基于SBE法的杉木風(fēng)景游憩林的評價及經(jīng)營技術(shù)

梅光義，孫玉軍

基于SBE法的杉木風(fēng)景游憩林的評價及經(jīng)營技術(shù)

梅光義，孫玉軍

（北京林業(yè)大學(xué)，北京100083）

采用SBE法對福建將樂國有林場杉木風(fēng)景游憩林進行評價，應(yīng)用數(shù)量化理論I建立美景度與各林分類目之間的評價模型，并根據(jù)評價模型分析出定量化的改造措施。研究結(jié)果表明，可以通過定量化的針闊混交、清理枯枝、修枝、割灌和間伐等改造措施提高風(fēng)景游憩林的景觀質(zhì)量，將杉木林分改造成活立木上無枯枝、株數(shù)密度800株/hm2、郁閉度0.8、第一活枝高5 m、林下不統(tǒng)一的高質(zhì)量風(fēng)景游憩林。根據(jù)冠幅與胸徑回歸方程得出: 胸徑23 cm、郁閉度0.8、株數(shù)密度800株/hm2時美景度最高。據(jù)此結(jié)論，間伐胸徑＞23 cm的樹，積極培育胸徑23 cm、株數(shù)密度800株/hm2的高質(zhì)量杉木風(fēng)景游憩林，其美景度值超過65.20。

杉木; 風(fēng)景游憩林; SBE; 改造技術(shù); 林分密度

風(fēng)景林是美學(xué)價值較高并用來滿足審美需求的林分[1-2]，是森林旅游區(qū)、森林公園、自然保護區(qū)自然景觀的重要組成部分[3]。游憩林的概念比風(fēng)景林大，所謂“游憩林”，是指具有適合開展游憩的自然條件和相應(yīng)的人工設(shè)施條件，以滿足游憩者娛樂、健身、療養(yǎng)、休息和觀賞等各種游憩需求為目標(biāo)的林分[4]。對于某些特定的林分，在風(fēng)景林和游憩林兩者難以區(qū)分時稱為風(fēng)景游憩林[5]。根據(jù)觀光者所處的位置，將風(fēng)景游憩林景觀分為林內(nèi)景觀和林外景觀[6]。

隨著現(xiàn)代林業(yè)的發(fā)展，按照永續(xù)利用原則制定的森林采伐限額制度對林業(yè)可持續(xù)發(fā)展提出挑戰(zhàn)。從20世紀(jì)60年代前期開始，為解決森林的多功能經(jīng)營問題，用材林作為風(fēng)景游憩林的研究對象，就森林經(jīng)理活動對林內(nèi)景觀質(zhì)量的評價與改造技術(shù)進行了深入的研究[7]。章志都用SBE法對京郊低山風(fēng)景游憩林進行了定量評價研究[8]；穆燕，張景群運用SBE法和數(shù)量化理論I統(tǒng)計學(xué)方法對太白山森林公園主要林型林內(nèi)景觀進行了定量評價，建立的景觀評價模型[9]；陳鑫峰等運用SBE值法和多元數(shù)量化理論I模型理論對京西山區(qū)風(fēng)景游憩林林內(nèi)景觀進行了定量評價建立了林內(nèi)景觀模型[10]；董建文運用SBE值法對福建中-南熱帶風(fēng)景游憩林斑塊美景度進行了研究，采用多元數(shù)量化方法建立了福建省風(fēng)景游憩林景觀美景度評價模型[11]；李效文等運用SBE法和數(shù)量化理論I模型對北京山區(qū)側(cè)柏游憩林林內(nèi)景觀進行了評價，得出陽坡和陰坡評價模型[12]；張榮對北京西山風(fēng)景游憩林撫育技術(shù)進行了研究，采用SBE法對林內(nèi)景觀進行了評價，提出了不同年齡側(cè)柏、刺槐和油松的改造措施[13]。

本文以福建將樂國有林場杉木人工林為研究對象，使用目前使用最多也是人們最接受的SBE法對杉木風(fēng)景游憩林景觀進行評價及經(jīng)營技術(shù)的構(gòu)建[6]，以期為林業(yè)管理部門在林分改造過程中提供技術(shù)支持及為杉木風(fēng)景風(fēng)景游憩林景觀質(zhì)量的定量評價及改造技術(shù)研究積累研究基礎(chǔ)。

