周 璞,王瑞輝,周陽超,符偉男,鐘 呈,周義罡

(中南林業(yè)科技大學(xué) 森林培育重點實驗室,長沙 410004)

湘東中山區(qū)風(fēng)景游憩林林內(nèi)景觀質(zhì)量評價與分析

周 璞,王瑞輝,周陽超,符偉男,鐘 呈,周義罡

(中南林業(yè)科技大學(xué) 森林培育重點實驗室,長沙 410004)

以湘東中山區(qū)風(fēng)景游憩林林內(nèi)景觀為研究對象,共設(shè)置36個林內(nèi)景觀樣地,采用SBE法對林內(nèi)景觀質(zhì)量進(jìn)行評判,研究采用逐步線性回歸法,保留7個景觀要素,并構(gòu)建了林內(nèi)景觀質(zhì)量評價模型,保留的要素按貢獻(xiàn)率大小排列依次為林下層統(tǒng)一度(30.6%)、枯樹倒木(20.3%)、趣味性(14.2%)、枯落物(13.4%)、水平透視距離(8.7%)、草本高度(7.0%)和色彩豐富度(5.8%)。該研究構(gòu)建了湘東中山區(qū)風(fēng)景游憩林林內(nèi)景觀評價體系,可為林內(nèi)景觀的質(zhì)量評價分析和林間撫育、林下清理和地被植物培育等方面的經(jīng)營管理提供參考。

風(fēng)景游憩林；林內(nèi)景觀；景觀質(zhì)量；美景度評價；湘東中山區(qū)

風(fēng)景游憩林是具有較高美學(xué)價值,能夠滿足人們觀賞、療養(yǎng)、娛樂、休閑等需求的森林的總稱[1-2]。森林美的形式是多形態(tài)、多層次和多成分的,不同的觀賞角度有不同的景觀體驗。因此,在進(jìn)行森林景觀評價時,要明確評價對象的層次歸屬,陳鑫峰等[3]根據(jù)森林尺度與距離將林分景觀分為細(xì)部景觀、個體景觀、林內(nèi)景觀、林道景觀、近景觀、中景觀和遠(yuǎn)景觀等7個層次。其中,林內(nèi)景觀展現(xiàn)了森林的自然美和意境美,也是森林游憩娛樂活動的主要場所。

國內(nèi)外許多學(xué)者對森林景觀評價進(jìn)行了大量研究,其中心理物理學(xué)法在森林景觀評價中占主導(dǎo)地位,美景度評判法(Scenic Beauty Estimation Method,SBE法)是心理物理學(xué)法中應(yīng)用最廣泛、最成熟的方法之一,其通過量化手段,直接建立景觀質(zhì)量與審美態(tài)度的預(yù)測數(shù)學(xué)模型,具有較高的可信度和準(zhǔn)確性。國外有關(guān)學(xué)者[4-5]應(yīng)用SBE法,在多地建立林內(nèi)景觀預(yù)測模型,并提出一系列的撫育間伐技術(shù)[6]。國內(nèi)開展森林景觀評價研究較晚,早期以描述因子法為主[7],近年來,SBE法被廣泛運用于風(fēng)景游憩林的評價,但目前這些研究主要集中在我國北方[8-9]和東部[10]地區(qū)。針對中南地區(qū)尤其是湘東中山區(qū)的森林景觀研究較少,評價結(jié)果往往難以與森林經(jīng)營的實際相結(jié)合[11]。本文以湘東中山區(qū)風(fēng)景游憩林林內(nèi)景觀為研究對象,設(shè)立了36塊標(biāo)準(zhǔn)樣地,采用美景度評判法(SBE法)對林內(nèi)景觀進(jìn)行評價,并建立景觀模型。通過對景觀模型的分析,建立林內(nèi)景觀評價體系,以期為湘東中山區(qū)風(fēng)景游憩林林內(nèi)景觀質(zhì)量的提升和合理建營提供參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于湘東羅霄山脈北段,最高海拔1 607.9m,屬于瀏陽市大圍山自然保護(hù)區(qū)范圍內(nèi),經(jīng)緯度范圍28°17′30″～28°30′00″N,114°00′00″～114°15′00″E。為亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū),山地氣候明顯,全年平均氣溫11～16℃,雨量充沛,土壤類型垂直分布明顯,以800，1 200m為界,依次為紅壤、山地黃壤和黃棕壤。植物種類豐富,區(qū)系特點為華中植物向華東植物區(qū)過渡,植物豐富,高等植物1 856種,隸屬245科900屬,天然林分主要組成樹種為山櫻(Cerasusserrulata)、喜樹(Camptothecaacuminata)、燈臺樹(Bothrocaryumcontroversum)、藍(lán)果樹(Nyssasinensis)等,人工林則為水杉(Metasequoiaglyptostroboides)、柳杉(Cryptomeriafortunei)、杜仲(Eucommiaulmoides)等經(jīng)濟(jì)樹種,草本以禾本科(Agrostidoedeae)、菊科(Compositae)等為主。

