莫怨蒼天變了心──森林土壤的哀歌

中央研究院生物多樣性研究中心研究員 邱志郁

~ 即使旱魃荼毒大地,環抱森林的溪流,依舊吐放涓涓深情。
款款相思,是森林向溪流傾訴衷曲;
潺潺細語,是源自於土壤的矜持與包容。 ~

輕柔漫步
   即使不是堆滿落葉的深秋,走在森林裡,都可以感覺到從腳底下傳來的浪漫。走在不同的森林裡,腳底有著不同鬆軟的體驗,愉悅卻同樣地湧現心田。高山森林,彈性最佳,腳掌落地,猶如踩在軟墊。平地森林,彈性較小,步伐行進,踏實卻猶帶鬆軟。
  
  仔細檢視土壤的組成材料,黏土、沙粒或偶爾出現的碎石,本身都不具備彈性。較大的土壤團塊,和岩石石塊有著截然不同的性質──土壤團塊中布滿著孔隙,構成了森林土壤疏鬆柔軟的觸感。土壤的孔隙,隨著不同的環境而變化。例如都市公園中的土壤,和近郊的森林土壤比較之下,本質上便有著相當大的差異。不僅是孔隙的數量有別,孔隙的形態也有相當大的不同。森林土壤具備大小不等的孔隙,公園土壤的孔隙則局限於單純細微。
  
  多樣而性質分歧的土壤孔隙,編織著大地不同程度的輕柔體態:饒富多樣生物活動的森林土壤,構築了大量而多樣的土壤孔隙。而人為活動頻繁的公園土壤,即使是在樹下,土壤孔隙仍屬貧乏,相對較為堅硬密實。捧起森林土壤團塊,稍加震動,土塊會自然裂解。形成大小不一,模樣不同的團粒,集合這些團粒成為土壤構造。這些形狀分歧多樣的構造,並不會出現在所有的土壤中,而是根據當地的環境條件,建構不同的風貌。落葉供應、土壤動物活動、微生物作用、根群分布、乾溼條件,都影響到土壤構造和孔隙的形成。
  
~ 縱然時時面臨挑戰 我喜歡 我的長相
因為這是我和母親 約定這輩子 最篤實的模樣 ~


地老情不荒──森林的敦厚情懷
※土壤團粒──脆弱的集合
   土壤是由砂粒、坋粒、黏粒,不同粒徑大小的土壤粒子所構成,這些土壤粒子集合形成團粒。地面若未受到植物的保護,強烈的降雨狀態下,雨滴的能量會破壞土壤表層的團粒。原本受到有機物和微生物菌絲所固定的土壤團粒,受到雨滴重力衝擊逐漸崩解,分散成為單粒狀的土壤粒子。雨後土壤再度乾燥時,大型的孔隙遭受破壞,或是孔隙內部被細緻的顆粒所埋填,形成單粒狀的構造。此等單粒狀構造的土壤乾燥時,容易在表層形成痂皮硬塊。類似的情形,含黏粒成分較高的土壤,雨後受車輛等器物重力碾壓,土壤構造崩解,形成夯實的現象。

※腐植質──土壤構造的靈魂
   一般人印象中肥沃的土壤的要件,就是「深色疏鬆」。事實上這也正是腐植質的貢獻。腐植質是動植物的遺體在土壤中分解,重新合成的產物。分子量約為數萬至數十萬,呈現暗色沒有特定形態的高分子有機物。森林的枯枝落葉的成分當中,醣類、澱粉、纖維素等碳水化合物和蛋白質,可被小動物和微生物分解,但木質素則難以被分解而殘留下來。再則,參與分解枯枝落葉的土壤動物和微生物死亡後,遺體分解的蛋白質、胺基酸,以及各類的微生物代謝產物、變質的木質素,可再重新結合形成新的高分子有機物,這也就形成了腐植質。腐植質不易被微生物分解,可安定存在土壤中。
  
  腐植質的功能,不僅能穩定供應養分、維持微生物生存,更是糾結土壤粒子的黏著劑,是構成團粒所不可欠缺的成分。地處亞熱帶的臺灣,氣候溫暖,雨量充足,適宜植物生長;但也因為溫度高,微生物的分解作用旺盛,土壤中的有機物分解殆盡,造成腐植質偏低的土壤條件,除了不利於保持肥力,也不易維持疏
鬆的土壤孔隙結構。