1 試驗地概況

三明市將樂縣位于福建省西北部。試驗區(qū)地貌以低山、丘陵為主，地理坐標(biāo)（E 117°05′～117°40′， 26°26′～ 27°04′）， 海 拔 200 ～ 500 m，坡度15°～40°；具有海洋性氣候特點，年均氣溫為18.2 ℃，年均降雨量約為1 910 mm，平均相對濕度為81%。土壤以花崗巖等母質(zhì)上發(fā)育的紅壤為主，土層較深厚，腐殖質(zhì)含量豐富。試驗地與杉木進行混交的喬木主要有木荷Schima superba Gardn et Champ、泡桐Paulownia、毛 竹 Phyllostachys heterocycla（Carr.）、 樟 樹Cinnamomum camphora (L.)Presl、 馬 尾 松Pinus massoniana Lamb。林下植被較豐富，灌木主要有粗葉榕Ficus hirta Vahl.、長葉凍綠Rhamnus crenatus Sieb. et Zucc.、黃瑞木Cornus Alba、烏飯樹Vaccinium bracteatum Thunb.、檵木Loropetalum chinensis（R.Br.）Oliv、豆腐柴 Premnamicro phyla Turcz.、短尾越桔Vaccinium carlesii Dunn、大葉紫珠Callicarpa macrophylla Vahl、黃毛楤木Aralia decaisneana Hance、 鹽 膚 木 Rhus chinensis Mill．等；林下草本植物有狗脊蕨Woodwardia japonica(L.f.) Sm、鐵芒萁 Dicranopteris dichotoma Bernh、中華里白Diplopterygium chinensis、江南卷柏Selaginella moellendorffii Hieron、烏毛蕨Blechnum orientale Linn和華南毛蕨Cyclosorus parasiticus等。

2 研究內(nèi)容與研究方法

2.1 SBE法

本研究采用廣泛用于風(fēng)景游憩林評價中的美景度評價法（scenic beauty estimation method），是美國心理物理學(xué)家DanjeI和Boster于1976年提出的 以心理物理學(xué)為理論基礎(chǔ)的方法。該方法評價的結(jié)果主要受景觀客觀質(zhì)量與評價者主觀審美尺度兩個因素影響。心理物理學(xué)理論的其中一個重要假設(shè)是人們對事物的判別是一致的，因此評價得出的美景度值也具有相對一致性[15]。SBE值是10秒鐘之內(nèi)對景觀照片的反應(yīng)結(jié)果[16]，許多研究表明對于室內(nèi)與現(xiàn)地評價之間，不同的評價者之間沒有顯著差別[17]，并在照片數(shù)量和拍攝方法等方面也做了明確的規(guī)定[18]。只要按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，保證景觀拍攝的效果一致性，依據(jù)公眾評價得出的SBE值具有很高的可靠性[19]。

2.2 景觀評價要素組成與評價標(biāo)準(zhǔn)

本研究選擇7級喜好度標(biāo)準(zhǔn)衡量游憩者在林分內(nèi)游憩的喜好程度，即很不喜歡、不喜歡、不太喜歡、一般、較喜歡、喜歡、很喜歡，對應(yīng)的值為-3、-2、-1、0、1、2、3。杉木風(fēng)景游憩林景觀要素分解見表1。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查

為確保標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)林分條件相一致，根據(jù)實際情況設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地，標(biāo)準(zhǔn)地面積有10 m×20 m、10 m×30 m、20 m×20 m、20 m×25 m、20 m×30 m。標(biāo)準(zhǔn)地采用相鄰格子法（5 m×5 m）進行調(diào)查。在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)調(diào)查、實測相關(guān)林分結(jié)構(gòu)特征指標(biāo)，主要包括林分起源、林層結(jié)構(gòu)、混交方式、林分年齡、胸徑、樹高、郁閉度、冠幅、枯木、枯枝落葉分布、枝下高、灌木高度、灌草蓋度、灌木樹種、喬木定位。

