109 年 國立臺灣大學森林環境暨資源學系碩士班丁組《森林經營學》

本題要求解釋「碳吸存」的定義。

碳吸存 (Carbon Sequestration) 是指將大氣中的二氧化碳 (CO2) 透過物理或生物過程移除，並將其長期儲存於地質構造、海洋、土壤或生物質中的過程。

本題要求解釋「森林療癒」的定義。

森林療癒 (Forest Therapy 或 Forest Bathing) 是一種源自日本的「森林浴」(Shinrin-yoku) 的概念，強調透過有意識地、感官地體驗森林環境，來促進身心健康。

本題要求解釋「國產材」的定義。

本題要求解釋「經營計畫」的定義。

經營計畫 (Management Plan) 是指為了達成特定經營目標，而對資源（在此指森林）進行長期、系統性規劃的文件。

本題要求解釋「生態系服務」的定義。

生態系服務 (Ecosystem Services) 是指人類從生態系統中直接或間接獲得的各種利益。這些利益對人類的生存和福祉至關重要，可分為四類：

1. 供給服務 (Provisioning Services)：人類從生態系統中獲得的產品，如食物、淡水、木材、纖維、藥材等。

本題要求解釋「經營決策」的定義。

經營決策 (Management Decision-making) 是指在經營過程中，針對特定問題或目標，在多種可行方案中進行選擇的過程。

本題要求解釋「事業區」的定義。

事業區 (Working Circle) 是森林經營管理上的劃分方式，指將一個較大的森林區域，根據其特性、經營目標或管理需求，劃分為若干個具有相對獨立管理單位的區域。

本題要求解釋「社區保育」的定義。

社區保育 (Community Conservation) 是一種將保育行動與當地社區的參與和權益緊密結合的模式。

本題要求解釋「前價」的定義。

前價 (Standing Value / Value of Standing Timber) 在森林經營中，通常是指林木在仍然立於地上的狀態下，估計其價值。

本題要求解釋「航測調查」的定義。

航測調查 (Aerial Survey / Remote Sensing Survey) 是指利用航空器（如飛機、無人機）或衛星，搭載感測器（如攝影機、光達 LiDAR、多光譜掃描儀等），從空

本題要求說明生態學、育林學、森林經營學及林政學之間的相互關係，並以圖示輔助說明。

這四個學科都與森林有關，但關注的層面和方法有所不同，彼此之間存在緊密的聯繫和相互影響。

1. 生態學 (Ecology)：

   • 核心：研究生物與其環境之間的相互作用，包括生物群落、種群、生態系統的結構與功能。
   • 與森林的關係：提供森林生態系統運作的基本原理，如物種組成、演替、物質循環、能量流動、生物多樣性維持機制等。它是理解森林如何運作的基礎科學。

2. 育林學 (Silviculture)：

   • 核心：研究如何透過人為措施來影響和控制森林的生長、組成和生產力，以達成特定的經營目標。
   • 與森林的關係：基於生態學原理，應用於森林的更新、撫育、疏伐、間伐、混淆等技術，旨在優化森林的健康、生長和產量。它關注的是「如何讓森林長得更好」。

3. 森林經營學 (Forest Management)：

   • 核心：將科學、經濟、社會和環境的原則應用於森林資源的規劃、決策和管理，以達成永續的、多目標的森林利用。
   • 與森林的關係：整合了生態學的知識（森林如何運作）、育林學的技術（如何管理森林生長），並納入經濟效益、社會需求、環境保育等考量，進行長期的、系統性的森林規劃與管理。它回答的是「如何最有效率和最永續地利用森林」。

4. 林政學 (Forest Policy and Administration)：

   • 核心：研究與森林相關的法律、政策、制度、法規及其執行，旨在規範人類對森林資源的利用，並確保森林的永續性。
   • 與森林的關係：為育林學和森林經營學的實踐提供法律和政策框架。它決定了哪些經營行為是被允許的、哪些保育目標是必須達成的、以及資源的分配權益。它回答的是「在什麼樣的規則下進行森林經營」。