   正因為臺灣高山聳立,地形效應所造成溫度的改變,常引發水氣的凝結效應,為臺灣帶來充沛的雨量。隨著海拔高度提升,氣候帶及植被條件隨之改變,呈現亞熱帶常綠闊葉林、溫暖帶常綠闊葉林、涼溫帶混生林、冷溫帶針葉樹林、高山草原等不同的生態系。
  
  隨海拔爬升而遞減的氣溫,不僅造成植被林相的改變,也造成土壤性質的差異。在高海拔的低溫條件下,枯枝落葉的分解緩慢,使得高山森林累積較高量的土壤有機物。堆積在土壤表面黑色鬆軟的腐植層,可厚達二十公分;相對而言,平地和低海拔森林,除了落葉之外,幾乎無法觀察到明顯的腐植層。
  
  臺灣高海拔山區的森林和森林底部的深厚腐植層,可算是臺灣珍貴的資產。腐植層所具備的超強吸水能力,彷彿是覆蓋在臺灣背脊上,綿延不絕的超大型軟墊或厚實的地毯。配合著森林土壤的大量孔隙,足以迅速吸納降雨,有效地挹注地下水層,緩衝暴雨引發山洪的危害,並緩和釋出水分,供應溪流水源。正因為森林透過枯枝落葉,不斷供應有機物到土壤中,維持了土壤的結構機能,讓土壤不至於劣化。無形的綠色水庫,千年萬年前即已存在於臺灣的高山上,滋養臺灣的過去和現在。

多情亦災情──雨水的雙重面相
   雨水,潤澤生命的源頭,卻也是生存破滅的肇端。森林覆蓋的地面,受到枝葉、根、落葉保護,當林木砍伐後,枯枝落葉層流失,表土開始侵蝕。尤其是岩盤劇烈風化的地區,雨水加速侵蝕作用,崩塌作用旺盛。表土不安定的地區,樹木難以著生;而欠缺植物保護的表土,加速流失,更易造成禿山的現象。
  
  山區土壤有時會呈現大規模的移動現象,對民眾的生活造成重大影響。此種地滑、山崩的現象,多半是伴隨地震、侵蝕、雨水等因素,造成地形的改變。坡面上的土壤,具備往下移動的重力;至於土壤粒子之間的糾結和摩擦力,則構成產生抗拒重力移動的支撐力。平常,土壤粒子間的支撐力,足以抗拒土壤下滑,但若是坡面傾斜角度過大,或是坡面上方的重量過重(諸如雨水負載),不堪負荷時,便形成土壤層沿著坡面下滑的現象。其中,引動危機平衡的重要因素便是地下水的作用。
  
  若仔細觀察土壤層,在某個深度的土壤粒子間的空隙,有時會充滿地下水。土壤粒子堆疊會形成往下的重力,但在該深度的地下水的水壓也具備推開土壤粒子的力量。當大雨降臨,造成地下水急劇增加時,抵消了土壤粒子之間的糾結力量。也就是說,當山坡斜面移動的動能大於抗拒移動的力量時,將造成整個山坡斜面的土壤開始滑落。颱風季節山區降下豪大雨時,經常發生這種現象。道路和道路沿線人為墾殖的邊坡,更進一步削弱了整座山坡面土石的穩定性。

涓涓訴衷情──森林土壤的保水和防洪機能
※孔徑的生成
   土壤構造──孔隙,維繫土壤健全機能的優雅情懷,卻存在脆弱的體質。過度踩踏之類的人為活動,會造成森林土壤喪失構造,退化成類似公園緻密、缺乏孔隙構造的土壤。森林土壤,不僅止於提供漫步時的飄然想像,更攸關生活上切身的水源供需與國土保安。仔細檢視森林的土壤層次結構,在地表上堆積著枯枝敗葉的腐植層,緊接著是深色、含有高量有機質的土壤表層,然後是色澤較淺、有機物含量較少的底土層,更下方則是初步風化的岩石碎屑。
  
