深圳城市森林林外近景觀美景度評價*

陳 勇 孫 冰 羅水興

1 廣州市林業和園林科學研究院 廣州 510405

2 中國林業科學研究院熱帶林業研究所 廣州 510520

景觀美景被認為是一項重要的自然資源， 是人類生活不可缺少的重要部分[1]。 目前國際上公認的景觀美學評價有四大學派: 專家學派、 認知學派、 心理物理學派和經驗學派[2]， 其中心理物理學派被認為是風景評價中最科學最可靠的研究方法[3-4]， 美景度評價法又被公認為是心理物理學派中最有效的景觀評價方法之一[5]。 近年來美景度評價法在景觀評價中的應用越來越廣泛， 不少學者應用該方法評價各類景觀資源， 如森林景觀、 園林景觀、 水體景觀等[6-8]， 構建了不同景觀資源美景度擬合模型。

2015 年以來， 深圳市全面啟動國家森林城市創建工作， 提出了 “創建國家森林城市， 打造世界著名花城” 的目標， 大力實施森林質量精準提升、 綠化景觀提升、 綠色生態水網等重點工程建設， 拓展城市生態空間， 不斷改善人居環境， 提升市民綠色福利。 2018 年成功獲得 “國家森林城市” 榮譽稱號。 近年來， 有關深圳城市森林景觀的研究， 主要是圍繞森林植物、 森林林內景觀、生物聲景、 特色森林景觀營建[9-11]等方面， 而有關城市森林林外近景觀的研究較少， 特別是影響城市森林林外景觀的主要因子研究[12]鮮有報道。因此， 本研究選取深圳城市森林主要群落類型，對其林外近景觀進行評價， 分析群落林外近景美景度的時間系列特征， 揭示影響林外近景美景度的主要因子， 以期為深圳城市森林林外近景觀的構建與優化提供技術支持。

1 研究區概況

研究區位于廣東省深圳市 (113°46′-114°37′E，22°27′-22°52′N)， 屬低山丘陵濱海區， 背山面海， 地勢東南高， 西北低， 地貌類型多樣。 該區域屬南亞熱帶海洋性季風氣候， 氣候溫和， 雨量充沛， 日照時間長。 常年平均氣溫22.5 ℃， 極端最高氣溫 38.7 ℃， 最低氣溫 0.2 ℃。 無霜期355 d， 平均年降水量1 924.3 mm， 日照 2 120.5 h，太陽年輻射量 5 225 MJ·m-2， 年平均濕度72.3%。 該地區原生地帶性植被為熱帶季雨林和南亞熱帶季風常綠闊葉林， 現狀植被多為相思類、桉樹類人工林和近20 年營建的生態風景林， 少量天然次生林僅存于七娘山、 梧桐山、 羊臺山等森林公園或風景名勝區[9]， 現有野生維管植物1 461種， 隸屬于208 科 740 屬， 主要有樟科(Lauraceae)、山茶科(Theaceae)、大戟科(Euphorbiaceae)等[13]。

2 研究方法

2.1 取樣方法

在全面踏查深圳市城市森林類型的基礎上，共設置50 個30 m×40 m 的樣地， 按照林分起源劃分， 天然次生林 23 個， 人工林 27 個。 調查樣地內株高1.5 m 以上的所有植株的郁閉度、 種名、胸徑、 樹高、 枝下高、 冠幅及其在小樣方中的坐標位置； 在每個小樣方的4 個角和中心設置5 個2 m×2 m 的小樣格， 記錄1.5 m 以下植物的種名、最大和最小高度及覆蓋度等。 接著在不同季節分別對其進行拍攝。 為使景觀之間具有可比性， 拍攝內容以能代表深圳城市森林真實情況為原則，選擇晴朗天氣， 采用相同拍攝條件 (同一人、 同一相機、 拍攝距離約50～100 m) 于9 ∶00-15 ∶00，順光橫向拍攝[14]。 主要選取春景、 夏景和秋冬景3 個季相類型進行分析。

2.2 評價方法

將所有森林景觀照片進行隨機編號并制成幻燈片， 請評價者進行打分 (表1)， 每張幻燈片放映時間為8 s[15]。 檢查和整理反饋的評價反應表，剔除無效表。 本研究的評價者為生態學、 森林培育學、 風景園林等專業的本科生34 名、 碩士研究生22 名以及其他科研人員36 名， 共計92 名。

表1 美景度評價反應表得分值

2.3 構景要素分解

按照形貌、 色彩、 線性和結構4 個基本構景要素， 將評價林外近景觀的指標初步篩選為16 個景觀美學評價指標， 其中色彩豐富度 (X7)、 常綠色比 (X9)、 灰色比 (X10) 為定量指標， 其余為半定量指標 (表2)。

