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森林裡的測量課 那些關於森林的數字們

仰望已逾800高齡的台灣杉三姊妹,對自然的敬意油然而生。 (徐嘉君提供,The Tree Projects團隊Steve Pearce攝)
仰望已逾800高齡的台灣杉三姊妹,對自然的敬意油然而生。 (徐嘉君提供,The Tree Projects團隊Steve Pearce攝)

【文˙鄧慧純 圖˙林旻萱】

一棵樹有多高?有多少片葉子?森林有多少棵樹?這些問題幾乎是孩童時期十萬個為什麼裡必定收錄的疑問。但隨著年紀漸長,發現樹葉根本數也數不完,手邊的尺根本不夠丈量,就放棄追問了。

長大後,若非成為森林相關的從業人員,這些問題跟我們的生活成了平行線,但每回走進森林,是否仍會勾起你的好奇,森林怎麼量測,量測得來的數字有什麼意義呢?

森林測量是解決這些問題的方法,也是認識森林的途徑之一。但論空間、時間,森林的尺度都大過人的極限,所以研究者想方設法地,用量測工具、科學儀器、數學公式和抽樣統計等來了解森林。數字也是描述自然的語言之一,調查得來的數據成為森林的基本資料,人們藉以經營森林,也從中學習與自然共存之道。

爬上樹,徐嘉君著迷於樹冠層的附生植物。
爬上樹,徐嘉君著迷於樹冠層的附生植物。

尋找最高的樹

如何知道或描述一棵樹有多高?舉例來說,台灣杉是東亞最高的樹種,魯凱族稱其為「撞到月亮的樹」,而行政院農業委員會林業試驗所助理研究員徐嘉君的方法是「爬上去」。

徐嘉君是研究樹冠層附生植物的森林生態學家,把自己弄到樹上是必要的技能。剛開始她學前人採種的方式,在樹上打L釘,踩釘上樹,後來改採攀岩的方式爬樹。

除了掛在樹上研究附生植物,徐嘉君另一興趣是尋找台灣巨木。因為總是掛在樹上,引起她的好奇,想要知道樹可以長到多高,有多少環境因素會影響一棵樹的成長。「這像一個解謎的過程,很多調查方式都是非典型的,沒有人做過,沒有前例可參考,那就要自己想辦法。」

早期要找到最高的樹,多是林業人員口耳相傳,或是用測高儀、三角函數推估;如今可借助科技,如空載光達(airborne LiDAR),自上空向地面發射雷射光束,藉由回波訊號計算對地面的距離,以獲得精密的地表資訊。徐嘉君跟成功大學測量及空間資訊學系教授王驥魁團隊合作,利用內政部在莫拉克風災後,啟動全島光達探測計畫的資料,輔以演算法,善用雷射穿透森林樹冠層的特性,繪出樹冠高度及地面地形的模型,靠光達篩選出巨木的區域,再由人力實地探勘。2019年,成功找到迄今尋獲最高、位在大雪山區南坑溪上游的台灣杉,樹高72.9公尺。

徐嘉君與找樹團隊還曾順利爬上南投縣信義鄉神木村的一棵「樟樹公」,經測量後,有46.4公尺,成功將其登錄在「世界神木網站」上,「樟樹公」是全球目前已知最高的樟樹。

利用量測,找到最高的樹,然後呢?徐嘉君說:「其實很多科學研究剛開始都起因於學者的好奇心」,但好奇心卻可能引起大迴響。她在2017年發起「台灣杉等身照片拍攝計畫」,邀請了澳洲「The Tree Projects」拍攝團隊來台,為位在棲蘭山區的台灣杉三姊妹拍攝等身照。這佇立在170號林道上的台灣杉三姐妹,少說已800歲高齡了,其中一株高達69.5公尺,約是一棟23樓高的建築。拍攝團隊架起垂直的相機軌道,由底而上拍攝,再一張張拼接起來。三姊妹的全貌一曝光,讓許多人驚嘆,「很多人都不知道台灣有這麼漂亮的樹,從而升起一股驕傲和自我認同感。」讓更多人認識台灣山林的美麗,提升森林保育意識,是尋找高樹外的另一個迴響。

附生植物對於氣候變化反應敏銳,可以視為生態系變化的指標。 (徐嘉君提供)
附生植物對於氣候變化反應敏銳,可以視為生態系變化的指標。 (徐嘉君提供)

全島森林資源調查

場景轉到新竹,我們跟著林務局竹東工作站的同仁李聲銘和羅時凡的摩托車,在山區左拐右彎地深入竹東五指山的林班地。依著GPS的資料接近樣區附近,還要再東鑽西探尋找前人的路徑,費了一番功夫才找到調查樣區的中心點。依著中心點,兩人協力朝上往下拉好中線,框出樣區的範圍,調查的準備工作才算完成。這一區是巒大杉的人造林,需要調查的樣樹有50棵之多,依前人繪製的位置圖找到樣樹,複查每一顆樣樹的樹徑、樹高資料,再將資料更新記錄在樣樹上的RFID上,若有樣樹傾倒,也要特別記錄。

李、羅兩人正進行的是第四次森林資源調查的複查,儘管第四次森林資源調查已在2013年完成,林務局仍持續維持五年一次複查。

森林資源調查的作用在於盤點森林資源的面積、蓄積(指森林面積上生長著的林木樹幹材積總量,是國家森林資源總規模和水平的重要指標)及生長量等基礎森林資訊,以作為國家林業政策制定之依據與參考。

