山地风景林分类策略及其应用领域∗

穆艳霞 王 锦 张 喆 林文月

西南林业大学园林园艺学院 昆明 650224

对山地风景林进行科学分类是有效保护和合理利用森林资源的前提[1]， 是实现山地风景林多种经营的重要基础， 也是进一步构建山地风景林理论体系和深入开展山地风景林结构分析、 功能评价、 规划设计、 建设经营等综合研究的先决条件。 然而， 目前山地风景林的分类方式、 方法、适用尺度和应用领域区别较大， 各分类体系缺乏可比性和普适性， 不利于山地风景林同类型研究的相互借鉴。 系统梳理已有的分类方式及其应用领域， 总结分类方法， 构建山地风景林分类综合体系， 有助于深化对山地风景林类型特征的认识，并可为后续研究中合理地分类决策提供参考。

1 山地风景林概念

山地风景林的概念由“山地” 和“风景林”两部分组成。 “山地” 属于地理学概念， 钟祥浩等[2]提出山地指陆地上拥有一定的海拔高度、 相对高度和陡度的高地及谷地复合类型的地域。“风景林” 的概念最早在1977 年由Arthur[3]提出，指具有较高美学价值并以满足人们审美需求为目标的森林的总称。 目前， 国内外对于“风景林”的认识主要分为3 种: 第1 种强调视觉审美功能[3－4]； 第2 种强调游憩功能[5]； 第3 种是在公众观赏游憩等需求的基础上， 还考虑环境美化、 生态维护等综合功能[6]。 本文认定的山地风景林为:位于山地或具备山地特征的地域上， 具有一定规模， 以景观观赏、 游憩为主要功能， 兼具生态、防护等综合功能的森林群落。 有学者提出山地型风景林[7]、 山地坡面风景游憩林[8]等概念， 其内涵与山地风景林实为一致。

2 山地风景林分类

山地风景林受人类影响较大， 其树种组成、分布格局、 动态变化有别于自然森林， 且包含其他非林分组成要素(道路系统、 服务小品等)，因此， 山地风景林分类与传统森林植被分类[9]有一定差异。 同时， 山地风景林所处区域空间差异较大， 致使其气候、 植被等各不相同， 且基于不同研究目的， 选取的尺度也不尽一致， 使其分类具有多样化指向性。 本文根据气候区、 植被生境、森林景观异质性、 建设经营4 种分类依据， 结合宏观(内陆、 国家、 区域、 省、 市、 县等)、 中观(某一特定山地风景林经营区域) 和微观(内部特征大体一致， 与邻近地段有明显区别的植物群落， 即林分) 尺度分异， 评述现有山地风景林的分类方式及其应用领域。

2.1 依据气候区分类

宏观尺度上， 气候分异产生的 “三向地带性” (纬向、 经向、 垂直) 是传统森林分类的重要依据， 山地风景林气候区分类借鉴其成果用于宏观综合发展规划， 为保护利用森林资源提供依据。 有研究按气候带将中国森林划分为寒温带针叶林， 温带针阔混交林， 暖温带落叶阔叶林， 亚热带常绿阔叶林和热带、 亚热带雨林季雨林5类[10]； 另有研究在此基础上增加青藏高原高寒植被， 删除亚热带雨林季雨林[11]。 随着研究的深入， 有学者在气候区带大框架下， 从森林生态系统的角度划分中国森林为7 类[12]， 即温带针叶林， 温带针叶－落叶阔叶混交林， 温带落叶阔叶林， 亚热带常绿阔叶林(含常绿阔叶－落叶阔叶混交林， 硬叶常绿阔叶林， 竹林)， 亚热带山地、亚高山针叶林及针叶－阔叶混交林， 热带季雨林(含红树林、 珊瑚岛常绿林)， 以及热带雨林。 不过， 目前我国森林气候区分类尚无被广泛认可的标准， 区划界定存在地域交叉， 因此， 以传统森林气候分类为参照， 建立山地风景林气候区分类系统， 并实现三维空间落实有待继续研究。

2.2 依据植被生境分类

目前植被生境分类在宏观尺度多依托于传统森林植被分类， 在中、 微观尺度则形成了针对山地风景林的分类。 植被生境分类有助于正确认识宏观、 中观尺度的植被生境特征和演变规律[13]，预测植被类型[14]； 在中观、 微观尺度主要研究山地风景林的群落生态特征[15]， 及其与公众审美[16]， 视觉[17]， 生理、 心理的响应机制[18]和游憩适宜性[19]等功能。

