GLORIA高海拔山區草原生態系動態複查

和義 劉 (Liu)1, 行政院農業委員會林務局2, 行政院農業委員會林務局3, 和義 劉 (Liu)4

1 國立中山大學生物科學系, 高雄市鼓山區蓮海路70號, 804, 高雄市, Taiwan; 2 行政院農業委員會林務局, 台北市杭州南路一段2號, 100, 台北市, Taiwan; 3 行政院農業委員會林務局, 台北市杭州南路一段2號, 100, 台北市, Taiwan; 4 國立中山大學生物科學系, 高雄市鼓山區蓮海路70號, 804, 高雄市, Taiwan

Corresponding author(s): 和義 劉 (Liu), 行政院農業委員會林務局 (eml@forest.gov.tw)

Received {date}; Revised {date}; Accepted {date}; Published {date}

Citation: Combination of authors, year of data paper publication (in parentheses), Title, Journal Name, Volume, Issue number (in parentheses), and doi of the data paper.

Abstract

　　全球氣候正快速的暖化中，並在強烈地改變現存生物圈的外貌。高山地帶的生態系統對於溫度之上升最為敏感，主要是因為高山是由低溫條件所構成的生態系統，所以高山植群常用為偵測暖化效應的有力工具。最近的調查顯示台灣中部山地的植物在過去一世紀平均每年上移3.6公尺；由於台灣高山地區的特有種比率以及單位面積的分類群密度都是最高的，因此對於生物向上遷移所可能造成的生態系衝擊需要加以研究並提出適當的對策。針對此議題，本研究依據「全球高山環境觀測研究計畫」（英文簡稱GLORIA），於民國97年至99年間，在台灣本島高海拔山區選擇5個符合標準的目標區域以及各區域內適合調查所需的3座山峰，測量並收集各山峰上的高海拔山區草原生態系之長期生態監測基本資料。今年所進行的為針對其中的大水窟目標區域進行複查的工作，並在附近的區域進行草本植群的調查及分類，以比較物種、植群和環境因子在垂直和水平梯度上的分布格局及變化，為物種和植群的長期監測提供基礎資料。草本植群可分為3種植群型: 油薹植群型、香青-玉山箭竹植群型及一枝黃花-玉山箭竹植群型；除濕生之油薹植群型，其他兩型亦為GLORIA山峰地區的植群型。在物種豐度方面，發現其不只與海拔有相關，且與取樣面積在1 m x 1 m以上的樣區面積相關；另外，溫度之隨海拔變化可能會影響植物種類的類型在垂直和水平梯度上的分布，此點在未來兩年加入四個目標區域之數據後或將會更明顯；同時物種豐度變化也與溫度變化有顯著線性關係，是否會因此影響某類物種的生存則需要進一步分析；各山峰及不同類型的樣區，本次複查顯示大多數較前次調查有較多種類及特有種，沒有跡象顯示有任何物種因較高海拔之較低面積以及增加的物種而有衰退的情形，長期影響則尚待觀察；未來兩年加入之數據當可為生物多樣性喪失的風險和生態系統不穩定的風險提供重要的評估依據。 　　The quick globe climatic warming is strongly affect the existed biospheres. The ecological systems in the alpine region is especially sensitive to temperature increasing as the alpine area is composed of the ecosystems made by low temperature condition. The recent study revealed that plant species have moved upward 3.6 meters annually in the central mountain regions of Taiwan. As the endemic percentage and taxon density are very high in Taiwan alpine region, it is needed to assess the impact of these up-moving plants on alpine ecosystem. This project aims to measure and collect all long-term ecological monitoring data for Taiwan alpine grassland ecosystem. Five target regions with three summits per region have been surveyed in 2008-2010 with the protocols set up by GLobal Observation Research Initiative in Alpine Environment, GLORIA. This year project is to resurvey the Dashueiku target region and to make a herbaceous vegetation classification for the National Yushan National Park alpine grassland. Three vegetation types have been identified. The horizontal and vertical distribution patterns of each plant species found in the plot were studied. It is found that species abundance is positively related to sampling plot area, negatively related to altitude. However, species number and endemic species number were all increased in all summits and almost all plots with the area above certain size, and there is no any previously recorded species missing and no sign that any species is declining. However, long-term monitoring is especially needed as the area is limited in the summit. This year data, together with next two year results, can be used to assess the potential loss of alpine biodiversity and risks of alpine ecosystems.