表2 深圳市城市森林林外近景觀構景要素

2.4 美景度值計算

由于評價結果受景觀本身特征和評價者審美態度兩方面影響， 因此一般不能直接將得到的美景度值進行比較， 必須對美景度值進行標準化處理[14]， 其公式為:

式 (1) 中:Zij為第j個評價者對第i張照片的標準化賦值；Rij為第j個評價者對第i張照片的賦值；為第j個評價者對所有照片賦值的平均值；Sj為第j個評價者對所有照片賦值的標準差。

2.5 建立模型

采用多元線性回歸進行建模， 將定性變量稱為項目， 將定性變量的 “值” 稱為類目。 定性因子是將其類目編號作為項目的反應值； 定量因子則直接采用原始數據值或統計量[16-17]。

將各群落林外近景標準化美景度值作為因變量， 其構景要素值作為自變量， 用多元線性回歸模型建模。 在建模過程中， 采用向后篩選策略模型 (Backword)， 逐步剔除不太重要的因子后， 把重要的因子保留下來作為各景觀模型的自變量[18]。 最后， 對景觀模型進行相關檢驗。

3 結果與分析

3.1 不同季節的林外近景觀美景度

由表3 可知， 春季林外近景觀美景度值最高，其次為夏季， 美景度值最低的為秋冬季， 且春季和夏季、 秋冬季節的SBE 值存在顯著差異 (P＜0.05)， 而夏季和秋冬季的SBE 值差異不顯著。

表3 深圳市城市森林不同季節林外近景觀的SBE 值

3.2 不同群落類型的林外近景觀美景度

由表4 可知， 不同類型群落由于物種成分的差異， 林外近景觀美景度值 (SBE) 變化較大，其中毛棉杜鵑＋浙江潤楠＋亮葉冬青群落最高(SBE＝1.071)； 其次是黧蒴錐群落 (SBE ＝0.986 ±0.261) 和黧蒴錐＋錐群落 (SBE ＝0.721)； 山杜英＋樟樹群落 (SBE ＝-0.514 ±0.245) 和米櫧＋南洋楹群落 (SBE ＝-0.444) 較低。 這主要是因為毛棉杜鵑＋浙江潤楠＋亮葉冬青群落中毛綿杜鵑的數量占優勢， 其花大且花量豐富， 花色粉紅、 明艷， 景觀吸引力充分， 公眾對其喜好程度最高；黧蒴錐， 花穗狀或圓錐狀花序， 花白色或淡綠色，盛花期如白云蒼茫、 況似 “雪海”， 壯美異常。檸檬桉群落、 木荷＋樟樹＋山蒼子群落、 山杜英＋樟樹群落和米櫧＋南洋楹群落的美景度值較低，這可能是由于檸檬桉、 米櫧、 南洋楹雖然樹干通直、 樹形優美， 但是其葉色灰綠， 色彩變化小，因此， 公眾對其喜好程度較低； 木荷＋樟樹＋山蒼子群落和山杜英＋樟樹群落是2006 年種植的生態風景林， 屬于中幼齡林， 尚未形成明顯的林冠線，因此公眾對其喜好度也較低。

表4 深圳市城市森林不同群落類型林外近景觀的SBE 值

3.3 影響城市森林林外近景觀的主要要素和美景度值的景觀模型

由表5 可知， 利用向后篩選策略共經過12 步完成回歸方程的建立， 最終模型為第12 個模型。方程的DW 檢驗值為2.022， 殘差存在一定程度的正自相關。 由表6 可知， 斑塊格局、 色彩豐富度、色澤明度、 林齡4 個構景要素與美景度間的線性關系顯著， 它們保留在模型中是合理的。 最終用這4個構景要素建立的林外近景觀美景度模型為: SBE ＝-0.530-0.144X5＋0.208X7＋0.278X8＋0.088X16。

表5 深圳市城市森林林外近景觀模型匯總

表6 深圳市城市森林林外近景觀美景度模型系數分析

由模型可知， 影響林外近景觀美景度的主要構景要素是色澤明度、 色彩豐富度、 斑塊格局和林齡， 說明人們對林外近景觀的喜好程度有一定的規律， 即森林景觀越明亮、 森林色彩越豐富、斑塊呈聚集、 森林林齡越大， 其美景度值越高。

