1前言

目前臺灣泥巖主要出露于西南部麓山帶、東部海岸山脈南端之利害以及恒春半島等,而西南部是泥巖分布面積最廣之處,其范圍北起嘉義,南至高雄,西起臺南縣六甲、官田、新化、關(guān)廟以至高雄岡山,東緣則自臺南縣之關(guān)子嶺、北寮、玉井、南化以至高雄旗山、涵蓋面積超過1000km2。航照調(diào)查資料顯示1967年裸露面積2532.58hm2,至1987年增加成為3836.28hm2,而到1997年以LandsatTM衛(wèi)星影像分類判釋,泥巖裸露面積擴(kuò)大為11179.5hm2(周,1997),十幾年間迅速增加3倍之多,顯示泥巖裸露面積擴(kuò)大有加速惡化之情形,而1999年“9•21”大地震后,更有大量之泥巖出露于地表。再者,由于泥巖地質(zhì)年代輕,土壤巖石膠結(jié)不良,遇水迅速崩解,又因受過度壓密作用,當(dāng)壓力消除或受雨水洗淋時,由自身減壓所造成之裂隙,常導(dǎo)致雨水向泥巖內(nèi)部迅速滲入,使巖質(zhì)軟化,更易造成土壤侵蝕及崩塌。裸露坡面之年沖蝕深度約7.5cm且以東南向之9.5cm最高,為本省最易沖蝕之土壤(張等,1999),亦造成其地區(qū)河川之泥砂含量增高,其侵蝕模數(shù)遠(yuǎn)高于世界主要河川,如表1所示,因而使西南部水庫(白河、尖山埤、鹿寮溪、曾文、烏山頭、鹽水埤、虎頭埤與阿公店)之淤積率更嚴(yán)重如表2所示,是以,其所造成之災(zāi)害損失亦逐年增大,所以泥巖地區(qū)之相關(guān)整治措施就顯著相當(dāng)急切與重要。

在土地利用方面,西南部泥巖區(qū)的土地使用型態(tài)除建筑用地外,大致可分為保安林地、承租地、私人農(nóng)地及裸露地。其中以保安林地所占的面積最大,全區(qū)早期(1940年)均以造林為主,其中以刺竹最多,約占造林地總面積的80%,現(xiàn)今由于其水土保持之負(fù)面效應(yīng)已不再造刺竹林。其它主要樹種為相思樹、柚木、鐵刀木、銀合歡、大葉桃花心木及光臘樹等。對裸露地而言,除一些入侵植物,如銀合歡、艾納香、冬青菊、苦藍(lán)盤及牧地狼尾草等優(yōu)勢植物外,木本植物甚少,植被覆蓋度小,因此土地使用度甚低。

2泥巖地區(qū)環(huán)境變遷與植生困難之探討

臺灣西南部泥巖,因其劣化之特殊土質(zhì)與地區(qū)性微氣候(旱雨季分明,暴雨集中)互為因果循環(huán)作用下,使得環(huán)境水土保持問題叢生。茲分述如下:

2.1泥巖地區(qū)之生態(tài)變遷

泥巖地區(qū)因常年遭受嚴(yán)重地表沖蝕,植生覆蓋度低等情形,已逐漸導(dǎo)致區(qū)域性微氣候異常,使得地表干燥、缺水、火災(zāi)頻傳,亦造成生物歧異度逐漸稀少、植生演替遲緩、生態(tài)回循環(huán)滯等現(xiàn)象。

2.2泥巖地區(qū)之微氣候

本區(qū)位于北回歸線之南,年均溫為26℃,最熱年均溫高達(dá)30℃,為全省之冠,全年氣溫超過30℃以上的月份或日數(shù)亦為全省之冠。雨量集中且旱季長。降雨集中在5~10月,尤其夏季6、7、8三個月,即占總雨量80%,而11月至翌年4月長達(dá)半年幾為干旱季,雨量不到20%。植物經(jīng)過長期反復(fù)的干旱現(xiàn)象,初生植物根系受到嚴(yán)重傷害,如圖1所示。降雨強(qiáng)度大,夏季氣溫高,蒸發(fā)散量大(夏季日蒸發(fā)量高達(dá)10mm),且降雨強(qiáng)度相當(dāng)大,強(qiáng)烈的雨滴打擊坡面,更造成表土嚴(yán)重侵蝕,植物生長基盤不穩(wěn)定,如圖2所示。

2.3泥巖土質(zhì)之基本特性

2.3.1回脹崩解與坡面崩壞現(xiàn)象泥巖坡面在回脹、崩解之交互作用下,風(fēng)化層產(chǎn)生相當(dāng)多的龜裂,待風(fēng)化層發(fā)展至一定深度時滲水性增加,而水往往沿著裂隙及植物根系滲過風(fēng)化層而停留于風(fēng)化層與新鮮泥巖接口上,造成風(fēng)化層沿著接口滑動形成平面破壞,導(dǎo)致植生基盤整個崩壞之現(xiàn)象。

2.3.2泥巖pH值高,Na鹽含量高泥巖之pH值較高,Ca2+、Mg2+、Fe2+等易以氫氧化物或碳酸鹽類存在,致有效性養(yǎng)分含量低,植生不易。再者,由于Ca2+、Mg2+、Fe2+等易形成沉淀,致Na+以更優(yōu)越的活動性聚集黏土片附近,增加了泥巖遇水?dāng)U散之能力,而其典型之理化性質(zhì)如表3所示。

