)。
三、既有原生樹種之林相復舊,新植苗木撫育後與藥物處理過後之銀合歡互相競合後,研究及探討其原因及結果。

 肆、試驗之材料與及方法

 試驗地概述

  本試驗地面積1公頃(100 m × 100 m),位於恆春鎮,鄰近墾丁國家公園範圍內之西海岸景觀公路。試驗地西鄰台灣海峽、東鄰景觀道路與山脈,原為農耕地,以果樹栽培為主、蔬菜生產為副,棄耕後始有銀合歡入侵,多數已接近純林狀,殘餘果樹大部分為芒果植株(表一)。樣區地勢平坦微微向海岸傾斜,土壤為壤土排水尚稱良好。樣區銀合歡(胸徑1公分以上)之覆蓋比率為62%,數量為4,876株,其中胸徑3公分以上的有2,506株,胸徑3公分以下的有2,370株。

  在1公頃試驗地之中間區塊內,劃設1條100 m × 10 m之調查樣帶,進行各種不同條件之藥劑注射試驗,林下相對光度調查,以及栽植苗、天然更新苗生長及存活調查。試驗開始於93年6月,目前的資料分析整理時段為93年6月至94年7月的13個月期間。

 化學藥劑施用方法及銀合歡萎凋現象調查

 一、藥劑選擇
  本研究在藥劑使用上之考量分成二部分:(一)藥劑選用:以可迅速降解、對環境衝擊小且確實有效致死目標植株等條件為思考重點;(二)施用方式:以操作方便且安全、施用點集中且不影響非目標植物、儘量減少藥劑外溢至土壤中或飄散至空氣中的機會等因子為操作原則。本研究經資料研讀及先期試驗,選擇Glyphosate (嘉塞,台灣商品名為年年春) 及Triclopyr (三比,台灣商品名為加農)二種符合上述藥劑選用原則之殺草劑,目前在美國廣為林業單位使用於木本入侵植物防除使用。

 二、藥劑塗抹操作
  將樣區中胸徑小於3公分之銀合歡砍除,砍除位置儘可能接近地面,且切口儘可能平整,於切口施以藥劑塗抹處理。藥劑以glyphosate :triclopyr =4:1之比例配製。

表一、試驗地原始植被狀況(胸徑≧1 cm以上始列入紀錄) 樹種
密度(株/ha)
覆蓋比率(%)
4876
62.0%
75
7.5%
血桐
53
6.5%
12
6.0%
17
6.0%
竹子
26
5.0%
蟲屎
13
1.5%
69
1.0%
8
0.3%
菜瓜
3
0.2%
2
1.0%
1
1.5%
月橘
9
0.5%
恆春厚殼
5
0.3%
止宮樹
3
0.1%
白飯樹
6
0.1%
芭樂
1
0.1%
苦楝
4
0.1%
黃荊
2
0.1%
2
0.1%
釋迦
3
0.1%

 三、藥劑注射試驗
  在樣帶中選取標準木(胸徑介於5-7㎝ 的單株,平均約6 cm)108株,於離地面約1m高之樹幹上鑽孔 1~2個(視藥劑量而定),與水平面呈約45o 斜角;並以注射針筒注入藥劑於孔洞之中,再以橡膠塞封孔,避免藥劑流失。藥劑以glyphosate:triclopyr = 1 : 0、2 : 1及4:1 三種比例配製。藥劑用量分別為9ml、6ml及3ml三種劑量。混合比及用量因子交叉配對可產生9種處理,每組處理12重複,共計有108株樣本。樣區中其餘胸徑大於3cm之非試驗單株則注射與其胸徑大小同量之藥劑,混合比是glyphosate:triclopyr =4:1。~60o

 四、銀合歡萎凋現象調查
  試驗樣木經防治處理後,每隔0.5~3個月紀錄乙次其受害及恢復現象;植株在藥劑注射後反應區分為萎凋、死亡及植株再萌芽3種型式。萎凋與死亡之植株均沒有綠色枝葉存留於樹幹上,其差異為萎凋植株之樹幹內皮仍富含水分,呈現青綠色,但死亡植株之樹幹內皮乾枯,呈現灰褐色。

