艾婧文， 劉 健,3， 余坤勇， 張今朝， 曾 琪， 鄭文英

（1.福建農(nóng)林大學 園林學院，福建 福州350002；2.福建農(nóng)林大學 福建省資源環(huán)境監(jiān)測與可持續(xù)經(jīng)營利用重點實驗室，福建 福州350002；3.福建農(nóng)林大學 林學院，福建 福州 350002）

群落特征和林分空間結構對森林公園景觀美學質(zhì)量貢獻率及影響因子

艾婧文1,2， 劉 健1,2,3， 余坤勇2,3， 張今朝2,3， 曾 琪2,3， 鄭文英2,3

（1.福建農(nóng)林大學 園林學院，福建 福州350002；2.福建農(nóng)林大學 福建省資源環(huán)境監(jiān)測與可持續(xù)經(jīng)營利用重點實驗室，福建 福州350002；3.福建農(nóng)林大學 林學院，福建 福州 350002）

植物群落特征和林分空間結構組成及評價是森林公園景觀的關鍵，對森林公園景觀優(yōu)化與提升具有重要意義。以福建金絲灣省級森林公園為對象，基于40個調(diào)查樣方，從群落特征和林分空間結構2個層面選擇24個景觀影響因子，運用美景度評價法（SBE）得出各個樣方景觀得分值，進而構建美景度和各個影響因子類目之間的景觀評價與預測的多元回歸線性模型，并分析群落特征和林分空間結構對森林公園景觀美學質(zhì)量的貢獻作用。結果表明：森林公園景觀中，主要影響美景度的景觀因子有凋落物、林下層統(tǒng)一度、喬木豐富度、郁閉度、胸徑變異系數(shù)、競爭指數(shù)、枝下高和角尺度，其貢獻率分別為20.809%，20.424%，14.547%，14.162%，10.790%，8.189%，6.455%和4.624%；群落特征和林分空間結構2個層面的貢獻率分別為87.187%和12.813%。植物群落特征和林分空間結構相互作用在森林公園美景度評價中占據(jù)著重要地位。圖2表6參30

森林公園；群落特征；林分空間結構；美景度評價

森林公園在滿足都市人群游憩和審美方面發(fā)揮重要作用。對森林公園美學質(zhì)量進行評價，一方面能夠了解當前森林景觀美學質(zhì)量，合理地分析森林公園景觀構成與人的審美評判間的關系；另一方面能夠預測在當前森林資源管理下的景觀美學趨勢，為進一步開展森林風景資源管理提供合理建議。在當前的研究中，森林美學質(zhì)量評價較多考慮群落和單木特征對景觀的影響，如將喬木胸徑、林分密度、林下植被覆蓋度等與景觀質(zhì)量評價方法進行研究［1-4］；但把空間尺度上林分特征與景觀美學模型結合起來［5］，從植物群落特征和林分空間結構2個層面探索森林景觀美學質(zhì)量影響的內(nèi)在規(guī)律的研究相對較少。為此，本研究以福建三明金絲灣森林公園為例，采用心理物理學派中實用性最強最廣的美景度法（SBE）與線性模型法統(tǒng)一，將審美態(tài)度測量同景觀的構景因子結合起來，構建景觀模型來評價和預測景觀質(zhì)量［6］，探索在森林景觀美學質(zhì)量綜合性評價過程中，群落結構特征和林分空間結構各影響因子的貢獻率及重要程度，并從景觀美學角度提出森林公園撫育采伐和林分改造的建議，以期為森林景觀美學質(zhì)量提升、森林景觀可持續(xù)經(jīng)營管理提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

金絲灣森林公園位于福建省三明市北部（26°18′32″～26°20′44″N， 117°33′9″～117°37′19″E）， 屬于閩西武夷山脈中部的低山丘陵區(qū)，地勢由西北向東南傾斜，海拔大多為200～500 m，最高海拔約為690 m。該地區(qū)屬于中亞熱帶季風氣候，夏季炎熱多雨，冬季相對低溫少雨。年平均氣溫為19.7℃，年平均日照時數(shù)為1 812.0 h，年均降水量為1 586.0 mm，平均相對濕度為79%。該地區(qū)土壤表現(xiàn)為典型地帶性分布，類型主要是酸性巖紅壤、黃壤、棕黃壤等，成土母質(zhì)以花崗巖、流紋巖、火山巖山體為主。該地區(qū)植物資源豐富，植被多由天然次生闊葉林、針闊混交林、經(jīng)濟林等組成，其中闊葉樹林為535 hm2。植物種類豐富，已鑒定的木本植物計96科320屬500余種，大科為松科Pinaceae，杉科Taxodiaceae，柏科Cupressaceae，殼斗科Fagaceae和紅豆杉科Taxaceae。

