湘东中山区风景游憩林林内景观质量评价与分析

周 璞,王瑞辉,周阳超,符伟男,钟 呈,周义罡

(中南林业科技大学 森林培育重点实验室,长沙 410004)

湘东中山区风景游憩林林内景观质量评价与分析

周 璞,王瑞辉,周阳超,符伟男,钟 呈,周义罡

(中南林业科技大学 森林培育重点实验室,长沙 410004)

以湘东中山区风景游憩林林内景观为研究对象,共设置36个林内景观样地,采用SBE法对林内景观质量进行评判,研究采用逐步线性回归法,保留7个景观要素,并构建了林内景观质量评价模型,保留的要素按贡献率大小排列依次为林下层统一度(30.6%)、枯树倒木(20.3%)、趣味性(14.2%)、枯落物(13.4%)、水平透视距离(8.7%)、草本高度(7.0%)和色彩丰富度(5.8%)。该研究构建了湘东中山区风景游憩林林内景观评价体系,可为林内景观的质量评价分析和林间抚育、林下清理和地被植物培育等方面的经营管理提供参考。

风景游憩林；林内景观；景观质量；美景度评价；湘东中山区

风景游憩林是具有较高美学价值,能够满足人们观赏、疗养、娱乐、休闲等需求的森林的总称[1-2]。森林美的形式是多形态、多层次和多成分的,不同的观赏角度有不同的景观体验。因此,在进行森林景观评价时,要明确评价对象的层次归属,陈鑫峰等[3]根据森林尺度与距离将林分景观分为细部景观、个体景观、林内景观、林道景观、近景观、中景观和远景观等7个层次。其中,林内景观展现了森林的自然美和意境美,也是森林游憩娱乐活动的主要场所。

国内外许多学者对森林景观评价进行了大量研究,其中心理物理学法在森林景观评价中占主导地位,美景度评判法(Scenic Beauty Estimation Method,SBE法)是心理物理学法中应用最广泛、最成熟的方法之一,其通过量化手段,直接建立景观质量与审美态度的预测数学模型,具有较高的可信度和准确性。国外有关学者[4-5]应用SBE法,在多地建立林内景观预测模型,并提出一系列的抚育间伐技术[6]。国内开展森林景观评价研究较晚,早期以描述因子法为主[7],近年来,SBE法被广泛运用于风景游憩林的评价,但目前这些研究主要集中在我国北方[8-9]和东部[10]地区。针对中南地区尤其是湘东中山区的森林景观研究较少,评价结果往往难以与森林经营的实际相结合[11]。本文以湘东中山区风景游憩林林内景观为研究对象,设立了36块标准样地,采用美景度评判法(SBE法)对林内景观进行评价,并建立景观模型。通过对景观模型的分析,建立林内景观评价体系,以期为湘东中山区风景游憩林林内景观质量的提升和合理建营提供参考。

1 研究区概况

研究区位于湘东罗霄山脉北段,最高海拔1 607.9m,属于浏阳市大围山自然保护区范围内,经纬度范围28°17′30″～28°30′00″N,114°00′00″～114°15′00″E。为亚热带季风湿润气候区,山地气候明显,全年平均气温11～16℃,雨量充沛,土壤类型垂直分布明显,以800，1 200m为界,依次为红壤、山地黄壤和黄棕壤。植物种类丰富,区系特点为华中植物向华东植物区过渡,植物丰富,高等植物1 856种,隶属245科900属,天然林分主要组成树种为山樱(Cerasusserrulata)、喜树(Camptothecaacuminata)、灯台树(Bothrocaryumcontroversum)、蓝果树(Nyssasinensis)等,人工林则为水杉(Metasequoiaglyptostroboides)、柳杉(Cryptomeriafortunei)、杜仲(Eucommiaulmoides)等经济树种,草本以禾本科(Agrostidoedeae)、菊科(Compositae)等为主。

