地面型光電場土壤節肢動物恢復限制

摘要

太陽能光電是減緩全球暖化的重要工具之一，然而光電場的設置也引發了對於土壤退化的擔憂。本研究探討人工林被轉換為地面型光電場後，植被重新進駐之下，土壤節肢動物群落與土壤有機碳的變化。在12個太陽能板下方，每月監測植被覆蓋率，並以掉落式陷阱在一年內逐月採集土壤節肢動物樣本。此外，在人工林設置4個陷阱作為比較基準。土壤樣本於 2022 年的施工期間採集，並於營運後第一年及第二年（2024年及2025年）再次採集，以評估土壤有機碳與總氮濃度之變化。隨著光電板下方植被覆蓋率穩定增加，電板下土壤節肢動物豐度逐漸高於人工林，其類群數也與人工林相近，但群落組成仍具顯著差異。雖然植被覆蓋率的增加可能促進了光電板下方土壤節肢動物的重新建立，然而以蕨類為主的植被無法提供土壤提供足夠之有機質，並未促進土壤養分的恢復。未來需透過管理植被結構並維持土壤品質，方有機會在發展再生能源的同時兼顧土壤生物多樣性之保育。

關鍵詞：土地利用變遷、再生能源、植被覆蓋、土壤節肢動物、土壤有機碳、土壤品質

方法與執行步驟

本研究於台灣花蓮縣鳳林鎮之地面型光電場進行，並以鄰近人工林作為對照組。土壤樣本於施工期（2022年）及營運期（2024至2025年）在0-5、5-15及15-30公分等深度進行分層採集。共設置16個樣區（光電場12個、人工林4個），自2023年11月至2024年10月每月監測。在光電場中，草皮僅於觸及光電板時修剪至約一公尺高，透過垂直照片記錄植被覆蓋率，並依據照片與標本將植物鑑定至種級。土壤節肢動物則使用掉落式陷阱，每次架設48小時。土壤樣本經40°C 烘乾並過篩，取約10 g 以105°C烘乾測定土壤容積密度，另取約2 g研磨至小於0.1 mm，使用有機碳分析儀分析有機碳與氮。節肢動物分類則涵蓋彈尾綱與蟎形總目（鑑定至亞目）、昆蟲綱、蜘蛛目與擬蠍目（鑑定至目），以及唇足綱、倍足綱與等足綱（鑑定至綱）。統計分析採用Kruskal-Wallis檢定比較不同年份、土地利用類型與採樣月份的差異（事後比較使用 Dunn's test），於特定土壤深度比較則執行Wilcoxon rank-sum test。同時，利用線性迴歸評估植被覆蓋率與節肢動物豐度及類群數之關係，並透過NMDS與PERMANOVA評估群落組成的顯著差異，所有分析均使用R軟體（版本 4.2.3）進行。

創新作為與跨域合作

地面型光電系統在2050淨零排放的目標下在全球各地快速擴張。然而其建置與運作可能改變原有的植被結構及土壤生態系統，並對土壤生物多樣性產生影響。目前已有部分研究開始關注地面型光電設施對生態系統的影響，不過亞熱帶地區的相關研究仍相對不足。本研究透過野外調查與監測資料，分析光電板下方植被恢復與土壤生態系統之間的關係，期望補充目前在亞熱帶地區的知識缺口。

預期成果與貢獻

本研究提供未來在地面型光電場的規劃與管理中，若考慮維持土壤品質，可減少施工時的土壤壓實，或在營運維護階段調整管理措施，例如降低割草頻率並保留地表枯落物，以增加有機質累積並改善土壤環境，進而促進土壤節肢動物群落與土壤生態系功能的恢復。由於目前全球的相關研究多集中於溫帶或乾旱地區，本研究提供來自高溫潮濕的亞熱帶地區之實證資料，對於理解地面型光電在台灣這樣的氣候條件下如何影響土壤生態系統具有參考價值，並為未來再生能源設施的生態規劃與永續管理提供科學依據。