  森林的各個土層中,包括枯枝落葉堆積、小動物挖掘、樹根腐爛,構成大小不等、形狀互異的各種孔洞管道。加上由土壤團塊所構築的纖細孔隙,共同撐起了地面下超乎想像的空間。尤其在土壤表層,孔隙可高達整體體積的 70%。這些曲折而分歧的孔徑,多少維持相通的狀態,提供了土壤中良好的通氣、透水性質,同時也具備相當程度的保水效果。森林中多層次的樹種間相互交錯的結構,則構成了自然的維護功能。多層的樹冠本身如同傘蓋,可阻擋暴雨的重力衝擊。地表堆積枯枝敗葉的腐植層,能夠進一步緩衝雨滴的撞擊力道,防止雨滴對於土壤結構所造成的破壞和侵蝕作用。
  
  原始森林,不但在地面上具備良好的植被保護,土壤的孔隙也完整健全,不至於被迅速填補阻塞。地表的雨水,能夠順暢地往土壤內部滲透。透過這些土壤孔隙,雨水可以由地表滲入土壤內部。蓄積在土壤孔隙中的水分,持續地挹注到地下水層,或是沿著坡面釋放到河流中,因此在乾旱時節,溪谷中還能保有涓涓細流。簡單而言,健全的高山森林,可視為天然的綠色水庫。森林土壤無數遍布的孔徑,則可視為構成通往高山綠色水庫的密集入水口。

※孔徑的破滅
   雨後的公園、校園地面常有積水的現象。森林中卻幾乎看不到積水,降雨會迅速被地面吸收。經由簡單的實驗,便足以瞭解不同性質的土壤間,雨水吸納功能的截然差距。在一平方公尺的面積內,傾倒一桶水(約四公升),森林表面只需五秒鐘即已漏乾,森林步道則須耗費九十秒的時間。其中的差異,主要是土壤中的孔隙數量、大小、形狀不同所致:孔隙數量多、孔徑粗大、孔徑延伸長度較長,皆有助於排水。
  
  即使在森林中,依據地面的狀態,土壤性質仍有相當大的差別。森林步道位置孔隙稀少,森林內部的土壤則具備豐富孔隙。再則,若以孔徑大小而論,森林步道位置的孔徑,細微到僅能用放大鏡或顯微鏡觀察的程度;森林內部則既有粗達手指可伸入的大型孔隙,也有如同步道位置的細微孔隙。孔隙的數量和形狀差異,也是造成步道地面堅硬,森林內部土壤鬆軟的主因。
  
  土壤大小的孔隙,許多都是由土壤生物的活動所造成。森林地面有大量落葉,經由馬陸、蚯蚓等動物吞食之後,其糞土形成鬆軟的土塊而堆積成孔洞,或者是由土壤動物活動所挖掘的洞穴。再則,樹木腐朽的根部也可構成孔道。相對而言,步道地面少有落葉,也欠缺生物活動,人為踐踏更破壞原有的構造,只遺留下小型的孔隙。雨水往下的移動作用和孔徑大小有密切的關係。小型孔徑毛細管作用張力強,水分移動緩慢,甚至停滯。大型孔徑則受到較少阻礙,雨水易於往下移動。
  
※防洪的機能
   柔情的森林,究竟如何面對風雨的暴虐,撫慰溪流驚恐的心?森林間的降雨,一部分被樹木的枝葉、攀附植物、地被植物所留滯。到達地面的雨水,會逐漸滲入土壤內部,除非歷經長時間的豪雨,否則不至於形成地表逕流。雨水通過透水性良好的腐植層,往土壤下層移動,或者沿著坡面的方向往谷間底部方向移動。隨著孔隙大小和性質的差異,水分在土壤中的移動速度有所區別。透水性高的土壤表層,雨水流動較快;底部的層次流動較為緩慢。這些通過土壤孔隙的水流,都比沿著地表移動的逕流和緩,不會立即進入溪流。況且土壤孔隙的水分,歷經滲入和流出的過程,也延緩了雨水到達溪流的時間。即使是短時間內的集中降雨,也能夠較為均勻而穩定地注入溪流。
  
  森林能夠減緩豪雨往河川奔流的水量。土壤孔隙扮演著類似海綿的緩衝機能,讓森林建構了隱藏在地底的水庫。在水源的涵養功能上,森林猶如優質的舞臺,真正扮演的主角則是土壤。存在於土壤中大大小小的孔隙空間,發揮了暫時留滯雨水的效果。在山地降下的雨水可暫時保存在土壤中,並藉由良好的土壤結構所形成的孔徑,挹注地下水層。正因為這項保水和調節的機能,緩和了洪水期溪水暴漲、枯水期間溪水枯竭的情形。
  
