聶蓓捷，伏學習，和家歡，楊會娟,2

(1河北農(nóng)業(yè)大學 園林與旅游學院，河北 保定 071000；2河北省城市森林健康技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 保定 071000)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的加快，人們長期生活在充滿壓力、高度緊張的城市環(huán)境之中，導致各種疾病的發(fā)病率上升和亞健康出現(xiàn)，因此尋求有益于健康恢復的環(huán)境需求日益增加[1]?；謴?Restoration)是指人們重新獲得在日常生活或工作中被不斷損耗的生理、心理和社會能力的過程。具有身心恢復功能的環(huán)境被稱為恢復性環(huán)境。早期的研究對比了不同景觀類型的恢復性效果，如比較森林、城市、海域等，多采用二分法將環(huán)境分為自然環(huán)境與城市環(huán)境，通過實證研究發(fā)現(xiàn)，自然環(huán)境較城市環(huán)境更具恢復效果[2，4-6]。為進一步探究自然環(huán)境的恢復性效果，有研究比較了如荒漠、苔原等差異較大的自然環(huán)境，證明不同類型的自然環(huán)境具有不同的恢復效果[7]。隨著研究的深入，研究者開始關(guān)注更為相似的環(huán)境，如GAO T等研究發(fā)現(xiàn)半開敞的綠地環(huán)境較開敞和封閉綠地環(huán)境更有益于人類健康恢復，張嘉琦等研究表明無論是天然林還是人工林，森林環(huán)境都對人體身心恢復產(chǎn)生了一定的積極影響[8-9]。由于相似環(huán)境的恢復性效果難以區(qū)分，相關(guān)研究還需深入，如人工林的恢復性效果是否有差異未見研究。

近年來，前往森林旅游的人數(shù)日益增加，森林以其天然的生態(tài)環(huán)境、適宜的氣候成為理想的恢復場所。大量的研究表明，經(jīng)常去森林環(huán)境可以降低患病幾率，觀看或身處森林環(huán)境可以有效降低人們的血壓、緩解負面情緒、增加活力、使注意力更集中等[8,10-13]。一些研究調(diào)查了不同森林類型、林分密度和植被類型對人體健康恢復效果的影響，但總體上森林環(huán)境的林分結(jié)構(gòu)對人體健康恢復效果的影響研究較為缺乏，如缺少對林分環(huán)境較為單調(diào)的人工林林內(nèi)環(huán)境的恢復性效果的比較研究，更為重要的是，以往的研究主要集中在恢復性效果比較研究，研究結(jié)果不能對環(huán)境如何改造提供指導[14-15]。

景觀視覺質(zhì)量評價研究方法較為成熟，其中，以大眾審美評價為基礎(chǔ)的心理物理學派受到諸多學者推崇，該學派認為景觀質(zhì)量是由風景的各組成要素決定的，并通過風景質(zhì)量評判結(jié)果保護或者改造風景要素。美景度評判法(Scenic beauty estimation method，SBE法),是公認的比較成熟的分析方法[16]。借鑒心理物理學派的基本思想，建立恢復性效果與風景的各組成要素之間的關(guān)系，可以直接將研究結(jié)果指導森林經(jīng)營。

本研究以落葉松林林內(nèi)景觀為研究對象，進行恢復性評價與美景度評價，探討人體健康恢復與森林景觀美景度之間的關(guān)系，同時研究林分結(jié)構(gòu)指標對人體健康恢復的影響，探索促進人體健康恢復的林分空間，以滿足居民健康恢復的需求，為營造恢復性林內(nèi)環(huán)境提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于河北省最北部，冀蒙交界地。地理坐標為E 116°51′～ 117°39′，N 42°02′～ 42°36′，海拔1 010.0～1 939.9 m，森林覆蓋率80%。林場屬寒溫性大陸季風氣候，全年平均氣溫約-1.3 ℃，年均降水量460 mm。土壤類型多為灰色森林土、棕壤土、沼澤土。研究區(qū)主要森林類型為落葉針葉林、針闊混交林，主要樹種為華北落葉松(Larixprincipis-rupprechtii)、樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolica)、白樺(Betulaplatyphylla)等。

