水土保持植生方法的探讨.docx

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水土保持植生方法的探讨

專題討論

水土保持植生方法的探討

指導老師：

王裕文老師

學　　生：

劉建甫

日　　期：

1998年5月7日

時　　間：

上午11時10分

地　　點：

農藝館108室

一、前言：

水土保持的定義與重要性：

人類的活動與土地的利用息息相關，特別是農業活動更是如此。

良好的農業環境除了依賴優良的作物、適當的天氣狀況與良好的耕作技術外，土壤亦是重要的因子。

然而土壤的育成可能需要花費數千至萬年的時間，卻極有可能因不當的管理及利用使其在短時間內消耗殆盡（RATTANLAL,1994）。

水土保持的的觀念因此而產生。

Soilandwaterconservation乃指合理的土地利用，保護土壤使其不發生任何形態的劣化現像，並重建或恢復已沖蝕的土壤，涵養土中的水份供作物利用，配合適當的灌溉、排水與防洪，以增進產量與收益。

因此水土保持並非僅是土壤的沖蝕控制或是水份的保存，更是永續農業計劃中一個重要的課題，如何在農業經營管理與水土保持間取得最有利的位置，才是在水土保持的觀念上所應該強調的重點。

台灣的農業環境與水土保持方法與國外的差異：

台灣地處亞熱帶，南部地區冬季旱季漫長，而夏季全省皆易發生颱風豪雨，降雨集中且強大。

加以地勢陡峭、地質疏鬆、農地狹小，土壤抗蝕性較差。

因此本地所使用之水土保持方法自然與國外在平緩土地大面積農場上所實施者有所差異。

在考慮適於本省的水土保持方法時，必需多方參酌本地之氣候與地理條件，無法將歐美國家的研究成果直接輸入加以利用，因此本地學者的研究成果相對地顯得重要許多。

二、水土保持方法的介紹與評估：

工程方法與植生方法的比較：

1.以往的研究結果比較：

早期的坡地水土保持方法多為平台階段（即常見之梯田），此法自古沿用至今，已行之有年。

然近年來對坡地水土保持之研究中發現，平台階段仍有其缺點，因此許多學者也在思考其改進的辦法。

根據廖綿濬、張賢明在1974年的報告，其中比較了數種台灣地區主要水土保持處理之乾土流失量（Table1）。

其中，各種的植生方式覆蓋或是敷蓋，乾土的流失量僅較水平式蓄水階段為高，而遠低於其他各種型式的平台階段。

從結果可知，以植生方式控制土壤流失，其效果並不遜於傳統的工程方法。

另外，淺根的鳳梨往往被認為是會導致土壤流失的沖蝕作物，但由張雙滿在1967年的報告可知，經由適當的耕作方式與耕作制度，可將土壤的沖蝕量降低至接近工程處理的效果。

因此，改變栽培方式亦可能使沖蝕作物轉而成為水土保持作物（Table2）。

基於以上的結果，或許可以考慮以植生或農藝方法來取代現有的工程水土保持方法。

Table1、台灣主要水土保持處理之乾土流失量比較

Table2、鳳梨園不同耕作方法的土壤流失比較

2.為何要以其它方法來取代現有的工程方法？

如前述，傳統的工程方法，像是平台階段或是台壁、石牆等，雖然抗沖蝕的效果良好，但是還是有其缺點。

首先是構築工程的費用偏高，若農地位於偏遠地區，則資材運輸更加困難，遇有損毀，還要加以維修（Table3）。

再者，構築工程會減少耕地面積，並阻礙農機的操作，且施工時會破壞土壤結構，使表層較肥沃的壤土翻入深處或是損失。