   土壤、山林整體究竟能保存多少水分?雖然依據土壤質地和化育特性而有區別,難以一概而論,根據粗略的估計,一公尺深的土壤大約可保持數十至百餘公釐的雨量,更深層土壤可吸納的雨量約為一百至數百公釐。這種吸納保存水分的能量,是依地形、地質條件、土層深度、地底岩石風化程度差異而改變。基於這個因素,並不能單憑森林的樹種,研判土壤的保水能力和河川的流量關係。森林林相組成、土壤的化育形態、森林的坡面地形,才是真正決定遲滯洪水的因素。
  
  森林間接提供土壤生成的環境,並且維護土壤構造。良好的土壤構造,間接地也保障了森林存續的安全。成熟健全的森林,不僅有多樣樹種所構成多層次的樹冠,地面又堆積枯枝落葉層提供保護,且具備優質的土壤孔隙構造,保水和排水的功能健全。至於樹種多樣性偏低,地被植物和枯枝落葉層單薄的人工林,土壤的孔隙構造不健全,並無法充分發揮保水和涵養地下水的功能。原始林和成熟的森林,排水功能良好,具備強大的防護機能足以消解豪雨的衝擊。人工林排水功能不全,對抗豪雨的衝擊力較弱。集中的強烈降雨,便可能超越負荷而造成崩潰。這些因素,也正是在國土保安的角度上,人工林無法取代原始林的關鍵。
  
  瞭解森林儲水的本質,再檢視臺灣的森林體質,讓人為之憂心不已。長年經濟開發至上的政策,在臺灣開鑿了各式的道路。一條條的大小道路猶如利刃,一次次地切割原始林,啃噬著臺灣的命脈。即使砍伐原始林後補植了人工林,卻已無法挽回森林體質改變的事實。

變色的文明
※消褪的古文明
   世界上著名的文明起源,包括中亞的兩河流域(底格里斯河、幼發拉底河)、埃及的尼羅河、中國的黃河流域,幾千年前都曾經在人類歷史上閃耀燦爛光輝,如今這些地區在世界舞臺上早已無足輕重。
  
  西元前 3000年,在中亞的兩河流域定居的人類,已使用文字和建構城邦的社會形態。當時環繞美索不達米亞平原的山區,具備茂密的森林,涵養穩定的水源供應灌溉系統。肥沃的土壤,支持豐饒的農業生產。隨著人口繁衍,逐漸往上游地區發展,砍伐森林、墾殖山坡地,開啟土地劣化的肇端。伴隨著山林的土壤侵蝕沖刷,泥沙填高了河床,造成洪水頻繁。灌溉水路的疏濬工作,也成為施政的沉重負擔。再則為該地區原本就較為乾旱,在喪失森林涵養水源的功能之後,加速生態劣化的腳步。最終的結局,人為力量無法再和自然對抗,農地的水源供應短缺,鹽類累積在土壤表面,妨礙農作物生長。農業的生產力衰退,由高度繁榮走向蕭條沒落。
  
  華夏文化起源於黃河流域。周朝、秦朝、漢朝,都已建造豪華的宮殿,伴隨著貴族高官的府第。但朝代遞嬗的兵燹,繁華盡是灰飛湮滅。項羽的一把怒火,讓阿房宮連燒三個月,不但足以想見宮殿雄偉,更可理解朝代更迭之間,興建都城嚴重消耗了森林巨木資源。大約在漢武帝的時代,鐵器已相當普及。鍛造冶煉製鐵的過程中,更進一步消費大量的木材當作燃料,加速砍伐森林。
  
  綜觀中國歷代的京城和發展重心,由黃土高原南側的長安附近,逐漸往東擺盪,終至偏重於東邊的城市。唐朝可算是最後以長安為國都的朝代。這個趨勢的改變,大致上可說明黃土高原生態逐漸劣化,生產和政治重心不得不往東遷移的現象。
  