2.4 數(shù)學(xué)分析方法

2.4.1 評價值標(biāo)準(zhǔn)化

采用傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化方法對65位評價者的評價值進行標(biāo)準(zhǔn)化，其公式為：

式（1）中：Zij為第j個評判者對第i個景觀的評判標(biāo)準(zhǔn)化值，Rij為第j個評判者對第i個景觀的評判等級值，R j 為第j個評判者對景觀所有評判值的平均值，Sj為第j個評判者對景觀所有評判值的標(biāo)準(zhǔn)。

2.4.2 數(shù)量化理論I模型

對標(biāo)準(zhǔn)化后的評價值，根據(jù)數(shù)量化理論I建立模型[20]，有：

表1 杉木風(fēng)景游憩林景觀指標(biāo)分解Table 1 Analysis of scenic elements of scenic recreational forest

式（2）中：Yi為各類景觀的標(biāo)準(zhǔn)化得分值；δi(jk)為特性等級反應(yīng)值，當(dāng)?shù)趇塊標(biāo)準(zhǔn)地中j項目的定性數(shù)據(jù)為特性等級時，δi(jk)=1，否則δi(jk)=0；bjk是待估參數(shù)。

2.4.3 冠幅胸徑曲線

根據(jù)實測值，分別以杉木冠幅直徑為因變量和胸徑為自變量，建立冠幅胸徑回歸方程，根據(jù)胸徑與冠幅直徑的關(guān)系得出胸徑冠幅面積關(guān)系；最后根據(jù)冠幅面積與SBE法求出的最佳郁閉度，求出不同胸徑下每公頃保留株數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 林分美景度值

從表2可以看出，美景度值最高的是26號樣地，最低的是25號樣地，他們分別是林分平均直徑等于23 cm的成熟杉木林和林分平均直徑等于8 cm的幼齡林；所評價杉木景觀質(zhì)量普遍偏低，平均值等于8.65。

3.2 胸徑冠幅關(guān)系方程

根據(jù)2284株杉木實測冠幅與胸徑值，按徑階標(biāo)準(zhǔn)化處理后得到式（3）。從而到冠幅直徑與保留株數(shù)的關(guān)系值（表3），R2=0.94，呈顯著性相關(guān)。

表2 各林分美景度值Table 2 Scenic beauty values for landscape forests

表3 徑階與保留株數(shù)Table 3 Diameter class and remaining tree density

式（3）中：d表示冠幅直徑，D表示林分平均直徑。

結(jié)果表明胸徑與冠幅有顯著相關(guān)性；對于不同林分平均直徑的林分，保留的株樹在最佳郁閉度條件下相差較大，因此根據(jù)上述關(guān)系培育最佳郁閉度和最佳株樹密度下最合理林分平均直徑的林分。

3.4 景觀評價與預(yù)測模型

按照優(yōu)先剔除偏相關(guān)較弱的、保留可改造性強的指標(biāo)原則，在模型建立過程中共進行7次運算，逐步剔除樹干形態(tài)、林木分布方式、齡組、林分平均直徑和樹高等指標(biāo)，用保留的7個指標(biāo)的25個類目建立的林內(nèi)景觀模型為：

P=0.004＜0.05，說明這7個評價指標(biāo)與林內(nèi)美景度之間的線性關(guān)系極顯著，符合建立線性模型要求。

3.5 改造措施

依據(jù)式（4）同一指標(biāo)下不同類目的系數(shù)值，該系數(shù)值與美景度成正比，進而得出杉木風(fēng)景游憩林林內(nèi)改造技術(shù)模式。

（1）針闊混交

組成林分的樹種成分稱為樹種組成。本文所選樣地有純林也有混交林，混交林主要有杉木馬尾松混交、杉木火力楠混交、杉木毛竹混交、油桐杉木混交四種類型。評價結(jié)果表明杉木火力楠混交林和杉木油桐混交林的美景度比較高，杉木毛竹次之，接著是杉木馬尾松混交林美景度，最后是純林的美景度。可見人們比較喜歡針闊混交林分，針闊混交林中，增加針葉樹種比例能夠提高美景度。

