02/06/2026
【吳大維老師教育訓練-在人造場域中的樹木根系】
活動紀錄｜
這次很開心邀請到吳大維老師來演講，老師在文化大學任教，也擔任過美國景觀公司的設計總監及商場景觀顧問，在景觀設計、植栽驗苗、樹木修剪經驗相當豐富，很高興能為我們上森的同仁分享樹木根系的生長與養護經驗。
老師上課重點整理｜
一、樹木與人造環境的互動：
1. 在都市有人為建設的環境中，樹木提供的利益是不容置疑的，採用園藝景觀來柔化堅硬地區，例如建築與鋪面等。
2. 高速公路的路樹增加視覺上的建設，以及建築前面的觀賞園藝。
3. 樹木可調節氣候、溫度、日照、風速；行道樹提供遮陰與庇護，以及道路系統轉折的指引。
4. 根系其實是飽受人為行動虐待，像整地、建設工程、土壤夯壓，以及寒冷會下雪結冰的地區，冬天會灑播用來融冰的鹽分等。
5. 在人造環境中直接或間接地，破壞建設例如鋪面，在有收縮性土壤造成下陷的主角是根系。
6. 對於全球的變化：其預測在北歐夏季乾旱頻率的增加與較多濕與風較強的冬季，對於樹木會有重要的影響，不論是樹木或在人造環境中獨立的樹群，可想而知。
(1) 人造環境已經不是種樹的理想的土壤，已經不再是自然環境。
(2) 在樹穴中能夠提供的水分與其他的必需品會是有限的。
(3) 開挖時對樹根的傷害或土壤被夯實，而造成根系的不理想生長空間。
(4) 因為這些問題造成更多的壓力，只會讓樹木更難面對環境。
7. 有許多研究針對樹根與真菌共生形成的菌根共生關係：
(1) 這是有利於樹木，由於可提升乾旱的耐力，增加養分的輸送，對土壤中重金屬與其他汙染物的抗性。
(2) 目前在一些樹群內的土壤中建立一些真菌或改變現有的菌群仍是不夠的。
(3) 對於這方面的大型，有條理的研究是值得進行，可能可以改善樹木的存活與生長勢。
二、土壤與根系：
1. 土壤組成分包括45%礦物質、5%有機質、25%空氣、25%水。
2. 土壤的物理性，質地與結構會影響水分及養分的保存，釋放與輸送，讓根系與土壤中的有機生物棲息。
3. 不同的土壤會影響水分的保存與根系可以利用的水量。
4. 土壤狀況與根系，大分類為：
(1) 沙=含少於15%的坋土(silt)
(2) 黏土=含超過40%的細粒子
(3) 壤土=含有中等量的沙與黏土
5. 土壤性質：
(1) 黏質土：緊密有聚合力，排水與透氣程度差，因主成分微細粒子，表面積大，可以吸附大量的水分與養分。
(2) 砂質土：鬆散，無聚合力，排水與透氣均好，但保水力是有限度的。
(3) 壤土：性質居中，坋土佔高比例時，保水與礦物質多，但降低了對根系生長重要的透氣需求，所以黏土含量比例是對土壤是否適合樹木生長具有決定性。
6. 土壤結構與孔隙空間：
(1) 土壤結構與孔隙空間基於土壤粒子大小與基本粒子如何結合成穩定的聚合體，增加孔隙空間改善水分的滲透與維持好的透氣程度。
(2) 根系的分泌物與土壤生物產生的有機物質有助於土壤聚合體的形成。
(3) 具毛細力的孔隙空間與不具毛細力的孔隙空間的比例會大大的影響土壤排水與透氣能力，可決定能否幫助根系生長的適宜程度。
7. 毛細現象：
(1) 其孔隙通常在直徑 0.03-0.06 mm，或小於此直徑能夠與地心引力抗衡來保水，這可以決定田間容水量 (field capacity)，也就是說在雨後或澆灌後能夠保住的水量。
(2) 無毛細現象的孔隙空間(直徑大於0.06 mm)是土壤量中的一部分能讓水份經由地心引力排出，提供空氣讓根系有好的透氣空間。