  黃土高原經歷秦漢、明、清三次大規模「屯墾」,政策上鼓勵濫伐濫墾,促成了萬劫不復的生態災難,土壤極度劣化,綠意皆已被漫無邊際的黃土所吞沒。中國歷代都受黃河洪水所累,近年來不但暌違了過去的水患,黃河甚至面臨幾近斷流。沙漠化現象日益嚴重,水源短缺,和中上游生態劣化的沉痾絕對有關。
  
  檢視世界上各個地區所發展的文明,都市建設所需要的建材、生活所需的燃料,都必須消費大量木材。國家的發展、都市的建設,都立足在森林資源的開發之上。至於文明的發展軌跡幾乎都如出一轍──森林消失後,水源枯竭,耕地沙漠化,無法維持京城的機能,只有尋求遷都或是淪為衰敗的命運。


~ 果園 菜田 趕不走的怪獸 永不飽足
齜牙張口 孿生的威猛狡黠 撕咬山林的髓骨和魂魄 ~


※暴衝的不文明
   相較於古文明發展所累積數千年的尺度,臺灣開發的歷史極為短淺。但是現代化科技對於環境破壞的規模和速度,卻千百倍於古代的人為力量所造成的衝擊。現代化的工程科技,挑戰了自然的險阻,卻壓縮了人類應變的時空。大自然的反撲力道,悄悄蓄積了吞噬的能量。診斷臺灣的自然資源,平原已開發殆盡,低海拔丘陵本質上已無天然林。中高海拔的山區,又被遍布可及的道路肆意蹂躪而支離破碎。


~ 快刀手橫掃的國度 怪獸自由行的國度
雞糞,粉飾了石礫地富足的假象
泥土,已走遠,從那被剝離的故鄉 ~

   審視中橫公路沿線,無論是蘭陽溪、大甲溪的溪谷,公路沿線盡被開發為菜田、果園。墾殖活動不但加劇了邊坡土壤的侵蝕作用,對於山地的破壞也已到達令人驚駭的程度。田地裡幾乎看不到土壤,蔬菜就長在石礫堆中。砂礫石塊無法保持養分和水分。蔬菜所需的養分,完全仰賴大量的雞糞肥料。墾殖活動,不但剷除了原本森林的水源涵養功能,菜田果園本身的土石沖刷、肥料農藥的濫流,更威脅水源的水質和水庫的壽命。連帶地,也危及中下游民眾的安全。
  
  菜田欠缺良好覆蓋,容易遭受雨水沖刷。人工造林是否就可確保高枕無憂?
  走入位於梨山附近的林地,依然是令人神傷。該地區火災頻繁,至今林務局已耗費大量經費反覆整地造林,遠觀勉強維持著翠綠,走進林內,只見表土嚴重侵蝕流失,殘留摻雜大量亂石,土壤並未充分化育。這種滿是石塊,欠缺腐植層的林地,土壤缺乏孔隙結構,幾乎完全不具備保水、防洪的功效。
  
  臺灣陡峭的山坡地,原本就極為脆弱,經不起人為擾動。林木砍伐後的幾場大雨,可能就將歷經千年孕育的土壤沖刷殆盡。類似的情形,發生在臺灣各地山脊。各處水庫上游,臺灣賴以活命的水源地,竟然多是公路暢通,旅遊觀光、高山墾殖頻繁的區域。毫無管制的山嶽活動,殘害著森林地表,預支未來幾個世代的環境負債。走在臺灣背脊,呼吸著歡笑和驕傲,卻是踩踏著昂貴而沉痛的浪漫。

~ 道路,嗜血的快刀手
背負滾動的急切 磨蹭更鋒利的貪婪 舔舐台灣背脊深長的傷口 ~

※水庫積滿山脈的血肉 森林的悲淚
   回顧幾十年來的國土開發建設的本質,是耗費大量的國家資本,將原本以森林所構成天然的無形水庫,改成水泥槽化的有形水庫。水庫上緣、周邊卻又開闢道路,帶動墾殖造成崩塌。又得再花費更多的經費修補大地潰爛的傷痕。
  
  國家的資產,不斷投入無底的洪流。中橫公路、新中橫、臺灣數不盡的各級山區道路,年復一年的景象,不斷以鋼筋水泥護坡、構築擋土壩牆。崩塌的水泥灌漿坡面,總是不斷往兩側擴展、往山頂蔓延。隨著每年的颱風,崩塌的規模不斷擴大,證明這些工程根本無效。公路沿線,水泥邊坡和裸露岩層的山壁,逐漸取代了綠意。原本深峻的溪谷河床被土石堆埋,許多路段甚至已逼近路面。如此的道路,有何觀光的價值?如此的道路,又有何存續的必要?