2.3.3坡度陡、硬度高泥巖裸露坡面其表面持續(xù)之沖刷,常呈刃嶺狀,大多已超越過自然植生復(fù)原之界限坡度(35°),如圖3所示。而其硬度之高(平均28mm),更造成根系發(fā)展受阻,植物生長困難。

2.4泥巖加速裸露之誘因

臺灣西南部泥巖至1997年以LandsatTM衛(wèi)星影像分類判釋,擴(kuò)大為11179.5hm2其中以田寮鄉(xiāng)裸露面積最大占27.1%,其次為左鎮(zhèn)鄉(xiāng)13.4%,10年間激增3倍之多,近年來中北部亦有泥巖逐漸出露,顯示泥巖裸露面積更擴(kuò)大有加速惡化之情形。其原因不外為:

2.4.1道路開發(fā)造成擾動破壞山區(qū)產(chǎn)業(yè)道路之開辟,挖填大量之土方,擾動原有之邊坡穩(wěn)定。由于泥巖地質(zhì)條件惡劣,部分地區(qū)水土保持措施缺乏或執(zhí)行不易,致上部覆蓋層坍落,堵塞邊溝導(dǎo)致路基受徑流侵蝕而破壞,引發(fā)大面積坍方滑動,更加速泥巖出露,逢雨成災(zāi),不但影響道路正常功能,所引發(fā)之沖蝕,崩坍極為嚴(yán)重。

2.4.2造林不當(dāng)與植被純林化泥巖地區(qū)早期主要造林樹種為刺竹,約占造林面積之80%,但刺竹林其高郁閉度及分布于地表的致密根系,掠奪了其外圍所有植物生存之水土資源,使其林下幾乎寸草不生。旱季時因其生理機(jī)制的調(diào)節(jié)作用而大量落葉,常導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。由于刺竹林下缺乏地被植物及枯枝落葉層的遮蔽保護(hù),水分容易散失,其在涵蓄水源,調(diào)節(jié)水量,洪峰延遲等作用上較差。如此單純林相所產(chǎn)生之問題除水土沖蝕外,亦造成環(huán)境生態(tài)平衡的嚴(yán)重破壞,而其中又以毒他性銀合歡最為嚴(yán)重,其以驚人的結(jié)子量及優(yōu)異自播性和惡地環(huán)境忍受力,在本區(qū)之荒廢地、淤積地等均形成強(qiáng)勢植群,使其它植物尤其系原生植物遭到毀滅性淘汰。由現(xiàn)地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)本區(qū)域近1040km2土地上,僅剩南化鄉(xiāng)部分山區(qū)及內(nèi)門馬頭山尚有部份原生林及次生林外,其它區(qū)域大部分為純林化之入侵植物或造林植物所占據(jù),此亦凸顯了泥巖分布帶上生態(tài)系的脆弱性,以及其潛伏之環(huán)境生態(tài)系危機(jī)。

2.4.3果園經(jīng)營管理之問題果園大多位于表土覆蓋層較厚之丘陵地,地勢陡。經(jīng)野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)果園管理問題頗多,且受農(nóng)村勞力不足與高齡化影響,農(nóng)民對果園管理有過份依賴化學(xué)藥劑現(xiàn)象,其中尤以除草劑不當(dāng)使用問題最為嚴(yán)重。

2.4.4生態(tài)環(huán)境之污染泥巖范圍內(nèi)之高雄縣內(nèi)門、旗山、田寮、燕巢等鄉(xiāng)鎮(zhèn)之緩坡丘陵帶,部分曾受墾殖而造成表土流失。而泥巖出露較嚴(yán)重之區(qū)域,因地面已不適宜種植經(jīng)濟(jì)作物,農(nóng)民改從事飼養(yǎng)雞、鴨、豬、羊者,原耕地任其荒廢并作為放牧雞、鴨、羊之處所,此種農(nóng)地利用型態(tài)的全面性改變,對這些區(qū)域的環(huán)境生態(tài)帶來了極大沖擊。

3泥巖地區(qū)之適宜水土保持方法

泥巖地區(qū)腳穩(wěn)定措施多以混凝土擋土墻(硬式)與石籠(軟式)為主,其中又以混凝土擋土墻占多數(shù),但每逢雨季混凝土擋土墻損毀率相當(dāng)高,多數(shù)系肇事因于基礎(chǔ)受水流掏空或軟化沉陷及土體水壓宣泄不良所致。由于泥巖坡腳穩(wěn)定措施系坡面安定與道路暢通之所系,因此對泥巖地區(qū)擋土墻之設(shè)置須依其立地特性,如地質(zhì)結(jié)構(gòu)、坡面水文條件等而采不同于一般地區(qū)之設(shè)計(jì)對策,才能發(fā)揮其功效。泥巖邊坡之整地與應(yīng)注意事項(xiàng)為(1)坡度應(yīng)緩于1∶1.5;(2)每5~7m高差應(yīng)設(shè)置階段平截水溝;(3)坡面階段平臺之寬幅不宜小于3m;(4)階段平臺須采內(nèi)斜且斜度應(yīng)在5%左右;(5)坡面等高方向約30m間距,應(yīng)設(shè)置一縱向防滲蝕混凝土排水溝。