2 資料收集與研究方法

2.1 資料收集

2.1.1 群落結構特征因子和林分空間結構因子的獲取 設置40個面積為10 m×10 m的樣方，采用全站儀測4個角點的坐標，對樣方內(nèi)胸徑≥3 cm的林木進行坐標定位及編號并統(tǒng)計喬木類型、豐富度，測量喬木樹高、胸徑、冠幅等，同時測定樣方內(nèi)群落的郁閉度、通透程度及林下層統(tǒng)一度、通透距離、生活型組成等［7］。運用Arc GIS 10.1及Winkelmass軟件［8］得到林分空間結構指標：大小比、角尺度、混角度、開敞度及競爭指數(shù)。在各個樣方的四角和中心設置5個1 m×1 m的小樣格，調(diào)查灌木和草本的種名、高度及蓋度等。

2.1.2 樣地照片的獲取 樣方照片的選取盡量避開與植物群落無關的其他景觀因子，如溪澗、道路、房屋等。以樣方中心點為基點向樣方的西北、東北、東南、西南4個角點進行拍照，同時在4個角點向樣地中心拍照［9］（圖1）。照片拍攝要求在同一天內(nèi)光線充足的情況下進行［10］；所有照片均由一人拍攝，并且始終使用同一臺設備，采用相同大小的焦距；確定好拍攝方向后，鏡頭位置與拍攝者雙眼平齊，鏡頭方向與坡面平行，統(tǒng)一采用橫向拍攝（圖2）。剔除無關景觀的照片，從各個角度拍攝的照片中選取1張最能代表該樣地特征的照片。

圖1 森林公園森林景觀取樣示意圖Figure 1 Schematic of landscape sampling in Jinsiwan Forest Park

圖2 照片拍攝角度要求Figure 2 Angle requirements of photograph

2.2 森林公園景觀美學影響因子確定

由于植物群落特征與林分空間結構在構成因子、數(shù)據(jù)獲取及照片獲取標準等方面不盡相同，所以對反映植物群落和林分空間結構進行各自的景觀影響因子確定。

2.2.1 植物群落特征因子 篩選19個群落結構特征因子指標作為景觀美學評價指標，分別為喬木數(shù)量（x1），樹種組成林分密度（株·hm-2，x2），郁閉度（x3）， 喬木豐富度（x4）， 喬木平均胸徑（x5），胸徑變異系數(shù)（x6）， 喬木平均樹高（x7）， 枝下高（x8）， 冠幅（x9）， 樹干枝視率（x10）， 灌木高度（x11）， 灌木蓋度（x12），草本高度（x13），草本蓋度（x14），通透程度（x20），枯倒木（x21），凋落物（x22）， 林下層統(tǒng)一度（x23），生活型構成（x24）。其中通透程度、枯倒木、凋落物、林下層統(tǒng)一度、生活型構成等為定性因子并對它進行分解及量化（表1），其余的為定量因子。

表1 金絲灣森林公園森林群落特征定性因子分解Table 1 Qualitative factors analysis of the plant community structure in Jinsiwan Forest Park

2.2.2 林分空間結構特征因子 林分空間結構特征因子主要反映群落林木在水平和垂直方向上的空間屬性及其排列的空間關系［11］。為了探討林分空間結構對美景度的影響，選取開闊比（x15），混交度（x16），大小比數(shù)（x17），角尺度（x18），競爭指數(shù)（x19）等5個空間結構參數(shù)作為影響因子［12］。開闊比反映林木生長空間的大?。?3］；混交度可以用來表示樹種空間的隔離程度［14］；大小比數(shù)表示林木大小分化的程度［15］；角尺度主要描述參照樹周圍相鄰木的均勻性，反映林木分布狀態(tài)情況［16］；林分競爭指數(shù)反映群落樹種間的競爭情況［17］。

2.3 景觀美學評價方法

美景度評價法是景觀評價中一種 “視覺刺激-心理感知”的表現(xiàn)，其精準性、實用性和準確性在景觀評價中已經(jīng)得到廣泛認可［18］。本研究通過照片（幻燈片）為評價媒介，使用李克特7分制的評價尺度（表2）對金絲灣森林公園進行景觀美學評價［19］。

