平地造林樹種對二氧化碳通量監測、分析之研究

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計畫名稱	平地造林樹種對二氧化碳通量監測、分析之研究
研究類別	委託研究
計畫年度	97年
受委託機關	國立臺灣大學
計畫主持人	王亞男

計畫目標：
隨著全球環境變遷課題的日益重要，建立連續且長期監測地表二氧化碳、水氣、及可感熱(sensible heat)流通量(flux)的觀測站也愈趨需要。這些觀測站所獲得的數據也是研究區域氣候、水文、及生態的重心。美國航空及太空總署於1998年決定支助建立全球性的地表二氧化碳、水氣、及熱能流通量的監測網，稱為fluxnet。 Fluxnet主要結合數個區域性監測網，分別是位於北美及南美的AmeriFlux在1996年成立，歐洲的CarboEuroFlux也於2004年成立，在澳洲和紐西蘭有OzFlux監測網，而加拿大地區的監測網為Fluxnet -Canada，非洲地區的Carboafrica是在2006年由歐盟設立，而亞洲的AsiaFlux在1999年成立，韓國也於2002年起成立其觀測網KoFlux，中國大陸的ChinaFLUX也於2002年成立，加上一些獨立觀測站，根據fluxnet網站公布的資料顯示，全球已超過500個觀測站，分布範圍從南緯30度至北緯70度，遍布五個大陸的針葉林、濶葉林、熱帶林、草地、農田、北方森林、凍原、濕地等生態系。亞洲區域監測網AsiaFlux主要由日本主導，已有25個觀測站加入，中國大陸的ChinaFlux有8個觀測站加入，而與Fluxnet連線的觀測站有22個。鑑於此課題的重要性，台灣應速建立起自己的觀測站，獲取觀測值，分析其區域特性，並加入Fluxnet監測網。
國內平地景觀造林政策自民國90年8月31日經行政院核定，民國91年1月1日開始執行，預定至民國96年12月31日總共造林 25,100公頃。至民國94年底止，平地造林面積為8,010公頃，平地造林除了有國土保安、資源保育、景觀維護、維護生物多樣性之存續效應外，造林木可從空氣中吸收二氧化碳、改善大氣組成，降低溫室效應，正是減低二氧化碳最環保、最低成本與最有效的方法，平地景觀造林政策是臺灣配合京都議定書，善盡地球村一份子的責任，監測評估平地造林地二氧化碳通量之變化，提昇我國友善環境的形象。
透過渦度相關法所測得資訊，經換算後可提供較科學化數據，將減少的碳經過認證的過程，用於實質碳交易市場。計算平地造林地所固定下來的二氧化碳量，更可以做為工業部門及廠商在環境影響評估時，估計所需負擔碳平衡之比例。持續長期的監測，將有助於瞭解氣候變遷對森林光合作用的影響。
研究成果：
透過森林來減少大氣二氧化碳濃度已成為全球熱門議題，本觀測站運用渦度相關法(Eddy Covariance method)之理論基礎於屏東設立通量觀測塔，監測平地造林地之二氧化碳通量，希望能計算出平地造林地之碳吸存能力。
本觀測塔以開路式紅外線 CO2 、 H2O 分析儀(Open Path analyzer)與三維音速風速計觀測二氧化碳通量值，同時也觀測平地造林地之熱通量值，作為修正二氧化碳通量值之依據。本試驗地三至八月二氧化碳平均通量值為 -0.552 mol/m2/s，除三月二氧化碳通量值 0.142 mol/m2/s為正值，四至八月二氧化碳通量皆為負值，從四月 -0.223 mol/m2/s逐月下降至八月的 -1.619 mol/m2/s，進一步換算出試驗地碳吸存量，平均每日每公頃造林地可固定 23.595公斤二氧化碳，從四月的 8.469 kg/ha/day逐月增加至八月的 61.559 kg/ha/day，地表淨輻射量由三月142.695 W/m2 增加至八月413.532 W/m2，具有日週期性變化於白天有最大值，夜晚有最小值，而二氧化碳通量同樣具有日週期性變化於白天有最小值，夜晚出現最大值，且二氧化碳濃度平均日變化量從三月24.74 ppm 增加至八月的43.15 ppm。
對業務革新、創新之效益：
試驗地造林時間最長之區塊僅有6年林齡，從冠幅及栽植密度評估仍屬未鬱閉林分，長期監測二氧化碳通量可進一步了解鬱閉成林過程平地造林地對二氧化碳固定量的變化。目前數據集中於春末至夏季取得，尚無法得知二氧化碳通量季節性的變化，但若以植物行光合作用固定二氧化碳的觀點來看，夏季淨輻射量將更為提高，應有助於本平地造林生態系的二氧化碳固定作用。相較於其它類似的生態系監測試驗，本研究監測時間尚短，但初步所得資料，仍為首次可做為台灣平地造林地二氧化碳通量之代表樣本。
在相關的試驗中，多半選擇完整成熟且穩定的林相做為試驗樣本，早期成林過程的資訊相對缺乏，若能長期的規劃針對平地造林地演替過程，做完整的觀察，將是可貴的參考資料。
在造林樹種中包含數種落葉性闊葉樹種(台灣欒樹、台灣櫸、阿柏勒)，在試驗初期，仍處於落葉的狀態，在新葉開展後(四月底)，大量增加光合作用面積，六月時二氧化碳固定量明顯增加，顯示測站所測得結果對樣區周遭變化的反應符合預期。
惟梅雨季節(五月)環境條件不利數據獲取率的提升，就目前的經驗，本套設備在雨天對二氧化碳通量觀測的能力，相當薄弱。在篩除受降雨干擾的數據後發現，降雨增加使造林木有充足水分進行光合作用，配合生理上光合作用面積的增加，五月份平均二氧化碳固定量仍會高出三、四月。隨試驗持續進行，預估本平地造林地二氧化碳固定能力將持續提高。
就現有數據計算生態系二氧化碳固定量，本試驗樣區平地造林地平均每天每公頃林地可以從空氣中固定約25.982kg的二氧化碳，與以往經驗中森林生態系初級生產力相比偏高，由於是以現有數個月的資料計算而得，經過長期觀測將能更精確地計算出試驗地碳吸存量，而長期連續、大尺度的生態系二氧化碳通量資料相當具有參考價值。

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瀏覽人次:491 最後更新日期:2016-05-04

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研究成果：

對業務革新、創新之效益：