相互關係圖示說明：

本題要求說明測量林木樹高的方法，至少舉出三種。

測量林木樹高是森林調查的基本工作之一，有許多不同的方法，可分為直接測量和間接測量。

主要方法：

1. 測高儀 (Clinometer) 或傾斜儀 (Inclinometer) 配合捲尺：

   • 原理：利用三角學原理。測量人員站在距離樹木基部一定距離（D）處，使用測高儀測量樹頂的仰角（α）和樹根的俯角（β）。
   • 計算：若測量點與樹根在同一水平面上，總樹高 H = D × (tan α)。若考慮到測量點到樹根的垂直距離（h_eye），則總樹高 H = D × tan α + h_eye。若測量點與樹根不在同一水平面上，則需分別測量仰角和俯角。
   • 優點：操作相對簡單，成本較低，適合野外測量。
   • 缺點：測量精度受測量距離、地形、儀器精度和操作者穩定性影響。

2. 視差測高儀 (Hypsometer) / 測高計 (例如 Blume-Leiss, Haga)：

   • 原理：這類儀器通常內建有比例尺或刻度，可以在預設的測量距離（通常是 20 公尺或 30 公尺）下，直接讀取樹高。有些儀器是基於測量仰角和俯角，並自動進行三角計算。
   • 操作：通常需要先設定儀器與樹木的水平距離，然後測量樹頂和樹根的角度或比例。
   • 優點：比單純的測高儀更精確，操作也較為直接，部分儀器可自動計算。
   • 缺點：儀器成本較高。

3. 雷射測距儀/測高儀 (Laser Rangefinder/Hypsometer)：

   • 原理：利用雷射脈衝來測量距離和角度。許多現代的雷射測距儀都整合了測高功能，可以一次性測量到樹頂的距離和角度，並直接顯示樹高。

本題要求說明如何測量估算 400 公頃林分的林木蓄積量及碳儲存量，並列出可操作步驟。

估算大面積林分的蓄積量和碳儲存量，通常需要結合樣區調查和遙測技術。400 公頃屬於較大的面積，單純的樣區全面調查是不可行的，必須採用抽樣調查方法，並可能輔以遙測數據進行推估。

步驟如下：

第一階段：準備與規劃

1. 確定調查目的與精度需求：了解本次估算的用途，決定所需的精度等級，這將影響樣區的數量和大小。
2. 收集現有資料：
   • 地形圖與衛星影像：獲取 400 公頃區域的最新地形圖、正射影像圖、衛星影像（如 Sentinel, Landsat）等。
   • 森林資源調查資料：若該區域有過去的森林資源調查數據，可作為參考。
   • 地籍資料：了解林班、小班的劃分，便於後續抽樣設計。
3. 樣區設計 (Sampling Design)：
   • 抽樣方法選擇：
     • 簡單隨機抽樣：將 400 公頃分成若干小區塊，隨機選取樣區。
     • 系統抽樣：將 400 公頃劃分成規則網格，按一定間隔選擇樣區。
     • 分層抽樣：根據林相、樹種、地形等將 400 公頃劃分為若干層，在每層內進行隨機或系統抽樣。這種方法通常能提高估計的精度。
   • 樣區形狀與大小：常用方形或圓形樣區。樣區大小需根據林木密度、變異程度和預算來決定。例如，可選用 20m x 20m (0.04 ha) 或 30m x 30m (0.09 ha) 的樣區。
   • 樣區數量決定：根據預期變異係數、所需精度和抽樣方法，使用統計公式計算所需的樣區數量。例如，若預計樣區數量為 N，則總樣區面積為 N × 樣區面積。
4. 準備調查工具與人員：包括 GPS 儀、捲尺、測高儀、胸徑規、筆記本、樣區標記物、數據採集設備（如平板電腦）等。

第二階段：野外樣區調查 (Field Sampling)

5. 標定樣區位置：根據樣區設計，利用 GPS 儀精確標定每個樣區的中心點或角落。
6. 量測樣區邊界：在樣區內，精確量測樣區的邊界，確保其準確性。
7. 林木測量：在每個樣區內，對所有符合條件的林木（通常指胸徑大於一定值，如 5 cm 或 10 cm 的樹木）進行以下量測：
   • 胸徑 (Diameter at Breast Height, DBH)：在離地面 1.3 公尺處測量樹幹的直徑。
   • 樹高 (Tree Height)：使用測高儀或雷射測距儀測量樹木的總高度。
   • 樹種辨識：準確辨識每棵樹的樹種。
   • 其他：視需要也可測量樹冠長、枝下高等。
8. 記錄數據：將所有測量數據（包括樣區位置、樣區面積、樹種、胸徑、樹高等）詳細記錄在表格或數據採集設備中。