Keywords: Occurrence, 全球高山環境觀測研究計畫, GLORIA, 高海拔草原生態系, high mountain grassland ecosystem, 高山植群, alpine vegetation, 行政院農業委員會林務局, Forestry Bureau (COA)

Project details

Project title: GLORIA高海拔山區草原生態系動態複查Dynamic resurvey of GLORIA high mountain grassland ecosystem.
Personnel: 和義 劉 (Liu)
Funding: 行政院農業委員會林務局
Study area descriptions/descriptor: 玉山國家公園生態生態保護區

Data published through GBIF: http://ipt.taibif.tw/resource?r=a10200619

Spatial coverage

General spatial coverage: 玉山國家公園生態生態保護區
Coordinates: 23°16'12''N and 23°16'48''N Latitude; 121°1'12''E and 121°2'24''E Longitude 

Temporal coverage: June 1, 2013 - December 31, 2013

Methods

Method step description: 
- . 	一、山峰最高點之標定
依2004年「全球高山環境觀測研究計畫（GLORIA）」野外工作手冊第四版的規定，目標區域的山峰之山峰最高點（Highest Summit Point，簡稱HSP）須有永久標記。由於大水水窟目標區域在民國97年選定的山峰之山峰最高點的所在大多不具堅硬的岩石，所以當時是以耐候性之ABS樹脂製造的測量用明示板（日本Konoe˙W No.3）作為標記。所以第一件事即是根據GPS資料、山峰之照片以及註記找尋出原先之山峰最高點永久標記，取得山峰最高點HSP後，以HSP為基點重新設置樣區測量線及各方位樣區。在第一次調查之時，每座山峰都以相片記錄HSP（置放有永久標記”十”的狀況以及遠景）、所有16個1 m x 1 m樣區（包括置放有頻度網格框和沒有頻度網格框時的情況）、3 m x 3 m樣區群、測量點（每一個頂點一個全景照和一張詳細照）、溫度記錄儀埋設位置、整座山峰外觀及其他重要地點（如交叉線與其它線交會的位置等），因此在此次複查時須比對所有相片及此次所標示的所有樣區及測量點，確定沒有任何偏差。
- . 	二、主測量線之測定
樣區主測量線的設置（principal measurement line）是以真正的地理方位（geographical direction）為基礎來設立的，即依據磁偏角（magnetic declination）來校正羅盤的測量，再根據真正的地理方位（東、西、南、北）來確定4個主測量線方位，並在主測量線上以水平儀（spirit level）定出5-m和10-m等高線（指與HSP垂直落差5公尺及10公尺）之測量點，如果從HSP到5-m等高線的表面距離超過50公尺，就在50公尺處設置此點，銅樣若HSP到10-m等高線的表面距離若超過100公尺，即在100公尺處設置此點。此些測量點將成為樣區設置的參考點，每座山峰的樣區包括1 m x 1 m樣區、山峰區域分區（Summit area section）及10 m x 10 m樣區。
- . 	三、1 m x 1 m 樣區設置及調查
1 m x 1 m樣區是建立在3 m x 3 m 樣區網格（3 m x 3 m quadrat cluster）上。於所選定之山峰，在每個地理方位各設置一個3 m x 3 m樣區網格。樣區網格的左下方或右下方的頂點應位在主測量線的5-m等高線測量點上，而另一下方頂點也要為在5-m等高線上，因此，樣區網格會位於主測量線的左邊或者右邊。如果3 m x 3 m樣區網格處於以下位置：地勢太陡峭使得調查工作不安全、突出的大石塊，或者大片沒有植物的裸地，則會對其位置進行調整。這種情況下，樣區網格會設在離原始主測量線最近的地方。每個3 m x 3 m樣區網格包含9個1 m x 1 m的樣區，由於在調查過程會對植群有所踐踏與破壞，為了不使其影響調查的結果，僅選取樣區網格的4個角落的位置為1 m x 1 m永久樣區，因此每座山峰總共有16個1 m x 1 m樣區。