2 研究方法

2.1 樣地調(diào)查與照片獲取

選擇以圖片為媒介進行林內(nèi)景觀的恢復性效果與美景度進行研究，已有研究證實幻燈片和實景評價結(jié)果具有高度一致性，并且這種方法廣泛應(yīng)用于景觀評價中[17-20]。

分別于2016年、2018年、2019年在研究區(qū)設(shè)置落葉松林樣地并進行了調(diào)查，選取樣地40塊，其中落葉松純林24塊，落樺混交林16塊，樣地面積為30 m×30 m。根據(jù)試驗研究目的，選取17個指標，其中反映林分組成結(jié)構(gòu)的指標10個，分別為混交比、平均胸徑、平均樹高、平均冠幅、平均冠長、徑高比、冠徑比、胸徑變異系數(shù)、樹高變異系數(shù)、冠幅變異系數(shù)；反映林分空間結(jié)構(gòu)的指標7個，分別為密度、平均枝下高、相對枝下高、灌木相對高度、郁閉度、灌草總蓋度、下木高度。根據(jù)以上指標對每塊樣地進行每木檢尺、灌草調(diào)查等。

調(diào)查的同時對林內(nèi)景觀進行了拍攝。拍攝時選擇晴朗、可見度高的天氣，由同一人員使用同一設(shè)備在同一高度進行拍攝，每塊樣地拍攝3張，拍攝方法是從樣地原點向中心拍攝l張，然后從樣地原點出發(fā)的2個邊的中點向樣地中心各拍攝1張，共計120張。剔除拍攝模糊、視線遮擋較多的照片，最終選取1張照片代表1塊樣地，共40張。

2.2 量表設(shè)計

在評判恢復性效果的試驗中，主要通過儀器或量表測量被試的生理(心率、腦電等)和心理反應(yīng)。但由于生理反應(yīng)受個體差異影響較大且相關(guān)儀器不易操作，故本研究采用量表的形式來評價恢復效果[21]。目前，知覺恢復量表(Perceived restorativeness scale，PRS)被廣泛應(yīng)用到恢復性環(huán)境評價[22]。PRS量表最早由Hartig等基于卡普蘭夫婦的注意恢復理論編制而成，包括遠離性、連接性、魅力性和兼容性4個維度26個陳述句條目[23]。多個條目的測量可以更加準確的反應(yīng)感受，但需要花費大量的時間，并且容易引起被試的疲勞，而每個被試只對每個維度的1個條目進行評分，可以比以往的研究評估更多的圖像[24-26]。

美景度與恢復性評價量表內(nèi)容，見表1。

表1 美景度與恢復性評價量表內(nèi)容Table 1 Content of scenic beauty and restoration evaluation scale

本研究借鑒前人設(shè)計的量表，依據(jù)注意恢復理論中4個維度的定義，對4個維度進行了高度的總結(jié)概括，最后確定每個維度由1個條目代表[24]。每個問題評價尺度均采用7分制，即“非常不贊同、很不贊同、不贊同、一般、贊同、很贊同、非常贊同”分別對應(yīng)分值“-3、-2、-1、0、1、2、3”。

2.3 試驗流程

大多數(shù)研究表明評價者的年齡、受教育程度等人口特征因素對景觀評價無顯著影響，因此，選取140名河北農(nóng)業(yè)大學旅游管理專業(yè)學生作為評判者，他們在評價景觀前都參加了期末考試[27-28]。期末考試對評判者來說是一個施壓過程，以期能更準確的評判林內(nèi)景觀的恢復性效果與美景度。將景觀照片隨機排列制成幻燈片，采用室內(nèi)放映的方式進行評判，每張照片播放時間15 s，評判者在播放過程中填寫量表。最終回收有效量表131份。