2 研究方法

2.1 样地调查

为了使选择的样地更具代表性,在样地调查前首先对研究区进行全面踏查,然后采用Worldview2卫星的高分辨率(精度为0.5m)地图,通过软件ENVI4.8进行图像融合,并使用ArcGIS 10.2软件确定不同植物群落分布范围,结合已有的森林资源清查和植被调查资料,确定植物群落类型,在此基础上根据游人可及性好、排除异质体干扰的原则选择样地。

本次研究共选择了36块样地,通过林内地形特征和林分特征确定样地面积。样地规格为10m×10m至20m×20m,根据林分特征、地形特征以及照片景观范围确定。调查样地林内结构特征相关数据和景观要素相关指标,包括乔木层的各树种种名、树高、胸径、枝下高、树干干性；灌木层各类植物的种名、树高、冠幅；草本层较明显的调查种类名、平均高等。同时调查样地的坡度、郁闭度、灌草盖度、灌草分布均匀度等因子,典型样地如表1所示。

2.2 景观照片摄取

为了使照片的拍摄条件尽可能一致,所有照片的拍摄均使用Nikon D810相机,以客观反映林内景观整体特征为原则,并遵循一定的拍摄规范[9],如平视横向拍摄、统一拍摄时间(4—9月,晴天10：00—14：00)、不开闪光灯等。本次调查共拍摄了近千张照片,经过整理筛选出能够反映林内景观特征的照片73张,作为评判照片。

表1 典型样地林内景观概况

2.3 评价方法

已有研究表明,不同群体或文化背景的评判者之间的审美态度在统计学意义上差异不显著[12],因此,考虑到可操作性和可靠性,评判者选择在校研究生和大学生作为评判者,共计40人。评价采用7分制,依次为很喜欢、喜欢、较喜欢、一般、不太喜欢、不喜欢、很不喜欢,对应的评分值依次为3,2,1,0,-1,-2,-3。评价采用室内幻灯片放映法,借助投影仪与电脑,首先,让评价者将照片快速浏览,时间1～3s/张,让评价者有评价基准线,稍作停顿后,进行正式评价,时间控制在8s/张。评判者按照照片编号依次为照片打分。

2.4 评分值标准化

美景度值由评分值计算获得,为了消除不同评判者审美尺度存在的差异性,需要对评分值进行标准化处理,而传统的标准化处理在消除差异性的同时,使得不同评判者之间的差异性变小[9]。本研究采取SBE标准化处理法[13],计算时,需要计算各等级频率(f),累计频率(cf)和累计概率(cp),通过累计概率计算出不同等级的正态分布单侧分位数(z)求出平均值,并根据公式(1),计算出SBE值。

(1)

2.5 景观要素分解

评价指标的选择参考国内研究学者提出的林内景观要素指标体系[14],结合研究区域的实际情况,同时尽量与森林经营技术相联系,共考虑17个项目,每个项目设计2～4个类目,共计52个景观要素组合(表2)。

表2 林内景观要素分解表

注：X4林分密度中,低密度指林木数量≤1 200株/hm2；中密度指数量在1 200～3 000株/hm2；高密度代表数量>3 000株/hm2,X8枯树倒木较少指在视域内1～5棵枯树倒木,较多指视域内5棵枯树倒木以上；色彩丰富度X16是指林内景观除了绿色以外,仅有树干、土壤颜色则为几乎单一,其余则为较丰富。

3 结果与分析

3.1 各景观要素SBE值

表3为52个景观要素组合的评价结果,得分范围为-29.028(X6-3)～129.738(X11-1)；枝下高与景观的SBE值呈正相关,胸径与树高测树因子跟景观美景度规律性不强,枯落物、枯树倒木越少,林内美景度值越高；林内越整齐,SBE值相应提高,如规则式林木排列方式、高盖度的灌草分布、统一的林下类目都获得较高的SBE值；坡度越大,公众喜好度低；同时,林内的绿色程度越高,得分值越高；林内存在视觉兴趣点时SBE值显著提高,水体(85.097)对美景度的积极影响优于花(76.628)；当林内存在除绿色植物、土壤和树干等其他色彩时,对美景度产生积极影响；此外,林内存在的藤本缠绕越明显时,SBE得分值越低。