 五、林下光度變化
  於試驗樣帶內及林外全光環境下進行光度量測,比較銀合歡藥劑處理前後林下之光環境變化情形。樣帶內之光量測量採用LI-191SA線型(長1m)光度計搭配LI-189顯示器測定,林外全光量之測量採用LI-190SA光度計搭配LI-1400資料紀錄器測定。藥劑施用前,及藥劑施用後每2~3個月測量1次,測量時段為9:00、12:00及15:00,每個測量時段在樣帶內及林外全光環境下之同一時間各紀錄10筆資料。

 六、林相復舊方式
  藥劑施用後迅速於林下栽植生長快速之原生樹種,一方面防止銀合歡種子庫大量萌發長成後,難以被取代而重回原點,另一方面也可恢復固有林相,達成復舊造林效果。操作方法主要可分為原生樹苗栽植及保留天然更新樹苗二種。

 1.苗木栽植方式及生長調查
  選擇恆春半島原生及具有速生、耐風、抗鹽、競爭力強等特性之樹種苗木9種,分別為相思樹、稜果榕、白水木、欖仁黃槿瓊崖海棠、檄樹、水黃皮、及大葉山欖,混合栽植於林下,栽植行株距以2 m x 2 m為原則,現地若有原生樹種覆蓋之處則省略免植,栽植時間預定在5-6月之梅雨期間,選擇氣象預報連續數天可能有雨的時機進行之。栽植後每2~3個月進行乙次植栽生長狀況調查,調查項目包括苗高、地徑及存活狀況。

 2.天然更新苗木生長調查
 (1)銀合歡幼苗生長調查:在100 m x 10 m樣帶中,設置10個2 m x 2 m銀合歡幼苗調查小區,每2~3個月紀錄其密度及高度變化。
 (2)其他天然更新苗木生長調查:每2~3個月進行乙次樣帶內天然更新苗之生長狀況調查,調查項目包括苗高、地徑及存活狀況。

 3.苗木撫育方法:銀合歡藥劑處理及苗木栽植後,視地被雜草生長情形,施以栽植苗木周徑50 cm範圍內之雜草、蔓藤砍除撫育作業,避免苗木被雜草覆蓋,並促進苗木生長。其餘區域之雜草不予砍除,以保持林地水分及抑制銀合歡幼苗生長。本試驗之設計以省工為原則,故水分來源原則上仰賴降雨,但在栽植初期若遇連續且過度乾旱,應視實際情況補充澆灌。

 伍、結果與討論

 藥劑注射效果

  就劑量而言,不同藥劑組合均以注射量越高者效果越好。G-9(glyphosate 9cc)處理的銀合歡單株全數死亡,G-6處理者死亡率有67%,G-3處理之死亡率降至17%;M1及M2之不同劑量處理亦呈現相同趨勢。就不同藥劑組合而言,相同之注射劑量,以glyphosate.處理之效果較佳,M1處理次之,M2效果最差,即相對而言,注射glyphosate較triclopyr的效果顯著。M1-3及M2-3處理之單株全數再萌芽,尚未有枯死紀錄,即混合藥劑處理之劑量降至3 cc時無法有效致死銀合歡。簡而言之,銀合歡單株胸高直徑每cm注射glyphosate 1 ml時,致死率為67%;銀合歡單株胸高直徑每cm注射glyphosate 1.5 ml時,致死率為100%。

  藥劑施用後,植株在13個月期間內有明顯的受害及恢復過程變化。以glyphosate單一藥劑注射的3個處理(G-9,G-6,G-3)為例,藥劑施用後0.5個月,植株均迅速呈現萎凋現象,然而不同處理之萎凋單株後續呈現不同之枯死及恢復過程。其中G-9處理植株在2個月後開始紀錄到有枯死情形,爾後枯死比例逐漸增加,7個月後全部枯死。G-6處理後迅速萎凋之單株在處理後1個月陸續開始出現再萌芽現象,在2至7月間達到高峰,再萌芽比例為50%,在10至13個月間部分萌芽植株再次萎凋或死亡,萌芽比例降低至33%,即再萌芽植株並非全部存活,有部分因生長勢不佳而再次萎凋且枯死;G-6處理植株在4個月後開始出現枯死情形,爾後枯死比例逐漸增加,13個月時枯死比例為67%。G-3處理植株之再萌芽比例變化曲線與G-6處理相似,但較G-6處理明顯高出許多,在第7個月時所有植株均再萌芽,13個月時降低至83%,其它17%為枯死單株。