（2）株數(shù)密度800株/hm2為宜

評價得出株數(shù)密度在800株/hm2美景度最高。可見中等密度林分美景度受游憩者歡迎。其原因可能是本研究所選的樣本中未間伐過密度較大的幼齡林，密度較小的是被間伐過的成熟林，中等密度的林分是中齡林和近成熟林。中密度的林分既不會使人感覺到林內(nèi)空間狹小，又能遮住陽光，抑制了灌木過度生長，而通常株數(shù)密度較大的林分中枯枝落葉物比較多而凌亂；密度較小的林分則容易形成灌木瘋長現(xiàn)象，影響美景度。在改造現(xiàn)有密林時，應(yīng)首先砍伐被壓、歪倒、瘦小和不健康的景觀有害木，以保證森林健康和景觀效果。應(yīng)合理安排每次的砍伐量，防止林分結(jié)構(gòu)發(fā)生太大變化，導(dǎo)致水土流失、景觀破碎等生態(tài)問題。

（3）郁閉度0.8最好

林分中樹冠投影面積與林地面積之比，稱為郁閉度。郁閉度在0.8左右美景度最高。主要原因可能是過大會變得太陰森，照入林內(nèi)的光線過少，太小則顯得很空曠，照入林內(nèi)的光太多，沒有在森林里的感覺，尤其是夏天會很炎熱，而0.8的郁閉度會有不同角度的光線照射入林內(nèi)，形成明暗交錯的景觀，夏天林內(nèi)不會太熱。因此，可以根據(jù)坡度和陽光照射方向選擇保留木和控制郁閉度大小。

（4）蓋度越大美景度越大

從評價結(jié)果來看，蓋度越大美景度越大。這可能與杉木人工林林下植被稀疏有關(guān)，更大的蓋度可以提高杉木人工林的景觀美學(xué)價值，避免裸地出現(xiàn)影響視覺效果。因此，可以在林下種植當(dāng)?shù)爻Ｒ娏窒陆?jīng)營作物草珊瑚、山姜等綠色植物，提高林下蓋度和綠量，增加美景度，改造土壤作用，提高土壤肥力，同時還能增加林農(nóng)的收入。

（5）第一活枝下高越高，美景度越高

第一活枝越高，美景度也越高。提高活枝下高的方法首先是保留高大的林木；其次是伐去枯枝，尤其對近熟林，要砍去枯枝，使得林內(nèi)整齊有序。

（6）林下越統(tǒng)一，美景度越低

評價表明，林下越統(tǒng)一，起美景度越低。幾乎裸露的統(tǒng)一林下，其美景度最低；生長有五節(jié)芒、鐵芒萁等草本植物的較統(tǒng)一的林分美景度較高；灌木和各種草本組合形成的林下格局變換多樣的景觀美景度最高。主要原因可能是喬灌草組合及其不統(tǒng)一性會形成林內(nèi)的多層次結(jié)構(gòu)和多樣性視覺效果。

（7）滿足株數(shù)密度800株/hm2且郁閉度是0.8的胸徑約等于23 cm（表3）。因此在同等條件下，最大量的保留胸徑等于23 cm的杉木，間伐大于23 cm的，保持合理的密度效果，達到景觀質(zhì)量最佳。

根據(jù)上述改造措施，杉木風(fēng)景游憩林的美景度最高可調(diào)整到65.20以上。通過改造，得到可及性好、林內(nèi)光線明暗相間、林下灌草多樣、林分空間結(jié)構(gòu)合理、森林健康和通視性好的高質(zhì)量林分。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié) 論

（1）可以通過定量化的針闊混交、清理枯枝、修枝、割灌和間伐等改造措施提高風(fēng)景游憩林的景觀質(zhì)量，將杉木林分改造成活立木上無枯枝、株數(shù)密度控制在800株/hm2左右、郁閉度在0.8、第一活枝高在5 m左右、林下不統(tǒng)一的高質(zhì)量的風(fēng)景游憩林。