2.4 數(shù)據(jù)處理

各維度值的計算采用Daniel的標準化處理方法[29]。操作步驟為：(1)等級大小排序后統(tǒng)計各評分等級的頻數(shù)、頻率、各等級對應(yīng)的累積概率、正態(tài)分布單側(cè)分位數(shù)；(2)計算的均值；(3)隨機選取1塊樣地為對照景觀，SBE=(Zi-Z0)×100。其中Zi為第i個景觀對應(yīng)z值的均值，Z0為對照景觀z的均值?；謴托孕Ч?個維度的均值計算。

為消除不同指標量綱的影響，對林分結(jié)構(gòu)指標值進行歸一化處理。使用IBM SPSS Statistics 20.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。涉及的主要功能包括信效度分析、Pearson相關(guān)性分析、因子分析等。

3 結(jié)果分析

3.1 量表信效度分析

3.1.1 信度分析 由于將恢復性效果與美景度結(jié)合起來設(shè)計量表并進行評價，故在評價試驗的第一步是要進行量表的信度和效度分析，以確保結(jié)果可靠。信度即可靠性，主要是用來評價量表的精確性、穩(wěn)定性和一致性。量表信度檢驗，見表2。

表2 量表信度檢驗Table 2 Reliability test of the scale

由表2可知，落葉松純林與混交林的Cronbach′s α系數(shù)分別為0.916和0.921，系數(shù)均大于0.900。分析2種林分的不同維度，Cronbach′s α系數(shù)均在0.887～0.909之間，以上結(jié)果顯示，量表具有較好的信度。

3.1.2 效度分析 量表效度一般從其內(nèi)容效度和結(jié)構(gòu)效度2個方面進行分析。內(nèi)容效度是指量表內(nèi)容的適當性和代表性。本研究采用單項與總分相關(guān)分析法，即計算每個條目的分數(shù)與條目總分間的相關(guān)系數(shù)，根據(jù)相關(guān)是否顯著判斷量表的內(nèi)容效度，其相關(guān)性越高，說明量表的內(nèi)容效度越好。量表內(nèi)容效度檢驗，見表3。

表3 量表內(nèi)容效度檢驗Table 3 Content validity test of the scale

由表3可知，各條目與總分的Pearson相關(guān)系數(shù)在0.834～0.892之間(P<0.01)，表明量表內(nèi)容效度較好。

結(jié)構(gòu)效度指測量結(jié)果表現(xiàn)出的某種結(jié)構(gòu)與測值之間的對應(yīng)程度，即量表所能測量理論的概念或特質(zhì)的程度。量表結(jié)構(gòu)效度檢驗，見表4。

表4 量表結(jié)構(gòu)效度檢驗Table 4 Validity test of scale structure

由表4可知，KMO=0.890>0.800，說明各條目間信息的重疊程度不高；Barlett檢驗顯著性P=0.000<0.001，說明條目間具有較強的相關(guān)性。

從以上信度與效度的分析結(jié)果來看，本研究所使用的量表可靠性較高，內(nèi)容與結(jié)構(gòu)間具有較強的聯(lián)系性。

3.2 林內(nèi)景觀恢復性效果與美景度分析

3.2.1 恢復性效果與美景度分析 林內(nèi)景觀恢復性效果與美景度分析，見表5。

表5 林內(nèi)景觀恢復性效果與美景度分析Table 5 Analysis of landscape restorative effect and beauty degree in forest

由表5可知，落葉松林內(nèi)景觀恢復性效果得分在-42.880～70.357之間，美景度值在-57.883～69.987之間，恢復性效果與美景度均值分別為7.126、2.139，塞罕壩林內(nèi)景觀恢復性效果與美景度整體處于較低水平，標準差分別為25.123和31.468，反映出各樣地之間恢復性效果與美景度具有較大差異。單因素方差分析結(jié)果顯示落葉松純林與落樺混交林之間的恢復性效果與美景度差異均不顯著(P>0.05)。

