台灣國寶魚─櫻花鉤吻鮭，為全球鮭魚分布的最南界，目前僅生存於雪霸國家公園境內武陵地區，其所在地理位置的獨特性及陸封型的特點成就櫻花鉤吻鮭在生態上及學術上的價值，但其分布範圍及魚群數量卻一直無法回復至歷史的面貌，農業活動產生的水質惡化及水溫的持續升高都是影響櫻花鉤吻鮭棲地無法擴張的可能因素。為了讓國寶魚永續生存於七家灣溪流域，雪霸國公園管理處近年來積極回收農耕地做為國土復育，但因為影響到農民的生計，造成政府與民間的熱烈討論，回收農地後是否造成水質的改善一直是討論的焦點。本研究團隊在雪霸國家公園研究計畫的支持下，利用持續觀測的資料，檢視廢耕後之土地是否對改善水質有正面的幫助，並進一步探討河岸植栽策略對於水溫的影響，以整體集水區土地管理的角度探討對水質/水溫之影響。
圖1 武陵地區土地利用分佈圖及水質採樣點（來源：雪霸國家公園管理處）
櫻花鉤吻鮭對於生存環境要求嚴格是造成復育困難的主因，在水溫方面，櫻花鉤吻鮭生活水域的水溫介於9~17°C之間，到了繁殖、孵化期間水溫更需降低至12°C以下。由於大部分的水生動物對水溫的要求很高，所以河川的水溫在生態的研究中，一直扮演著重要的角色。根據調查報告顯示，七家灣溪在民國74年至86年間，其溪流平均溫度之12°C等值線往上游退縮約1.56公里，嚴重影響河川生物之棲地分布，因此探討水溫之變動情形，成了延續魚類生命相當重要的課題。
在水質方面，由於台灣櫻花鉤吻鮭棲息地七家灣溪位於武陵遊憩區，沿途流經武陵山莊、武陵農場、武陵行政中心及武陵遊憩區，因此整個武陵地區的各種人為活動皆影響著七家灣溪。與七家灣溪匯流之有勝溪因其下游有高冷蔬菜農場，承接了農場大量施用肥料而流進的營養鹽，因此優養化的現象十分嚴重，整個水域布滿了絲狀附生藻，過多的藻類在夜間行呼吸作用將降低河川中的溶氧，直接威脅到魚類的生存。
硝酸鹽(NO3)在集水區中的輸出是農業活動最直接的證據，因為農業地區所使用的化學肥料都具有硝酸根，而這樣肥料在經過布施後，會隨著水流進入地下水系統，或在暴雨時隨著次表流或地表流進入河溪，因此，河溪中的NO3 輸出一直為經營管理單位所關心的議題之一，過高濃度的NO3 將會提高原水處理成本，且過高濃度的NO3 也容易導致水體優養化的現象。本研究團隊即以NO3為例，透過在七家灣溪流域內16個持續觀測站的水質資料，計算不同土地利用下NO3之產出量（圖1），探討各種土地利用對於河溪中NO3的貢獻。
結果顯示，各種土地利用NO3產出量組合分別是：天然林(primary forest)為0.35 kg/ha/yr，混交林(mixed forest)為0.88 kg/ha/yr，造林地(second forest)為45 kg/ha/yr，草生地(grass)為66 kg/ha/yr，裸露地(bareland)為26 kg/ha/yr，果園(orchard)為809 kg/ha/yr，現生菜園(active vegetation)為10877 kg/ha/yr，而廢耕菜園(inactive vegetation)則為5795 kg/ha/yr for，此組合最能準確解釋觀測到的水質資料。其中以現生菜園的產出最高，而最令人意外的，就是儘管廢耕菜園已經停止耕作，但其NO3每年每公頃的產出量依然還是果園的8倍，可見仍有大量的NO3殘存於土壤之中，會經由地下水或是地表、地表下逕流的方式流入河川，雖然如此，其NO3的產出量已經是耕作時的一半，仍可見農地回收的功效。
水溫一直以來為七家灣溪重要的棲地指標之一且廣泛地被討論。根據觀測資料發現，高山溪水溫比起七家灣溪相同高程河段（一號壩至三號壩之間）之水溫為低，探究其原因發現高山溪河道較窄且兩岸森林覆蓋完整隔絕了部分太陽輻射（圖2），而使得其太陽加熱的效果較河谷開闊之七家灣溪來得差（圖3），這樣的經驗告訴我們植栽遮蔽或許為一有效降低水溫的經營策略。因此本研究團將植栽造成的太陽阻隔效應加至已發展的水溫模式中，試圖探討不同植栽策略在七家灣溪造成的降溫效果，可作為日後土地經營管理的參考依據。
圖2 庇蔭良好之高山溪
圖3 河谷開闊之七家灣溪
研究中在七家灣溪兩岸設計了五種不同的植栽策略，分別是蔬果區復育造林、上游植栽、下游植栽、東岸植栽及西岸植栽，計算各種植栽策略對於降低各河段每日最高溫之成效，結果顯示以上游全面的植栽對於降溫的成效最為顯著，其次是西岸植栽、下游植栽及東岸植栽，蔬果區的恢復植林，因為該情境無法削減到到達每日最高水溫前的短波輻射，而效果欠佳。不同植栽造成的每日最高水溫沿河段的變化可如圖4所示，上游植栽因為減少了上游往下游的熱量傳遞，所以造成的河段降溫是全面性的，不像下游植栽僅造成局部性的降溫，而西岸植栽亦有不錯的效果，卻有季節性的差異，在九月時僅在下游地區造成局部性的降溫，而十二月時則造成了整個河段的降溫，這與太陽行進的路線往南移而使得其高度角下降有關。雖然蔬果區復育造林在研究中對於降溫沒有顯著成效，但因本研究僅考慮植栽攔截太陽輻射的直接影響，並未考量植栽降低地下水溫等間接影響，在水土資源保育的觀點下仍建議蔬果地的回收復育，況且將大大減低其NO3的產出量。
研究中以整體集水區土地管理的角度探討對水質/水溫之影響，結果發現，農地的回收大大減低的污染源的產出，但仍需要更長的時間才能回復較原始的面貌；而植栽造林將以上游植栽能造成最大的降溫效應。
