深圳城市森林林外近景观美景度评价*

陈 勇 孙 冰 罗水兴

1 广州市林业和园林科学研究院 广州 510405

2 中国林业科学研究院热带林业研究所 广州 510520

景观美景被认为是一项重要的自然资源， 是人类生活不可缺少的重要部分[1]。 目前国际上公认的景观美学评价有四大学派: 专家学派、 认知学派、 心理物理学派和经验学派[2]， 其中心理物理学派被认为是风景评价中最科学最可靠的研究方法[3-4]， 美景度评价法又被公认为是心理物理学派中最有效的景观评价方法之一[5]。 近年来美景度评价法在景观评价中的应用越来越广泛， 不少学者应用该方法评价各类景观资源， 如森林景观、 园林景观、 水体景观等[6-8]， 构建了不同景观资源美景度拟合模型。

2015 年以来， 深圳市全面启动国家森林城市创建工作， 提出了 “创建国家森林城市， 打造世界著名花城” 的目标， 大力实施森林质量精准提升、 绿化景观提升、 绿色生态水网等重点工程建设， 拓展城市生态空间， 不断改善人居环境， 提升市民绿色福利。 2018 年成功获得 “国家森林城市” 荣誉称号。 近年来， 有关深圳城市森林景观的研究， 主要是围绕森林植物、 森林林内景观、生物声景、 特色森林景观营建[9-11]等方面， 而有关城市森林林外近景观的研究较少， 特别是影响城市森林林外景观的主要因子研究[12]鲜有报道。因此， 本研究选取深圳城市森林主要群落类型，对其林外近景观进行评价， 分析群落林外近景美景度的时间系列特征， 揭示影响林外近景美景度的主要因子， 以期为深圳城市森林林外近景观的构建与优化提供技术支持。

1 研究区概况

研究区位于广东省深圳市 (113°46′-114°37′E，22°27′-22°52′N)， 属低山丘陵滨海区， 背山面海， 地势东南高， 西北低， 地貌类型多样。 该区域属南亚热带海洋性季风气候， 气候温和， 雨量充沛， 日照时间长。 常年平均气温22.5 ℃， 极端最高气温 38.7 ℃， 最低气温 0.2 ℃。 无霜期355 d， 平均年降水量1 924.3 mm， 日照 2 120.5 h，太阳年辐射量 5 225 MJ·m-2， 年平均湿度72.3%。 该地区原生地带性植被为热带季雨林和南亚热带季风常绿阔叶林， 现状植被多为相思类、桉树类人工林和近20 年营建的生态风景林， 少量天然次生林仅存于七娘山、 梧桐山、 羊台山等森林公园或风景名胜区[9]， 现有野生维管植物1 461种， 隶属于208 科 740 属， 主要有樟科(Lauraceae)、山茶科(Theaceae)、大戟科(Euphorbiaceae)等[13]。

2 研究方法

2.1 取样方法

在全面踏查深圳市城市森林类型的基础上，共设置50 个30 m×40 m 的样地， 按照林分起源划分， 天然次生林 23 个， 人工林 27 个。 调查样地内株高1.5 m 以上的所有植株的郁闭度、 种名、胸径、 树高、 枝下高、 冠幅及其在小样方中的坐标位置； 在每个小样方的4 个角和中心设置5 个2 m×2 m 的小样格， 记录1.5 m 以下植物的种名、最大和最小高度及覆盖度等。 接着在不同季节分别对其进行拍摄。 为使景观之间具有可比性， 拍摄内容以能代表深圳城市森林真实情况为原则，选择晴朗天气， 采用相同拍摄条件 (同一人、 同一相机、 拍摄距离约50～100 m) 于9 ∶00-15 ∶00，顺光横向拍摄[14]。 主要选取春景、 夏景和秋冬景3 个季相类型进行分析。

2.2 评价方法

将所有森林景观照片进行随机编号并制成幻灯片， 请评价者进行打分 (表1)， 每张幻灯片放映时间为8 s[15]。 检查和整理反馈的评价反应表，剔除无效表。 本研究的评价者为生态学、 森林培育学、 风景园林等专业的本科生34 名、 硕士研究生22 名以及其他科研人员36 名， 共计92 名。

表1 美景度评价反应表得分值

2.3 构景要素分解

按照形貌、 色彩、 线性和结构4 个基本构景要素， 将评价林外近景观的指标初步筛选为16 个景观美学评价指标， 其中色彩丰富度 (X7)、 常绿色比 (X9)、 灰色比 (X10) 为定量指标， 其余为半定量指标 (表2)。

