【實驗傳奇】樹木與天地的交流 森林碳吸存

撰文/林韋萱(經典雜誌撰述)
攝影/安培淂(經典雜誌攝影召集人)

萬不要往下看!」我跟自己說。這座細瘦的通量塔,是由鏤空的鐵管搭成,實在很難不望穿地面。這塔沒有打地基,只靠十二條鋼索固定。雖然搭建這座塔的東華大學師生不斷拍胸脯保證蓋得很穩,可是每踏一步就劇烈晃動,加上懼高導致膝蓋痠軟,走到塔頂也花了不少時間。

我們愈攀愈高,撥開了葉片、穿過了濃密的樹冠層。到了塔頂,居高臨下的風景,讓我們都上癮了綠絨絨的扁柏林和著牛奶般的霧,幾株特別高的扁柏老樹和鐵杉,灰蒼蒼地從扁柏純林中冒出頭。這裡全然安靜,只有風聲和鳥鳴。「原來風潮音樂就是在這裡錄的啊?」我想。塔上的人不少,但誰都不想先開口破壞這靜謐。

在海拔一千六百公尺的宜蘭縣棲蘭山扁柏林樣區中,除了有高二十四公尺的通量塔,還有另外兩座研究用的高塔。這三座矗立在蓊鬱森林中的高塔,是由東華大學環境學院的師生充當建築工人,自己揹材料、自己搭鷹架、自己焊鋼條,還不小心鋸到手的血汗之作。

最初,研究站沒有電源,所有架在塔上的儀器設備,就靠著學生揹去三十公斤重的電池供應。後來台電公司花了不少時間研究如何在森林中架設電力線,終於讓通量塔有了穩定的供電設備,監測工作也得以不間斷。

這幾座連接土地、樹木與大氣的高塔,正與天地進行最浪漫的對話。主題是與溫室氣體之首──二氧化碳息息相關的「森林生態系的碳循環研究」。

與天地對話的平台

氣候變遷的原因之一,是碳元素在地球分布狀態的改變。如果碳待在海洋、土壤、樹體等地方,溫室效應就不會如此嚴重。但由於化石燃料、森林砍伐等人為活動,這些碳素轉變成氣體型態貯存在大氣,這就是溫室效應的由來。

為減緩溫室氣體上升而造林,就是奠基於植物體具有可以吸收、固定二氧化碳的功能之上。

植物體需要的養分,像是礦物質和水分,絕大多數透過根部從土壤中吸收;可是有些養分,像是碳,就得靠大氣中的二氧化碳供應。這就是我們所熟知的:樹行光合作用時會吸收二氧化碳,轉換成葡萄糖,貯存在植物體內,並釋放出氧氣。

探討森林可貯存、吸收多少二氧化碳?是否有效減緩全球暖化趨勢?是近年來學術界最夯的研究主題,稱為「森林碳吸存」(森林對碳的吸收和貯存)。

想計算森林的碳吸存,只要把握「輸入─輸出=貯存量的改變」的概念即可。就跟人一樣,想知道究竟吃了多少食物並被身體貯存下來,可以連續量測體重加以判斷,也可以每天計算吃多少、排多少,相減得到吸收量。

傳統而且簡易的作法,就是計算調查貯存量:調查森林中的植被材積,再加以推算森林「吃」了多少的二氧化碳。東華大學自然資源與環境學系副教授張世杰、教授夏禹九與他們的團隊,則在棲蘭山研究站採用另一種方法:計算森林吃多少、排多少,中間的差距即為森林吸收了多少二氧化碳。後者因為計算養分進進出出的流通量,所以也稱為通量研究。

為了監測森林究竟減了多少碳,棲蘭山樣區的通量塔上架了二十二個儀器。除了監測森林中微氣象條件,像是氣溫、溼度、風速、輻射量等,也有量測二氧化碳濃度的儀器。另外,比較矮的三號塔是圍住三、四株扁柏而搭建,研究人員可以爬上塔,輕鬆量測葉片光合作用等等。有了這些塔,他們就不需要冒生命危險掛在樹頂量測數據了。

但也別忘了,森林中的樹木除了會行光合作用速率吸收二氧化碳,也同樣會行呼吸作用釋放二氧化碳。此外,森林中的土壤也有豐富的微生物會行呼吸作用。因此,樣區中有幾個罩在土壤表面的氣室,可以量測氣室內二氧化碳濃度的變化量。最後必須把森林所吸收的減去樹木及土壤所釋出的二氧化碳,才會知道森林的固碳效果。

根據張世杰團隊的研究結果,棲蘭山樣區每年每公頃可以吸收二點二到六點三公噸的碳。以二○○七年林業試驗所推算出來的二點四七公噸相比,這群扁柏林算是挺能吸收二氧化碳。

但林業試驗所林業經濟組副研究員林俊成提醒,通量研究相較於傳統以森林資源調查結果推算碳吸存,屬於長期且精緻的研究方法。但是因為樣點少、樣區小,如果要上推到全國森林碳吸存量,可能要謹慎考慮其適用性及誤差。

正如林俊成所說,想清算台灣森林的碳吸存,必須盤點植被中的碳含量及土壤中的碳含量。因此,完成全國森林資源調查以獲得基礎資料,是推算森林碳吸存的第一步。而盤點的重責大任,就落在林務局的肩上。

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通量塔頂 ↑ 台灣大學地理環境資源研究所的研究生,爬上通量塔頂調校設備。他們使用渦度相關法測量儀器,利用微氣象原理進行二氧化碳通量研究。
土壤氣室 ↑ 東華大學張世杰老師,用電腦擷取土壤氣室中二氧化碳濃度數據。
伸縮測高桿 ↑ 參與第四次森林資源調查的隊員,用可伸縮的測高桿量測樹木高度、胸高直徑、位置等數據。
樹幹解析 ↑ 透過樹幹解析,可得林木生長趨勢,以推算森林固碳效果。
強「林」所難 ↑ 人類因生活型態的改變,自食氣候變遷的惡果。如今要求森林擔負減緩全球暖化的任務,實是強「林」所難!

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