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、關廟以至高雄岡山,東緣則自臺南縣之關子嶺、北寮、玉井、南化以至高雄旗山、涵蓋面積超過1000km2。航照調查資料顯示1967年裸露面積2532.58hm2,至1987年增加成為3836.28hm2,而到1997年以LandsatTM衛星影像分類判釋,泥巖裸露面積擴大為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,由于泥巖地質年代輕,土壤巖石膠結不良,遇水迅速崩解,又因受過度壓密作用,當壓力消除或受雨水洗淋時,由自身減壓所造成之裂隙,常導致雨水向泥巖內部迅速滲入,使巖質軟化,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),亦造成其地區河川之泥砂含量增高,其侵蝕模數遠高于世界主要河川,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)之淤積率更嚴重如表2所示,是以,其所造成之災害損失亦逐年增大,所以泥巖地區之相關整治措施就顯著相當急切與重要。

在土地利用方面,西南部泥巖區的土地使用型態除建筑用地外,大致可分為保安林地、承租地、私人農地及裸露地。其中以保安林地所占的面積最大,全區早期(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%,現今由于其水土保持之負面效應已不再造刺竹林。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、苦藍盤及牧地狼尾草等優勢植物外,木本植物甚少,植被覆蓋度小,因此土地使用度甚低。

2泥巖地區環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與地區性微氣候(旱雨季分明,暴雨集中)互為因果循環作用下,使得環境水土保持問題叢生。茲分述如下:

2.1泥巖地區之生態變遷

泥巖地區因常年遭受嚴重地表沖蝕,植生覆蓋度低等情形,已逐漸導致區域性微氣候異常,使得地表干燥、缺水、火災頻傳,亦造成生物歧異度逐漸稀少、植生演替遲緩、生態回循環滯等現象。

2.2泥巖地區之微氣候

本區位于北回歸線之南,年均溫為26℃,最熱年均溫高達30℃,為全省之冠,全年氣溫超過30℃以上的月份或日數亦為全省之冠。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月長達半年幾為干旱季,雨量不到20%。植物經過長期反復的干旱現象,初生植物根系受到嚴重傷害,如圖1所示。降雨強度大,夏季氣溫高,蒸發散量大(夏季日蒸發量高達10mm),且降雨強度相當大,強烈的雨滴打擊坡面,更造成表土嚴重侵蝕,植物生長基盤不穩定,如圖2所示。

2.3泥巖土質之基本特性

2.3.1回脹崩解與坡面崩壞現象泥巖坡面在回脹、崩解之交互作用下,風化層產生相當多的龜裂,待風化層發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化層而停留于風化層與新鮮泥巖接口上,造成風化層沿著接口滑動形成平面破壞,導致植生基盤整個崩壞之現象。

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+以更優越的活動性聚集黏土片附近,增加了泥巖遇水擴散之能力,而其典型之理化性質如表3所示。

2.3.3坡度陡、硬度高泥巖裸露坡面其表面持續之沖刷,常呈刃嶺狀,大多已超越過自然植生復原之界限坡度(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衛星影像分類判釋,擴大為11179.5hm2其中以田寮鄉裸露面積最大占27.1%,其次為左鎮鄉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大有加速惡化之情形。其原因不外為:

2.4.1道路開發造成擾動破壞山區產業道路之開辟,挖填大量之土方,擾動原有之邊坡穩定。由于泥巖地質條件惡劣,部分地區水土保持措施缺乏或執行不易,致上部覆蓋層坍落,堵塞邊溝導致路基受徑流侵蝕而破壞,引發大面積坍方滑動,更加速泥巖出露,逢雨成災,不但影響道路正常功能,所引發之沖蝕,崩坍極為嚴重。

2.4.2造林不當與植被純林化泥巖地區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。旱季時因其生理機制的調節作用而大量落葉,常導致火災的發生。由于刺竹林下缺乏地被植物及枯枝落葉層的遮蔽保護,水分容易散失,其在涵蓄水源,調節水量,洪峰延遲等作用上較差。如此單純林相所產生之問題除水土沖蝕外,亦造成環境生態平衡的嚴重破壞,而其中又以毒他性銀合歡最為嚴重,其以驚人的結子量及優異自播性和惡地環境忍受力,在本區之荒廢地、淤積地等均形成強勢植群,使其它植物尤其系原生植物遭到毀滅性淘汰。由現地調查中發現本區域近1040km2土地上,僅剩南化鄉部分山區及內門馬頭山尚有部份原生林及次生林外,其它區域大部分為純林化之入侵植物或造林植物所占據,此亦凸顯了泥巖分布帶上生態系的脆弱性,以及其潛伏之環境生態系危機。

2.4.3果園經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。經野外調查發現果園管理問題頗多,且受農村勞力不足與高齡化影響,農民對果園管理有過份依賴化學藥劑現象,其中尤以除草劑不當使用問題最為嚴重。

2.4.4生態環境之污染泥巖范圍內之高雄縣內門、旗山、田寮、燕巢等鄉鎮之緩坡丘陵帶,部分曾受墾殖而造成表土流失。而泥巖出露較嚴重之區域,因地面已不適宜種植經濟作物,農民改從事飼養雞、鴨、豬、羊者,原耕地任其荒廢并作為放牧雞、鴨、羊之處所,此種農地利用型態的全面性改變,對這些區域的環境生態帶來了極大沖擊。

3泥巖地區之適宜水土保持方法

泥巖地區腳穩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,但每逢雨季混凝土擋土墻損毀率相當高,多數系肇事因于基礎受水流掏空或軟化沉陷及土體水壓宣泄不良所致。由于泥巖坡腳穩定措施系坡面安定與道路暢通之所系,因此對泥巖地區擋土墻之設置須依其立地特性,如地質結構、坡面水文條件等而采不同于一般地區之設計對策,才能發揮其功效。泥巖邊坡之整地與應注意事項為(1)坡度應緩于1∶1.5;(2)每5~7m高差應設置階段平截水溝;(3)坡面階段平臺之寬幅不宜小于3m;(4)階段平臺須采內斜且斜度應在5%左右;(5)坡面等高方向約30m間距,應設置一縱向防滲蝕混凝土排水溝。