(3) 大約一半的土壤容量是孔隙空間，毛細力與無毛細力的孔隙空間在不同種的土壤中是不同的。開墾耕作會破壞土壤結構與因夯壓降低無毛細力的孔隙空間。
8. 土壤水分來自於雨水或人工澆灌；而雨水進入土壤分為兩種形式：
(1) 穿落水(throughfall)經由植栽葉面與枝條再落地，部分沿著枝條與主幹在根領處流至地面樹幹流(stemflow)。
(2) 自由落水(free throughfall)未經過植栽攔截，直接落至地表。
(3) 影響穿落水因素為樹冠型態、枝條角度、樹皮光滑度、過度修剪、淨落雨量
(net rainfall)，例如山毛櫸光滑樹皮可達20%；歐洲赤松粗糙樹皮可降至 2%。
(4) 降低水分滲入土中之因素：
(a) 斜坡地雨水易流失
(b) 地表夯壓
(c) 硬鋪面，導水至溝渠
9. 土壤含水量：
(1) 單位砂土粒子的表面積極低，沙質土吸飽了水，可能是壤土的凋萎點的含水量或更低。
(2) 機械強度的不同基於土壤的組成與夯實的程度讓根系利用的程度不同。
(3) 土壤的乾溼在根系存在的區域會影響土壤的容重。
(4) 植物的結構隨年齡的增長而變化，森林中的土壤水分的滲透較強。
10. 土壤中水分蒸發：
(1) 所需能量不多，在樹蔭下土壤水分蒸發量極小。剛下過大雨的前兩三天，蒸發量近似水塘，一旦地表乾了，水分蒸發只能從地下深處產生，所以其量極低。對於新苗改變地表受到輻射(solar radiation)影響是保水最有效的，例如碎樹皮屑( mulches)，而且以深度澆灌不要只澆濕表面。
(2) 水分從濕的裸土若能量足夠，其蒸發會是可觀的，減少輻射能量可以降低裸土水分的蒸發，與增加水分滲入土壤較深層的地方。
11. 土壤的透氣程度對於根系生長至關重要，土壤在深處較缺氧不利根系生長。
12. 土壤的化學性質：
(1) 土壤中可讓植物利用的養分：
有機質是大多數養分的來源，像氮肥，多半的磷、硫，若土壤有機質少，則會缺肥。磷不溶於水，多半的土壤中含量低，尤其是酸性土，會與土壤結合，讓植物無法利用。氮、硫、鉀易溶於水，通常土壤中含量充裕，鈣與鎂也是，但富於鈣與鎂的多半為中性或鹼性土。由海洋生物得來，屬於水溶性，但易流失，在酸性土則含量少。
(2) 土壤酸鹼度：
(a)真菌喜在根系周圍酸性土中，酸鹼度高則細菌居多，根系生長喜好略酸pH 5.5- 6.5。多半的樹木喜歡在 pH 6.5-7.5。
(b) 土壤內多半可利用養分落在 pH 6-7.5，當土壤變酸可交換的鈣與鎂變少，而對根有毒的鋁變多。
(c) 多雨與有機質為分解趨向的會降低酸鹼度，土壤pH影響植物根系與微生物的生長。
(3) 土粒表面是負極，因此會吸引並吸附帶正電的陽離子，此特性為陽離子交換容量(CEC)，是評估土壤肥力的關鍵指標；CEC 越高，土壤保持養分的能力就越強。
三、根系生長與運作：
1. 根功能：
(1) 吸水與礦物養分
(2) 輸送水分、養分到樹幹上
(3) 支持與錨定樹木
2. 根的型式會因不同品種而異，也會受到不同土質的影響，可分為：
(1) 直根系統：由樹幹底下大的垂直分生出來
(2) 中心根系統：由樹幹底下放射狀分生出來
(3) 地表根系：大的水平(橫向)主根延伸出來，在地表面之下從水平根分生出一些有大有小的垂直根。
3. 根深度：
(1) 在鬆散很深的土壤中有可能發現長度3公尺以上的根系，經過全面性的挖掘，90%以上的根系生長在1公尺以內。