 不同藥劑組合及劑量之注射配比及編號。

 G-9:Glyphosate, 9㏄. G-6:Glyphosate, 6㏄. G-3:Glyphosate, 3㏄.
 M1-9:Glyphosate/Triclopyr= 2/1, 9㏄. M2-9:Glyphosate/Triclopyr= 4/1, 9㏄.
 M1-6:Glyphosate/Triclopyr= 2/1, 6㏄. M2-6:Glyphosate/Triclopyr= 4/1, 6㏄.
 M1-3:Glyphosate/Triclopyr= 2/1, 3㏄. M2-3:Glyphosate/Triclopyr= 4/1, 3㏄.

 林下光度變化

  試驗樣帶在藥劑施用前之林下相對光度為9.7%,2個月後因植株迅速萎凋,昇高為40.2%,爾後林下光度逐漸增加,到第13個月增加為74.1%。

 栽植苗木之存活率及生長情形

  在100 m x 10 m樣帶中栽植9種、252株恆春原生樹種2年生苗木,高度在50-100 cm之間,單一樹種的數量在20~40株之間,13個月後之總體存活率為51.6%;就單一樹種而言,水黃皮黃槿稜果榕及相思樹之存活率在80%以上,瓊崖海棠存活率為51.4%,檄樹、白水木、大葉山欖之存活率在24-32%間,欖仁之存活率僅有11.1%;上述苗木之死亡原因多數為乾旱或雜草競爭等自然因素造成,然而有高達26株之欖仁遭受田鼠咬食苗幹基部而死亡。

  就生長情形而言,稜果榕高度增加最多(140 cm),其次依序為黃槿相思樹水黃皮瓊崖海棠欖仁,大葉山欖及檄樹的高生長不到15 cm(;苗高生長率亦以稜果榕最大(261.9 %),黃槿相思樹水黃皮白水木次之,在85%以上,其餘樹種在25%以下。地徑生長量以黃槿、稜果榕、相思樹較佳,在20 mm以上,其次為白水木(14.4 mm),欖仁瓊崖海棠、大葉山欖及檄樹的地徑生長小於10 mm;地徑生長率亦以黃槿、稜果榕、相思樹較佳,在184%以上,其次為白水木(128.4%)及欖仁(92.9%),瓊崖海棠、檄樹及大葉山欖的地徑生長率則小於25%。

 天然更新苗木之存活率及生長情形

  在100 m x 10 m樣帶中紀錄到7種、122株天然更新苗木,其中蟲屎最多(60株),其餘樹種之數量為2-16株,13個月後之總體存活率為60.7%;就單一樹種而言,月橘、止宮樹、扛香騰及恆春厚殼樹之存活率在90%以上,構樹及血桐在60%以上,蟲屎最低(38.3%) ;上述苗木之死亡原因亦多數為乾旱或雜草競爭等自然因素造成,然而有高達27株(45.0%)之蟲屎遭受田鼠咬食苗幹基部而死亡。

  就生長情形而言,扛香藤、血桐、蟲屎、構樹之苗高生長量都在130 cm以上,月橘及恆春厚殼樹之高生長小於50 cm,止宮樹甚至呈現負成長;苗高生長率則以血桐最大(240.7 %),扛香藤、蟲屎、構樹亦超過100%以上,月橘及恆春厚殼樹在20-30%之間,止宮樹為-29.9%。地徑生長量以血桐、蟲屎、扛香藤較佳,在20 mm以上,月橘及恆春厚殼樹在13~18 mm之間,扛香藤及止宮樹在10 mm以下 ;地徑生長率亦以血桐最高,達500.5%,蟲屎及構樹在170-220%之間,其它樹種則低於100%(圖十五)。

 銀合歡幼苗之密度及苗高變化

  在試驗操作前銀合歡幼苗密度為每23.6/m2,平均高度為12.3cm,藥劑處理後銀合歡之密度及平均高度都逐漸增加,並在第4個月達到高峰,爾後又逐漸下降,到第13個月,幼苗密度降低至4.3/m2,平均高度為15.0cm。本試驗林下銀合歡更新小苗生長速率似乎受到抑制,其可能原因歸納如下:

