103年5月(第263期)
植林減碳救地球
林業試驗所 陳燕章
一 . 前言
眾所周知,森林可經由光合作用吸收並固定二氧化碳,大面積的森林是地球上最重要的碳匯之一。當林木生長狀態極為旺盛時,可大量增加對大氣中二氧化碳的吸存,以提高林木本身之枝葉量與材積,以及整體林分之蓄積量,而其所生產或經加工利用之林產品則有碳保存與碳替代的功能。因此透過大面積植林、森林妥善永續經營以及發展森林生態產業之森林碳管理策略,當可減緩全球暖化之速度,達到拯救地球之目的。
林業試驗所於民國 100 年至 102 年,執行為期 3 年之植林減碳研究計畫,針對複層林更新管理、混農林業經營、平地造林集約經營等不同林地經營型態對碳吸存之效應進行研究及評估,並整合上述研究結果,發展出一套具本土可行性的植林減碳專案活動規範,以增加森林碳匯,促進國內森林碳管理計畫目標之達成。
二 . 複層林更新管理
在複層林更新管理方面,選擇臺灣地區森林中輪伐期較長,且木材經濟價值最高的檜木林為試驗對象。臺灣檜木指的是臺灣扁柏和紅檜兩個樹種的合稱。臺灣檜木以棲蘭山地區一帶的分布較為完整,總面積約 3 萬 3 千多公頃。由於棲蘭山林區的天然檜木林已逐漸衰退老化,其林木生長極有可能已經停頓,並且容易風倒,所以碳吸存的能力有限,有必要進行撫育作業或加以復育,以促進其更新。然而,天然更新的檜木林,其林木分布常不均勻,極易形成過度擁擠或疏密不均之複層林,故有必要進行疏伐、修枝等撫育作業,以調整其結構或樹形,加速其生長並提高其固碳能力。林業試驗所遂以棲蘭山地區的檜木林為對象,比較不同經營策略所形成的檜木林分,如天然林、天然下種更新林、天然下種更新疏伐林、每公頃疏伐後保留 1,660 株的人工林(人工林 1 )及每公頃疏伐後保留 1,110 株的人工林(人工林 2 )等 5 種類型林分,建立碳的基本資料,然後進行各項監測,評估各作業策略的碳匯效益,最終目的為選擇較佳的作業方式。研究結果顯示,以棲蘭山地區各檜木林分林木貯存之二氧化碳而言,天然林檜木林齡最高,故二氧化碳累積量也最多,達每公頃 637 公噸;但以每年每公頃平均的二氧化碳吸存量而言,結果顯示紅檜人工林最高,每年可吸存較大量的二氧化碳,可達 9.53 至 10.31 公噸,天然更新疏伐林次之,天然更新林更低,而天然林則為最低,僅有 3.75 公噸(附表),顯示適當的疏伐撫育作業可提高林木的二氧化碳吸存量。
三 . 混農林業經營
在混農林業 經營之研究 成果方面,混農林業是林業試驗所近年來的研究重點之一,經由鼓勵農民在山坡地裡間植樹木,以部分土地種植農作物獲得短期收入,另一部分土地種植樹木達到長期植林減碳的目標,是一種兼顧農民生活與山坡地生態永續經營的土地利用型態。本試驗的農作物以山坡地常見之檳榔園及茶園為主。研究發現茶園中混植肖楠,若以每公頃 100 株的低密度種植於開闊地中,栽植 15 年後,其生長快速,植株強健,二氧化碳累積量估計每公頃 可 高達 65 公噸 ,較 14 年生時增加 62% 。南投縣橫路地區與檳榔混植的肖楠,栽植約 13 年後可取代檳榔,而南投縣初鄉地區與檳榔混植每公頃 1,750 株 16 年生的肖楠林 (圖 1 ) ,平均高度及胸高斷面積與純肖楠人工林生長量接近,且估算二氧化碳累積量達每公頃 282 公噸 ,稍高於一般純肖楠人工林推估的累積量,表示混植肖楠之檳榔園,如果肖楠撫育管理良好,在造林初期檳榔應可不必強行移除,未來亦有潛力達到一般人工林的碳吸存效應。此外,我們也與社區及產業結合,合作建構檳榔園與茶園混植牛樟,建立混農林業永續經營模式。牛樟造林面積之增加,可減少原始林或天然林內牛樟的盜採壓力。研究計畫執行期間已多次在不同社區中舉辦混農林業講習班,推廣並鼓勵農民由檳榔園及茶園等純農業經營型態轉型為混植造林樹種之混農林業經營形態,以增加山坡地的造林面積,提高其植林減碳效益。