(2) 溫帶的落葉樹82%根系存在於土壤上層50公分之內，相較於針葉樹則是70%。
4. 根系的生長時間：
(1) 根系在初春比枝條上的芽先開始生長。
(2) 根系的第二較小的生長巔峰是在秋季，當枝條的芽點停止生長時。
(3) 根能活多久? 根據研究顯示細根可存活 10 天到一年。
5. 土壤溫度：
(1) 直接影響根系生理反應，也間接影響生物活力。
(2) 根的生長勢會受到溫度高低的限制：
(a) 低於適溫時，根系生長受限，會變短變較粗，側根發展會受壓抑。
(b) 低溫會造成細胞延展性降低不是膨脹力。
(c) 根區溫度降低，跟隨而來的是葉子離層酸的增加，以及根系輸送出細胞分裂素，減低植物細胞的生長與分裂。
(3) 不同品種其適合溫度不同。
(4) 根的生長溫度通常低於芽的生長溫度。
(5) 根系對與土壤溫度的變化特別敏感，僅高1℃可明顯的刺激根與芽的生長及養分的吸收。其溫度變化的影響很複雜，包括了水分的吸收，尤其是升溫會提升根系的呼吸作用，基本上會控制根系與真菌的互動。
6. 養分吸收的四步驟：
(1) 電離子由土壤移至根系表面
(2) 電離子在根系細胞的累積
(3) 電離子由根系表面移動到木質部
(4) 電離子由根系輸導到枝與芽
7. 根系與真菌的關係：
(1) 在樹林中真菌與樹木為共生關係，可能提升樹木水分及養分的吸收，與根系皮層細胞交換物質，對於耐旱程度需要更多的研究。
(2) 固氮細菌以豆科植物為主。
8. 根系與樹木穩定性的關係：
(1) 樹木耐風的能力主要是在靠近樹幹基部的主結構根系提供，不同的根系型態會有不同的失敗機制，根系的穩定性是經由對壓力的適應過程與生長期受到的外力所影響。
(2) 根系尺寸的減小，或風力的加大會帶來至少暫時性降低對壓力與張力的抗衡。
(3) 風與直根樹：當強風吹襲時，樹幹下方土壤開裂，橫向施壓，導致直根會被拉斷。
(4) 風與淺根性樹：當強風吹襲時，土壤崩裂，根拉動，而根盤被拉起，導致樹木反向倒伏。
(5) 風與心臟型放射狀根系：具高穩定性，一般落葉樹種，如橡樹、皂莢樹、懸鈴木等。
9. 剪切強度(Shear strength)：
(1)根系在土壤中，類似鋼筋在水泥中，增加吸附力(黏稠度)，加上提升內部的磨擦力去抵抗滑動與變形，利用根系的密度、直徑、角度以及土壤種類去改善斜坡的穩定度對應山崩塌。
(2) 在壓力下根系結構性失敗：
(a) 但當土壤過濕，相對滑動的平行力降低。
(b) 颱風天強風是多方向
(c) 切除根系會增加樹木倒伏的機率，或者在樹林中移除部分樹木降低相互對風吹的保護力。
10. 根系錨定機制：
(1) 根系的附著力與摩擦力
(2) 根的密度
(3) 根的粗細
(4) 根系結構
(5) 根系的生長程度
(6) 水削弱土壤粒子的結構強度
四、總結：
1. 根系主要功能是來吸收水分與養分，然後輸送到樹木的其他部分，提供支持錨定，儲藏養分，以及產生生長激素。
2. 傳統的認知，對於獨立樹木的根系，橫向延伸至樹冠範圍是錯誤的。主要根系是生長在地表下1公尺內，會擴展遠超過滴水線。
3. 結構根系是可維持長久的與樹木共存，但細根壽命是較短暫的10天到超過 12個月不等，新的細根的生長是非常重要的，讓樹木找尋新的水源與養分，也是碳分配重要的一環，尤其是在養分貧瘠地區。
提問解答｜
Q1：想請問老師簡報第45頁，內容有提到不同季節、土壤深度會影響土中空氣含量，想問如何影響土中空氣含量？