由于評判者的審美標準存在個體差異，如果直接使用原始得分進行平均值分析會突出評分標準較低的數(shù)據(jù)量對綜合分析的影響，削弱評分標準較高的數(shù)據(jù)量對綜合分析的影響。因此，為了保證數(shù)據(jù)的可靠性，需要對原始得分數(shù)據(jù)進行標準化處理。本研究采取z-score標準化方法，其公式為：zij＝（xij-xi）/si。zij為第i個評判者對第j張照片的標準化得分，xij為第i個評判者對第j張照片的原始評分，xi為第i個評判者對所有照片評分的平均值，si為第i個評判者對所有照片評分的標準差［20］。

表2 美景度（SBE）評價得分表Table 2 Rating scale of the scenic beauty estimation（SBE）

3 結果分析

3.1 金絲灣森林公園景觀美景度

研究選擇福建農(nóng)林大學不同專業(yè)的學生進行評判，包括森林經(jīng)理學、自然地理學、果樹學、茶學、機械電子工程、區(qū)域經(jīng)濟學、風景園林學等專業(yè)的碩士研究生。采用幻燈片評判方式進行室內(nèi)評判［21］，將拍攝好的64張照片進行隨機編號，設置8 s·張-1的放映時間，在Microsoft Power Point演示文稿中自動播放。調(diào)查共發(fā)放98張紙質(zhì)版問卷，回收96份，其中有效問卷92份，并對每份問卷的評價值進行得分標準化（表3）［19］。

表3 金絲灣森林公園美景度值Table 3 SBE values in Jinsiwan Forest Park

3.2 金絲灣森林公園景觀美學評價因子的確定

群落特征因子和林分空間結構相互作用、相互影響使森林形成一個錯綜復雜的綜合體。各個影響因子之間形成了一定的相關性（表4）。郁閉度與喬木數(shù)量、林分密度、胸徑變異系數(shù)等高度相關；喬木平均樹高與林分密度、喬木平均胸徑、胸徑變異系數(shù)等相關度較高；混交度與胸徑變異系數(shù)、喬木平均樹高、枝下高等具有較高的相關性。由于群落特征與林分空間結構相互制約性較強，影響因子間可以相互關聯(lián)地反映景觀質(zhì)量。因此，在討論測度群落特征和林分空間結構對其美景度值的貢獻率時，需要進一步確定影響因子。

表4 相關性系數(shù)Table 4 Pearson coefficients

同時在景觀評價模型運算過程中（表5），采用t值進行偏相關關系檢驗，群落特征因子和林分空間結構為極顯著與顯著，可以確定為對美景度值貢獻較大的景觀。剔除喬木數(shù)量（x1），樹種組成林分密度（株·hm-2，x2），喬木平均胸徑（x5），喬木平均樹高（x7）等16個貢獻率較低的景觀影響因子，分別提取郁閉度（x3）， 喬木豐富度（x4），胸徑變異系數(shù)（x6），枝下高（x8）， 凋落物（x22）， 林下層統(tǒng)一度（x23）等 6 個植物群落特征因子和角尺度（x18）和競爭指數(shù)（x19）2個主要林分空間結構因子對景觀美學進行評價，貢獻率分別為87.187%和12.813%（表5）。

表5 金絲灣森林公園景觀評價建模運算過程Table 5 Modeling process of evaluation on Jinsiwan Forest Park

3.3 金絲灣森林公園景觀美學評價模型建立與分析

將森林公園景觀的標準化美景度值（sSBE）作為因變量，提取的景觀美學評價的群落特征因子和林分空間結構因子作為自變量，運用IBM SPSS Statistics 21建立多元線性回歸模型（表6）。sSBE＝0.147x3-0.151x4-0.112x6+0.067x8+0.216x22-3+0.212x23-1-0.048x18-0.085x19-0.159。由模型得知：各影響因子對美景度貢獻順序依次為凋落物（20.809%）＞林下層統(tǒng)一度（20.424%）＞喬木豐富度（14.547%）＞郁閉度（14.162%）＞胸徑變異系數(shù)（10.790%）＞競爭指數(shù)（8.189%）＞枝下高（6.455%）＞角尺度（4.624%）。群落特征因子指標排名靠前，說明群落特征對美景度的貢獻較林分空間結構特征大，同時創(chuàng)新地發(fā)現(xiàn)林分空間結構對美景度值的貢獻作用。