反觀坡地植草，僅需負擔種子費用，所費人工亦少，草類生長亦快，可迅速達到效果。

若管理得宜，則草類生生不息，不需再行重植，農民的負擔也可減輕。

若以環境美化綠化的觀點而言，坡地植草的效果更是遠優於混凝土或石材築成之工程結構。

Table3、中明排水溝構築成本比較表

植生方法之抗沖蝕原理：

1.覆蓋地面，減少降水直接擊打地面土壤：

降下的雨水高速衝擊土壤表面會使土壤粒子崩解並帶離，形成飛濺。

以植物殘株進行土表的敷蓋或是在地表種植植物直接覆蓋可有效使雨水減速因而減輕飛濺造成的損害。

2.減緩或阻斷逕流：

大量的降水無法完全為土壤吸收時，便匯集而為逕流。

土表的逕流除了會將被濺起的土粒帶走外，還會繼續沖蝕土壤。

若坡度增加，因重力影響，沖蝕情況會更劇烈。

地下逕流則是地下水因重力作用向下移動所致，也有可能會使土壤移動。

大多數的水土保持措施都是針對逕流的控制而產生，植生方式亦同。

植物的根系深入土中，可有效固結土壤，增進土壤團粒結構與孔隙，並減緩逕流速度，減少逕流。

本地常用草種的簡介：

Table4、台灣地區常用水土保持植物之種類、性狀及用途

1.不同的草種間比較試驗：

張雙滿於1970年的報告中比較了數種草類在蕉園中的水土保持效益，試驗場地的坡度約為19∘。

在乾土流失量方面，以稻草敷蓋及大葉爬地藍覆蓋為最少，在約一年半的試驗期間，每公頃流失量各為0.736與0.696公噸，而淨耕區可高至179公噸（Table5）。

而逕流量也是以稻草敷蓋及大葉爬地藍覆蓋為最少，平均每降雨一公厘，逕流量各為0.063及0.033公厘，而淨耕區則高達0.739公厘，其結果與乾土流失量頗為接近，足見逕流量與土壤流失量的密切關係。

土壤含水量也以稻草敷蓋較高。

若比較各草種間能生產的敷蓋材料量（即鮮草產量），則以天竺草較高，每年每公頃產量為70噸，而百喜草僅35噸左右（Table6）。

因此，若以蕉園水土保持而言，敷蓋稻草效果極佳。

然若因稻草來源缺乏，或是因耕作成本不足而無力長期購買者（因稻草會腐爛分解而降低效果），栽培大葉爬地藍或百喜草作為覆蓋作物則不失為一良好的方式。

Table5、不同草種間比較乾土流失量

Table6、各種覆蓋作物之鮮草產量比較

王孝才等人（1978）進一步針對陡坡地進行植草覆蓋的試驗，試驗土地坡度為25∘。

僅就乾土流失量作一比較，進行試驗的四年間，淨耕地每公頃土地上流失了219公噸，而百喜草覆蓋流失量只有0.8公噸，最高流失量的柏氏小槐花也只有10.4公噸，相當於淨耕區的4.7%而已（Table7）。

可知經由覆蓋的土地，土壤流失量可大幅降低，而其中百喜草的抗蝕效果也頗受重視。

Table7、各處理土壤流失量統計表

2.草種的適應性：

類似的研究也曾在高冷地進行。

陳中於1979-1985年間在高冷地區的山地農場進行了數種覆蓋作物的抗沖蝕比較試驗。

就乾土流失量進行比較，其中初期白花三葉草與百喜草雖然有極佳的抗蝕效果，然而卻受到冬季低溫乾燥影響，生長勢嚴重下降，後期的抗蝕效果反較多花黑麥草與大扁雀麥差，而多花黑麥草與大扁雀麥表現顯然較穩定（Table8）。

報告中指出，雖然經由仔細的照料，百喜草可以形成覆蓋，且有良好的水土保持效果，然而受到高山地區冷涼氣候的影響，覆蓋形成緩慢，易受到其它雜草或草種的侵害，維持純化栽培困難，就實用觀點而言，並不適用於高山地區水土保持。