3.4 林外近景觀模型檢驗

由表 6 可 知， X5、 X7、 X8、 X16的 容 忍 度(Tolerance) 超過0.3， 方差膨脹因子 (VIF) 小于5， 說明自變量之間不存在嚴重的多重共線性，因此該回歸模型是有效的。 由表7 可知， 標準殘差 (Std. Residual) 的極大值為1.982， 小于默認值3， 說明沒有發現異常值。

表7 深圳市城市森林林外近景觀模型殘差統計量

由表5 可知: 復相關系數等于0.783， 說明篩選的4 個構景要素與林內景觀美景度之間有比較好的相關性， 建立的回歸預測模型比較好； 決定系數等于0.583， 表明這4 個自變量可以解釋因變量58.3%的變異性。 由表8 可知，P＝3.224×10-10， 按a＝0.05水平， 說明模型中4 個構景要素與美景度之間有極顯著的相關性， 可以建立線性模型。

表8 深圳市城市森林林外近景觀方差分析

4 討論

4.1 城市森林林外近景觀以春季美景度值最高

深圳市城市森林主要類型群落林外近景觀SBE 值的季相系列為: 春季、 夏季、 秋冬季， 且春季SBE 值顯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葉、 新葉色彩豐富， 毛綿杜鵑[19]、 黧蒴錐、 鐵刀木等木本花卉花量充分、 花色明麗、 花期綿延多日， 形成花海絢麗的視覺沖擊， 給人春和景明、 萬物復蘇的景觀體驗； 夏季美景度次之， 主要是由于夏季樹木翠綠， 一些彩葉樹種， 如浙江潤楠、 紅鱗蒲桃等長出紅色、 淡黃色、 淡綠色的新葉， 形成色彩斑斕的森林景觀； 秋冬季節， 常綠喬木灰綠色為主， 而山烏桕、 野漆等彩葉樹種所占比例較小， 色彩平淡， 景觀吸引力偏低。 因此， 在城市森林景觀質量提升過程中， 調整森林群落的物種組成， 增加開花樹種和彩葉樹種[20-21]的種類及種群數量， 可以顯著提高林外近景美景度。

4.2 城市森林林外近景觀要素與美景度值的模型

本研究發現， 影響森林林外近景觀質量的主要要素是森林色澤明度、 色彩豐富度、 斑塊格局以及林齡， 這與時波、 張凱旋、 李波等的研究結果不一致， 其中時波等[22]認為景觀林貢獻程度較大的是色彩對比度、 樹冠層次性、 花色等指標；張凱旋等[23]則認為林冠線和林緣線是影響林外景觀的主要景觀要素， 并且起伏不大的林冠線具有較高的美景度， 以自然形的林緣線具有較高的美景度； 而李波[24]發現人們較喜歡斑塊格局均勻分布和隨機分布的林分， 較喜歡斑塊色彩多樣性的林分， 較喜歡樹冠層次分明的林分。 董建文等[25]則篩選出斑塊質地、 色彩對比、 斑塊分界帶、 光線等10 個景觀要素為影響風景游憩林美景度的主要因子， 這與各項研究處于不同區域， 研究對象為不同群落類型， 優勢樹種、 群落結構都不一樣有關。

研究發現， 色澤明度、 色彩豐富度、 斑塊格局和林齡是影響森林近景觀的主要構景要素。 色彩數量越豐富， 明度和飽和度越高， 彩色 (紅色、 橙色、 黃色) 占比越大的秋季景觀林具有較高的美景度值等[26]， 并且主色彩比例、 色彩布局、 色彩數量、 主色彩色調、 殘缺斑塊是影響杜鵑林外近景觀的主要要素[27]； 視覺特征不但受自然因素影響， 而且受這些因素的多樣性和豐富度所影響， 同時受顏色、 結構、 空間結構影響。 對于深圳市城市森林林外近景觀而言， 森林色澤明度、 色彩豐富度、 斑塊格局以及林齡4 個構景要素可以解釋林外近景觀美景度值近58.3%的變異[28]。

5 結論

深圳市城市森林林外近景觀以春季景觀美景度值最高， 其次是夏季， 秋冬季美景度值最低，且春季SBE 值顯著高于夏季和秋冬季。 影響森林林外近景觀質量的主要要素是森林色澤明度、 色彩豐富度、 斑塊格局以及林齡， 色彩越豐富、 色澤越明亮、 斑塊呈聚集以及林齡越大時， 其美景度值越高。 因此， 針對深圳市城市森林美景提升與優化， 建議將一些彩葉樹種、 觀花植物相對集中營建， 形成大尺度的片林景觀； 從木本花卉占比、 色彩系列及空間格局、 游客體驗等方面， 結合功能分區逐步提高森林景觀品質。