 1.本試驗採銀合歡藥劑注射立枯處理方式,樹幹在萎凋過程中林下光度逐漸增加,不似一般砍伐作業方式,造成林下光度在瞬間暴增。

 2.本試驗採低度撫育處理,除草範圍僅限於栽植苗木及銀合歡以外的更新苗木週邊50 cm範圍內,且處理間隔長,銀合歡更新苗在其他地被及苗木抑制下,生長受阻。

 3.銀合歡小苗數量多,小苗間即存在高度生存競爭,在多量小苗尚未產生勝出者之前,其生長事實上是相互抑制的狀況。

 陸、第八河川局剷除卑南堤防銀合歡之方式及結果簡述

  由於銀合歡外來種植物繁衍迅速,排他性強且生長快速已大舉入侵臺灣各地,第八河川局所轄堤防區域亦難以倖免,於多處堤段皆可發現堤身存在大量銀合歡(請參閱照片),為維護環境水岸景觀及不影響其他原生植物或人工栽植之樹木生長,第八河川局每年均辦理堤防之草雜木砍除工作,其中銀合歡之幼苗或樹木就涵蓋於剷除之列。

  於民國98年期間,為因應民眾陳請表示卑南堤防前坡因樹林茂密,其中多數為被6至7米高(胸徑10公分以上)之銀合歡成木所覆蓋,其覆蓋率約達堤防前坡全部面積之60%~70%以上,該樹木密布成林之情況,已影響堤頂上既有環市自行車道原可通視至河川景觀,及通視對岸泥岩地形景觀之目的效果喪失不彰,已嚴重影響當初縣府於堤頂上設置環市自行車道之觀光功能及效益,河川局遂於98年7月份以砍伐(或以電鋸鋸除)方式,清除所有該堤段之銀合歡(至今全程均無施用藥劑處理),清除後每年以3~4次之頻率執行堤防砍草作業以砍除堤防上長高之雜草及防止銀合歡從樹頭再萌芽或有新生樹苗長高,以持續維護該堤段之綠美化景觀。經統計該堤段之銀合歡砍除作業施工總長度為1,751米,砍除面積為2,188平方米。該堤防區段之銀合歡樹木自98年7月剷除後,歷經約6年期間均持續以每年3~4次之頻率除草方式維護管理迄今,該處已無新生之銀合歡樹木產生,但近期現勘結果,6年前鋸除或砍除之銀合歡殘留樹頭(約20~60公分不等),於空曠未遮蔭處雖各樹頭已有局部乾枯萎凋現象,但仍具萌芽能力(參閱照片),並未全部枯死,遂仍需定期砍除新生枝芽,否則歷久未砍恐會使銀合歡之萌蘗再長成樹木。

 柒、結論與建議

  銀合歡能長期入侵領地,能形成類似純林狀態而不被其他樹種取代,根據研究係因銀合歡具有下幾項生物學或生態學之特性:

 一、有性生殖力強且種子具休眠性可形成大量土壤種子庫,根據研究,每單株銀合歡每年可生產1~2萬顆種子。此種子庫材使銀合歡天然就地繁衍生長之材料不虞匱乏,當遇到適合生長時機及陽光充足時,就能迅速萌芽長高及擴展蔓延。

 二、銀合歡具有高度萌蘗能力,可藉由無性繁殖方式維持植株不被取代,銀合歡若遭砍伐,在樹幹基部可立即長出5~20個萌蘗,這些萌蘗若無樹冠遮蔭,如可直接照到陽光則可使萌蘗快速成長,1個月可長30~40公分,2個月長80~90公分,眾多萌蘗彼此競爭後只留下少數幾支取代原有樹幹,若不及時處理可能於1~2年後又恢復砍伐前的林相,若欲以砍伐方式清除銀合歡樹木,需有其他整合性配套措施(例如施加藥劑或挖除根系),否則恐難成功。以第八河川局砍伐堤防銀合歡樹木為例,若無法以砍伐後挖除根系之方式執行時(因挖除根系時會傷及既有堤防構造物),可能就必須採用砍伐後以藥劑處理方式來處置。

 三、銀合歡為陽性樹種,在有充分光照環境下可快速生長,於台灣東部地區,根據觀察卑南溪流域區域,長至6~8米高之成樹隨處可見,此快速成長特性使它具有競爭陽光的優點,他可把其他生長速度慢的本地植物壓在下層,若該本地植物不能耐蔭,就會被淘汰而死亡,這也使得銀合歡成為裸露地或無較高大樹木之草本植物區塊中之樹木競爭後的優勝者。這也應是卑南溪流域河川沿岸堤防銀合歡長期入侵的原因之一。