由於整個山峰的樣區總數非常多，因此正確標記每個樣區的編號極為重要。樣區編號由3個字組成：第1個是代表地理方位的字母，第2個字是代表樣區由左至右的所在數字（左右以面對山峰為參照），第3個字為樣區由下至上的所在數字（以山峰頂為高處），例如，樣區S13指位於山峰南面的樣區群中的第1欄（即左側）第1行（及上側）。每個樣區群只在4個角落的樣區進行調查，因其他樣區會因調查者於調查過程中之踐踏而破壞，因此每座山峰需要進行調查的1 m x 1 m 樣區共有16個。其調查目的是為檢測物種組成和棲地特徵之時間變化，以為基礎線資料之提供。對每個永久樣區，觀測並記錄各地表類型（surface types）及地表覆蓋類型亞型（subtypes of surface types）的投影覆蓋度（top cover）以及每種維管束植物的覆蓋度及頻度，地表類型及亞型的投影覆蓋度估算可視為棲地特徵的觀測記錄。
- . 	四、山峰區域分區之設置及調查
每座山峰會有8個山峰區域分區（Summit area section）。以一細繩把4個3 m x 3 m樣區網格下方頂點以直線方式相互連接起來，以此界定5-m山峰區域（5-m Summit area）的下方邊界；採用相同的方法將主測量線上10-m等高線測量點以直線方式連接起來，可以確定10-m山峰區域（10-m Summit area）的下方邊界。再用4條細繩從HSP分別沿4個二級地理方位（東北、東南、西南、西北）向下坡拉，直線會連接到上述兩個山峰區域的邊界，由此將5-m及10-m山峰區域再各劃分為4個分區。山峰區域分區的大小取決於坡面結構與坡度，因此每個區域分區的面積大小並不固定。
每座山峰有8個區域分區，5-m及10-m山峰區域分區各自有4個，其設置的主要目的在於探測物種豐富度以及物種遷移的變化。在每個分區中觀測並記錄不同地表類型的覆蓋度百分比，以及完整的維管束植物名錄及其豐盛度，以豐盛度目測法（visual abundance estimation）來估計每種植物的豐盛度，此法是以定性的豐盛度等級（優勢d、常見c、較分散s、稀少r、非常稀少r!）估算。另外，對只在分區內少數地點出現的物種作地點附註。
- . 	五、10 m x 10 m 樣區之設置及調查
此為2008年GLORIA新增加的設置樣區，在每個地理方位各設置一個10 m x 10 m樣區，每一座山峰有4個10 m x 10 m樣區。：以主測量線上之5-m等高線測量點為中心點，沿主測量線於上坡及下坡與中心點直線距離7.07公尺處設置頂點；將50公尺長捲尺起點（0公尺）固定在上坡端之頂點，將捲尺拉出至20公尺處固定在下坡端之頂點，找出捲尺10公尺處，往旁拉至兩端捲尺平衡繃緊處，標定第3頂點；將捲尺再拉出至40公尺處，固定在上坡端之頂點，找出捲尺30公尺處，往另一邊拉至兩端捲尺平衡緊繃，標定第4頂點，即完成10 m x 10 m樣區。
於10 m x 10 m樣區內以捲尺設置20條平行邊框線的調查線，於邊框任何一端開始，並將起始調查線及調查方向繪製在記錄紙上。第一條及最後一條調查線距邊框0.25公尺，其餘18條調查線則彼此相距0.5公尺。以一細長棒針（長30-50公分）開始點擊（hitting）調查：沿著調查線，棒針角度垂直地面，第一點調查亦起始於距邊框0.25公尺處，之後則毎0.5公尺點擊一次，於距離另一端邊框0.25公尺處結束，共計20次點擊。記錄每一次點擊時棒針所擊中的物種或地表類型，若同時擊中物種及地表類型時，僅記錄擊中之物種，每一次點擊可能擊中一種以上之物種。在20條調查線，最後共點擊400次，計數物種及地表類型次數400次或以上。此方法為2008年GLORIA新增加的調查方法，然而於2010年GLORIA第五次工作會議上，將此方法放入選擇性調查，係因執行此方法時增加對樣區的踩踏，等於增加對樣區內物種的干擾，因此將其從必做調查項目中刪除。
- . 	六、溫度計錄儀之設置
