森林景觀(guān)效果生成因子的相關(guān)性

韋新良，何 瑩

（1.浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 臨安 311300；2.浙江省安吉縣林業(yè)局，浙江 安吉 313300）

從森林景觀(guān)的外在效果來(lái)看，大的樹(shù)冠、對(duì)比強(qiáng)烈的景觀(guān)元素構(gòu)成、豐富的色彩和多變的林冠面都有利于提高森林美景度，而瑣碎景觀(guān)的存在、高的視覺(jué)清晰度和逆光都使美景度降低［1］。林分結(jié)構(gòu)與森林內(nèi)部景觀(guān)效果有關(guān)，如混交林的美景度較單純林高［2－3］，低密度和大年齡的林分美景度較高［4－5］，林內(nèi)可透視距離越長(zhǎng)，美景度越高［6］，地被物對(duì)林分的美景度具有促進(jìn)作用［1－3］。森林經(jīng)營(yíng)管理活動(dòng)及其效果對(duì)森林景觀(guān)有一定的影響，皆伐會(huì)對(duì)林分風(fēng)景造成不利影響，撫育強(qiáng)度越輕美景度值越高［7－8］，采伐剩余物及較差的衛(wèi)生狀況會(huì)降低美景度［7］，蟲(chóng)害會(huì)對(duì)美景度產(chǎn)生負(fù)影響［9］。對(duì)于有些景觀(guān)元素的作用還存在分歧。Vodak等［7］研究表明輕度間伐不會(huì)損害美景度，而Hull等［4］的研究結(jié)論則恰相反。Tahvanainen等［10］則認(rèn)為小面積的皆伐是改善林分景觀(guān)質(zhì)量較好的手段?？莸鼓镜拇嬖谑姑谰岸冉档停?］，但Rudis等［11］卻認(rèn)為有限的倒木有利于提高林分美景度。在中國(guó)森林景觀(guān)質(zhì)量評(píng)價(jià)中，許多研究是從森林的結(jié)構(gòu)因子來(lái)評(píng)價(jià)森林景觀(guān)效果［12－16］。在自然風(fēng)景區(qū)、森林公園、生態(tài)旅游區(qū)、森林城市等規(guī)劃和建設(shè)中，也提出了運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理和美學(xué)原理設(shè)計(jì)、營(yíng)建、保護(hù)和管理相應(yīng)的森林結(jié)構(gòu)以達(dá)到一定的森林景觀(guān)效果的要求，但森林群落結(jié)構(gòu)與森林景觀(guān)效果之間的內(nèi)在關(guān)系至今尚未探明。因此，研究森林群落結(jié)構(gòu)與景觀(guān)效果之間的相關(guān)性規(guī)律，既能為森林景觀(guān)的規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)提供技術(shù)支撐，也能為科學(xué)合理地開(kāi)展森林經(jīng)營(yíng)活動(dòng)提高森林景觀(guān)質(zhì)量提供技術(shù)服務(wù)，以滿(mǎn)足人類(lèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中環(huán)境建設(shè)的需要。

1 研究材料與方法

1.1 研究材料

在浙江省淳安千島湖風(fēng)景區(qū)、金華北山森林公園和東陽(yáng)南山城市森林公園等區(qū)域內(nèi)，采用典型選樣法選取景觀(guān)效果、森林結(jié)構(gòu)不同且有一定代表性的森林地段作為研究對(duì)象，設(shè)置30個(gè)面積為20 m×30 m的研究樣地。采用全站儀進(jìn)行樣地邊界測(cè)設(shè)和每木三維定位。在每個(gè)樣地中采用樣地法［14］進(jìn)行森林結(jié)構(gòu)和群落調(diào)查，進(jìn)行每木檢尺，記錄喬木層樹(shù)木的種名、樹(shù)高、枝下高、胸徑、齡級(jí)、冠幅等值。在樣地右上角設(shè)置2 m×2 m的小樣方調(diào)查灌木層，同樣再在灌層樣方右上角辟出1 m×1 m的小樣方調(diào)查草本層，記錄灌、草的種類(lèi)、數(shù)量、高度、蓋度等指標(biāo)。根據(jù)森林景觀(guān)類(lèi)型劃分的基本原理和和方法［15－16］，將林分類(lèi)型分為天然常綠闊葉林、次生針闊混交林、次生馬尾松林和人工杉木林等4種類(lèi)型。