人們對森林公園景觀的具體喜好規(guī)律如下：①群落特征因子的影響。隨著群落的郁閉度增加，美景度值也在增加，喬木的郁閉度大小影響群落的光照，適當?shù)墓鈴娔苁沽謨?nèi)景觀色彩更加艷麗，給人舒適的享受；隨著喬木豐富度的增加，美景度值逐漸遞減，可見樹種組成純粹的群落景觀，群落結構簡單，層次分明，疏朗有致，有利于提高美景度值；隨著胸徑變異系數(shù)的增加，美景度值逐漸遞減，說明胸徑大小較統(tǒng)一的群落結構更受觀賞者的偏愛；隨著喬木枝下高的增加，美景度值總體呈遞增趨勢，可見人們比較喜歡視野開闊的植物群落；從凋落物的情況來看，凋落物越少其景觀效果越好，人們更傾向于生機勃勃的森林景觀；從林下層統(tǒng)一度來看，林下層越混亂，美景度越低，統(tǒng)一的林下環(huán)境更能得到大眾的接受。②林分空間結構因子的影響。隨著角尺度的增加，美景度值總體呈遞減趨勢；隨著競爭指數(shù)的增加，美景度值總體呈遞減趨勢?？梢婋S機或聚集分布、競爭偏低的林分植株能夠得到自然的生長，此時美景度值處于較高狀態(tài)。

表6 模型整體擬合效果Table 6 An overview of model’s fitting effect

4 結論與討論

當前，針對森林公園景觀美學評價大多側重于將景觀品質(zhì)［22］、生態(tài)質(zhì)量［23］、森林群落特征因子［6］與美景度結合，很少探尋林分空間結構對森林景觀美學質(zhì)量的影響。本研究通過結合群落特征因子與林分空間結構探索森林景觀美學質(zhì)量影響的內(nèi)在規(guī)律，進而采取定量的整改措施提高金絲灣森林公園的視覺美學價值。研究表明：美景度值與群落特征結構和林分空間結構有顯著的線性關系，其中植物群落特征對整個模型的貢獻率為87.187%，林分空間結構的貢獻率為12.813%。郁閉度高、樹種組成純粹、胸徑變異系數(shù)較小、林下層統(tǒng)一、凋落物較少、林分隨機分布且群落競爭較小的森林景觀具有更高美學價值。

4.1 群落特征對森林公園景觀美學質(zhì)量的影響

群落特征因子對森林景觀的主要影響因子為林下層情況（凋落物和林下層統(tǒng)一性）、喬木豐富度和郁閉度。研究認為：林下層干凈整潔的林分，景觀效果好，因為游客不愿意看到雜亂的景象。但是生態(tài)學家強調(diào)，森林中的枯枝落葉具有較好的生態(tài)效益，能夠為微生物的生長提供場所及養(yǎng)分，有助于森林再生。因此，在管理防護方面，可以考慮保留部分凋落物，不僅可以提高林下層統(tǒng)一度提升景觀價值，而且還能增加土壤肥力和調(diào)節(jié)水效能。同時，郁閉度的增大有利于提升森林美景度，這與以往的楊鑫霞等［24］的研究結果具有一致性。

陳鑫峰等［18］認為：胸徑變異系數(shù)與景觀美學評價的關聯(lián)不大，包戰(zhàn)雄［25］則認為：胸徑變異較大的林分更能得到大眾的偏愛。本研究表明：胸徑變異系數(shù)較小的林分對林內(nèi)景觀美景度的貢獻更大，這可能是因為金絲灣森林公園為生態(tài)公益林，以近熟林及過熟林為主，并且同期進行過適當?shù)牧址终{(diào)整，所以胸徑變異系數(shù)較小，其整齊劃一的林分更能得到大眾的喜愛。

