大元山植物生態之研究
── 章樂民 ──
資料來源：林業試驗所報告第070號
三、事業區之概述(Description of the Area)
1．地況（Topography)
大元山事業區，位於本省宜蘭縣境內，東北東向，約在東徑120度10分至121度44分，北緯24度20分至41度41分，向東為羅東事業區，西與太平山事業區毗鄰，南與南澳事業區為界限，向北與羅東事業區交界，事業區之山脈屬於中央山脈系統內，海拔高自300公尺至2,000公尺止，其主要者有大元山1,475公尺，三星山2,265公尺，十六份山1,821公尺，飯包尖山1,680公尺，各山脈又連接貫通，故事業區內之地勢，多屬高峻臉阻，其他無名高山亦復不少，此等山脈貫通於大元山事業區16個林班內，成一馬蹄形盆地，向北北東出口，河流主要以大南澳溪，源出於中央山脈，橫流於事業區內，向北流為大南澳北溪，向南流則為大南澳南溪，東流入海，由於溪流錯雜繁多，地形分割益形險峻，各溪流之源頭基岩露出者頗多，土地崩壞者亦復不少，如大南澳北溪141及142林班之大斷岩，至於局部崩山斷岩多於溪畔見之，一般言之傾斜度均大，惟稜線邊緣部份傾斜度常較緩和故有優美林相之形成。
植物之分佈（Distribution)，遷移（Migration)，聚集（Aggregation)，土著（Ecesis）競爭(Competition)，反作用（Reaction)，安定（Stabilization）等各種現象告受立地因子直接與問接之影響，其中以氣候與土壤影響最大，此為植物學家公認之事實，過去多將植物認作生長在固定環境中之個體來研究，而缺少對植物社會與環境因子間之認識，庶不知植物社會與環境因子間，乃互為因果，二者關係至切。
2．氣候（Climate)
根據大元山測候站(設於海拔高800m)，本所臨時測候站（設於海拔高1,300m)，及與大元山交界同緯度之太平山測候站（設州每找高1,900m）測得民國46,47,48年三年來之平均記錄如下：
(1）溫度 (temperatures)
溫度為植物生育必需之條件，植物之種類與分佈，以及植物社會之延續，皆受溫度所支配，溫度之記載有最高溫度，最低溫度，平均溫度等，尤其最高溫度與最低溫度較為重耍，(1）由表2所示，溫度遞減率隨海拔高之上升而降低，植物社會之變化亦隨溫度而急變，植物生長，一年中大致以6,7,8三個月最為旺盛，9月以後則逐漸緩慢，故此四個月內，應為植物生長最適宜季節，以此四個月之平均值，則海拔高800m至1,300m，平均溫度為攝氏22.2度至20.7度每升高海拔100m，溫度垂直遞減率為攝氏0.37度，其所代表樹種為常綠葉樹（evengreen broad leaved tree）趨向針葉樹（Coniferous）海拔高1,300~1,900m，平均溫度為攝氏20.7度至17.1度，每升高海拔100m，溫度垂直遞減率為攝氏0.60度，其所代表樹種趨向於針葉樹純林，至於300~800m雖缺少記錄，但為常綠潤葉樹林殆無疑義。(2）由表1所示，大元山之年平均溫度亦隨海拔高而不同，海拔高800m上下為攝氏16.5度，海拔高1300m為攝氏14.8度，海拔高1900m為攝氏10度，依Engler氏對世界植物種領分佈之解析“植物分佈受溫度之影響，所表現植物各有不同，年平均溫度在攝氏15度以上，20度以下，加以多量濕度，所表現之植物社會為常綠潤葉樹林，年平均溫度在攝氏14度以下，與多量濕度，即為溫帶植物”，頗為符合，大元山終年有充足濕度，海拔高800~1,300m，潤葉樹林生長旺盛，應屬於常綠闊葉樹林帶，海拔高1,300~1,900m，應屬於溫帶針闊混交林，(3）植物能適應一大距離之溫差，即生長各有最適溫度，故其範圍較狹，反之生存所需溫度其範圍較廣，即植物能耐最高與最低溫度程度如何，端視植物種類而異，依表1圖1,2，所示大元山海拔高800~1,300m常綠闊葉樹林帶，最高溫度為八月份攝氏27.l度，最低溫度為二月份攝氏4.2度，海拔高1,300~1,900m為針闊葉樹林帶，最高溫度為八月份攝氏24.1度，最低溫度為二月份零下攝氏4.8度，故二者所需溫度顯然有甚大幅度，故闊葉樹生育時問較長所需溫度亦較高，而針葉樹每生長於寒冷地區，生長時問短，所需溫度亦低。
(2）濕度降雨量降雨日數（Relative humidity,Rainfall, and NumberofRaindays.)
