莫怨蒼天變了心──森林土壤的哀歌(上) - 生態環境討論

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莫怨蒼天變了心──森林土壤的哀歌(上)
地老情不荒──森林的敦厚情懷
作者:邱志郁(中央研究院生物多樣性研究中心研究員)


輕柔漫步

即使不是堆滿落葉的深秋,走在森林裡,都可以感覺到從腳底下
傳來的浪漫。走在不同的森林裡,腳底有著不同鬆軟的體驗,愉
悅卻同樣地湧現心田。

高山森林,彈性最佳,腳掌落地,猶如踩在軟墊。

平地森林,彈性較小,步伐行進,踏實卻猶帶鬆軟。

仔細檢視土壤的組成材料,黏土、沙粒或偶或出現的碎石,本身
都不具備彈性。較大的土壤團塊,和岩石石塊有著截然不同的性
質──土壤團塊中佈滿著孔隙,構成了森林土壤疏鬆柔軟的觸感
。土壤的孔隙,隨著不同的環境而變化。例如都市公園中的土壤
,和近郊的森林土壤比較之下,本質上便有著相當大的差異。不
僅是孔隙的數量有別,孔隙的形態也有相當大的不同。森林土壤
具備大小不等的孔隙,公園土壤的孔隙則局限於單純細微。

多樣而性質分歧的土壤孔隙,編織著大地不同程度的輕柔體態:

饒富多樣生物活動的森林土壤,構築了大量而多樣的土壤孔隙。

人為活動頻繁的公園土壤,即使是在樹下,土壤孔隙仍屬貧乏,
相對較為堅硬密實。

捧起森林土壤團塊,稍加震動,土塊會自然裂解。形成大小不一
,模樣不同的團粒,集合這些團粒成為土壤構造。這些形狀分歧
多樣的構造,並不會出現在所有的土壤中,而是根據當地的環境
條件,建構不同的風貌。落葉供應、土壤動物活動、微生物作用
、根群分布、乾溼條件,都影響到土壤構造和孔隙的形成。

土壤團粒──脆弱的集合

土壤是由砂粒、坋粒、黏粒,不同粒徑大小的土壤粒子所構成,
這些土壤粒子集合形成團粒。

地面若未受到植物的保護,強烈的降雨狀態下,雨滴的能量會破
壞土壤表層的團粒。

原本受到有機物和微生物菌絲所固定的土壤團粒,受到雨滴重力
衝擊逐漸崩解,分散成為單粒狀的土壤粒子。雨後土壤再度乾燥
時,大型的孔隙遭受破壞,或是孔隙內部被細緻的顆粒所埋填,
形成單粒狀的構造。此等單粒狀構造的土壤乾燥時,容易在表層
形成痂皮硬塊。

類似的情形,含黏粒成份較高的土壤,雨後受車輛等器物重力碾
壓,土壤構造崩解,形成夯實的現象。

腐植質──土壤構造的靈魂

一般人印象中肥沃的土壤的要件,就是「深色疏鬆」。事實上這
也正是腐植質的貢獻。

腐植質是動植物的遺體在土壤中分解,重新合成的產物。分子量
約為數萬至數十萬,呈現暗色沒有特定形態的高分子有機物。

森林的枯枝落葉的成份當中,醣類、澱粉、纖維素等碳水化合物
和蛋白質,可被小動物和微生物分解,但木質素則難以被分解而
殘留下來。

再則,參與分解枯枝落葉的土壤動物和微生物死亡後,遺體分解
的蛋白質、胺基酸,以及各類的微生物代謝產物、變質的木質素
,可再重新結合形成新的高分子有機物,這也就形成了腐植質。
腐植質不易被微生物分解,可安定存在土壤中。