2 研究方法

2.1 樣地調(diào)查

為了使選擇的樣地更具代表性,在樣地調(diào)查前首先對研究區(qū)進(jìn)行全面踏查,然后采用Worldview2衛(wèi)星的高分辨率(精度為0.5m)地圖,通過軟件ENVI4.8進(jìn)行圖像融合,并使用ArcGIS 10.2軟件確定不同植物群落分布范圍,結(jié)合已有的森林資源清查和植被調(diào)查資料,確定植物群落類型,在此基礎(chǔ)上根據(jù)游人可及性好、排除異質(zhì)體干擾的原則選擇樣地。

本次研究共選擇了36塊樣地,通過林內(nèi)地形特征和林分特征確定樣地面積。樣地規(guī)格為10m×10m至20m×20m,根據(jù)林分特征、地形特征以及照片景觀范圍確定。調(diào)查樣地林內(nèi)結(jié)構(gòu)特征相關(guān)數(shù)據(jù)和景觀要素相關(guān)指標(biāo),包括喬木層的各樹種種名、樹高、胸徑、枝下高、樹干干性；灌木層各類植物的種名、樹高、冠幅；草本層較明顯的調(diào)查種類名、平均高等。同時調(diào)查樣地的坡度、郁閉度、灌草蓋度、灌草分布均勻度等因子,典型樣地如表1所示。

2.2 景觀照片攝取

為了使照片的拍攝條件盡可能一致,所有照片的拍攝均使用Nikon D810相機(jī),以客觀反映林內(nèi)景觀整體特征為原則,并遵循一定的拍攝規(guī)范[9],如平視橫向拍攝、統(tǒng)一拍攝時間(4—9月,晴天10：00—14：00)、不開閃光燈等。本次調(diào)查共拍攝了近千張照片,經(jīng)過整理篩選出能夠反映林內(nèi)景觀特征的照片73張,作為評判照片。

表1 典型樣地林內(nèi)景觀概況

2.3 評價方法

已有研究表明,不同群體或文化背景的評判者之間的審美態(tài)度在統(tǒng)計學(xué)意義上差異不顯著[12],因此,考慮到可操作性和可靠性,評判者選擇在校研究生和大學(xué)生作為評判者,共計40人。評價采用7分制,依次為很喜歡、喜歡、較喜歡、一般、不太喜歡、不喜歡、很不喜歡,對應(yīng)的評分值依次為3,2,1,0,-1,-2,-3。評價采用室內(nèi)幻燈片放映法,借助投影儀與電腦,首先,讓評價者將照片快速瀏覽,時間1～3s/張,讓評價者有評價基準(zhǔn)線,稍作停頓后,進(jìn)行正式評價,時間控制在8s/張。評判者按照照片編號依次為照片打分。

2.4 評分值標(biāo)準(zhǔn)化

美景度值由評分值計算獲得,為了消除不同評判者審美尺度存在的差異性,需要對評分值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,而傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化處理在消除差異性的同時,使得不同評判者之間的差異性變小[9]。本研究采取SBE標(biāo)準(zhǔn)化處理法[13],計算時,需要計算各等級頻率(f),累計頻率(cf)和累計概率(cp),通過累計概率計算出不同等級的正態(tài)分布單側(cè)分位數(shù)(z)求出平均值,并根據(jù)公式(1),計算出SBE值。

(1)

2.5 景觀要素分解

評價指標(biāo)的選擇參考國內(nèi)研究學(xué)者提出的林內(nèi)景觀要素指標(biāo)體系[14],結(jié)合研究區(qū)域的實際情況,同時盡量與森林經(jīng)營技術(shù)相聯(lián)系,共考慮17個項目,每個項目設(shè)計2～4個類目,共計52個景觀要素組合(表2)。