 四、銀合歡因為是陽性樹種,相對的就是不耐蔭,小苗或萌蘗枝條在遮陰下會成長不良,此特性(弱點)是處理銀合歡防制工作要注意及考量的重點。

 五、銀合歡耐旱能力強,此樹種雖根系可能沒有很深,但它會在旱季水分不足時以落葉方式暫時休眠,待雨季來臨則快速長出新葉,這是耐旱能力強的表現,所以許多樹種不能與銀合歡競爭得勝。

 六、銀合歡具有固能力,植物成長除了陽光、水分外尚需養分,銀合歡為豆科植物,根系有根狀瘤細菌與它共生,可將大氣中的氣轉換為銀合歡可利用的形式,據此固能力,銀合歡可在土壤含量低的貧脊土地下生長良好(例如卑南鄉利吉地區的泥岩土壤區塊,或卑南溪河川區內或堤防砂礫質土壤區塊)。

 七、銀合歡可釋放體內的次代謝物質到環境中,藉這些有毒害作用的化學物質使其他植物生長受到抑制甚至死亡,亦不利於其他植物種子發芽建立小苗,其主要化學物質為含羞草毒,銀合歡葉子裡還有其他10幾種酚酸及類黃素均具有相剋作用能力,根據相關試驗研究,銀合歡葉片的水浸出液體及含羞草素可抑制相思樹、楓香、銀木麻黃及赤楊種子胚根的生長,銀合歡可藉此方式鞏固地盤防止被其他植物取代。

  基於前述幾種特性銀合歡會較它種植物更快速入侵河床裸露地或泥岩地區裸露地,應是可預期之現象,此種景象近期即發現發生於卑南溪流域利吉泥岩地區,該區塊為近2年內剛新建完成之堤防,該堤防興建於利吉泥岩山區坡腳附近處,以防止泥岩山區持續受河水沖刷而繼續崩塌,而於堤防後坡與泥岩坡地間之裸露地於施設堤防時並未設計植生工程,於近期至現地觀察發現,該區塊已有先驅草本植物芒草及木本植物銀合歡已先行進駐並生長良好(請參閱照片),該等植物自然生長於該區況亦有助於防止邊坡土石受雨水沖刷侵蝕、穩定坡面、坡腳、防止強風吹襲時,發生揚塵之風吹沙發生,此種現況是有助於裸露地防治之正面效益功能。

  銀合歡是全世界數十萬種陸域植物之一,它在台灣南部及東部佔領大片土地面積已是事實,基本上它也是基於生物本能盡力繁衍下一代而已,但它也與其他植物一樣可以吸收二達到綠化減之功能,只是當它入侵某一地區並佔地為王時,將排擠其他原生植物的生長或造成生態改變之危害,這也是我們必須防制與管理之處。但如果可以藉助其耐旱抗貧脊之特性,讓它自然生長於原本其他物種就難以生長的環境,對該地區發揮植物植被的防風、綠化、防沖蝕等基本功能,亦不失為以最低的成本、最快的速度來治理艱困裸露地的方式之一。

  綜合前述的研究及第八河川局實際剷除銀合歡的實際經歷得知,欲澈底根除銀合歡入侵佔領之林地或區塊,是相當困難的,不論是以藥劑處理,砍伐作業或挖除根系等,都必須事先了解其相關成長及繁衍特性,要有整合性的相關處理配套措施,並必須有長期對抗處理的準備才可能成功,所以對於該物種不該入侵之地點,應於初期發現時即儘早處置,以免日後處理困難及成本太高。

相關圖片

  • 銀合歡入侵堤防堤頂並辦理定期砍伐情形(103.11.04拍攝)
  • 98年7月卑南堤防銀合歡砍伐中照片

回應清單

  • 長知識了~

    By    謝玉玲
  • 外來種~真得很恐怖

    By    Pai-jung Lee
  • 原來銀合歡的生長快速導致本地的植物的危害,當然要想辦法移除它,否則本地植物怎麼栽種都沒有用了~

    By    蔡蔡籽
  • 知識醍醐灌頂好多了呢!

    By    Flower Lion

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