腐植質的功能,在於糾結土壤粒子構成團粒、穩定供應養分、維
持微生物生存。腐植質是糾結土壤粒子的黏著劑,是構成團粒所
不可欠缺的成份。

地處亞熱帶的台灣,氣候溫暖,雨量充足,適宜植物生長。但也
因為溫度高,微生物的分解作用旺盛,土壤中的有機物分解殆盡
。腐植質偏低的土壤條件,不利於保持肥力,也不易維持疏鬆的
土壤孔隙結構。

正因為台灣高山聳立,地形效應所造成溫度的改變,引發水氣的
凝結效應,為台灣帶來充沛的雨量。隨著海拔高度提升,氣候帶
及植被條件隨之改變,呈現亞熱帶常綠闊葉林、溫暖帶常綠闊葉
林、涼溫帶混生林、冷溫帶針葉樹林、高山草原等不同的生態系。

隨著海拔爬升而遞減的氣溫,不僅造成植被林相的改變,也造成
土壤性質的差異。低溫的條件下,枯枝落葉的分解緩慢,使得高
山森林累積較高量的土壤有機物。堆積在土壤表面黑色鬆軟的腐
植層,可厚達20公分。相對而言,平地和低海拔森林,除了落葉
之外,幾乎無法觀察到明顯的腐植層。

台灣高海拔山區的森林和森林底部的深厚腐植層,可算是台灣珍
貴的資產。腐植層所具備超強的吸水能力,彷彿是覆蓋在台灣背
脊上,綿延不絕的超大型軟墊或厚實的地毯。配合著森林土壤所
具備的大量孔隙。足以迅速吸納降雨,有效地挹注地下水層,緩
衝暴雨引發山洪的危害,並緩和釋出水分,供應溪流水源。正因
為森林透過枯枝落葉,不斷供應有機物到土壤中,維持了土壤的
結構機能,讓土壤不至於劣化。

無形的綠色水庫,千年萬年前即已存在於台灣的高山上,滋養台
灣的過去和現在。

多情亦災情-雨水的雙重面相

雨水,潤澤生命的源頭,卻也是生存破滅的肇端。

森林覆蓋的地面,受到枝葉、根、落葉保護,當林木砍伐後,枯
枝落葉層流失,表土開始侵蝕。尤其是岩盤劇烈風化的地區,雨
水加速侵蝕作用,崩塌作用旺盛,表土不安定的地區,樹木難以
著生。欠缺植物保護的表土,加速流失,更易造成禿山的現象。

山區土壤有時會呈現大規模的移動現象,對民眾的生活造成重大
影響。

此種地滑、山崩的現象,多半是伴隨地震、侵蝕、雨水等因素,
造成地形的改變。坡面上的土壤,具備往下移動的重力。至於土
壤粒子之間糾結和摩擦力,則構成產生抗拒重力移動的支撐力。
平常,土壤粒子間的支撐力,足以抗拒土壤下滑。但若是坡面傾
斜角度過大,或是坡面上方的重量過重(諸如雨水負載),不堪
負荷時,便形成土壤層沿著坡面下滑的現象。其中,引動危機平
衡的重要因素便是地下水的作用。

若仔細觀察土壤層,在某個深度的土壤粒子間的空隙,有時會充
滿地下水。土壤粒子堆疊會形成往下的重力,但在該深度的地下
水的水壓也具備推開土壤粒子的力量。當大雨降臨,造成地下水
急劇增加時,抵消了土壤粒子之間的糾結力量。也就是說,當山
坡斜面移動的動能大於抗拒移動的力量時,將造成整個山坡斜面
的土壤開始滑落。颱風季節山區降下豪大雨時,經常發生這種現
象。

道路和道路沿線人為墾殖的邊坡,更進一步削弱了整座山坡面土
石的穩定性。

(未完待續 1/3)

※圖文的部份內容摘自作者所著〈梨山哀歌〉、〈大地私語〉,
原載《笠》詩刊269期(2009年)、 277期(2010年)。

※主要內容轉載自翰林自然科學天地第39期(2010年),經作者
稍作修飾。


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Donna avatarDonna2010-07-28
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