表2 深圳市城市森林林外近景观构景要素

2.4 美景度值计算

由于评价结果受景观本身特征和评价者审美态度两方面影响， 因此一般不能直接将得到的美景度值进行比较， 必须对美景度值进行标准化处理[14]， 其公式为:

式 (1) 中:Zij为第j个评价者对第i张照片的标准化赋值；Rij为第j个评价者对第i张照片的赋值；为第j个评价者对所有照片赋值的平均值；Sj为第j个评价者对所有照片赋值的标准差。

2.5 建立模型

采用多元线性回归进行建模， 将定性变量称为项目， 将定性变量的 “值” 称为类目。 定性因子是将其类目编号作为项目的反应值； 定量因子则直接采用原始数据值或统计量[16-17]。

将各群落林外近景标准化美景度值作为因变量， 其构景要素值作为自变量， 用多元线性回归模型建模。 在建模过程中， 采用向后筛选策略模型 (Backword)， 逐步剔除不太重要的因子后， 把重要的因子保留下来作为各景观模型的自变量[18]。 最后， 对景观模型进行相关检验。

3 结果与分析

3.1 不同季节的林外近景观美景度

由表3 可知， 春季林外近景观美景度值最高，其次为夏季， 美景度值最低的为秋冬季， 且春季和夏季、 秋冬季节的SBE 值存在显著差异 (P＜0.05)， 而夏季和秋冬季的SBE 值差异不显著。

表3 深圳市城市森林不同季节林外近景观的SBE 值

3.2 不同群落类型的林外近景观美景度

由表4 可知， 不同类型群落由于物种成分的差异， 林外近景观美景度值 (SBE) 变化较大，其中毛棉杜鹃＋浙江润楠＋亮叶冬青群落最高(SBE＝1.071)； 其次是黧蒴锥群落 (SBE ＝0.986 ±0.261) 和黧蒴锥＋锥群落 (SBE ＝0.721)； 山杜英＋樟树群落 (SBE ＝-0.514 ±0.245) 和米槠＋南洋楹群落 (SBE ＝-0.444) 较低。 这主要是因为毛棉杜鹃＋浙江润楠＋亮叶冬青群落中毛绵杜鹃的数量占优势， 其花大且花量丰富， 花色粉红、 明艳， 景观吸引力充分， 公众对其喜好程度最高；黧蒴锥， 花穗状或圆锥状花序， 花白色或淡绿色，盛花期如白云苍茫、 况似 “雪海”， 壮美异常。柠檬桉群落、 木荷＋樟树＋山苍子群落、 山杜英＋樟树群落和米槠＋南洋楹群落的美景度值较低，这可能是由于柠檬桉、 米槠、 南洋楹虽然树干通直、 树形优美， 但是其叶色灰绿， 色彩变化小，因此， 公众对其喜好程度较低； 木荷＋樟树＋山苍子群落和山杜英＋樟树群落是2006 年种植的生态风景林， 属于中幼龄林， 尚未形成明显的林冠线，因此公众对其喜好度也较低。

表4 深圳市城市森林不同群落类型林外近景观的SBE 值

3.3 影响城市森林林外近景观的主要要素和美景度值的景观模型

由表5 可知， 利用向后筛选策略共经过12 步完成回归方程的建立， 最终模型为第12 个模型。方程的DW 检验值为2.022， 残差存在一定程度的正自相关。 由表6 可知， 斑块格局、 色彩丰富度、色泽明度、 林龄4 个构景要素与美景度间的线性关系显著， 它们保留在模型中是合理的。 最终用这4个构景要素建立的林外近景观美景度模型为: SBE ＝-0.530-0.144X5＋0.208X7＋0.278X8＋0.088X16。

表5 深圳市城市森林林外近景观模型汇总

表6 深圳市城市森林林外近景观美景度模型系数分析

由模型可知， 影响林外近景观美景度的主要构景要素是色泽明度、 色彩丰富度、 斑块格局和林龄， 说明人们对林外近景观的喜好程度有一定的规律， 即森林景观越明亮、 森林色彩越丰富、斑块呈聚集、 森林林龄越大， 其美景度值越高。