表2 林內(nèi)景觀要素分解表

注：X4林分密度中,低密度指林木數(shù)量≤1 200株/hm2；中密度指數(shù)量在1 200～3 000株/hm2；高密度代表數(shù)量>3 000株/hm2,X8枯樹倒木較少指在視域內(nèi)1～5棵枯樹倒木,較多指視域內(nèi)5棵枯樹倒木以上；色彩豐富度X16是指林內(nèi)景觀除了綠色以外,僅有樹干、土壤顏色則為幾乎單一,其余則為較豐富。

3 結(jié)果與分析

3.1 各景觀要素SBE值

表3為52個景觀要素組合的評價結(jié)果,得分范圍為-29.028(X6-3)～129.738(X11-1)；枝下高與景觀的SBE值呈正相關(guān),胸徑與樹高測樹因子跟景觀美景度規(guī)律性不強,枯落物、枯樹倒木越少,林內(nèi)美景度值越高；林內(nèi)越整齊,SBE值相應(yīng)提高,如規(guī)則式林木排列方式、高蓋度的灌草分布、統(tǒng)一的林下類目都獲得較高的SBE值；坡度越大,公眾喜好度低；同時,林內(nèi)的綠色程度越高,得分值越高；林內(nèi)存在視覺興趣點時SBE值顯著提高,水體(85.097)對美景度的積極影響優(yōu)于花(76.628)；當(dāng)林內(nèi)存在除綠色植物、土壤和樹干等其他色彩時,對美景度產(chǎn)生積極影響；此外,林內(nèi)存在的藤本纏繞越明顯時,SBE得分值越低。

3.2 不同林分類型林內(nèi)景觀SBE值

將各景觀要素SBE值按林分類型統(tǒng)計,得到表4。從表4可以看出,不同林分類型的SBE值依次為針葉林>闊葉林>針闊混交林>竹林。針葉林由于自然整枝好,林下層統(tǒng)一度較高,空間結(jié)構(gòu)較整齊,評判者喜愛度最高；闊葉林林分密度較低,灌草蓋度高,枯落物少,綠視率高,得分僅次于針葉林；針闊混交林林下統(tǒng)一度低,林內(nèi)衛(wèi)生質(zhì)量較差,枯落物、枯樹倒木較多,且植株空間分布隨機(jī)性強,常伴生藤本,視覺顯凌亂,得分值較低；竹林本身的特征結(jié)構(gòu)在林下層統(tǒng)一度、綠視率等景觀要素的類目劃分中有較大優(yōu)勢,預(yù)期應(yīng)該具有較高的美景度,但研究區(qū)的竹林缺乏人工養(yǎng)護(hù),林內(nèi)斷梢枯倒木很多,灰色比例大,從而降低了美景。

表3 各景觀要素美景度值統(tǒng)計

表4 不同林分類型林內(nèi)景觀SBE值

3.3 林內(nèi)景觀模型構(gòu)建

本研究采用逐步線性回歸法構(gòu)建景觀模型,通過對 17個景觀要素進(jìn)行運算,逐步提出相關(guān)性小的景觀因子,共進(jìn)行了11次運算,最后篩選出枯樹倒木(X6)、草本高度(X7)、水平透視距離(X8)、趣味性(X9)、枯落物(X10)、林下層統(tǒng)一度(X11)、色彩豐富度(X15)等7個要素作為林內(nèi)景觀的主導(dǎo)因子進(jìn)行建模,具體模型如下：

SBE=40.661-39.581X6-2-48.041X6-3- 16.735X7-2-11.518X7-3+20.608X8-2+11.953X8-3+23.349X9-2+27.476X9-3- 10.409X9-4-15.338X10-2-31.811X10-3+ 72.540X11-1+2.434X11-2+13.746X15-2

方程線性F檢驗、回歸系數(shù)t檢驗和方差檢驗的結(jié)果為：F=13.308**>F0.01(14,57)=2.412；t=3.175**>t0.01(56)=2.667。并且R2為0.766,顯著性P<0.005,故本模型可靠程度高,可作為林內(nèi)景觀美景度預(yù)測模型。

3.4 景觀要素在模型中的貢獻(xiàn)率

表5為景觀要素在模型中的貢獻(xiàn)率,從表5可以看出公眾對于林內(nèi)景觀的喜好規(guī)律：

1) 林下層統(tǒng)一度。林下層統(tǒng)一度對林內(nèi)景觀美景度的貢獻(xiàn)率最大,達(dá)30.6%,說明公眾更愿意接受整齊、清潔、統(tǒng)一的林內(nèi)景觀,這與之前的研究一致[8],林下層統(tǒng)一度包括兩個方面,一是林木分枝點統(tǒng)一度,二是林下層的均勻度,包括林下植物的均勻度和枯枝落葉的均勻度。當(dāng)游客置身林內(nèi),整齊的林下環(huán)境,迎合了游客喜愛整齊劃一的心理感受。