A1：
1. 淺層(0-20cm)含約20% 氧氣，深層(30cm以下)越深越不透氣，根系呼吸及微生物分解有機質，都需用掉氧氣。
2. 季節不同也會影響，當夏季高溫多雨，溫度高時，土壤中微生物活躍，分解更多有機質，需用更多的氧氣；另外，冬季則相反。
3. 根系也會呼吸更多氧氣，當雨季土壤含水量高，堵住縫隙，導致空氣不易流通，深層更容易出現缺氧環境。
Q2：請問有哪些樹種特別喜好偏黏質土壤？
A2：
1. 質地細緻，保水保肥力強，但排水與透氣性差，在台灣適合扎根深，耐濕與耐黏土的樹，如落羽杉、榕樹、柳樹、光臘樹、台灣櫸、無患子。
2. 但排水差，易爛根，建議事先要進行土壤改良。
Q3：在都市鋪面、人行道或地下管線密集的人造場域中，喬木根系的生長空間應如何規劃？
在實務上會如何評估「根域土壤體積」是否足夠，以兼顧樹木健康與鋪面隆起、設施損壞的風險？
A3：
1. 根系空間決定樹冠大小，樹木在都市環境中生長受限，通常是因為地底下的可利用土壤不足。
(1) 土壤體積120立方英呎，預期樹冠直徑約10 英呎。
(2) 土壤體積500立方英呎，預期樹冠直徑約21 英呎。
(3) 土壤體積1000立方英呎，預期樹冠直徑約30 英呎。
2. 在城市鋪面下利用「結構性細胞」(Structural Cells)為樹木提供充足生長空間的方法，這些模組化結構承載了鋪面(如人行道或停車場)的重量，同時防止下方的土壤被壓實，也能儲存更多的水分。
3. 老師提供相關資料解說，英國國家聯合公用事業小組(NJUG)於1997年發布的建議，關於在兩公尺寬的人行道地下埋設各種公用事業管線的標準配置圖，在確保不同類型的管線在狹窄的地下空間內保持適當的間距，以利於安裝、維護並減少挖掘時的損壞風險。
Q4：景觀工程施工時，常因回填土、夯實作業或排水設計不良而影響根系發育。針對新植喬木，施工階段有哪些最容易被忽略、卻會造成後續根系問題的關鍵細節？
A4：
1. 空氣盆需斷根養根，進行預培作業，檢查根系健康度，避免環根、盤根、折角等，注意是否有汙染，或未來的可能性。
2. 表面排水的方向。
3. 澆水的方式，要夠深、澆透，主要是員工訓練。
4. 千萬不要修剪樹冠，尤其是頂芽。
Q5：面對校園、廣場或商業空間等高使用強度的人造景觀場域，若要提升喬木的長期存活率與抗風性，樹種選擇、種植穴設計與根系導引(如阻根板、結構土等)應如何整合考量？
A5：
1. 地下部分為首先考量：
(1) 提供適當尺寸的植穴、結構土壤。
(2) 考慮使用結構模組，如需鋪面等。
(3) 適合的樹種，根系的型態，成熟樹的尺寸。
(4) 維護規範與預算、經費，維護廠商的挑選。
2. 盡量不考慮使用阻根板，除非將來會有嚴重根系干擾與破壞問題。例如靠近管道間與電力，瓦斯集中點等。
Q6：如果都市中的樹穴長期過小、土壤又持續被夯實，樹木的根系結構與抗風能力可能會產生哪些連鎖影響？
A6：樹木頭重腳輕，易造成倒伏，對人、車安全都容易產生威脅。
Q7：簡報提到根系會受到土壤溫度影響，若都市熱島效應持續加劇，可能會如何改變樹木根系的生長與水分吸收能力？
A7：
1. 溫度會影響根系的生長與呼吸，及水分與養分的吸收。
2. 影響根系與真菌的互動。
3. 這個變化非常複雜，包括了許多因子的互動，需要更多的研究追蹤。
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