(2)根據(jù)樹冠胸徑回歸方程得出不同胸徑每公頃的株數(shù)密度，結(jié)果表明在郁閉度等于0.8條、株數(shù)密度等于800株/hm2的林分美學(xué)質(zhì)量最高（林分26）。

4.2 討論

(1)對于杉木風(fēng)景游憩林林內(nèi)灌木的高度、干形、分布方式等[21]指標(biāo)本文未能論述。主要原因是本次所選擇的杉木林分林內(nèi)灌木較少，人工杉木林干形都比較直，沒有形成鮮明的對比，因此得不出灌木高度及干形曲直定量改造技術(shù)指標(biāo)。

(2)本研究得出的株數(shù)密度800株/hm2與北京的側(cè)柏風(fēng)景游憩林的最佳株數(shù)密度1 750株/hm2[12]相差近兩倍。分析其原因可能是杉木的生長率比側(cè)柏大，冠幅也比側(cè)柏大，因此保留的株數(shù)在最佳郁閉度時會比側(cè)柏林少。

(3)胸徑23 cm最佳結(jié)果與前人研究的樹越大美景度越高也略有不同[22]。主要原因可能是杉木不像闊葉樹一樣樹冠大和開鮮艷的花，杉木單株美景度沒闊葉樹高，反而會因為林分平均直徑越大和株數(shù)密度越小而降低美景度。

(4)對于風(fēng)景林的株數(shù)密度王愛珍[23]和陸兆蘇[24]有過研究，計算公式為N(hm2)=1×104/ (K·H)2（式中：N為單位面積保留木株數(shù)，K為樹冠系數(shù)，即冠幅與樹高之比，H 為林分平均高)。本研究的計算公式借鑒該林分平均木單株營養(yǎng)面積思想[25]并結(jié)合測樹學(xué)理論[26]，采用N=（10 000Pc-S其他）/S進行研究(式中：N為單位面積保留株數(shù)，Pc為郁閉度，S其他是指其他混交樹的冠幅面積之和，S為單株杉木冠幅面積)，研究表明該計算方法能得到比較合理的保留株數(shù)密度值。

(5)本研究是以當(dāng)?shù)刈畛Ｒ姷纳寄玖址譃閷ο箝_始進行的一次有益的嘗試，期望研究結(jié)論能為當(dāng)?shù)亓謽I(yè)管理部門在林分改造過程中提供技術(shù)支持及為杉木風(fēng)景游憩林景觀質(zhì)量的定量評價及改造技術(shù)研究積累研究基礎(chǔ)。

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Evaluation and management techniques of scenic recreational forest of Cunninghamia lanceolata based on SBE

MEI Guang-yi, SUN Yu-jun
(Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)

The scenic recreational forest of Cunninghamia lanceolata in the state-owned Jiangle forest farm in Fujian province was evaluated based on SBE. The evaluation model among scenic beauty and stand categories was set up by using quantification theory type I, and based on the model, the quantitative modification measures for the C. lanceolata stand were put forward. The results show that the landscape quality of the scenic recreational forest of C. lanceolata was improved through the quantitative modification measures of mixing needle and broad-leaved forest, cleaning dead branches, pruning branches, cutting shrubs，thinning etc. The stand became a high quality scenic recreational forest in state of best forest density about 800 stems/hm2, canopy density about 0.8, height of alive branches about 5 meters, undergrowths being disunity and without dead branches. According to the regression equation of crown diameter and DBH, when the canopy density was 0.8, the forest density about 800 trees/hm2and the stand DBH was 23 cm, the scenic beauty of the stand was the maxmam, so all three indexes bigger than the calculated values, the best landscape score can reach to 65.20.

Cunninghamia lanceolata; scenic recreational forest; scenic beauty estimation method (SBE); modification techniques; stand density

S750；S718.55+7

A

1673-923X(2012)08-0028-05

2012-01-24

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費“基于林改的森林多功能經(jīng)營技術(shù)研究與示范”（編號：200904003-1）

梅光義(1987—)，男，福建人，碩士，主要研究方向森林資源監(jiān)測與評價; Email:meiguangyi2006@126.com

孫玉軍(1963—)，男，教授; E-mail：sunyj@bjfu.edu.cn

[本文編校: 邱德勇]