4.2 林分空間結構對森林公園景觀美學質(zhì)量的影響

林分空間結構是基于林木空間信息特征的基礎研究，與位置有關的空間信息特征彌補了單一的群落特征結構研究所忽略的樹種大小、空間分布等的不足［26］。出于研究目的，在建立景觀模型時采用了較多的定量因子。本研究成功地將林分空間結構參數(shù)（角尺度與競爭指數(shù)）引入到景觀評價模型中，可以看出林分空間結構對森林公園景觀美學模型有一定的貢獻。其中在分析角尺度單因子對美景度值的影響中發(fā)現(xiàn)，角尺度取值在［0.475，0.517］范圍的隨機林分美景度值較高［16］，這與李波［27］關于北京風景林美學評價中認為隨機分布和均勻分布的斑塊美學價值更高的研究結果是一致的。同樣地，競爭指數(shù)低的林分景觀價值高，存在這樣的原因可能是因為競爭指數(shù)與胸徑服從冪函數(shù)關系，競爭指數(shù)隨胸徑增大而減小［28］，相應的美景度值較高。這與趙珮［29］認為胸徑較大的林分結構景觀價值高的研究結果相似。RIBE［30］也有類似的結論，認為直徑大的樹木的林分顯得漂亮。景觀模型中角尺度與競爭指數(shù)的影響遠高于林分密度和胸徑，可能是因為林分空間結構特征因子對群落特征因子影響的削弱。

4.3 金絲灣森林公園景觀優(yōu)化的策略

通過對金絲灣森林公園景觀美學價值的評價和分析，聯(lián)系當?shù)貙嶋H情況，提出優(yōu)化的對策和建議：在植物群落方面，宜以營造喬木豐富度適當且郁閉好的復層群落結構模式為主，適時進行枯落木及凋落物的適當清理，保留適量的灌木和枯枝落葉進行土壤養(yǎng)護，提高林下層統(tǒng)一度，從而提升群落美景度。在林分空間方面：擇伐過熟衰老林木、受害木等；在林分密集陰暗、密度過大競爭激烈的林帶應進行適當?shù)氖璺?，增加林分的通透程度；補栽適應性強、生長旺盛、花色明度高的樹種。

本研究以金絲灣森林公園內(nèi)的天然次生林為研究對象，選取的評價因子適用于天然次生林，而對于其他地區(qū)不同林分的適應性還有待進一步研究。研究基于夏季的調(diào)查數(shù)據(jù)，夏季公園觀葉、觀花植被較少，在一定程度上降低了森林公園的美景度，因此，在以后的研究中需要進一步考慮其他3個季節(jié)森林公園的景觀狀況，做更全面的探討。

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Research on contribution rate of plant community characteristics and stand spatial structure to landscape aesthetics quality of forest parks and its influencing factors

AI Jingwen1,2,LIU Jian1,2,3,YU Kunyong2,3,ZHANG Jinzhao2,3,ZENG Qi2,3,ZHENG Wenying2,3
（1.College of Landscape Architecture,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,Fujian,China;2.Fujian Provincial Key Laboratory of Resources and Environment Monitoring＆Sustainable Management and Utilization,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,Fujian,China;3.College of Forestry,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,Fujian,China）

The composition and evaluation of the plant community characteristics and stand spatial structure are the keys to the forest park landscape,and are of great significance to the optimization and promotion of forest park landscape.The research took Jinsiwan Forest Park in Fujian Province as the research object,and selected 40 typical samples and 24 factors to reflect the community characteristics and stand spatial structure.The scenic beauty estimation value of each sample was calculated by using scenic beauty estimation （SBE）method to construct a multiple regression linear model and landscape evaluation and prediction between SBE and various influencing factors categories,and analyze contributions of plant community characteristics and stand spatial structure to landscape aesthetics quality of forest parks.The findings indicated that the main factors affecting SBE included litter,uniformity of ground plants,abundance of conifer,crown density,variation coefficientof diameter at breast height（DBH）,competition index,under branch height and uniform angle index,accounting for 20.809 per cent,20.424 per cent,14.547 per cent,14.162 per cent,10.790 per cent,8.189 per cent,6.455 per cent and 4.624 per cent respectively.The contribution rates of community characteristics and stand special structure were 87.187 per cent and 12.813 per cent.The research further explained the important roles of plant community characteristics and stand spatial structure in the scenic beauty estimation of forest parks.［Ch,2 fig.6 tab.30 ref.］

forest park;community characteristics;stand spatial structure;scenic beauty estimation （SBE）

S718.59

A

2095-0756（2017）06-1087-08

10.11833/j.issn.2095-0756.2017.06.017

2016-11-17；

2017-05-24

福建省高校產(chǎn)學研合作項目（2015N5010）；國家自然科學基金資助項目（41401385）；福建省教育廳科技計劃項目（JA14126）

艾婧文，從事風景園林規(guī)劃設計等研究。E-mail：472112830@qq.com。通信作者：劉健，教授，博士，從事 “3S”技術應用、風景園林規(guī)劃設計等研究。E-mail：fjliujian@126.com