Table8、不同年次間各處理的乾土流失量比較

由此可知，覆蓋作物必須能在短時間內覆蓋地面，且能維持一定的生長勢，保持一年四季皆有良好的覆蓋，才能有穩定的抗蝕能力。

而寒、溫帶地區的草種，在台灣的夏季可能會面臨枯死或休眠停止生長的情形，如此將會出現短期無草可用的窘況，似乎並不適用於夏季多雨的台灣地區。

三、植生方式應用上的檢討：

1.農業上的問題

覆蓋草類與主作物在田間競爭養份的結果應是可預期的，然適當的經營管理應可使土壤養份的淨損失降至最低。

此乃因覆蓋作物所遺留下的殘株可為土壤有機質供源，而植物的生長與蒸散作用可促使土壤底層之養份向上移動，增加土壤養份的有效性。

除選擇適當優良的覆蓋用草種外，耕作栽培方式也是重要因素。

莊作權、簡宣裕（1978）在百喜草覆蓋對坡地土壤肥力之影響中曾提及，以32Ｐ作放射性追蹤，檢測百喜草與香蕉在不同行株距下對磷肥的競爭情形。

結果得知當兩者間距45公分時，對磷肥的競爭力是間距65公分時的27倍。

覆蓋作物與主作物除養份的競爭外，另一項導致主作物減產的主要因素便是毒他作用。

早期推廣的覆蓋作物中，有不少的豆科植物，此乃因豆科植物多有良好的固氮能力，可以兼收水土保持及土壤肥力增加的雙重優點。

然不少豆科植物皆含具有毒性的氨基酸，可能藉由根部的分泌或是植物殘株的分解釋放至土中，進而影響主作物的生長或產量。

張雙滿（1970）在蕉園中所進行的草類水土保持效果比較報告的末尾曾提及，以天竺草及山珠豆為覆蓋的試區，香蕉產量有明顯下降的情形（Table9）。

對照覆蓋作物產草量（Table6）可知，天竺草生長勢極強，對香蕉的不利影響應是來自於養分的競爭；然而山珠兒豆造成減產的原因則不甚明瞭。

爾後有吳敏慧等人（1978）對此現象作一研究後得知，山珠兒豆經推廣而為坡地蕉園覆蓋作物，其水土保持成效甚佳，但卻發現香蕉生長受抑制的情形。

利用生物檢定方式測試其植物體及土壤浸出液後發現，山珠兒豆所含的多量酚類化合物為抑制香蕉生長的主要因子（Table10）（Table11）（Table12）（Table13）。

由此可知，豆科植物作為覆蓋作物前必須要經過一些毒性的檢定方可為之，而其它草種的選擇亦須考慮許多因子，其中甚至應該注意病蟲害的發生情形，避免選用會成為中間寄主的種類，如此方不致影響主作物的生長。

Table9、各處理香蕉結實情形及產量

Table10、利用浮萍生長測定參試植物莖葉、根及根圈土之毒性

Table11、參試植物水淋洗液、水浸出液、土壤浸出液對萵苣發芽及胚根生長之影響

Table12、濾紙色析法測定參試植物葉部酚類化合物

Table13、覆蓋土壤浸出液與p-Hydroxybenzoicacid對香蕉組織培養苗毒害之影響

2.生態的影響：

外來種所引起的問題：

外來種的引入多半是在人為有意的情況下發生的，該物種可能有利用、觀賞上的經濟價值，或是育種上的需要等等。

然而在對該物種不甚了解的情形下，可能導致引入後無預期中的利用價值而被丟棄。

許多的外來種因為本地氣候條件適合生長，或是本地沒有天敵及致病、致死因子，加以部分物種的繁殖力強，很自然就在此地存活下來。

由於這些外來物種的生活環境可能與本地種有重疊的現象，加上無天敵，有競爭上的優勢，慢慢地便反客為主，開始擴散開來。

而競爭的結果，使得本地物種的族群減少，甚至滅絕，而這些外來種也演變成所謂的”歸化種”，成為野外環境中的一員。

而因為引種失敗造成外來種入侵的例子層出不窮。

動物的吳郭魚及福壽螺都是大家耳熟能詳的，而外來植物的入侵則較不被注意。

1961年由印度引進的爬拉草（Paragrass）及1957年由肯亞引進的星草（Stargrass），原本寄予厚望能成為良好的牧草，然而引入後卻發現無預期價值，僅以作為種源為由而保存下來。

