美丽城镇森林景观内涵及评价指标体系研究

2018-01-19胡丁猛许景伟囤兴建李传荣

安徽农业科学 2018年3期

胡丁猛，许景伟，囤兴建，李传荣

(1.山东农业大学，山东泰安 271018；2.山东省林业科学研究院，山东济南 250014)

党的十八大提出了“美丽中国”的概念，并把生态文明建设摆在社会主义现代化建设的突出位置，这是基于生态系统失衡、环境污染严重、自然资源紧张等一系列严峻问题的大背景所做出的决策[1]。城镇森林景观是美丽中国的重要组成部分，与城镇居民生产生活密切相关，能体现人与自然的和谐之美。美丽城镇森林景观建设是践行“绿水青山，就是金山银山”光辉论断的必由之路。不同的地理位置和环境条件所要建设的城镇森林景观类型不同，因此界定城镇森林景观的内涵和类型，并提出美丽城镇森林景观评价标准，是城镇森林景观建设的前提和基础。笔者针对城镇森林景观建设中概念不清、类型模式划分不合理、评价标准缺乏等问题，以山东半岛城镇森林景观为研究对象，理论分析与实地调研相结合，基于3S技术和景观生态学方法，开展了美丽城镇森林景观概念、类型和模式划分、评价指标体系建立等方面的综合研究，以期为山东半岛及周边省份的城镇森林景观建设提供理论基础与技术支撑。

1 研究区概况

山东半岛是以寿光羊口镇小清河口和日照岚山口与岚山头苏鲁交界处的绣针河口两点连线以东的部分，面积6.6万km2，人口3 648万人。2013年山东省总人口9 733.39万人，人口城镇化率53.75%，近3年来首次超过全国平均水平(全国53.73%)；户籍城镇化率42.97%，高于全国7.27百分点。

山东半岛丘陵、低山占总面积的70%，海积平原占30%。属暖温带湿润季风气候。1月均温-3～-1 ℃，8月(最热月)均温约25 ℃，极端最高温约38 ℃。10 ℃以上活动积温为3 800～4 100 ℃。年降水量650～850 mm，半岛南侧在800 mm以上；西北侧滨海平原约600 mm。年降水量约60%集中于夏季，且强度大，常出现暴雨。降水年均相对变率约20%。年均相对湿度在70%以上。半岛东侧南部沿海4—7月多海雾，年均雾日30～50 d。半岛东北侧烟台、威海等地冬季多降雪。地带性土壤为典型棕色森林土(俗称山东棕壤)，一般分布在缓坡地和排水良好的平地，多已辟为农田、果园及发育成熟化的耕作土。低山丘陵中上部残积、坡积物上的粗骨棕壤土层浅薄，质地较粗。

2 评价指标体系构建原则

2.1科学性原则指标体系必须建立在科学的基础上，充分运用植物学、园林学、森林美学、景观生态学等相关理论知识，客观和真实地反映城镇森林景观美丽的本质和特点，反映森林景观的生态特征、结构特征、文化特征、视觉特征。指标要少而精，涵义明确，简便易算，评价方法容易掌握。

2.2系统性原则城镇森林景观属于大范围的、开放的系统，涉及到人为要素、自然要素和功能要素，整体性较强，因此选择评价指标时要在系统分析景观组成特征、景观构成要素的基础上，确定相应的目标层、准则层，再提出尽可能完整、真实、概括性地反映城镇森林景观特征和价值的指标，然后整体考虑各层次的指标，协调各层次指标的相关关系，构成体系层次分明、逻辑关系明确的评价指标体系。

2.3独立性原则评价指标之间不能具有很强的相关性，指标内涵不能重叠、指标选择具备导向性、典型性、完备性及普遍的涵盖性和高度的归纳性[2]。

2.4可操作性原则要求指标尽可能地做到易收集、易处理、可比较，应尽可能采用相对成熟和公认的指标，方便评价结果的比较与应用，把评价系统最大程度地建立在最有效的城镇森林景观信息的基础之上。

2.5可持续性原则城镇森林景观的建设是持续、不间断的过程，指标体系的建立必须考虑到城镇森林景观的生态稳定性、可持续性发展。

3 美丽城镇森林景观的内涵

3.1城镇森林景观的内涵与类型城镇森林景观是指在城镇(县城和乡镇)区域范围内，自然或人工创造的，由各种森林斑块、廊道、基质共同镶嵌组成的，能保护和改善城镇生态系统，营造宜居生活环境，并具有明显地域特色和丰富文化内涵，结构稳定、体系健康、功能可持续的森林景观。