濕度為決定植物蒸發最主耍因子，空氣中水分以蒸發狀態存在，植物在一地區生長全視植物蒸發所失水分，是否超過所吸收者，經常保持70~80%濕度，對植物生長有利，濕度過少則不足供植物之蒸發，濕度過剩則阻礙開花結實，並且易罹病蟲害，一般言之，針葉樹所需濕度較闊葉樹高，針闊葉混交樹林則視混交林木百分率以決定濕度之增減。由表3及圖3,4風示，大元山濕度隨海拔高度而增加，尤其9~12月份濕度普偏上升，海拔高800m常綠闊葉樹林帶，及海拔高1,300m針闊葉混交林帶，年平均濕度均在87%，海拔高1,800~2,000m針葉樹林帶，年平均濕度為94%。故天元山全年濕度甚為平均，非但濕度充足，且巳過剩，由圖15所示，林內苔蘚滿掛於樹幹上即可證明，至海拔高1,800~2,00Om針闊葉混交林帶以針葉樹占百分比較高，因濕度高故適於針葉樹生長，闊葉樹生長則不良，此顯示過剩濕度對闊葉樹乃有不良之反作用。
水分為植物生育必需之物質，植物從土壤中吸收水分，而土壤中水分主視降雨量而決定，一年中降雨量均勻分佈，對植物生長較有利，且降雨量與蒸發量至少需保持平衡狀態，則植物方可充分生育，對植物社會之延續關係密切，由第3表所示大元山海拔高800m常綠闊葉樹林帶，年總雨量為5,609.2m.m，月平均雨量為467.4m.m.，降雨日數全年168日，海拔高1,900m針葉樹混交林帶，年總雨量為3,869.7m.m，月平均雨量為323.0m.m，降雨日數為94日，故一年中雨量尚未見不足，年蒸發量雖缺少資料可供參老，唯根據陳正祥氏調查臺灣山地年蒸發量，大概約在1,000m.m.左右，而大元山為重濕氣候，年降雨量在,869.7~5,609.2m.m.降雨量大於蒸發量甚多，故土壤無缺水現象，植物生長不受阻礙。
(3）風，霜，雪（Wind, Frost and Snow)
山區之風速與風向，受局部地勢之影響，大元山林區地形為一馬蹄形盆地，受風之影響各有利弊，一般言之，風對植物屆顛分佈，遷移，土著，等均屬有利，大元山紅檜扁柏分佈豐富，殆亦有關係，但如終年均受風襲，林內蒸發加速，土壤乾燥易引起植物生理上之乾燥，強烈東北季風及夏季颱風，則易發生風倒現象，尤其林木生長及幼林木受害最大，如表4所示，大元山一年中，冬季東北季風開始於11月至翌年4月，平均最大風速為5.lm/s，最大風速為11月6.2m/s，極端最大風速亦為11月達9.5m/s，最小風速12月及1月為0.lm/s，夏季則為東南或西南風，惟風力遠不及冬季之東北季風強烈，夏季之季節風，開始於5月至10月，平均最大風速為3.3/s，最大風速為十月5.9m/s，但在此期間一年中受數度颱風之侵襲，其極端最大風速達18.6~41.8 m/s，為害最大，大元山有豐富之降雨量，土壤無缺水現象，植物不至於受生理上乾燥之害，至於冬季東北季風甚少有達風速15m/s以上者方可破壞林木，影響不大，但夏季颱風對林木為害最大，尤針葉樹為害最烈，闊葉樹影嚮皎小。
大元山每年均有降霜與下雪，多發生於12月至2月間，日數不多，維持時間亦短，林地內霜雪，使土壤發生凍結現象，對林木根部有害，針葉樹稚苗受害最易，唯大體上對林木影響不大。
3．地質與土壤（Geology and Soils)