量表各維度相關(guān)性檢驗，見表6。

表6 量表各維度相關(guān)性檢驗Table 6 Correlation test of dimensions of the scale

由表6可知，兼容性與恢復性效果之間的相關(guān)性分值最高，得分為0.965；其次是遠離性，分值為0.962，魅力性和連貫性的分值雖沒有前2項得分高，但均與恢復性效果呈顯著正相關(guān)關(guān)系。

3.2.2 恢復性效果與美景度的關(guān)系 恢復性效果與美景度相關(guān)關(guān)系，見表7。

由表7可知，恢復性效果與美景度間的相關(guān)性得分為0.945，二者呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。

表7 美景度與恢復性效果相關(guān)關(guān)系Table 7 Correlation between beauty degree and restorative effect

3.2.3 恢復性效果、美景度與林分指標的相關(guān)性 美景度與林分指標相關(guān)性分析，見表8。

表8 美景度與林分指標相關(guān)性分析Table 8 Correlation analysis between beauty degree and stand index

由表8可知，美景度與混交比、郁閉度、下木高度、胸徑變異系數(shù)、平均冠幅和平均冠長呈顯著相關(guān)(P<0.05)，與平均胸徑、平均樹高、密度呈極顯著相關(guān)(P<0.01)。其中，混交比、郁閉度、胸徑變異系數(shù)、密度與美景度呈負相關(guān)關(guān)系?；謴托孕Чc林分指標相關(guān)性分析，見表9。

表9 恢復性效果與林分指標相關(guān)性關(guān)系Table 9 Correlation between restorative effect and stand indexes

由表9可知，恢復性效果與平均胸徑、郁閉度、下木高度、胸徑變異系數(shù)、平均冠長呈顯著相關(guān)(P<0.05)，與平均樹高、密度呈極顯著相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。與美景度相似，郁閉度、胸徑變異系數(shù)、密度與恢復性效果呈負相關(guān)關(guān)系。

3.3 影響因素的因子分析

3.3.1 影響因素公因子提取 為減小各指標的相關(guān)性及共線性的影響，因此采用因子分析法對指標進行降維。對林分結(jié)構(gòu)的17個指標進行了KMO和Bartlett球形檢驗，顯示KMO=0.682>0.500，顯著性P=0.000<0.001，適合因子分析。將17個因子進行降維，前4個成分累積貢獻率大于80%，可以反映原始因子的絕大部分信息。旋轉(zhuǎn)后的成分矩陣，見表10。

表10 旋轉(zhuǎn)后的成分矩陣Table 10 Component matrix after rotation

由表10可知，第一因子主要由混交比、平均胸徑、胸徑變異系數(shù)指標控制，將其命名為胸徑因子；第二因子主要由冠徑比、平均冠長指標控制，將其命名為樹冠因子；第三因子主要由平均枝下高、冠幅變異系數(shù)、灌草總蓋度指標控制，將其命名為透視因子；第四因子主要由灌木相對高度、下木高度指標控制，將其命名為灌層因子。成分得分系數(shù)矩陣，見表11。

表11 成分得分系數(shù)矩陣Table 11 Component score coefficient matrix

由表11可知，各公共因子得分如下：

F1=0.216X1-0.196X2+0.181X8

F2=0.262X17+0.177X16

F3=0.344X4-0.263X15+0.274X13

F4=0.424X12+0.366X7

其中F1為胸徑因子，F(xiàn)2為樹冠因子，F(xiàn)3為透視因子，F(xiàn)4為灌層因子。將數(shù)據(jù)代入公共因子得分表達式中，獲取每個樣地的公共因子得分。

3.3.2 恢復性效果、美景度與公因子相關(guān)性 將恢復性效果、美景度與提取的公因子進行Pearson相關(guān)性分析，結(jié)果表明，恢復性效果和美景度與胸徑因子、樹冠因子呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，說明林分的恢復性效果、美景度均隨胸徑因子與樹冠因子的增大而增加。