第三階段：數據處理與分析

9. 計算單位面積蓄積量：
   • 選擇蓄積量公式：根據不同的樹種和區域，選擇合適的林木蓄積量預測方程 (Volume equations)。這些方程通常以胸徑 (DBH) 和樹高 (H) 為變數，預測單株林木的材積。
   • 計算單株蓄積量：將樣區內每棵樹的 DBH 和 H 代入對應的蓄積量公式，計算出單株林木的材積。
   • 計算單位面積蓄積量：將樣區內所有林木的材積加總，然後除以樣區面積，得到該樣區的單位面積蓄積量（例如，立方公尺/公頃）。

本題要求說明在以水資源經營為主要目標的集水區森林經營中，哪些工作是經營重點，需要特別重視與執行。

當集水區森林經營的主要目標是水資源（水質水量保護）時，經營策略的重點將會圍繞著如何維持和改善森林對水源涵養、水質淨化、水量調節等功能。

經營重點與特別要被重視與執行的工作：

1. 保護水源涵養功能：

   • 森林覆蓋率維持：確保森林覆蓋率維持在較高水準，避免過度開發或大規模伐採，以維持土壤的滲透性，減少地表逕流和土壤沖蝕。
   • 林下植被保護：保護林下灌木、草本植物和地被物，這些植被有助於涵養水分、減緩雨水衝擊、增加土壤有機質。
   • 限制開發強度：嚴格限制建築、道路、礦業等可能破壞森林結構和土壤的開發行為。

2. 維持和改善水質：

   • 減少水土流失：
     • 植被緩衝帶設置：在溪流、河岸兩側設立寬廣的植被緩衝帶（Buffer Zone），攔截地表逕流中的泥沙和污染物，防止直接進入水體。
     • 減少林道侵蝕：規劃和維護林道，減少其對土壤的破壞和侵蝕，必要時設置排水設施。
     • 避免污染源：嚴格管理可能產生污染的活動，如農藥、化肥使用，廢棄物處理等。
   • 維持土壤健康：
     • 保護土壤有機質：避免過度翻動土壤，鼓勵落葉落枝分解，增加土壤有機質，提升土壤的淨化和保水能力。
     • 適度疏伐：若需進行伐採，應選擇對土壤影響較小的技術，並適度疏伐，避免一次性移除大量生物量。

本題要求說明森林經營者在面對多個相互衝突或需要權衡的經營目標時，應如何進行決策。

森林經營的目標往往是多樣且複雜的，可能包括：經濟效益（木材生產）、生態保育（生物多樣性、棲地保護）、水源涵養、遊憩觀光、碳匯功能、文化景觀維護等。這些目標之間常存在權衡取捨 (Trade-off) 的關係。多目標決策的關鍵在於如何在這些目標之間找到最佳的平衡點。

森林經營者進行多目標決策的方法與考量：

1. 明確化與排序經營目標：

   • 目標識別：首先，必須清楚識別出所有相關的經營目標。
   • 目標權重分配：根據森林的特性、所有者的意願、社會需求、政策法規等，為各個目標分配權重。哪些目標是優先的？哪些是可以妥協的？這通常需要透過利益關係人（stakeholders）的溝通來達成。
   • 建立決策準則：將目標轉化為可量化的決策準則。例如，經濟目標可量化為利潤，保育目標可量化為物種數量或棲地面積，遊憩目標可量化為遊客數量等。

2. 評估目標間的衝突與協同：

   • 衝突分析：了解不同目標之間是否存在直接衝突。例如，最大化木材生產可能不利於生物多樣性保育。
   • 協同分析：識別目標間的協同效應。例如，良好的森林健康管理可能同時有利於木材生產、生物多樣性和水源涵養。

3. 採用決策分析工具與方法：

   • 多準則決策分析 (Multi-Criteria Decision Analysis, MCDA)：這是處理多目標問題的常用方法。常見的 MCDA 技術包括：
     • 層級分析法 (Analytic Hierarchy Process, AHP)：將複雜問題分解為層級結構，透過兩兩比較來確定各準則的權重，並進行方案評估。
     • 效用函數法 (Utility Function Approach)：為每個目標建立效用函數，將不同單位的目標值轉換為統一的效用尺度，然後加權求和。
     • 目標規劃法 (Goal Programming)：設定各目標的期望值（目標值），然後最小化實際值與目標值之間的偏差。

本題要求說明遙測 (Remote Sensing, RS) 與地理資訊系統 (Geographic Information System, GIS) 技術在森林經營規劃、管理與監測中的應用，並舉例說明。