~ 梨山,不是梨的故鄉
闢荒,被侵犯的濫觴
變色的巨龍鱗片 泛起剝落的悽傷 ~

  中橫公路帶動道路沿線周邊墾殖,尤其以梨山附近最為密集。墾殖活動伴隨經常性的火災,造成鄰近林相不斷遭受破壞,破壞的範圍也不斷擴大。新中橫公路開通至今,沿線的墾殖活動,已掀起濁水溪上游林相的巨大改變。南投縣信義鄉神木村,臺灣最大的樟樹神木,已岌岌可危。神木前的土地公廟慘遭土石衝擊,連神像自身都難保平安。

莫怨蒼天

   98年臺灣南部的水患,主要原因固然是全球氣候變遷所引發的極端強烈降雨。此等滂沱的雨量,是已超越了森林能夠攔截和舒緩的極限。土壤飽和含水造成山林坡面滑動,引發土石流,是難以迴避的天災,河谷沿岸的道路和墾殖活動,更進一步擴大災害的幅度。更要命地,原本不適合居住的河谷、沖積扇之類的危險區域,偏偏又聚集村落,加劇災難的形成。倘若同樣的雨勢降在不同的地點,環山、梨山、清境農場、廬山、霧社、拉拉山,難道不會造成類似的悲劇?
  
  高山森林,滋養臺灣生息的水源,各種產業和民生的命脈,卻縱容少數人肆意啃噬荼毒。威權時代錯誤的政策,在社會進入民主化後顯得更為荒腔走板。特定選票的顧慮,勒索了公益。原本盤據在臺灣背脊上的毒瘡,更是變本加厲加速潰爛。侵占破壞了國土,竟可理直氣壯聲討生計;濫墾國有山林,竟可藉復育造林名義請領補償金。況且,目前發放了補償金,並不能確保山林能夠復育,也無法規避將來山林再度的墾殖活動。保障了少數人一時的權益,卻是殘害了數代人生存所仰仗的泉源。
  
  政客不斷搬出國庫的資金撒在通往殘害山林的道路上,蛛網密佈的各級道路,凌遲慢剮著臺灣的肌膚。數十年來,建設臺灣的口號甚囂塵上,一條條描繪榮景的道路,竟是將臺灣一步步逼向進退維谷的深淵。正常人不會花大錢長期買毒藥殘害自己,除非是遭到蠱惑,認為毒藥補身。
  
  是迷信工程科技錯了?是國土規劃錯了?是社會的期待錯了?是政客錯了?是技術官僚錯了?還是民主制度錯了?種種問題,似乎已無法再以單純土壤學的觀點評估森林土壤的保水、水文涵養的功能。
  
  土壤生成化育的速度極為緩慢,森林中形成一公分表土,需要耗費數百年以上的時光。在缺乏完善保護的地面,一場暴雨就可能洗去大地涵蘊蓄積百年千年的精華。對於陡峻的臺灣山林而言,輕率的土地利用行為,無計迴避森林表土遭受侵蝕流失。表土的侵蝕作用,造成土壤結構性的破壞,導致森林的水文涵養功能潰決。縱使立即將墾殖區強制造林,奈何珍貴的表土已剝蝕殆盡。如此森林,徒具光豔外表,卻不具嫻淑慧心,如何斡旋天地之無情?
  
  倘若稚嫩的人工林,氣質涵養尚還無法被寄予期待;豈能縱容恣意暴露的高山蔬菜田,繼續招搖釀災?數十年來的曲解和放任,讓有情政策對國土作最無情的殘害。在相當的歲月裡,暴戾的雨水,依然凌遲山脈的痛處,鞭笞臺灣背脊上脆弱的筋骨。
   山林在哭泣,淚痕下盡是大地無法弭平的傷口。
   溪流在哀號,嘶啞聲中控訴森林被掐死了的溫柔。

~ 明知 註定要分離 縱使一切只能留待回憶
我珍惜記取 這份真誠 面對命運的境遇 ~