3.2 不同林分类型林内景观SBE值

将各景观要素SBE值按林分类型统计,得到表4。从表4可以看出,不同林分类型的SBE值依次为针叶林>阔叶林>针阔混交林>竹林。针叶林由于自然整枝好,林下层统一度较高,空间结构较整齐,评判者喜爱度最高；阔叶林林分密度较低,灌草盖度高,枯落物少,绿视率高,得分仅次于针叶林；针阔混交林林下统一度低,林内卫生质量较差,枯落物、枯树倒木较多,且植株空间分布随机性强,常伴生藤本,视觉显凌乱,得分值较低；竹林本身的特征结构在林下层统一度、绿视率等景观要素的类目划分中有较大优势,预期应该具有较高的美景度,但研究区的竹林缺乏人工养护,林内断梢枯倒木很多,灰色比例大,从而降低了美景。

表3 各景观要素美景度值统计

表4 不同林分类型林内景观SBE值

3.3 林内景观模型构建

本研究采用逐步线性回归法构建景观模型,通过对 17个景观要素进行运算,逐步提出相关性小的景观因子,共进行了11次运算,最后筛选出枯树倒木(X6)、草本高度(X7)、水平透视距离(X8)、趣味性(X9)、枯落物(X10)、林下层统一度(X11)、色彩丰富度(X15)等7个要素作为林内景观的主导因子进行建模,具体模型如下：

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

方程线性F检验、回归系数t检验和方差检验的结果为：F=13.308**>F0.01(14,57)=2.412；t=3.175**>t0.01(56)=2.667。并且R2为0.766,显著性P<0.005,故本模型可靠程度高,可作为林内景观美景度预测模型。

3.4 景观要素在模型中的贡献率

表5为景观要素在模型中的贡献率,从表5可以看出公众对于林内景观的喜好规律：

1) 林下层统一度。林下层统一度对林内景观美景度的贡献率最大,达30.6%,说明公众更愿意接受整齐、清洁、统一的林内景观,这与之前的研究一致[8],林下层统一度包括两个方面,一是林木分枝点统一度,二是林下层的均匀度,包括林下植物的均匀度和枯枝落叶的均匀度。当游客置身林内,整齐的林下环境,迎合了游客喜爱整齐划一的心理感受。

2) 枯树倒木对景观有较大影响,贡献率20.3%。从美学的角度看,枯树倒木通常给人以破败、杂乱和不协调的视觉感受,同时造成林内通行性差,活动范围狭小,容易给林内的游人带来压抑感,因此,林内枯树倒木对景观有较大的消极影响。

3) 趣味性。趣味性对林内景观美景度的贡献率为14.2%,表明当林内存在视觉上的兴趣点时,能显著提高游人的兴奋度,对美景度有很大的提升作用。从模型的回归系数可以看出,公众对林内水体景观有更高的喜爱度[15],当林内存在开花植物时,花与绿叶、树干的色彩形成对比,给人以明快、鲜亮的感觉,能显著提高景观美景度。

4) 枯落物。枯落物对林内景观美景度的贡献率为13.4%,林内枯落物的存在增加灰色比例,冷色与低明度的色彩使得林内景观没有朝气,减少游人内心的愉悦感,从而降低公众的喜好程度。

5) 水平透视距离。水平透视距离对林内景观美景度的贡献率为8.7%,从模型可以看出,1倍树高透视距离对美景度值的提高大于其他类目。当透视距离在1倍树高时,林内远景与近景交相辉映,景观在画面上显得更加丰富和立体。透视距离太远,不利于游人对森林环境的感知。