四 . 平地造林集約經營管理
在平地造林集約經營管理方面,農民以經濟收益為其考量之主要因素,而提升造林地生產力及木材性質,不但可增加經濟收益,且可達到植林減碳的目標。本計畫針對民國 81 年起推行的平地造林活動,進行大尺度造林地現況調查,以地面樣區監測資料及集約經營作業成果,配合多期高解析度航遙測影像,進行大尺度之造林地碳吸存估算及評估。經調查結果,臺南市關廟地區經疏伐撫育後之桃花心木(圖 2 ),二氧化碳年吸存量由每公頃 22.1 公噸上升為 32.8 公噸,肯氏南洋杉則由每公頃 24.0 公噸上升為 26.2 公噸。花蓮縣兆豐地區不良造林地的補植存活率試驗發現,以光臘樹、相思樹、櫸木成活率最高,達 90% 以上,杜英及烏心石次之,泡桐最差,約 30% 。在原栽植樹種的造林失敗地區,每年每公頃的二氧化碳吸存量為 0.06 公噸,而造林成功已鬱閉地區則可達 9.42 公噸,差異達 157 倍,顯見樹種的選擇關係著造林的成功與否,也決定了碳的吸存量。
各項整地作業換算成碳成本的分析發現,以除草劑整地除草之二氧化碳排放量最低,每公頃約 22.8 公斤,犁地整地最高,每公頃約 174.2 公斤,故不同整地方式亦影響到造林地二氧化碳的排放量,需謹慎選擇。最後,本研究以小規模清潔發展機制植林減碳方法為基礎,參照行政院環境保護署溫室氣體先期專案暨抵換專案內容,發展出一套具本土可行性的植林減碳專案活動規範,並以花蓮縣光復鄉平地植林碳匯專案活動進行實證分析。此專案於民國 91 年至 93 年實施造林 971.3 公頃,預估 20 年後可累計貯存 220,980 公噸的二氧化碳。另模擬研究混農林業專案活動之碳量變化,結果顯示以混合栽植肖楠、檳榔不砍除的減碳效果最佳,預估 20 年後每公頃二氧化碳貯存量可達 377.8 公噸,故林木可與檳榔共存,如此可達到不減少農民收益,且又增加二氧化碳吸存的效果。
伍 . 結語
綜上所述,不論是複層林、混農林,甚或是平地造林,依本計畫的初步結果顯示,如果能集約經營、妥善撫育,必能增加林木碳吸存量,達到減少大氣中二氧化碳的效果,並可兼顧其它森林效益。因此,大面積植林並妥善永續經營管理森林,將是減緩地球暖化、拯救地球的最佳選項。
六 . 誌謝
本文之編撰深深感謝本所林副所長國銓、邱組長志明、何組長政坤、林組長俊成及陳芬蕙博士等人提供資料。
圖 1 初鄉地區檳榔園每公頃混植 1,750 株肖楠 16 年生時(檳榔已於前一年伐除),二氧化碳累積量推估達 282 公噸,略高於一般純肖楠人工林
圖 2 平地造林成功之桃花心木林,生長旺盛,碳吸存量高達每公頃 32.8 公噸
附表 不同類型之檜木林每年二氧化碳吸存量,以疏伐後每公頃保留 1,660 株的人工林最高
【農業常見用語】
混農林業
「混農林業」的英文是 Agroforestry ,為 Agriculture (農業)和 forestry (林業)的組合字,其培育體系通常包含兩種以上的植物或牲畜,其中至少有一種為多年生木本植物,而且會有二種以上的產出物。其運作時程,必須超過一年以上。例如:茶園混植肖楠。