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玉山群峰線

委辦成果報告

植物

玉山國家公園塔塔加─玉山主峰步道沿線高山植物物候與氣候變遷影響之研究(2/3)

Phenology along Yushan Peaks Trail from Tatachia to Yushan Main Peak in Yushan National Park
中文摘要
一、研究緣起與背景
高山地區的低溫、高輻射及降雪等特殊環境,成為物種在生長過程中的限制因子。全球暖化及氣候變遷趨勢對高山植物之生存造成威脅,生存於高海拔的物種面臨繁衍和生存危機。植物物候直接反映在氣候的改變,其中,開花物候是植物繁殖生活史中最重要的一環,直接影響授粉成功率,亦影響後續成果率、種子散播率,其對氣候變化敏感,可作為氣候變遷的直接或間接指標。因此,本調查主要針對開花物候部分觀察,提供繁殖生態學術研究之基礎資料,進一步研究、探討物種的生存策略,對於物種資源保育提供重要資訊。
二、研究方法與過程
本調查於2016年3-12月及2017年1-10月在玉山國家公園境內之塔塔加-玉山主峰線步道,自塔塔加登山口起 (海拔2,600m) 至玉山主峰 (海拔3,952 m),每月進行種子植物物候觀察,進一步了解之氣象因子與植物物候關係,不同海拔、生育地等環境對物候之影響,以及植物生活型、授粉方式、種子類型與氣象因子之關係等,並嘗試由植物物候觀察過程中,選擇可以作為氣候變遷之指標物種。另一方面,本調查成果可轉換成科普文章或教育解說手冊,提供玉山國家公園作為登山遊憩賞花資訊。
三、重要發現
(一) 本研究2017年1-10月物候調查中,記錄50科129屬194種植物開花,其中雙子葉植物有42科103屬138種,佔所有物種的81.96%。在物候調查植物的科層級種數中以菊科最多(31種),薔薇科其次(17種)、其它數量較多的有龍膽科 (10種)、杜鵑花科 (6種)
(二) 研究區植物種類開花物候隨氣溫增加而增加,開花物種數與氣溫呈顯著正相關,雨量與開花物種數相關不若氣溫顯著。
(三)結實物種物候趨勢與開花相似,果期較長的物種可概略區分成兩群,一群為果實發育期長,發育到成熟可能要數月的時間,如玉山杜鵑以及臺灣紅榨槭;而裸子植物如刺柏、臺灣鐵杉、臺灣冷杉、臺灣二葉松等,自雌花授粉後到果實成熟,發育時間可能會長達1-2年,因此全年可以幾乎調查到果實。另一群植物如異葉紅珠、厚葉柃木、臺灣馬醉木等,生產周期較短,一年可有多次花期與果期,因此幾乎全年有果。
(四) 本研究總觀跨植群帶的植物種類開花物候現象發現,植物盛花期時間大多數種類隨海拔增加而有較晚發生的現象。
(五) 比較2016年以及2013年的玉山春季物候研究,這三年度開花物種數都隨著溫度上高而增加,深入比較玉山地區各時期開花物候與氣象資料比較發現,2013年、2016年及2017年各有特殊的氣候事件發生。進一步比較三年的開花物候,在極端氣候的影響下,2013年的冬末春初的開花物種數較高,整年度的開花物種數也高於2016年,2017年1月開花物種數高,除當年溫度較高外,還受到2016年的年尾高溫的影響。
(六) 本研究針對玉山櫻草、玉山金梅、塔山櫻、塔塔加繡線菊、紅毛杜鵑、玉山杜鵑、金毛杜鵑、阿里山薊及塔塔加薊等物種進行縮時攝影監測,得到玉山櫻草、玉山金梅、紅毛杜鵑、阿里山薊及塔塔加薊等物種的開花積溫。另外利用datalog測量樣株微環境的溫度資料,計算樣株8及樣株15的積溫,積溫值卻相差不多,兩者累積圖以基準溫度0℃最為相近,雖然兩者海拔位置相差約200m,推測因為開花時間相近,日均溫的分布也相近,因此有較相近的積溫值。
四、主要建議事項
根據本研究於玉山地區植物物候之調查,可做成建議事項如下:
主辦機關:玉山國家公園管理處
協辦機關:國立中興大學森林系
建議事項:
(一)長期物候調查與志工培訓
植物物候為植物適應環境所做之表現,隨著當時的溫度、水份及光週期等影響,若能長期監測本研究區之植物物候變化,有助於深入了解臺灣高山地區生態系和環境、氣候間之關係。現今氣候變遷明確,2013年、2015年以及2016年皆有極端氣候事件發生,然而缺乏2014-2015年的物候資料,難以顯現極端氣候的影響範圍以及作用機制。長期物候監測是重要的基本環境監測工作,而玉山國家公園具有完善的志工制度,或可配合志工培訓,一方面使物候監測可以持續進行,另一方面也能有效宣導氣候變遷下,環境保育的重要性。

(二)沿途氣象站修護
植物物候與氣象監測本為相輔相成,在推估植物開花物候積溫時,氣象資料的一致性與測站的穩定性十分重要。Datalog可作為短期監測使用,然而在高山環境下,其壽命僅能維持1-2年。而玉山主峰線玉山主峰線步道步道在沿線皆有簡易氣象站,若持續維護,則玉山沿線皆有穩定且詳細的氣象資料,可作為許多相關研究的重要背景資料。
英文摘要
Yushan National Park is one of three representative alpine naitonal parks in Taiwan. The flowering and fruiting phenologies were surveyed along the Yushan Main Peak Trail from Tatachia (alt. 2,600 m) to the main peak of Mt. Jade (alt. 3,952 m) from January to October 2017 for each month. A total 229 species were recorded, among them, 174 species were found flowering during the suvey period. The numbers of flowering species increased with the temperature significantly, but not rainfall. The abundance of species bloomred in July-August, and the number of flowering species began decreasing in September. The most of fruiting species occurred in September 2017, which was about one to two months later than the peak of flowering species. With the elevation ascent, most of plants tended to bloom later than those of the same species distribute in lower altitudes. Comparied with the flowering phenologies among different years in the same study area, the peak of flowering species was later in 2013, 2016 and 2017 than 1987-1989. In addition, the abundances of flowering species were higher during the autumn in 2013, 2016 and 2017 than in 1987-1989. Global warming seems affected the flowering phenology of alpine ecosystem in Yushan National Park. We also conducted time-lapse monitoring photographs on Cirsium arisanense, C. tatakaensem, Potentilla leuconota, Primula miyabeana, Prunus obstusata, Rhododendron pseudochrysanthum, R. rubropilosum, and Spiraea tatakaensis . And, the flowering accumulated temperature of C. arisanense, C. tatakaense Potentilla leuconota, Primula miyabeana, R. pseudochrysanthum, and R. rubropilosum were calculated.
基本資料
  • 性質: 委託研究
  • 計畫編號: 1296
  • 辦理方式: 委託研究
  • 主管機關: 玉山國家公園管理處
  • 計畫期間: 106年1月1日至106年12月31日
  • 執行機關: 國立中興大學
  • 年度: 106
  • 計畫經費: 新臺幣89萬元
  • 領域: 自然生態保育
  • 主持人: 曾喜育
  • 中文關鍵字: 玉山國家公園、高山生態系、氣候變遷、植物物候
  • 英文關鍵字:Yushan National park, alpine ecosystem, climate change, flowering and fruiting phenology