4 討論與結(jié)論

4.1 討論

以往研究主要對差異較大的環(huán)境進行了恢復性效果的對比，近年來，學者開始關(guān)注更為相似的環(huán)境恢復性效果的比較，但未見對林分環(huán)境較為單調(diào)的人工林林內(nèi)環(huán)境的恢復性效果的研究[7-9]。本研究以落葉松林為研究對象，擴展了恢復性環(huán)境研究的邊界。為了評價大量的樣地照片并獲得可靠的數(shù)據(jù)，研究采用4個條目代表恢復性效果的4個維度，且與美景度相結(jié)合設(shè)計量表，從信度與效度2個方面對量表進行檢驗，結(jié)果表明量表設(shè)計具有良好的可靠性[25-26]。恢復性評價結(jié)果表明，落葉松純林和落樺混交林的恢復性效果無顯著性差異(P>0.05)，但不同樣地間恢復性效果具有較大差異，恢復性效果的均值和標準差分別為7.126和25.123。

借鑒心理物理學派的思想，進一步研究了恢復性效果與林分結(jié)構(gòu)指標之間的關(guān)系，以對林分結(jié)構(gòu)進行調(diào)控?；謴托孕Чc平均胸徑、平均樹高呈正相關(guān)關(guān)系，與密度呈負相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，與下木高度、平均冠長呈正相關(guān)關(guān)系，與郁閉度、胸徑變異系數(shù)呈負相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。密度的研究結(jié)果與前人一致，但未見有研究探討恢復性效果與其他林分結(jié)構(gòu)指標的關(guān)系[14]?；謴托孕Чc美景度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，這與駱金初等人研究結(jié)果一致，說明美景度較高的森林也應(yīng)該是恢復性效果較好的森林[30]。且因恢復性效果、美景度與林分指標的關(guān)系基本保持一致，與已有美景度相關(guān)研究結(jié)果對比，可以知道林分的恢復性效果隨林內(nèi)透視距離、胸徑、冠長的增大而提高[31-33]。本研究結(jié)果顯示恢復性效果隨下木高度的增大而提升，而已有研究表明，林下層高度過高或過低均會對恢復性效果產(chǎn)生負面影響，所以林下層植被的高度應(yīng)控制在合理范圍[34]。

4.2 結(jié)論

本研究以落葉松林為研究對象，采用量表和數(shù)理統(tǒng)計方法，對恢復性效果進行評價，并探討了恢復性效果與林分指標間的關(guān)系，可以得出以下結(jié)論：(1)純林與混交林的恢復性效果無明顯差異，但不同樣地間落葉松林內(nèi)景觀的恢復性效果差異較大；(2)恢復性效果隨平均胸徑、下木高度、平均冠長、平均樹高的增大而提高，而郁閉度、密度的增大不利于人體健康的恢復。因此，可以通過降低密度、培育大徑階樹木、控制林下層高度來提升林內(nèi)景觀的恢復性效果；(3)美景度高的林分環(huán)境同樣具有良好的恢復性效果，即營建風景優(yōu)美森林環(huán)境的同時也營建了恢復性效果好的森林環(huán)境。

因此，根據(jù)林分指標與恢復性效果的相關(guān)關(guān)系，結(jié)合塞罕壩地區(qū)實際經(jīng)營情況，可采取以下經(jīng)營管理措施提高林內(nèi)美景度、營造恢復性森林環(huán)境：(1)降低林分密度。林分密度過高會增加郁閉度，可采取間伐措施控制林分密度，提高林內(nèi)視線范圍。(2)培育大徑階樹木。及時去除枯枝促進林木主干生長，對長勢較弱的林木進行補植更新。(3)控制林下層高度。有針對性地補植灌木、地被植物豐富林下空間，定期割灌并保證整體不雜亂。

影響森林恢復性效果與美景度的影響因素有很多，包括地形、季節(jié)、色彩等，本研究僅從林分結(jié)構(gòu)方面探討其與恢復性效果和美景度之間的關(guān)系，在將來的研究中可將其他影響因素納入評價指標，豐富研究成果。