根据地理位置和主导功能不同分为道路森林景观、水系森林景观、居住区森林景观、农田森林景观、山丘森林景观、园区森林景观，并明确了各自的定义和界限，具体见表1。

表1 城镇森林景观的类型与界限

3.2城镇森林景观的美丽内涵美丽是城镇森林景观建设的终极目标，主要包括客观外在美和主观内在美。

(1)客观外在美：树种选择、模式配置和总体布局科学合理，并与地形、土壤和气候条件相协调，融地方特色、历史传统和风俗习惯等为一体，体现出整体或局部的动态美。

(2)主观内在美：提供休闲、游憩、疗养和娱乐等场所，满足人们对绿色空间的需求；产出清新空气和森林产品，使人身心舒畅，促进健康；通过综合感官体验和文化感知，引起联想和思想共鸣，促使人们的自觉保护传承。

具体表现为生态美、结构美、文化美、质朴美、视觉美等。

4 森林景观质量评价指标体系的构建与分析

4.1指标构建森林景观质量评价指标体系是以美丽的标准来构建的，有助于指导美丽城镇森林景观相关方面的规划、建设与管理，最终能为城镇森林景观的可持续发展制订决策服务。在广泛查阅关于美丽乡村景观评价、森林景观质量评价、城市森林评价指标体系文献的基础上，结合他人研究成果和山东省城镇森林景观的现状，采用层次分析法，根据美丽城镇森林景观的美丽内涵初步构建了城镇森林景观质量评价指标体系，共有1个总目标层，5 个目标层指标(生态美、结构美、文化美、质朴美、视觉美)，16 个准则层指标，在此基础上，根据德尔菲法和专家咨询法对第1轮评价指标进行 2 轮筛选、分析、整理后，并在第 3 轮对指标的重要性程度进行确定，最后确定目标层不变，13 个准则层指标，28 个指标层和每个指标的重要程度，构建了48个指标层的框架体系(图1)。

4.2指标分析

4.2.1生态美。乡村森林生态美是以乡村森林资源为本底色彩的一种美，以特定的森林生态系统、生态因子、生态主体(功能)为背景材料的美，森林生态美的外在特征，即健康的森林生态系统本身。以乡村森林生态系统维护乡村生态系统平衡展现了森林生态美[3]。

4.2.1.1森林生态系统环境效能。森林生态系统环境效能是指森林生态系统提供的服务功能对整个人类生态环境的改善和保护作用。乡村主要是调节气候和提高土地生产力为主，该研究选择林木绿化率、负氧离子浓度和固碳释氧价值作为生态系统环境效能评价的主要指标。

(1)林木绿化率：指有林地面积、灌木林地面积(包括国家特别规定的灌木林地和其他灌木林地面积)、农田林网以及四旁(村旁、路旁、水旁、宅旁等)林木的覆盖面积之和占土地总面积(包括水域面积)的百分比。

(2)负氧离子浓度：指乡村森林空气负氧离子含量的高低。一般认为，乡村负氧离子浓度为400～600个/cm3，能够改善身体健康状况，浓度大于1 000个/cm3时，空气清新，增强人体免疫力、抗菌力，属于保健范围，评价标准见表2。

(3)固碳释氧价值：指以市场价值法对森林固碳量和释放氧气量进行价值衡量。

固碳的价值：采用以建立生物量与蓄积量关系为基础的估算植物碳储备量的森林蓄积量换算因子法。森林蓄积量换算因子法的计算公式为

CF=林木生物量固碳量+林下植物固碳量+林地固碳量=C+αC+βC

(1)

C=δ×ν×ρ×γ

(2)

式中，C为林木生物量固碳量；δ为林木蓄积量扩大系数(1.9)；ρ为容积系数(0.5)；γ为木材含碳率(0.5)；α为林下植物碳转换系数(0.195)；β为林地碳转换系数(1.244)；υ为森林蓄积量[4]。

森林吸收二氧化碳量=CF×3.67

(3)

森林碳汇总价值=森林吸收二氧化碳量×100.80(元)

(4)

式中，采用国际上避免毁林的碳汇价格约100.80元/t CO2[5]。

释氧的价值：按照光合作用方程式，树木每形成1 t干物质，会从大气中吸收CO21.63 t，释放出O21.19 t，按照工业制氧价格1 000元/t计算[5]：

森林释氧总价值=森林释放氧气×1 000(元)

(5)

固碳释氧价值=森林碳汇总价值+森林释氧总价值

(6)

图1 山东半岛城镇森林景观质量评价指标体系Fig.1 Evaluation index system of urban-rural forest landscape quality in Shandong Peninsula

Table2Evaluationstandardofairnegativeoxygenioninruralforest

等级Grade负离子浓度Negativeionconcentration∥个/cm3空气质量AirqualityⅠ>1000优 Ⅱ800～1000良 Ⅲ600～800中 Ⅳ400～600差 Ⅴ<400极差

4.2.1.2森林生态系统多样性。森林生态系统多样性既包含其组成成分的多样性，更强调其整个生态过程和动态变化的多样性；从乡村森林景观的角度分析包括森林植物多样性、生态服务功能多样性和森林群落类型多样性。