對(duì)每個(gè)樣本林分，分別按林外遠(yuǎn)景、林外近景和林分內(nèi)景等3種景觀(guān)視覺(jué)尺度取景拍攝成林分景觀(guān)照片，并制作成統(tǒng)一大小和統(tǒng)一編號(hào)的PowerPoint幻燈片圖片和網(wǎng)絡(luò)相冊(cè)圖片，標(biāo)明樣地號(hào)及其景觀(guān)尺度。設(shè)計(jì)調(diào)查問(wèn)卷，采用網(wǎng)絡(luò)方式調(diào)查和專(zhuān)家征詢(xún)方法對(duì)森林景觀(guān)效果進(jìn)行評(píng)判計(jì)分，共收回有效答卷411份。

1.2 森林群落結(jié)構(gòu)定量表征

森林群落結(jié)構(gòu)主要包括群落物種組成、群落層次性和群落外貌等方面，用物種多樣性、林分密度、群落豐富度、垂直層次性和種群分布格局等特征因子予以表征。

物種多樣性（species diversity）作為群落組織水平的生態(tài)學(xué)特征之一，是生境中物種豐富度及分布均勻性的一個(gè)綜合數(shù)量指標(biāo)，表征生物群落和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，可以較好地反映群落的結(jié)構(gòu)［15］。群落組成與物種多樣性多選用Shannon-Wiener指數(shù)（H），Pielou均勻度指數(shù)（E）和物種豐富度指數(shù)（S）來(lái)分析研究。一般認(rèn)為Shannon-Wiener指數(shù)對(duì)生境差異的反映更為敏感［16］。公式為：

其中：Pi為第i個(gè)物種的個(gè)體在取樣中所占的比例。

森林林分密度說(shuō)明林分中林木個(gè)體數(shù)量及對(duì)其所占空間的利用程度，用單位面積上的林木株數(shù)來(lái)表示。群落豐富度采用物種豐富度指數(shù)（S），即群落中物種的總數(shù)s，它反映的是構(gòu)成群落的物種數(shù)，S=s。根據(jù)森林群落的垂直層次性，劃分為喬木層、灌木層、草本層和更新層，并用各層高度的標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)表征。林木空間分布格局是指林木在水平空間的配置狀況和分布狀態(tài)，是研究森林空間結(jié)構(gòu)的重要分析指數(shù)之一。選擇方差均值比法，方差均值比（偏離系數(shù)）的t檢驗(yàn)也稱(chēng)分布系數(shù)測(cè)定法，是對(duì)種群總體格局的統(tǒng)計(jì)描述。計(jì)算公式為：

其中：V為樣本方差，m為樣本均值，N為小樣方數(shù)，xi為某種群第 樣方內(nèi)的個(gè)體數(shù)。當(dāng)V/m=1為隨機(jī)分布；V/m＜1為均勻分布；V/m＞1為聚集分布，實(shí)測(cè)值與預(yù)期值的偏離程度可用t檢驗(yàn)確定。

1.3 森林景觀(guān)效果定量表征

森林景觀(guān)效果是森林群落的綜合表現(xiàn)，具體從林外景觀(guān)和林內(nèi)景觀(guān)2個(gè)方面來(lái)分析。許多研究表明：林外景觀(guān)因子主要有色調(diào)、林冠大小、林冠面層次變化等，林內(nèi)景觀(guān)因子主要有樹(shù)種組成、樹(shù)高、枝下高、樹(shù)木胸徑、樹(shù)干形態(tài)、枯斷木、林分密度、林木分布、郁閉度、灌木層特征、草本層特征、采伐剩余物等。根據(jù)對(duì)研究樣本森林景觀(guān)效果評(píng)判結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，樹(shù)木高度、郁閉度、枝下高、草本層蓋度、色調(diào)、樹(shù)種組成、分布狀況和采伐剩余物等森林景觀(guān)因子能比較全面地反映出森林群落的整體景觀(guān)效果。樹(shù)木高度、郁閉度、枝下高均以喬木測(cè)定統(tǒng)計(jì)值的平均數(shù)表示，草本層特征分草本層蓋度和草本層高度表示，樹(shù)種組成以喬木樹(shù)種數(shù)表示。色調(diào)、分布狀況和采伐剩余物等定性因子則依據(jù)其好差劃分等級(jí)，對(duì)不同等級(jí)賦予不同的分值進(jìn)行量化（表1）。