構成大元山森林土壤之母岩為水成岩之粘板岩及頁岩，溪流沿岸則多第四紀洪積層山麓則常見風化極為顯著之崩壞地，粘板岩及頁岩由於地質脆弱，風化容易而成粘質壤土（Clay loam）或粘土（Clay）其分佈範圍甚廣，由海拔高300~1,900m均有，溪流洪積層乃由各種石岩風化沖積而成之沖積土，其有效成份不及粘質壤土及粘土，各種土壤均夾雜有石礫約30~60%不等，海拔高1,800~2,000m，因受氣候因子之影饗，因而生成灰壤（Podsol）即所謂定域土（Zonol Soil)，唯其分觸龜圍較狹，一般言之，地勢險峻者，土層較能，傾斜度稍緩者，則土層較深，由於濕度大，多呈濕潤狀態。
代表土壤剖面之形態
(1)沖積土
環境：海拔高720m，天然闊葉樹林之第二期次生林，近河床為沖積小平臺，含石礫量約在60%以上，有效深度不及1m。
I．枯枝落葉未完全腐爛，深度約3cm，呈濕潤狀態。
II．含粗腐植質，深度約1cm，呈濕潤狀。
III．含少量腐植質，富角礫為砂質壞土，暗褐色，深度約4cm呈濕潤狀。
IV．相當於A1富角礫砂質壤土，褐色，深度約30cm
V．母岩：結晶片岩
(2)崩積土
環境：海拔高850m，傾斜度約20度，天然潤葉樹林之第二期森林含石量約在60%，並有大塊頁岩雜於土中，有效深度不及1m．過去為崩壞地。
I．枯枝落葉未完全腐爛，深度約2cm，呈撫渭伏。
II．層次不明，含少量粗腐質，深度約10cm，灰黑色，結構鬆，呈濕潤狀。
III．粘質壤土具有粘性，灰黃色，結構稍鬆，呈濕潤狀。
IV．深度約25cm，雜有角礫，黃色呈濕潤狀，結構稍緻密具有粘性。
V．心土層深度10cm，為風化未完全之母岩，大量雜在粘土中。
Vl．母岩：頁岩
(3)殘積土
環境：海拔高1,000m．近稜線，天然闊葉樹林。有效深度在lm以上。
A00 落葉枯枝未腐爛，深度約3cm。
A0-A1 層次不甚明顯，含粗腐植質，深度約6cm，暗黑色。
A2 含少量腐植質，深度約50cm，雜有細礫，結構稍鬆，略有粘狀，褐色，呈 濕潤狀。
B2 深度約40cm，雜有細礫，結構緻密具有重結性，黃色呈濕潤狀。
C 乃風化未完全之母岩，觸之呈剝落狀，深度約10cm。
D．母岩：粘板岩
(4)灰化土
環境：海拔高1500m，上腹部，上層為天然針葉樹林，下曆為玉山箭竹。
A00 未完全腐爛之枯枝落葉，深度約2cm
A0-A1 含粗腐植質，深度約5cm，結構鬆，黑色呈濕潤狀。
A2含少量腐植質，深度約12cm，略有粘性，褐色呈濕潤狀。
B：深度約9cm，紅黃色，結構稍級密具有粘性之植土，呈濕潤狀。
B：層次不明顯，具角礫，深度約8cm，紅黃色，結構甚為緻密之粘土，呈濕潤狀。
C．風化未完全之母岩，深度約4cm
D．母岩：粘板岩
(5)灰壤（Podosol)
此係受氣候因子之影嚮，而產生之土壤，即所謂定域土（Zono Soil)，寒泠多濕之林地，針葉樹林之枯枝落葉分解緩慢且不完全，多量粗腐植質堆積結果而成，此類土壤多分佈於大元山高山寒冷地區，海拔高1,500~2,000m處，上層林木為針葉樹林，下層為玉山箭竹及羊齒類，其土壤斷面形態如下：
A00未腐爛之落葉枯枝深度不足1cm。
A0含粗腐植土，深度約9~15cm，結構疏鬆尤如海棉狀，黑色呈濕潤狀。
A1含多量腐植質，深度約1~7cm，結構稍疏鬆，黑色乃至褐色呈濕潤狀。
A2深度約3~15cm，灰色或灰黑色，結構緻密具有粘性，呈濕潤狀。
B 深度約1~10cm，結構緻密，透水性不良，赤褐色。
C 黃褐色，深度約5~10cm。
D．母岩：粘板岩
綜上所述，大元山之森林土壤，一般言之傾斜大，土層淺，反之傾斜度小者，土層略深，闊葉樹林林地之土壤水分均呈濕潤狀態，通透性良好，多屬酸性，針葉樹林之林地，土壤水份與前者相近唯通透稍劣，多屬強酸性。林地之土壤，其土層之深厚與物理性優良與否，較之有效養分含量多寡，尤為重要。