極端氣候看林業 毫無整備的人工林與土石災害 | 環境資訊中心

極端氣候看林業 毫無整備的人工林與土石災害

2021年09月02日
文:劉建志
7月中旬,因為一小時內下了300mm的雨量,導致德國境內兩個城邦淹水及幾百位民眾的死亡,此為當地有紀錄以來最強的降雨。德國大部分國土屬於溫帶季風氣候,每年降雨量為700~1000mm,而台灣及日本依據地區不同有所差異,但年降雨量幾乎為2000~4000mm之間,因應自然災害的對策也當有所不同。

林業——人類影響自然植被及地貌最多的一個產業,在67%國土為森林的日本,日常生活的種種幾乎離不開林業的影響,如生活用水、建築用材、乾淨的空氣、水土涵養等等。

在東亞與歐陸氣候及地質條件差異這麼大的情況下,照理講對自然災害的因應方式、與大自然的相處之道,或林業型態等都應該有所差異,但非常神奇的是,如此地形複雜及降雨劇烈的日本,在林業的工作現場,絕大多數業者僅採用歐陸國家的做法及機械配置,但是卻沒有建設耐用及兼顧排水的作業道[1]

取而代之的是,使用大型且高效率機械、不顧氣候風險及不可預測的強降雨,開設一次性的寬幅作業道[2],實施大規模坡地的皆伐。

德國式作業道-出處 欧州型林業モデル林構築の取組み 長瀬雅彦-
日本林業公司設置的德國式作業道。圖片來源:欧州型林業モデル林構築の取組み 長瀬雅彦

健全的森林與其功能:水源涵養、洪水緩和、水質淨化等

在探討其中差異之前,得先了解森林涵養水源的道理。當雨水滴落到森林時,70%的降經過樹冠滴落、而8%沿著樹幹留下,剩餘的22%會在降落的途中蒸發回大氣,即為降雨的衝擊緩和。

降雨再隨著土壤縫隙緩緩入滲,只有少部分降水會在地表流動,健全的森林與土壤共可吸收100~300mm/h的降雨[3];多餘的、不可吸附土壤間孔隙的水分[4],才因重力下落至不透水層,此時才累積形成地下水脈流動。也因此,森林可以減緩大雨直接匯入河川的速度[5]

自樹冠而下的降雨,經過不同高度植物遮擋,減緩雨水滴落的速度,加上地表豐富的地衣苔蘚及落葉層,雨水不會直接激濺起地表沙土,減少沙土隨著地表水的流動而導致的沖刷。

森林降水及地表土模式-出處森林土壤と森林保水機能 五味高志
森林及土壤剖面圖。圖片來源:森林土壤と森林保水機能 五味高志

另外,根系的健全,使得滲入水可以附著跟與泥土的間隙,緩緩的入滲到更底部的土讓及岩層之中,更有利用根系的張力,抓附土壤的效果[6]。一個健全的森林,水分是源源不絕的入滲土壤及地下水,地下水順暢的匯入河流,強降雨來臨時,河水少有夾帶的泥土沙粒。

毫無整備的針葉樹人工林

人工林,是將原生林皆伐後,依據人類需求所種植出來的。特點為單一的經濟作物樹種,且為高密度種植,以台灣為例,位於山坡地的人工林大部分為針葉樹的柳杉。

無人管理的檜木及柳杉林[7],由於陽光沒辦法透過樹冠進入,導致林地表層的植物只有單一種類蕨類生長,下層植物的生長退化,使保土流失的危險性增加,也使得野生動物失去覓食的場域[8]。並由於針葉樹的枝葉富含油脂,沒辦法轉換為良好的腐植質土壤[9],使得人工林的土壤浸透能力低落[10]

難以生長地表植被的放置人工林。圖片提供:劉建志。
難以生長地表植被的放置人工林。圖片提供:劉建志。

而未經疏伐及管理的人工林,生長空間受到阻礙,根系不能健全的生長,也使得森林防止土石崩壞的能力減弱。針葉林表層落葉的單一化,也無法有效阻止土壤侵蝕,逐年的侵蝕下,逐漸增加土石流發生的風險。

皆伐後的山林

日本的林業公司及森林組合,經常為了追求更高的效益、更快速的賺錢方式而採取皆伐。然而,大面積的人工林經過皆伐後,林業公司卻放任林地荒蕪、加上作業道破壞坡地,也未進行皆伐後的必要事項[11]

追究其原因,往往是山林地主遠走他鄉,他們多半是沒有林業經營意願的老人或其子嗣,已經沒有住在祖先留下來的林地附近,在林業公司的遊說下,取得這些地主的皆伐許可後,將山林一次性砍伐並將收入按比例分配給地主,而完全沒有植被的山坡,就這樣任其荒廢。

光禿禿的山林與其荒廢,不如轉租給太陽能公司,在山坡設置太陽能板。這樣的山坡地幾乎沒有森林水土涵養的功能,隨著降雨逐漸侵蝕表土,土壤流失、土壤健全度下降、一次性的作業道崩毀……等待一次強降雨的來臨,土石流往往是可預見的後果。