3.4 林外近景观模型检验

由表 6 可 知， X5、 X7、 X8、 X16的 容 忍 度(Tolerance) 超过0.3， 方差膨胀因子 (VIF) 小于5， 说明自变量之间不存在严重的多重共线性，因此该回归模型是有效的。 由表7 可知， 标准残差 (Std. Residual) 的极大值为1.982， 小于默认值3， 说明没有发现异常值。

表7 深圳市城市森林林外近景观模型残差统计量

由表5 可知: 复相关系数等于0.783， 说明筛选的4 个构景要素与林内景观美景度之间有比较好的相关性， 建立的回归预测模型比较好； 决定系数等于0.583， 表明这4 个自变量可以解释因变量58.3%的变异性。 由表8 可知，P＝3.224×10-10， 按a＝0.05水平， 说明模型中4 个构景要素与美景度之间有极显著的相关性， 可以建立线性模型。

表8 深圳市城市森林林外近景观方差分析

4 讨论

4.1 城市森林林外近景观以春季美景度值最高

深圳市城市森林主要类型群落林外近景观SBE 值的季相系列为: 春季、 夏季、 秋冬季， 且春季SBE 值显著高于夏季和秋冬季。 春季美景度最高。 究其原因， 主要是由于春季吐芽抽叶、 新叶色彩丰富， 毛绵杜鹃[19]、 黧蒴锥、 铁刀木等木本花卉花量充分、 花色明丽、 花期绵延多日， 形成花海绚丽的视觉冲击， 给人春和景明、 万物复苏的景观体验； 夏季美景度次之， 主要是由于夏季树木翠绿， 一些彩叶树种， 如浙江润楠、 红鳞蒲桃等长出红色、 淡黄色、 淡绿色的新叶， 形成色彩斑斓的森林景观； 秋冬季节， 常绿乔木灰绿色为主， 而山乌桕、 野漆等彩叶树种所占比例较小， 色彩平淡， 景观吸引力偏低。 因此， 在城市森林景观质量提升过程中， 调整森林群落的物种组成， 增加开花树种和彩叶树种[20-21]的种类及种群数量， 可以显著提高林外近景美景度。

4.2 城市森林林外近景观要素与美景度值的模型

本研究发现， 影响森林林外近景观质量的主要要素是森林色泽明度、 色彩丰富度、 斑块格局以及林龄， 这与时波、 张凯旋、 李波等的研究结果不一致， 其中时波等[22]认为景观林贡献程度较大的是色彩对比度、 树冠层次性、 花色等指标；张凯旋等[23]则认为林冠线和林缘线是影响林外景观的主要景观要素， 并且起伏不大的林冠线具有较高的美景度， 以自然形的林缘线具有较高的美景度； 而李波[24]发现人们较喜欢斑块格局均匀分布和随机分布的林分， 较喜欢斑块色彩多样性的林分， 较喜欢树冠层次分明的林分。 董建文等[25]则筛选出斑块质地、 色彩对比、 斑块分界带、 光线等10 个景观要素为影响风景游憩林美景度的主要因子， 这与各项研究处于不同区域， 研究对象为不同群落类型， 优势树种、 群落结构都不一样有关。

研究发现， 色泽明度、 色彩丰富度、 斑块格局和林龄是影响森林近景观的主要构景要素。 色彩数量越丰富， 明度和饱和度越高， 彩色 (红色、 橙色、 黄色) 占比越大的秋季景观林具有较高的美景度值等[26]， 并且主色彩比例、 色彩布局、 色彩数量、 主色彩色调、 残缺斑块是影响杜鹃林外近景观的主要要素[27]； 视觉特征不但受自然因素影响， 而且受这些因素的多样性和丰富度所影响， 同时受颜色、 结构、 空间结构影响。 对于深圳市城市森林林外近景观而言， 森林色泽明度、 色彩丰富度、 斑块格局以及林龄4 个构景要素可以解释林外近景观美景度值近58.3%的变异[28]。

5 结论

深圳市城市森林林外近景观以春季景观美景度值最高， 其次是夏季， 秋冬季美景度值最低，且春季SBE 值显著高于夏季和秋冬季。 影响森林林外近景观质量的主要要素是森林色泽明度、 色彩丰富度、 斑块格局以及林龄， 色彩越丰富、 色泽越明亮、 斑块呈聚集以及林龄越大时， 其美景度值越高。 因此， 针对深圳市城市森林美景提升与优化， 建议将一些彩叶树种、 观花植物相对集中营建， 形成大尺度的片林景观； 从木本花卉占比、 色彩系列及空间格局、 游客体验等方面， 结合功能分区逐步提高森林景观品质。