以台灣全島為尺度的森林資源調查目前共進行過四次,林務局森林企劃組組長黃群修解釋,每一次森林資源調查隨著目的、當時社會背景而有不同。第一次森林資源調查在1956年,戰後的台灣經濟亟待復甦,在美國的協助下盤點台灣森林的面積、材積及可供利用之資源。1977年舉辦第二次森林資源調查,當時台灣由農業社會轉型為工業社會,調查重點著重在山坡地有限度的開發,偏重了解國土尚有哪些土地可供開發利用。第三次森林資源調查發生在1993年,台灣經濟已轉型為工商服務為主,人民所得提高、教育普及、社會日趨多元,此時,社會氛圍也偏向森林保護主義,此次調查不僅只是了解森林材積多寡,更偏重森林的多元利用,民眾走入森林遊憩的功能,更加入野生動植物的調查。

第四次調查在2008年展開。距上次調查已逾十餘年,森林資源及土地利用資訊皆未能反映實際現況,再加上國際社會對於森林面積縮減、氣候暖化等議題的關注;如「京都議定書」中肯定森林對溫室氣體減量的重要性,進而倡議將森林動態監測與資訊共享列為各國應盡的責任。台灣雖非聯合國成員,但仍是地球的一份子,林務局啟動第四次森林資源調查,除了解台灣森林現況外,更著重在森林碳匯(carbon sink,森林吸收二氧化碳的能力)評估,建置森林資源的長期監測系統。

一棵樹就是一個生態系,樹上的光景也和地面上很不同。
一棵樹就是一個生態系,樹上的光景也和地面上很不同。

解讀數字,森林也需要經營管理

以全島為尺度的調查,耗費的人力與資源甚為龐大,更辛苦了第一線的人員。李聲銘和羅時凡都曾在調查過程中被虎頭蜂追,或和蛇隻四目相對,在沒有路的山壁上,崎嶇前進;有時手上進行量測,腳下同時碎石滾落,危險至極,甚至為了到達樣區,費盡千辛萬苦,那艱辛程度絕非僅跟了一小段調查的我們所能體會。但如此艱辛調查收集出來的龐大數據作何利用?數字解釋了什麼?

舉第四次調查結果為例,台灣森林的覆蓋率為60.7%,是全球平均值的兩倍,較第三次調查的58.5%,增加了約8萬多公頃的林地,黃群修解釋是淺山區的變化。2009年莫拉克風災,雖然造成大面積的林地崩毀,國有林地稍減;淺山區卻因勞動力的高齡化與流失,造成農地荒廢,被自然收復,成為次生林;還有當年台灣加入WTO後,農政單位推動平地造林,增加了林地面積,這些都是森林覆蓋面積增加的原因。

從全球的維度來看,地球的森林正以極快的速度消失中。唯台灣的調查結果,顯示森林的覆蓋率不減反增,除了佐證國家森林資源持續的增加外,數字背後更值得討論的是,「高達60%的森林覆蓋率,但有許多林地無法生產經營,如位居中央山脈深處的林地,交通可達性低,開採成本高;若將森林面積除以台灣人口,台灣的人均森林面積僅有0.092公頃,遠低於全球平均值0.624公頃,這也顯示台灣木材自給率極度不足。」黃群修一語破解數字的迷思。

永續固碳愛地球

各國的森林覆蓋率,因應各國國情也會採取不同的行動。「就某些國家而言,因為昔日過度的砍伐,加強造林可能是他們的當務之急;但對台灣來說,森林經營的重點更應著重在強化現有造林的撫育工作,提升森林碳匯的功能。」

森林碳匯是指森林植物通過光合作用將大氣中的二氧化碳吸收並固定在植被與土壤當中,從而減少大氣中二氧化碳濃度的過程。這樣的硬議題,一般民眾可能無感,但黃群修舉例:「台灣的生活也許不易與碳匯產生連結,但是以全球的尺度來講,每年有差不多20%的碳排放是來自於森林的消失,不是工廠的能源燃燒也不是汽機車的燃燒。從數字比例就知道是全球重要的議題。」這樣的理解馬上產生切身感,再加上2019年澳洲的森林大火和美國加州野火來襲,有多少的二氧化碳因此排放到大氣裡,讓人憂心。

更常見的誤解是,一般民眾容易直線思考,以為砍樹等於不環保。黃群修解釋,「森林中的木材被製成器物或家具,都是『碳固存』的一種形式,而樹被砍下的位置,還會再種下新的樹苗,持續吸收二氧化碳,這才是循環利用的概念,因此要多使用木頭這種能永續再生的材料,是我們努力在倡導的。」

台灣木材自給率極度不足是現況,但並不代表我們只能全部依靠木材進口,更何況木頭從外國運入,碳足跡又高,我們該努力推動國產材的運用。黃群修說:「台灣的林業政策應該要更偏向森林管理,其中之一就是妥善管理人造林,思考如何發揮土地的效益,振興國產材就是希望能夠多多去發揮像這樣的土地的價值。」

森林是台灣重要的資源,全民的森林保育概念已建立,至於下一個階段,「多利用可循環再生的木材,這是台灣對全球二氧化碳減緩能做出貢獻的地方。」黃群修語重心長的說。

李聲銘用測高桿測量樹的高度。
李聲銘用測高桿測量樹的高度。

棲蘭神木上滿布各式的蘚苔與地衣,細微之美,美不勝收,走進森林,可以體驗大自然的律動。 (莊坤儒攝)
棲蘭神木上滿布各式的蘚苔與地衣,細微之美,美不勝收,走進森林,可以體驗大自然的律動。 (莊坤儒攝)

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