宏观尺度的分类依据主要有2 种。 一种是植被: 国家尺度上， 我国依据植被类型完成《中华人民共和国植被图(1 ∶1 000 000) 》 并不断补充更新[20]； 城市尺度上， 有研究按照植被类型、群系组、 群系、 群丛4 级系统进行分类[21]。 另一种是植被与生境: 国家尺度上， 美国按照地貌特征和植被区系划分出8 个等级， 建立一个持续更新的国家植被类型数据库[22]； 区域尺度上， 有植被类型、 海拔、 坡向、 坡度和土壤等分类指标[14]； 省域尺度上， 有学者依据植被特征和气候、 温度、 土壤、 雨量等因子划分福建省植被，并选出适于培育风景林的主要乡土观赏树种[1]。

中观尺度的分类依据与宏观尺度类似， 一种以植物组成进行精细分类[13]； 另一种以植被与生境分类， 具体有植被类型、 密度、 地貌[17]、 树种、土壤、 湿度、 有效光照和干扰动态等指标[23]。

微观尺度划分依据有林分结构、 林分与生境2 种。 按照林分结构分类主要有林龄[24]、 林分密度[25]、 树种组成[26]等(表1): 日本学者按照生活型将林床景观分为草本型、 自然草本型、 花木型和杂木型4 类[27]； O'Hara 等结合林木生长过程和林貌空间结构划分为初生稀疏型、 竞争开敞型、竞争郁闭型、 下层复育型、 未成熟多层林、 成熟多层林和成熟单层林7 类[28]； 此外， 有研究根据林分整体物种多样度、 树种丰富度等指标进行物种多样性分类[16]。 按照林分与生境分类主要依据有地质地貌、 植物种类与演替规律等[19]。

目前山地风景林的植被生境分类在宏观尺度还很欠缺， 而中、 微观尺度在具体分类指标选取上尚不全面系统， 有待整合与探索， 且不同分类尺度间的衔接性研究也比较欠缺， 不利于全尺度分类体系构建。

表1 植被生境微观尺度分类

2.3 依据森林景观异质性分类

森林景观异质性分类是基于景观生态学原理，以森林生态系统为主体， 根据景观异质性确定其组成要素及空间分布格局[29]， 受到自然地理、 经济社会等因素的综合影响。 山地风景林森林景观分类主要涉及宏观和中观尺度， 在具体指标选取上受到一定传统森林植被分类影响， 其分类结果是研究山地风景林景观格局、 生态功能、 动态变化过程的基础[29－31]， 同时也为规划建设经营提供理论与技术支持[32－33]。

宏观尺度为多因素综合分类。 一是内陆尺度，Gond 等根据多光谱影像和植被数据、 野外观测数据和环境调查数据区分南美洲Guiana 次大陆森林景观类型[30]。 二是国家尺度， 有学者建立景观尺度层、 景观基质层、 景观结构层、 景观功能层4级系统， 提出中国森林景观分类标准和分类体系[34]。 三是区域尺度， 分类依据有植被类型、 气候、 地形地貌和土壤等[31，35]。 四是省域尺度， 有植被类型、 演替序列、 潜在植被类型、 物种迁徙、生物入侵、 植被与环境相关性和生产管理需要[36]等指标。 五是城市尺度， 有学者依据林地类型、植被类型、 优势树种等建立4 级分类数据库， 并结合海拔、 坡度、 坡向、 坡位等环境因子形成环境耦合的多尺度分类系统[37]。

中观尺度同样采用多因素分类， 具体有2 种分类方式。 一种是经营分类， 有学者提出3 级分类系统[38]， 分别以地类、 外貌特征和经营管理方式、 优势种群落类型为分类依据； 另一种是景观格局与生态过程分类， 有地貌、 起源、 龄组[32]、土地覆盖类型、 森林演替阶段和功能斑块类型等指标[33]。

森林景观异质性分类可以弥补较大尺度主要参照传统森林植被分类造成的局限性， 为多维度分类提供新的思路方法， 但在微观尺度分类研究、 分类结果的精度性和实效性、 社会性分类指标与自然性分类指标的综合分析等方面仍有所欠缺。

2.4 依据建设经营分类

山地风景林建设经营分类适用于宏观尺度综合规划制定， 以及中观、 微观尺度功能布局、 建设提升和经营管理。

宏观尺度分类主要体现在城市层面， 依据上位规划进行功能布局和类型划分[39]。

中观尺度主要有总体布局和具体区划2 种分类方式。 总体布局多考虑主导功能、 空间结构等因素[7]； 另有按建设方式[7]分为新造式、 改造式， 按人类活动影响程度[40]分为管理式、 自然式， 以及按保护级别[1]分为核心保护、 重点保护、 一般保护等类型。 具体区划主要依据分区功能和经营目的分类， 如以经营方向和集约程度划分主功能区， 以功能区界、 林种、 地类划分林班， 以物种组成、 土地类别、 景观游憩方式、 权属、 起源划分小班， 建立区划系统[41]；此外， 还有将游客的空间视域感知程度与功能定位、 植被分布、 森林起源、 立地条件等进行叠置分析来分类[42]。

