潮間帶濕地生態水理模式建置及量化之研究

本研究主要目標為進行潮間帶濕地生態水利特性量化探討(以關渡自然保留區為例),並據此建立潮間帶濕地經營管理概念模式(conceptual ecohydraulics model),包含:現場調查資料、歷年航照圖判釋、水理輸砂模式、非線性規劃模式及植群變遷預測模式,以底棲生物量、防洪、濕地陸域化及鳥類棲地多樣性為主要的考量因子,進行包括紅樹林疏伐案例的探討。本論文共分六章,各章節之內容概要如下所述:第一章 序論:利用5-W構想圖及濕地操作可行性矩陣表論述本文的研究緣起、目的,並針對與本文相關的水利、生態及生態水利研究進行文獻回顧。第二章 研究架構及生態水利模式理論基礎:根據序論所提及的研究議題及遭遇困難,設計本文研究架構及流程,並據以提出生態水利模式(ecohydraulics model),以整合水利及生態相關的理論,本章並將模式分成數個模組,一一闡述各模組的理論基礎。第三章 關渡濕地水利特性:進行相關關渡濕地相關水利特性文獻蒐集及現場調查,資料可作為第五章案例分析時之用,分析內容包括感潮特性、水質狀況、全潮測量及床型變化等,以釐清本區可能與生態衝擊直接相關的水利特性。第四章 關渡濕地生態特性:進行關渡濕地生態相關文獻蒐及及現場調查,生態研究對象根據第一章5-W研究構想圖所述,包括植物(植群變遷)、底棲無脊椎動物及鳥類,以釐清本區之生態特性及其棲地需求,以釐清不同物種可能需要的相關環境因子(水利特性)。第五章 關渡濕地案例分析:綜合上述各章節所述之資料蒐集及理論基礎,並具體應用於關渡自然保留區的生態水利分析,主要分析目的在於探討水筆仔紅樹林擴張可能造成的防洪衝擊、濕地陸域化及生態衝擊,利用本文所建立的生態水利模式進行相關植群變遷、生態統計分析、環境因子分析、鳥類棲地類型變遷分析及水利分析等,以綜合評估若進行紅樹林疏伐必須面對的生態、水利問題的得失利弊。第六章 結論與建議:綜上結果,提出具體結論及後續研究建議。其中,第五章為利用前述章節進行關渡紅樹林濕地案例分析,依第二章建立之潮間帶生態水利模式進行GIS模組之植群變遷判釋、統計模組之底棲動物變化分析、棲地模組之鳥類棲地變化分析、水利模組之紅樹林擴張及疏伐分析及棲地類型變遷預測分析。GIS模組利用1986、1997、1998、2001及2002年之航拍像片進行植群變遷分析,發現本區之水筆仔紅樹林由1986年的7.2公頃擴增至2002年的23.8公頃,覆蓋面積增加達231%;泥灘地則由1986年的18.1公頃降低至2002年的1.1公頃,覆蓋面積降低達94%,而關乎濕地生命週期的潮間溝則由1986年的6.9公頃降低至2002年的4.2公頃,覆蓋面積達39%,由此可知本區之棲地類型已由早期的草本植物(蘆葦、茳茳鹹草)及泥灘地類型轉變為今日的木本植物(水筆仔)之紅樹林沼澤地。統計模組進行底棲無脊椎動物棲地環境因子分析,經由文獻回顧及現場調查資料進行分析,分別獲得貧毛類、多毛類、端腳類及蟹類之無因次迴歸式,採用之環境因子包括溶氧、土壤水鹽度、營養鹽濃度、底質平均粒徑及篩選係數等;並發現本區優勢種為環節動物門貧毛類,其喜好分佈於紅樹林潮間溝之裸灘地(關1測站),多毛類則喜好分佈於紅樹林、蘆葦混生區之裸灘地(關5測站),由此可知各底棲動物之分佈情形與當地之棲地類型有密切關係。棲地模組進行鳥類喜好棲地類型之景觀變遷分析,結果發現本區Shannon多樣性指數由1986年的0.98降至2002年0.77;Shannon均勻度指數由1986年的0.77降至2002年的0.56;優勢度指標則由1986年的0.41升至2002年的0.62;由此可知,本區之植群覆蓋情形的確有單調化的趨勢(優勢度升高、多樣性降低);而2001年及2002年之景觀指數值均相當接近,顯示此二年間之景觀類型變化不大;而鷸、鴴科水鳥偏好之棲地類型(泥灘地)則由1986年的18.1公頃降低至2002年的1.1公頃。水利模組進行關渡濕地紅樹林擴張效應及疏伐影響分析,擴張效應發現:超過5年頻率之洪水事件,在曼寧n值增加(反應紅樹林擴張效應)10%時,右岸即發生溢堤現象;紅樹林疏伐分析則根據2年、5年、10年及20年頻率洪水分析在不同紅樹林疏伐度情況下,其水位下降情形,並計算在200年頻率洪水延時事件中,紅樹林疏伐可能降低之濕地陸域化問題,結果發現:就防洪及濕地陸域化觀點而言,建議紅樹林疏伐度可控制在10~20%間,且疏伐對象以成林為優先考量,疏伐地點則可優先選擇西側及南側紅樹林。就前述之底棲動物(水鳥主要食物來源)分佈棲地類型而言,本文建議紅樹林疏伐在初步階段可控制在10%,且疏伐對象應從西側成林開始,但在疏伐之初應進行表土沖刷監測,以防濕地面積降低;而疏伐之後,應設定生態監測計畫,每1年至少監測一次植物相變化、每季進行底棲動物採樣分析,而鳥類觀測則可考慮以繁殖季及非繁殖季為觀察時間考量,如此才能降低對生態的衝擊,並據此評估相關物種之生態復育課題(如底棲無脊椎動物)。

作者:施上粟