遙測與 GIS 技術是現代森林經營不可或缺的工具，它們能夠提供大範圍、多時態、多尺度的森林資訊，極大地提高了經營的效率和科學性。

應用領域與舉例：

一、 森林經營規劃 (Forest Management Planning)

1. 森林資源盤點與現況分析：

   • 遙測應用：利用衛星影像（如 Landsat, Sentinel）或航空照片，進行土地覆蓋分類，辨識森林面積、非森林地、水域等。透過高解析度影像或光達 (LiDAR) 數據，可進一步分析林分結構（如樹冠覆蓋度、樹高、林分密度）。
   • GIS 應用：將遙測數據與地形圖、土壤圖、行政區界等空間數據疊加分析，建立森林資源空間資料庫。
   • 舉例：分析某區域 10 年來的森林面積變化，識別出森林縮減的區域，為新的經營計畫提供基礎數據。或利用 LiDAR 數據生成高精度 3D 森林模型，了解不同林分的樹高分佈，以規劃不同採伐或撫育區。

2. 適宜性分析與分區規劃：

   • GIS 應用：結合坡度、坡向、土壤、水源、現有植被、交通可達性等空間數據，進行適宜性分析，例如：
     • 適宜造林區分析：找出適合特定樹種造林的地點。
     • 適宜伐採區分析：排除生態敏感區、水源保護區後，規劃可進行永續伐採的區域。
     • 遊憩區規劃：分析景觀、可達性，規劃森林遊憩步道或設施地點。
   • 舉例：為擴大國產材生產，利用 GIS 分析全境適合杉木生長的坡向、坡度、土壤條件的區域，並排除已劃設為自然保護區的土地，從而推薦出最適合造林的潛在區域。

3. 經營方案模擬與評估：

   • GIS 與模型結合：將不同的經營情境（如不同伐採強度、不同撫育措施）輸入到森林動態模型中，並結合 GIS 進行空間模擬，預測長期經營效果。
   • 舉例：模擬未來 50 年，在不同經營策略下（例如，對高生長潛力林分採取較積極撫育，對生態敏感區採取嚴格保護），預計木材產量、碳儲存量、生物多樣性等指標的變化，以選擇最佳的經營方案。

二、 森林經營管理 (Forest Management Operation)

1. 精準伐採與撫育：

   • GIS 應用：在規劃好的伐採區內，利用 GIS 製作詳細的伐採地圖，標示出每株待伐木的位置、材積、樹種，以及集材路線、機具操作範圍等。
   • GPS 應用：巡邏人員或作業人員攜帶 GPS 設備，精確導航至目標木或作業區域，減少誤伐或對非目標區域的破壞。
   • 舉例：在進行選擇性伐採時，利用 GPS 導航至規劃好的伐採目標木，並精確標示出集材路線，減少對鄰近成熟林和幼苗的損害。

2. 森林火災預警與管理：

   • 遙測應用：利用熱紅外線衛星影像監測地表溫度，及早發現火源。分析植被的含水量、可燃物載量等，評估火災危險等級。

本題要求說明森林遊樂與一般旅遊的異同，以及森林遊樂經營的重點。

一、 森林遊樂與一般旅遊的異同之處

相同之處：

1. 基本動機：兩者都滿足人們休閒、放鬆、探索、學習、社交等基本旅遊動機。
2. 活動內容：都可能包含觀光、體驗、學習、消費等活動。
3. 經營要素：都需要考量交通可達性、住宿餐飲、安全管理、遊客服務、行銷推廣等要素。
4. 經濟效益：都能帶來經濟效益，促進地方發展。

不同之處：

二、 森林遊樂經營的重點

1. 生態保育與永續經營 (Ecosystem Conservation and Sustainable Management)：
   • 核心原則：森林遊樂的基礎是健康的森林生態系統。

本題要求說明森林環境教育與一般環境教育的異同，以及森林環境教育的重點。

一、 森林環境教育與一般環境教育的異同之處

相同之處：

1. 核心目標：兩者都致力於提升公眾對環境議題的認識、培養正確的環境價值觀和態度，並激發採取環境行動。
2. 教育內容：都涉及環境議題的知識傳授、問題分析、價值觀引導和技能培養。
3. 教育方法：都可能運用講座、討論、戶外活動、實作、媒體傳播等多種教學方法。
4. 教育對象：教育對象廣泛，涵蓋學生、成人、社區居民等各個年齡層和群體。
5. 最終目的：都是為了促進人與環境的和諧共存，實現永續發展。

不同之處：

二、 森林環境教育的重點