2) 枯樹倒木對景觀有較大影響,貢獻(xiàn)率20.3%。從美學(xué)的角度看,枯樹倒木通常給人以破敗、雜亂和不協(xié)調(diào)的視覺感受,同時造成林內(nèi)通行性差,活動范圍狹小,容易給林內(nèi)的游人帶來壓抑感,因此,林內(nèi)枯樹倒木對景觀有較大的消極影響。

3) 趣味性。趣味性對林內(nèi)景觀美景度的貢獻(xiàn)率為14.2%,表明當(dāng)林內(nèi)存在視覺上的興趣點時,能顯著提高游人的興奮度,對美景度有很大的提升作用。從模型的回歸系數(shù)可以看出,公眾對林內(nèi)水體景觀有更高的喜愛度[15],當(dāng)林內(nèi)存在開花植物時,花與綠葉、樹干的色彩形成對比,給人以明快、鮮亮的感覺,能顯著提高景觀美景度。

4) 枯落物?？萋湮飳α謨?nèi)景觀美景度的貢獻(xiàn)率為13.4%,林內(nèi)枯落物的存在增加灰色比例,冷色與低明度的色彩使得林內(nèi)景觀沒有朝氣,減少游人內(nèi)心的愉悅感,從而降低公眾的喜好程度。

5) 水平透視距離。水平透視距離對林內(nèi)景觀美景度的貢獻(xiàn)率為8.7%,從模型可以看出,1倍樹高透視距離對美景度值的提高大于其他類目。當(dāng)透視距離在1倍樹高時,林內(nèi)遠(yuǎn)景與近景交相輝映,景觀在畫面上顯得更加豐富和立體。透視距離太遠(yuǎn),不利于游人對森林環(huán)境的感知。

6) 草本高度。草本高度對林內(nèi)景觀美景度貢獻(xiàn)率為6.3%,回歸系數(shù)表明,30cm以下的草本高度,對景觀美景度有促進(jìn)作用,草本高度越低有助于視線的延伸,能讓游人更好地感受山地地形起伏的自然之美。一旦草本高度在30～100cm時,林內(nèi)的可通行性下降,尤其林內(nèi)懸鉤子屬(Rubus)植物枝條帶有尖刺,降低游憩者走進(jìn)林內(nèi)游玩的意愿,對林內(nèi)美景度產(chǎn)生消極影響,草本高度高于100cm時,反而對景觀美景度有一定的積極作用。

7) 色彩豐富度。色彩豐富度對林內(nèi)景觀美景度的貢獻(xiàn)率為5.8%,當(dāng)林內(nèi)出現(xiàn)以綠色為基調(diào)的多色彩時,能夠提高林內(nèi)的美景度。色彩豐富度不僅可以表現(xiàn)在植物的不同色系色彩變化上,還可以表現(xiàn)在綠色系色彩的層次細(xì)膩上,如菝葜的黃綠、水杉的草綠、柳杉深綠、竹類的翠綠等。

“綠視率”這一景觀指標(biāo)雖然被剔除,但相關(guān)研究[9,13-14]表明,公眾對“綠”的追求是一致的,枯落物、枯樹倒木評價因子都與林內(nèi)景觀的綠視率息息相關(guān),反映林內(nèi)綠色植物成分,其對景觀質(zhì)量的影響毋庸置疑。

表5 各要素得分值和對美景度的貢獻(xiàn)值

4 結(jié)論與討論

1) 影響林內(nèi)景觀質(zhì)量的主導(dǎo)因子共7個,其影響大小排序為林下統(tǒng)一度>枯樹倒木>趣味性>枯落物>水平透視距離>草本高度>色彩豐富度,樹干通直而整齊、枝下高統(tǒng)一、視野開闊、活動范圍適宜并且具有趣味性的林內(nèi)環(huán)境更容易獲得評判者的喜愛[8-9,16]。