利用作業道進行皆伐
利用作業道進行皆伐。圖片提供:劉建志。

荒廢的一次型作業道
荒廢的一次性作業道。圖片提供:劉建志。

最近發生的土石災害

今年日本從九州到關東,幾乎都有破歷史紀錄的降雨出現,而土石流災害頻發,也導致人員死亡及大量財產的損失。

今年7月上旬,於熱海市伊豆山區出現的土石災害,導致百億日幣的經濟損失、128棟房屋損害及26人死亡。其主要原因是位於山谷的山坡地遭到人為破壞,在此區域填入產業廢棄土壤,而崩壞地的上方處也早已開拓成草皮,失去森林原有的水土保持能力,加上周邊架起太陽能板設施[12],導致雨水集中於邊坡,以地表水的形式流入人工開設的谷地。種種因素導致了令全日本震驚的土石災害。

雖說土石流的成因非常複雜,須考量不同地區的地質、降雨、土壤、表層植被狀態與人工建設物,很難歸納出林業(或是皆伐)之於土石流的關聯性。但易發生土石流的坡地,大部分是經歷了長期的自然侵蝕及風化,逐漸造成地質不穩定的狀態,由原先水土保持能力較高的林地轉變成易崩塌的坡地。

皆伐山坡地的崩塌
皆伐山坡地的崩塌。圖片提供:劉建志。

皆伐山坡地的崩塌情況
皆伐後的山坡地,導致土石崩落。圖片提供:劉建志。

近年來土石流的頻發,逐步凸顯日本放置人工林、皆伐、不嚴謹的山林作業道開設所衍伸的種種後果[13]

因應氣候變遷的影響,未來可能面對無法預測的強降雨,以及預防災害的前提下,林業工作也必須較以往的經驗更嚴謹,而必須改變習以為常的傳統做法,增加山林坡地的抗洪能力,面對災害才能有更高的承受力。

兼顧環境永續及生產的林業  在日本逐漸受到關注

台灣在推廣國產材5%自給率的目標時,林業的開採及施作的技術和方式,卻非台灣民眾所關心的對象。目前林務局的每年施作計畫有一半為皆伐,而另一半為列狀或魚骨狀疏伐[14],雖然台灣目前礙於法規,沒辦法開設新的作業道進行林業活動[15],但是現今幾乎全世界的林業國家都採取作業道的疏伐/皆伐模式。

為了提高效率並顧及人員的工作安全,筆者認為,作業道的開設是台灣林業發展必須進行的方式。

為了應對林業衍生的環境災害,日本民間經過300多年歷史發展出來的自伐型林業及其環境友善的作業方式,在近10年的推廣下,逐漸由民間的倡議,轉變為林野廳也認可的林業方式。尤以今年日本官方的林業白皮書中,有專欄文章闡述自伐型林業的優點,更可以看出日本正逐漸從破壞山林的大規模機械林業,轉為友善環境、兼顧水土保持的自伐型林業模式。

而自伐型林業正是我目前在日本從事的工作,並在閒暇之餘撰寫專欄,將此推廣至台灣的初衷。

註釋

[1] 標準的德國式林道,以中間微凸兩側低落的方式建設,並且挖設排水溝渠,使降雨可以順利的排放,兼具排水及耐用。但日本的大部分林業公司,並不會細心的建設高強度耐用的作業道。

[2] 皆伐完即棄置不用的作業道,這片山地也不會從新種植樹苗,任其荒廢或自然生長,而作業道開設區域也會相繼崩塌。

[3] 依照表土及地質種類和土壤層厚度做出的分析報告。

[4] 土壤塊粒間的毛細作用可以吸附水分。

[5] 隨著降雨逐漸的使土壤層飽和,在水分完全飽和所有孔隙時,土壤就失去大部分減緩降水匯入河川的速度。(資料來源:解開森林與水的謎題)

[6] 資料來源:日本林野聽〈土砂流出防止機能の高い森林づくり指針

[7] 通常新種植的樹苗為3000棵/公頃,並且在經過多次疏伐後,50年後的人工林所遺留下來的樹木約為500~700棵/頃。

[8] 獸害 : 野生動物在人工林沒有食物的情況下,會由原本的山林區域冒險的進入人類的耕地或村落,造成農作物及秧苗的大量損失。

[9] 充滿油脂的落葉,沒辦法如闊葉樹的葉子一樣腐爛,過了五六年仍是乾燥的落葉型態堆積在地表,並且沒辦法生長出地衣及苔蘚的真菌層。

[10] 降水沒辦法順利進入土壤及地下水層,逐漸地造成整個林相的坡壞,根系無法在土壤深層吸收到水份,而其反饋就會導致水土保持能力降低。(資料來源:土中環境 高田宏臣)

[11] 正常的情況是,皆伐後必須種植新的植栽、架設防野生動物圍籬以保證初期樹苗的健全、經年性年的除草及在往後50年內總共三次的疏伐。

[12] 剷平山脊處創造大面積南向斜面以供太陽能板架設。

[13] 據日本自伐型林業推進協會,在特定地區統計的700件土石流事件,大約300個崩塌地的上游為皆伐後的區域。

[14] 台灣在任何坡度的山林,幾乎都採用與50年前技術無異的架線鋼索的方式集材。機械老舊且危險程度相當高、生產效率低落。

[15] 台灣的林地每公頃允許新設作業道20公尺,日本是每公頃允許設置300公尺。

作者

劉建志

來自嘉義民雄,畢業於中央大學主修太空物理。因為空氣污染問題開始從事環境相關的活動,也曾在廣東及無錫的NIKE及APPLE工廠待了兩年,只為了了解搖籃到搖籃的真實性。目前與妻子及女兒居住在日本高知縣西南區域,從事林業及里山工作。主要目標是推動台灣的林業蛻變,也希望台灣可以有藍天、有大口呼吸的空氣。