(1)森林植物丰富度：指出现在区域中的物种数目。

(2)森林群落类型多样性：指乡村区域内森林群落的类型多少，森林类型是按照群落的内部特性、外部特征及其动态规律所划分的同质森林地段，根据优势种对森林类型进行命名。

(3)森林服务功能类型多样性：指乡村区域内森林维护生物多样性功能、涵养水源功能、固土保肥功能、固碳释氧功能、净化环境功能、游憩保健功能和提供林木副产品的服务类型多少。

4.2.1.3森林生态系统稳定性。森林生态系统稳定性是指景观对于外界干扰或扰动所具有的抵抗能力。

(1)人均林地面积：人均林地面积=林地面积/常住人口。

(2)森林受灾害程度：指森林受病虫灾害、火灾、自然灾害(干旱、洪涝、冰雹、低温等极端气候天气)和空气污染影响的程度。

4.2.2结构美。乡村森林结构美是指乡村森林景观要素在整个乡村区域的空间结构上合理性的分布，达到维持整个乡村人居环境平衡的目的。以森林群落斑块构建森林景观空间格局，而森林生态产业的发展与各方面产业相互渗透，带来经济的发展和新的平衡。

4.2.2.1森林景观空间格局。

(1)景观多样性指数：主要反映景观元素的多少和各种景观元素所占的比例。

(2)景观破碎度：反映区域景观被分割的破碎程度和人类活动对区域景观的干扰程度。

(3)林水结合度：是衡量水系绿化完善程度的指标，通常用水系林木绿化率反映。评价林水结合度的侧重点是考察水域四周林带(如水源涵养林、水体净化防护林、水土保持林、护岸林等)及其配套设施的完备程度。

(4)林路结合度：是表征道路绿化完善程度的指标，用道路林木绿化率反映。通过林路结合度可以体现森林与乡村道路是否匹配。

4.2.2.2森林植物群落结构。植物群落结构是指植物群落的植物种类组成的外部形态，是群落中植物与植物间、植物与环境相互作用的综合反映。

(1)植物群落垂直结构：指乔灌草比例，即R=Q∶G∶C，式中，R为比例；Q为乔木；G为灌木；C为草本。

(2)植物群落水平结构：乔木种群在水平结构上的分布可分为随机型、均匀型和群集型类。研究根据方差(S2)与均值(m)的比率(S2/m)来确定[4]。方差的计算如下：

(7)

式中，n为取样数，xi为各样地中实际的乔木株数，m为所有取样中乔木的平均株数。若(S2/m)=1，则为随机型；若(S2/m)<1，为均匀型；若(S2/m)>1，为群集型。

4.2.2.3森林生态产业结构。

(1)森林产业多样性：指森林产业类型的数量。

(2)林业产值增长率：指某年内的林业产值增长与上年林业产值的百分比例。

4.2.3文化美。乡村森林文化美是指以乡村森林资源为背景的文化现象，为人们展示多层次、多样性、多彩的山乡森林图幅、乡村生活图幅、民族风俗图幅、边寨风情图幅，是一种有意义的、表达美好生活的美丽，即森林文化美[6]。

4.2.3.1人文历史性。

(1)古树名木丰富度：指区域内古树名木的种类和总株数。

(2)人文景观丰富度：指区域内人文景观中各类纪念林、纪念性公园、人文古迹林(私家园林)、陵墓林、寺庙祠堂等的类型和数量。

4.2.3.2传承教育性。

(1)传统文化传承度：指区域内的文化林传承独具地方特色的民俗文化、历史文化的传承程度。

(2)科普场所丰富度：指区域内以森林生态文化为主的科教场所的类型和数量。

4.2.3.3乡愁趣味性。

(1)记忆性森林景观资源：指存在时间长久，能引起地方感，地方认同，地方依恋的植物景观场所或资源。

(2)野趣森林景观丰富度：乡村森林休闲旅游中表现乡村野趣性的植物景观场所或资源。

4.2.4质朴美。乡村森林景观质朴美是人为聚落形态中森林资源与自然环境关系的体现，是一种自然的森林群落状态和以乡土植物构建的地域特色森林景观。

4.2.4.1自然美。自然美是指森林作为一种自然物本身具有的外在美，主要是植物群落以自然状态呈现的美景，近自然植物群落配置是模拟森林自然美并与之相融合的重要方法[7]。而森林自然度是描述植物群落自然化程度的一种量化关系，表示植物接近自然状态的程度，其数值越大，越接近自然植物群落[8]。

(1)植被组成：指乔木层物种丰富度、灌木层物种丰富度、乔木层平均胸径、乔木层平均树高、郁闭度5个因子。①乔木层物种丰富度(QS)：指乔木层植物物种的数目。②灌木层物种丰富度(SS)：指灌木层植物物种的数目。③郁闭度：指乔木树冠遮蔽地面的程度，是反映林分密度的指标，郁闭度直接或间接地作用于林下植被，影响着林下植被的种类组成和物种多样性。

(2)森林自然度：指区域内森林资源原乡土树种群落变量，计算公式为