表1 森林景觀(guān)定性因子量化Table 1 Decomposition of qualitative elements in forest scenery

1.4 森林群落結(jié)構(gòu)與景觀(guān)效果的相關(guān)性統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)森林群落結(jié)構(gòu)因子指標(biāo)值和景觀(guān)效果因子指標(biāo)值進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理。

分別對(duì)森林群落結(jié)構(gòu)因子——物種多樣性、林分密度、群落豐富度、垂直層次性和種群分布格局，與森林景觀(guān)因子——樹(shù)種組成、樹(shù)木高度、郁閉度、枝下高、草本層特征、色調(diào)、分布狀況和采伐剩余物建立起相關(guān)關(guān)系，采用SPSS 12.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析，并進(jìn)行相關(guān)顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 森林群落結(jié)構(gòu)因子與森林景觀(guān)因子之間的相關(guān)性

由表2可知：物種多樣性與樹(shù)種組成的相關(guān)系數(shù)為0.911，呈很好的正相關(guān)；與色調(diào)的相關(guān)系數(shù)為0.308，呈一定的正相關(guān)；與其他森林景觀(guān)效果因子之間的相關(guān)性不顯著。由此表明：物種多樣性對(duì)森林景觀(guān)效果中的樹(shù)種組成和色調(diào)具有正效應(yīng)，物種多樣性越高，樹(shù)種組成和色調(diào)越豐富，森林景觀(guān)效果越好；物種多樣性對(duì)其它森林景觀(guān)效果因子的作用不明顯。

表2 森林群落結(jié)構(gòu)因子與森林景觀(guān)因子間的相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation coefficient of forest community structure factores and forest scenery elements

林分密度與樹(shù)種組成的相關(guān)系數(shù)為－0.409，呈明顯的負(fù)相關(guān)；與其他森林景觀(guān)效果因子之間的相關(guān)性不顯著。由此表明：林分密度對(duì)森林景觀(guān)效果中的樹(shù)種組成具有負(fù)效應(yīng)，林分密度越大，則森林景觀(guān)樹(shù)種組成偏向單一化；林分密度對(duì)其他森林景觀(guān)效果因子的作用不明顯。

群落豐富度與樹(shù)種組成的相關(guān)系數(shù)為0.738，呈很好的正相關(guān)；與色調(diào)的相關(guān)系數(shù)為0.365，呈一定的正相關(guān)；與其他森林景觀(guān)效果因子之間的相關(guān)性不顯著。由此表明：群落豐富度對(duì)森林景觀(guān)效果中的樹(shù)種組成和色調(diào)具有正效應(yīng)，群落豐富度越高，樹(shù)種組成和色調(diào)越豐富，森林景觀(guān)效果越好；群落豐富度對(duì)其他森林景觀(guān)效果因子的作用不明顯。

森林群落垂直層次性中，喬木層高與樹(shù)木高度、枝下高的相關(guān)系數(shù)為1.000和0.768，呈極好的正相關(guān)；與郁閉度的相關(guān)系數(shù)為－0.364，呈一定的負(fù)相關(guān)；與其他森林景觀(guān)效果因子之間的相關(guān)性不顯著。灌木層高與枝下高的相關(guān)系數(shù)為－0.477，呈明顯的負(fù)相關(guān)；與其他森林景觀(guān)效果因子之間的相關(guān)性不顯著。草本層高與草本層特征的相關(guān)系數(shù)為0.673，呈很好的正相關(guān)；與其他森林景觀(guān)效果因子之間的相關(guān)性不顯著。由此表明：?jiǎn)棠緦痈咄ㄟ^(guò)樹(shù)木高度、枝下高對(duì)森林景觀(guān)效果產(chǎn)生正效應(yīng)，灌木層通過(guò)枝下高對(duì)森林景觀(guān)效果產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)，草本層高僅通過(guò)草本層特征對(duì)森林景觀(guān)效果產(chǎn)生正效應(yīng)。森林群落垂直層次性對(duì)其他森林景觀(guān)效果因子的作用不明顯。

森林群落種群格局與林木分布狀況的相關(guān)系數(shù)為－0.772，呈很好的負(fù)相關(guān)；與樹(shù)種組成的相關(guān)系數(shù)為0.365，呈明顯的正相關(guān)；與枝下高的相關(guān)系數(shù)為－0.390，呈明顯的負(fù)相關(guān)；與其他森林景觀(guān)效果因子之間的相關(guān)性不顯著。由此表明：森林群落種群格局主要通過(guò)林木分布、樹(shù)種組成和枝下高等因子對(duì)森林景觀(guān)效果產(chǎn)生作用，而對(duì)其他森林景觀(guān)效果因子的作用不明顯。