微观尺度的分类依据主要有美学措施[43]、 抚育措施[44]和多重功能[1，4－5](表2)。 近年来， 以视觉和游憩特征、 植物多样性、 经营方式、 林分景观结构等因子[45－46]综合分类趋势明显。

建设经营分类直接针对山地风景林进行， 实践性较强， 但主要为定性分类， 存在主观性较强、分类项目和类目不统一不全面、 宏观尺度的综合规划缺乏、 可比性与普适性不足等问题。

表2 建设经营微观尺度分类

2.5 分类方法

山地风景林分类方法主要有定性、 定量2 种。定性分类的等级系统简单、 结果直观， 主要用于气候区分类、 植被生境微观尺度分类、 少量森林景观异质性分类以及大部分建设经营分类。 定量分类更具科学系统性， 且能实现多尺度精确性空间衔接和落实， 主要在宏观、 中观尺度的植被生境分类、 森林景观异质性分类中运用， 主要包括数据获取和解译、 分类数据库建立、 等级构建与类型归并3 个步骤。 1) 数据获取和解译是用ENVI、 PCI Geomatica、 eCognition、 ArcGIS 和MapInfo[24，29]等软件， 对遥感影像和相关数据进行预处理和数字化。 2) 分类数据库构建是对分类因子进行筛选并对应到分类空间单元的过程， 主要用到人工神经网络[13]、 非度量多维标度[16]、线性判别分析[30]、 去趋势典型对应分析[36]、 支持向量、 决策树[24，31]、 随机森林[14]、 最大似然监督分类[33]等方法。 3) 等级构建与类型归并主要用到主成分分析和聚类分析[1]。 此外， 建设经营分类中逐渐用到定量方法， 如在中观尺度引入空间视域分析[42]， 另有基于微观尺度景观照片， 通过ArcGIS 和Fragstats 软件提取斑块指数， 并结合聚类分析、 ANOVA 分析[46]划分林内景观。

3 分类综合体系构建

山地风景林分类综合体系构建应借鉴植被分类原则， 以传统森林植被分类成果为基础， 以景观游憩功能为导向， 同时需考虑生态维护、 社会文化需求， 以及苗木培育供应、 经营管理等因素。具体构建时， 可首先从宏观尺度依据气候区、 植被生境、 森林景观异质性、 建设经营(宏观规划) 多维指标进行分类， 将各种分类结果进行空间叠加， 重叠交界线最多的地域可作为这一尺度的分类区间， 再结合实际进行比选， 最终得到最优分类决策模型。 同理依次构建中观、 微观分类决策模型， 该过程也可由微观至中观、 再到宏观尺度， 根据差异程度逐级聚集成分类综合体系。此外， 不同尺度的分类维度指标存在差异， 即使某一维度可以贯穿多个尺度， 其在不同尺度上的具体特征和指标仍有所侧重， 且各分类方式、 分类维度在不同区域的阈值选择与影响力也有差异。所以， 在实际构建时， 应为动态指标选择预留空间， 以便调整优化。

4 问题与展望

目前山地风景林分类内容庞大、 分类方式多样、 覆盖领域较为全面， 但在普适性、 科学性、动态性等方面仍存在不足: 一是分类区域呈零星点状分布， 不同分类方式、 分类系统缺乏可比性和普适性。 二是分类方法以定性居多， 定量分类尚处于初期探索阶段， 缺乏量化细分基础与多尺度空间落实。 三是分类结果应用检测与动态调控机制尚未建立， 不利于分类适用性的持续更新提升。

山地风景林作为森林生态系统， 是具有等级结构的层次系统， 这种等级层次与其所处的尺度密切相关， 不同层次、 不同尺度的生态系统具有不同的组分、 格局、 动态过程和发展机制[43]； 而作为社会服务系统， 其多重功能和经营管理也因层次、 尺度差异而不同。 今后在山地风景林分类时应考虑这两种属性间的耦合效应: 首先， 多尺度、 多维度全面调查山地风景林资源现状； 其次，明确山地风景林在气候区、 植被生境、 森林景观异质性和建设经营4 种维度的分类指标与宏观、中观、 微观尺度的空间对应和类型差异， 建立全尺度分类格局与多维度、 多层次分类数据库； 再次， 需考虑其他干扰因素， 形成应用检测与动态更新机制； 另外， 将景观生态学、 统计学、 3S 技术、 计算机技术等理论和方法运用到分类中， 以求形成系统全面而普遍适用的山地风景林综合分类系统， 为后续研究实践提供基础支撑。