然而由於這兩種植物的繁殖與競爭力皆強，不數年，便已逸出成為本省野外草地上的一員，目前已成為四處皆可見到的雜草。

彭聲揚（1982）調查甘蔗田中的雜草種類，所引述的35種常見雜草中，竟有20種以上是屬於外來種。

可見有許多外來物種已成為令農人頭痛的有害動物或雜草，對農業的生產影響極大。

水土保持植物的栽培地點多是在野外的沖蝕地區或是山坡地，進行大面積粗放式的栽培，在沒有良好管理限制的情況下，若本身的繁殖力強大，則族群的擴散速度必定十分驚人。

特別是目前本省所推廣使用的水土保持作物多是由國外引入，長期實施對環境應已造成一定程度的破壞。

因此在評估引入品種時，除了本身的實用性或經濟價值外，其適應性與繁殖力也要特別注意，物種的適應力可能對本地環境有著潛在的危險性。

當然，若非必要則盡可能避免引入外來物種。

在選擇有良好水土保持特性的植物時，應該可以首先考慮本土具有這方面潛力的原生物種，進行選拔、試驗後再行栽種，可避免這方面的危險。

形成單一草相後對野生動植物的影響：

由於水土保持作物的栽培特性屬於大面積的粗放式栽培，若是在固有的草原、灌木叢或森林等天然植被地區使用（即以較具水土保持效力的植物取代原有的植被），對原生於當地的生物必會造成影響。

除了當地的天然植被消失外，當地的草食動物可能會因賴以維生的食草消失而無法生存而遷徙或是消失，進而影響整個地區的食物鏈及生態環境。

在考量水土保持方法的施行地區時，應該注意是否會對環境造成壓力，而非僅以水土保持的經濟利益為出發點，在各地恣意行使。

若是不得已，一定要做，可以考慮以數個種類或是間雜當地原生物種進行栽植，造成多樣化的環境，避免有絕對優勢物種進行完全取代。

四、結語：

就單純的水土保持功能上而言，為了能達到抗沖蝕的條件，良好的水土保持用草種至少應有以下幾項特性：

1.生長快速，能在短時間內迅速覆蓋地面，以減少降水的直接衝擊。

2.地下部根系密佈，生長旺盛，且根系分布應廣且深，如此方能有效固著土壤，阻絕土壤流失。

3.可改善土壤之物理化學性質。

增加土中的有機質、增強土中生物或微生物的活動，可使土壤團粒及孔隙結構較為發達，同樣具有抗蝕的效果。

4.若應用於田間與作物共同種植，則不可與作物發生嚴重競爭，或是發生毒害，導致主作物減產。

然而若就環境問題上進行考量，則問題就更形複雜。

若是希望草種生長快速，則短期內養分的競爭力必定很強大，對作物的生長也有影響。

如果繁殖力強（如種子自播性、發芽率高），則散佈到野外環境的情形勢所難免，而形成農地的頑草也是有可能的。

因此要避免這樣的問題，有時則必須在水土保持效力上進行取捨，或是有賴育種學者的努力，針對有利用價值的本土植物進行評估及選拔。

而從事水土保持的工作者也應一改過去僅依賴引種的撿現成心態，儘可能多採用本土植物。

土地的開發有一定的限度，並非所有的土地都適於開發利用，部份土地雖經開發、作好水土保持勉強能生產利用，但若經濟效益過低或是不宜開發的土地應儘可能維持其天然的原貌。

至於水土保持作物的育種方向除了具有各種良好的抗沖蝕特性外，降低繁殖能力（稔實力、種子發芽力）以減少擴散的機會，可以使用扦插或易於控制的營養繁殖方式，並適於數種草種混植，不與主作物發生嚴重競爭等，皆是可以努力的方向。

近年來，水土保持界開始對一種原來種植用以提煉香油的禾本科作物發生興趣。

培地茅（vetiver,學名：

Vetiveriazizanioides）原產印度，早期栽培用以提煉其中所含的香油成份。

然由於其植株本身的良好特性，像是叢立（雖高大但不遮蔽作物且不競爭作物生長空間）、不任意擴張（不發生匍匐莖、走莖且種子發芽率極低）等，早已被當地農民整排種植用來作為農地間的天然圍籬。

而後科學家發現到培地茅除了有易於控制族群擴張的特性外，其根部生長旺盛，分支茂密且深入土中可達3公尺以上，又依據根部生長速度測定顯示，其根部可在3週內深入土中達60公分。

培地茅生性極耐不良環境，逢冬或旱季植株可進入休眠狀態數月而不死亡且植冠亦不枯死，遇有火災也不易死亡。

在沖蝕地區栽植除可攔截泥沙外，本身具有向上生長抬升的能力，其生長點可隨著淤沙的累積造成土表昇高而隨之昇高，免受覆蓋致死，（BOSTID,1993）甚至可將被破壞的土地恢復。

培地茅經由各種試驗後初步證實其優良的水土保持效果，其表現值得注意，假以時日，它也許能成為下一世紀水土保持作物的要角。

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