2.2 森林景觀(guān)效果的生成特征

森林群落結(jié)構(gòu)因子與森林景觀(guān)因子的相關(guān)性研究結(jié)果表明：森林群落結(jié)構(gòu)因子與森林景觀(guān)因子之間有一定的內(nèi)在關(guān)系，森林景觀(guān)因子由相應(yīng)的森林群落結(jié)構(gòu)因子所生成（圖1）。

在森林景觀(guān)因子中，樹(shù)種組成取決于物種多樣性、林分密度、群落豐富度和種群分布格局等森林群落結(jié)構(gòu)因子；郁閉度主要取決于群落垂直結(jié)構(gòu)的影響，尤其是喬木層高度的影響；樹(shù)木高度、枝下高取決于森林群落結(jié)構(gòu)中的垂直層次性、種群分布格局；分布狀況由森林群落的種群分布格局因子所決定；草本層特征受群落垂直結(jié)構(gòu)影響，尤其是受到草本層高度的影響；色調(diào)取決于群落豐富度；采伐剩余物僅是作為景觀(guān)評(píng)價(jià)中描述林內(nèi)整潔性的因子而存在，與群落結(jié)構(gòu)相關(guān)性不大，不受森林群落結(jié)構(gòu)影響。

在森林景觀(guān)因子中，色調(diào)是森林群落外貌特征的綜合體現(xiàn)，樹(shù)種組成是描述林木個(gè)體形態(tài)的因子，郁閉度、樹(shù)木高度和枝下高是描述林內(nèi)透光性和透視距離的因子，分布狀況是描述林分分布格局和群落整體性，草本層蓋度、采伐剩余物是描述林下層狀況的因子。森林景觀(guān)效果主要由森林的林木形態(tài)、林內(nèi)景觀(guān)環(huán)境和森林外觀(guān)所生成，而這些森林景觀(guān)要素則取決于物種多樣性、林分密度、群落豐富度、垂直層次性和種群分布格局等森林群落結(jié)構(gòu)特征。

圖1 森林景觀(guān)因子生成圖Figure 1 Generation of forest scenery factores

3 結(jié)論和建議

森林群落結(jié)構(gòu)因子與景觀(guān)因子存在著一定的關(guān)聯(lián)性，群落結(jié)構(gòu)決定了景觀(guān)效果的生成。森林群落結(jié)構(gòu)中的一個(gè)特征只是從一個(gè)或幾個(gè)方面對(duì)森林景觀(guān)效果產(chǎn)生影響，而不是對(duì)森林景觀(guān)整體產(chǎn)生影響。豐富的森林植物種類(lèi)對(duì)森林群落的林相與季相起著直接的作用，較大的林木高度和枝下高、稀疏的林木密度和郁閉度所形成的適宜林內(nèi)光線(xiàn)與開(kāi)闊的視野可以提高人們?cè)谏謨?nèi)的舒適感，多層次的林內(nèi)垂直空間結(jié)構(gòu)和較高的草本層可以增強(qiáng)林內(nèi)的立體感，均勻、隨機(jī)或較有規(guī)則的森林種群格局有助于提高森林美感。個(gè)別森林景觀(guān)要素如采伐剩余物的存在并不是森林群落結(jié)構(gòu)本身所形成，而是由不合理的森林經(jīng)營(yíng)管理所形成。景觀(guān)林內(nèi)外效果都是森林群落內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整體表現(xiàn)。

在森林景觀(guān)規(guī)劃和管理中，森林的景觀(guān)效果由林外景觀(guān)和林內(nèi)景觀(guān)等2個(gè)方面所構(gòu)成，需要進(jìn)行全面、系統(tǒng)、綜合的分析評(píng)價(jià)。林外景觀(guān)效果的形成，主要考慮構(gòu)成森林群落的建群樹(shù)種配置，強(qiáng)調(diào)樹(shù)種的多樣性、適宜性和協(xié)調(diào)性。林內(nèi)景觀(guān)的形成，重點(diǎn)在林分的密度、林木高度與層次性、林木的空間分布，還需要加強(qiáng)林內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生的管理。

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