在每一山峰埋設4個溫度記錄儀（temperature data logger），於每個3 m x 3 m樣區群之最中間方格內埋設，埋設深度為地下10公分之處，此次複查時將過去埋設者取出，再埋入新記錄儀。溫度記錄儀埋入前後均須拍照存證，並在覆土後量測埋設位置至兩下方頂點之距離，以便日後快速找到記錄儀之埋設位置。這樣可獲得4個方位上的溫度資料，為氣候狀況的描述提供有價值的資料（例如，不同積雪的
- . 	七、相片記錄
依工作手冊的規定，須以標準24 x 36 mm單眼相機和焦距為28 mm 的鏡頭進行樣區的拍攝，本計劃以Canon 450D數位相機為之。每座山峰需以相片記錄HSP（置放有永久標記”十”的狀況以及遠景）、所有16個1 m x 1 m樣區（包括置放有頻度網格框和沒有頻度網格框時的情況）、3 m x 3 m樣區群、測量點（每一個頂點一個全景照和一張詳細照）、溫度記錄儀埋設位置、整座山峰外觀及其他重要地點（如交叉線與其它線交會的位置等），所有照片都需要放入寫有符合GLORIA樣區代號及指向HSP箭號的黑板，以方便辨識各個頂點位置及樣區。黑板上總共記錄3行資訊：第1行為國家-目標區域-山峰代號，第2行為樣區或測量點編號以及HSP方向，第3行為拍照日期。照片記錄對於每次複查時再次找到樣區原始設定位置、比較樣區棲地外觀以及物種分佈有重要的作用。為了維護樣區內物種之完整，樣區內不得進行採集，以照相代之。每次複查須重新拍照。
- . 	八、草本植群調查
除了48個1m2永久樣區之外，另外於玉山國家公園範圍內的玉山山脈及中央山脈的中段依據航照圖找尋出草原所在，各別設置了17個及81個1 m x 1 m草原樣區，合計共有146個1 m x 1 m草原樣區。取樣及記錄方法基本上依據傳統之Braun-Blanquet方法調查。
- . 	九、資料分析
野外工作完成後，將資料整理成各樣區植物種類與數量所構成的二維矩陣，稱為原始資料矩陣，再將原始資料矩陣的內容及格式轉化為分析軟體可讀取的格式以進行分析。本計畫使用PC-ORD 6.0 (McCuneand Mefford, 2011) 及JUICE7.0 (Tichý 2002)分析軟體進行Modified TWINSPAN（Rolecek et al. 2009）與DCA分析。將146個草原樣區分型後，再利用phi係數計算物種的忠誠度值，用以求出各植群型的鑑別種群，並採用”特徵種-優勢種”作為植群型的命名。
紀錄之所有物種再搜尋國家植群多樣性調查及製圖計畫（邱祈榮等,2009)的資料庫及全國主要標本館之網路資訊(及標本館標本資料)，探討其地理及海拔分布。
Study extent description: 玉山國家公園生態生態保護區
Sampling description: 草本植群調查
除了48個1m2永久樣區之外，另外於玉山國家公園範圍內的玉山山脈及中央山脈的中段依據航照圖找尋出草原所在，各別設置了17個及81個1 m x 1 m草原樣區，合計共有146個1 m x 1 m草原樣區。取樣及記錄方法基本上依據傳統之Braun-Blanquet方法調查。

Datasets

Dataset description
Object name: Darwin Core Archive GLORIA高海拔山區草原生態系動態複查
Character encoding: UTF-8
Format name: Darwin Core Archive format
Format version: 1.0
Distribution: http://ipt.taibif.tw/archive.do?r=a10200619
Publication date of data: 2020-07-31
Language: Chinese
Licences of use: Creative Commons Attribution Non Commercial (CC-BY-NC) 4.0 License

Metadata language: Chichewa
Date of metadata creation: 2014-05-02
Hierarchy level: Dataset