2) 研究地林內(nèi)質(zhì)量存在較大的提升空間,存在林內(nèi)樹干彎曲、枝下高不統(tǒng)一、林分致密、枯樹倒木多、通透性和可及性差等問題,為了提高林內(nèi)景觀美景度,對林內(nèi)空間結(jié)構(gòu)不佳的林分,需要采取撫育措施,包括調(diào)整林分密度、適當(dāng)修枝、清除枯樹倒木等。筆者針對研究區(qū)的毛竹林進(jìn)行了撫育前后的對比試驗,撫育時砍除所有枯倒木并搬出林內(nèi),評判者對撫育前景觀照片的評分值平均為-57.22,撫育后為2.33,可見,撫育可以取得立竿見影的效果,撫育還可以促進(jìn)林內(nèi)灌木、草本的生長和林木更新[17],對景觀后續(xù)的正面影響也值得期待。

3) 地被物對林內(nèi)景觀質(zhì)量有很大的影響。當(dāng)林內(nèi)灌木和草本的覆蓋度高、高度一致且分布均勻時,SBE值高,相反,當(dāng)林內(nèi)灌木和草本稀少、高度不一致或過高、分布不均時,SBE值低。高度適宜且造型統(tǒng)一的地被植物能增強林下層的統(tǒng)一度,適當(dāng)掩蓋枯落物,提高林內(nèi)綠視率,能顯著提高林內(nèi)景觀質(zhì)量。

4) 色彩鮮艷的野生花卉、水體和較大的石塊等能給游人以視覺刺激,在經(jīng)營過程中,可通過人為措施增強林內(nèi)景觀趣味性。a.在林下裸露較明顯的地方可補種野生花卉,植物材料宜選擇當(dāng)?shù)赜^賞性強的種類如野菊花(Dendranthemaindicum)、蒲兒根(Sinoseneciooldhamianus)、剪秋羅(Lychnisfulgens)、金線草(Rubiamembranacea)等；b.可利用地形在林內(nèi)營造人工水景,研究區(qū)內(nèi)溪流密布,可充分利用地形引導(dǎo)溪流流向,形成林內(nèi)水體景觀。c.可以考慮在林內(nèi)增加彩葉樹種,增加林內(nèi)的色彩豐富度。

5) 研究區(qū)域地形復(fù)雜,植被區(qū)系特征明顯,森林游憩資源豐富,地理位置上處于亞熱帶中心,研究范圍僅限于湘東地區(qū)的大圍山風(fēng)景區(qū),但研究成果可為整個亞熱帶的山區(qū)風(fēng)景游憩林經(jīng)營提供理論依據(jù),填補了這一區(qū)域內(nèi)的林內(nèi)景觀尚未進(jìn)行定量評價的空白,具有很高的啟迪意義。

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Evaluation and Analysis on In-forest Landscape Quality of Scenic and Recreational Forest in the Mountainous Regions of East-central Hunan Province

ZHOU Pu,WANG Ruihui,ZHOU Yangchao,FU Weinan,ZHONG Cheng,ZHOU Yigang

(KeyLaboratoryofSilviculture,CentralSouthUniversityofForestry&Technology,Changsha410004,Hunan,China)

The in-forest landscape of scenic and recreactional forest in the mountainous regions of east-central Hunan province was taken as study object in this paper.36 in-forest landscape plots were set together,and the SBE(Scenic Beauty Estimation)method was adopted for evaluation of in-forest scenic quality.With the stepwise linear regression,quality evaluation model of in-forest landscape has been built by 7 reserved landscape elements.The order of all reserved elements contributing to in-forest scenic beauty was the unity of understory(30.6%),dead tree and wood(20.3%),interest(14.2%),litter(13.4%),the horizontal perspective(8.7%),herb height(7%)and color richness(5.8%).The study built landscape evaluation system for the scenic and recreational forest in-forest landscape in the mountainous regions of east-central Hunan province and the result provided theoretical basis for management operations such as in-forest tending,forest clearing and cultivation of ground cover plant etc.

scenic and recreational forest,in-forest landscape,landscape quality,scenic beauty estimation,the mountainous regions of east-central Hunan province

2017-03-07；

2017-05-30

周璞(1992-),女,湖南永州人,碩士,研究方向為園林植物與觀賞園藝。Email：zhoupu1412@126.com

王瑞輝,男,湖南湘鄉(xiāng)人,博導(dǎo),博士,研究方向為森林培育。Email：wang626389@163.com

F316.23；S718.5

A

1002-6622(2017)03-0091-07

10.13466/j.cnki.lyzygl.2017.03.018