6) 草本高度。草本高度对林内景观美景度贡献率为6.3%,回归系数表明,30cm以下的草本高度,对景观美景度有促进作用,草本高度越低有助于视线的延伸,能让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时,林内的可通行性下降,尤其林内悬钩子属(Rubus)植物枝条带有尖刺,降低游憩者走进林内游玩的意愿,对林内美景度产生消极影响,草本高度高于100cm时,反而对景观美景度有一定的积极作用。

7) 色彩丰富度。色彩丰富度对林内景观美景度的贡献率为5.8%,当林内出现以绿色为基调的多色彩时,能够提高林内的美景度。色彩丰富度不仅可以表现在植物的不同色系色彩变化上,还可以表现在绿色系色彩的层次细腻上,如菝葜的黄绿、水杉的草绿、柳杉深绿、竹类的翠绿等。

“绿视率”这一景观指标虽然被剔除,但相关研究[9,13-14]表明,公众对“绿”的追求是一致的,枯落物、枯树倒木评价因子都与林内景观的绿视率息息相关,反映林内绿色植物成分,其对景观质量的影响毋庸置疑。

表5 各要素得分值和对美景度的贡献值

4 结论与讨论

1) 影响林内景观质量的主导因子共7个,其影响大小排序为林下统一度>枯树倒木>趣味性>枯落物>水平透视距离>草本高度>色彩丰富度,树干通直而整齐、枝下高统一、视野开阔、活动范围适宜并且具有趣味性的林内环境更容易获得评判者的喜爱[8-9,16]。

2) 研究地林内质量存在较大的提升空间,存在林内树干弯曲、枝下高不统一、林分致密、枯树倒木多、通透性和可及性差等问题,为了提高林内景观美景度,对林内空间结构不佳的林分,需要采取抚育措施,包括调整林分密度、适当修枝、清除枯树倒木等。笔者针对研究区的毛竹林进行了抚育前后的对比试验,抚育时砍除所有枯倒木并搬出林内,评判者对抚育前景观照片的评分值平均为-57.22,抚育后为2.33,可见,抚育可以取得立竿见影的效果,抚育还可以促进林内灌木、草本的生长和林木更新[17],对景观后续的正面影响也值得期待。

3) 地被物对林内景观质量有很大的影响。当林内灌木和草本的覆盖度高、高度一致且分布均匀时,SBE值高,相反,当林内灌木和草本稀少、高度不一致或过高、分布不均时,SBE值低。高度适宜且造型统一的地被植物能增强林下层的统一度,适当掩盖枯落物,提高林内绿视率,能显著提高林内景观质量。

4) 色彩鲜艳的野生花卉、水体和较大的石块等能给游人以视觉刺激,在经营过程中,可通过人为措施增强林内景观趣味性。a.在林下裸露较明显的地方可补种野生花卉,植物材料宜选择当地观赏性强的种类如野菊花(Dendranthemaindicum)、蒲儿根(Sinoseneciooldhamianus)、剪秋罗(Lychnisfulgens)、金线草(Rubiamembranacea)等；b.可利用地形在林内营造人工水景,研究区内溪流密布,可充分利用地形引导溪流流向,形成林内水体景观。c.可以考虑在林内增加彩叶树种,增加林内的色彩丰富度。

5) 研究区域地形复杂,植被区系特征明显,森林游憩资源丰富,地理位置上处于亚热带中心,研究范围仅限于湘东地区的大围山风景区,但研究成果可为整个亚热带的山区风景游憩林经营提供理论依据,填补了这一区域内的林内景观尚未进行定量评价的空白,具有很高的启迪意义。

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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,硕士,研究方向为园林植物与观赏园艺。Email：zhoupu1412@126.com

王瑞辉,男,湖南湘乡人,博导,博士,研究方向为森林培育。Email：wang626389@163.com

F316.23；S718.5

A

1002-6622(2017)03-0091-07

10.13466/j.cnki.lyzygl.2017.03.018